第10章 青铜器原料探谜——铜绿山古铜矿的发现

商周时期是中国青铜时代的繁盛时期，出土的青铜器数以万计。铜器品种有工具、兵器、礼器、乐器、生活实用器具、车马器、装饰艺术品、货币等等，使用的范围涉及社会生活的各个方面。可是它们的原料是怎么采掘的？又是怎样冶炼的呢？这个问题一直在考古学家的头脑中翻滚。

提出这个问题并不是多余的。因为早在安阳殷墟开始发掘时，人们就考虑到这个问题。当时虽也发现孔雀石一类的铜矿石。但数量很少。特别在发掘手工作坊时，作坊址中只见到许多坩埚、陶范等与铸造工艺有关的遗物，却不见冶铜的痕迹。郑州商城、偃师二里头遗址的手工作坊中也是如此。这种情况说明，冶炼铜矿石的工序可能是在都邑以外的某个地点进行的。可是，考古学家们到处调查寻觅，却毫无线索。那么，它们究竟在哪儿呢？

正当人们踏破铁鞋、无所收获而充满困惑的时侯，在70年代末叶，中国历史博物馆突然收到湖北大冶铜绿山矿寄来的一柄大铜斧，所附的信上提到它在采矿过程中的发现，也讲了一些“老窿”的情况，询问有关遗存的价值。中国历史博物馆收到后立即派人前往大冶，到铜绿山采掘现场进行考察，看到了古代开采的“老窿”和采掘用的工具等遗物。同时，向有关部门报告。不久，湖北省博物馆组队前往矿区配合清理。

大冶有色金属公司铜绿山矿是在露天采矿作业中发现古矿井的。但因现代化采矿的进度很快，露头的古代采矿遗存又十分丰富，仅靠湖北省博物馆的力量，不能完成抢救清理的任务。为此，国家文物局决定组织各方力量进行“会战”。最后，由湖北、河南、内蒙三省、区和中国社科院考古所参加“会战”，成立指挥部，对几个地点进行挖掘。正可谓“得来全不费工夫”。

大冶县靠近长江，有一个很大的湖——大冶湖——与长江相通。这里自古就是采冶的重要基地之一，故称大冶。但有关记载缺乏商周时期进行采冶的记录。铜绿山位处大冶湖旁，本是铜绿色的山丘之意。据清同治六年《大冶县志》记载：“铜绿山——山顶高平，巨石对峙，每骤雨过时，有铜绿如雪花小豆点缀土石之上，故名”。原来这里是我国有色金属的一个宝库，有铜、铁、金、银、锌等多种矿藏。其中，铜矿的储量很大、品位又高、埋藏很浅、容易开采。所谓“铜绿”即孔雀石。“铜绿如雪花小豆”是指孔雀石的碎颗粒。如今大雨之后，仍能看到这种绿色的孔雀石颗粒撒布山岩之间。露天作业中揭露了大量古代矿井和冶炼铜矿的竖炉，包括好几个时代的遗存。其中，数量最多、保存较好、研究价值最高的是西周、春秋、战国、汉等几个时代的遗存。在矿区的地表，还堆积大量古炉渣，据专家估算，总量约有40万吨。

上部的山岩在露天作业中已被铲去，所以在挖掘时，一口口竖井已清楚地露出来了。原来，古矿井大多集中在大理岩和火成岩的接触带中。由于地壳的运动，接触带中的岩石破碎，极易开采。又因地表水的下渗和淋滤作用，使铜金属富集在接触带的下部，所以接触带中的铜矿石，它的含铜品位特别高，它的底部甚至有自然铜存在。所以，接触带是古人采掘铜矿的理想场所。

从发掘现场看到的井巷支护，说明古代工匠已经认识到在岩石破碎的接触带中采矿，因四周的应力集中，有可能会塌方伤人。所以他们在用铜斧一类工具挖井拓巷后，为防止周壁的岩石塌落，用一段段树木制成方框形支架，置于井巷之中。方框支架的外边还铺垫苇席、细木棍或木板，以挡住周围岩石，使它们不致下落。考古学家们从竖井底部连接的平巷、斜巷及巷下的盲井，了解到当时的采掘过程是：竖井——平巷——盲井，即从地表下挖竖井，到了富集带中再开拓平巷。平巷前方的采空区中如发现下部还有铜矿石，就从平巷的底部向下挖掘盲井，掘取矿石。在这个掘进过程中，矿石不断地用竹筐、藤萎装载后系绳提升到地面；同时，支护用的器材则用篓筐装载、从竖井送入平巷之中，随着巷道的开拓而进行组装。从采集的木质辘轳轴可以知道，它已用于矿石的提升。

为了在坑下采掘矿石，通风送氧是必须解决的。因为二氧化碳的浓度超过2%，矿井下的工匠就无力从事劳作。当时一般在巷道上部建有两个竖井，利用井口高低形成的气压差使空气自然地送入井下，保证氧气的供给。同时，为使坑下开采矿石的工作不被积水所困，他们用剖开的圆木挖空后，一节一节地连接到竖井底的水仓中，让水流入水仓。然后用木桶装水，从竖井中提升至地面。从巷道采集的细木棍用碳14测得的年代，说明它是春秋时期的遗存。在这个采矿点上，有一组完整的井巷，在3个竖井下连接了7条平巷，作扇面形展开。

到了战国至西汉时期，采矿技术又有改进。竖井的直径增大了，深度也大大超过春秋时期，反映出矿产量比春秋时期大为提高。

对春秋时期的冶炼遗址也作了发掘，并在复原研究的基础上作了模拟实验。当时制作的炉型是竖炉。原料是当地开采的孔雀石、硅孔雀石等氧化矿石和木炭。这是氧化矿的还原熔炼。结果表明用这种冶铜竖炉进行冶炼，可以连续加料、连续排渣、间断放铜，只要炼炉不坏，可以日复一日地持续进行。如果一天投入3000公斤矿石，矿石的平均品位为12%，一昼夜可炼出300多公斤红铜。

特别要提到的是，地表的古炉渣冷凝成薄片，表面有水波纹样。经分析：它的酸度合适、渣型合理，含铜量为0.7%，说明当时已掌握了配矿技术。模拟实验的结果也证明，未加熔剂时，炉渣呈牛粪状；加入熔剂后，炉渣冷凝成薄片，含铜量明显降低。2500年前就掌握了配矿技术并使渣中的含铜量达到千分之七的水平，这在当时是了不起的成就。

此后不久，工匠们还掌握了用硫化矿进行冶炼的技术。由于硫化矿的资源比氧化矿更丰富，这一技术突破，表明冶铜业得到进一步发展。

这些遗存的发现，证明古代的采矿、冶炼与铸造确是在采矿地进行的。冶炼矿石选在采矿场附近进行，可以减少矿石与木炭的运输。大大提高了生产效率，这是很合理的。然后，将炼出的铜锭运往远处的铸铜作坊。铜绿山下大冶湖旁几次发现圆形铜锭，大概是在外运时遗落在那里的。

通过铜绿山古铜矿的发掘，从中可以看到东周时期的采矿与冶炼已达到相当高的水平，当时的铜产量也是相当可观的。据估计，铜绿山地表的40万吨古炉渣炼出的红铜，当在4至10万吨。这使我们对我国青铜时代遗留下数以万计的青铜制品有了新的认识；同时，对一个不大的曾侯乙墓竟使用了十吨铜金属也就有了更好的理解。