石家河城南郊肖家屋脊：冶铸设施坍塌后的遗迹（冶金起源之七）

我要新鲜事2023-05-26 00:40:580阅

【编者按】中国冶金技术起源于何方何时？对这一问题的探索，是涉及到中国文明起源与发展的重大命题。郭静云教授团队近期刊发《中国冶炼技术本土起源：从长江中游冶炼遗存直接证据谈起》（郭静云、邱诗萤、范梓浩、郭立新等著，全文分上下篇，分别刊发于《南方文物》2018年3期和2019年3期）。

二、长江中游第四~三千纪遗址中发现铜料的意义

（四）天门石家河城址：青铜技术与文化中心

3、南郊区肖家屋脊：冶铸设施坍塌后的遗迹

肖家屋脊地点位于石家河城外东南角，距城墙约400 m，原有面积15万平方米，1980年代初因砖瓦厂取土受到较严重破坏。发掘区包含祭祀区、陶窑及其他用途的烧坑、贵族生活和墓葬区。

（1）报告中发现铜块的纪录

根据报告石家河文化早中期地层发现5件所谓“孔雀石”，均是较小的颗粒，如H421:63(AT304-2044a)：4.8*4.4*2.3cm; H43:52 (AT2052)：3.8*3.7*2.1cm; AT12:15：3.5cm。其余未记录尺寸。不过此外， H371灰烬中夹似铁锈斑点，实际上应该是氧化了的点滴铜滴或细小铜渣。石家河文化晚期至后石家河文化早段的灰沟HG13内，也出土了几件所谓的“孔雀石”，以及在石家河文化晚期W49瓮棺内亦随葬一块“孔雀石”（其余瓮棺或无随葬品，或皆随葬玉器）等等。这些材料都没做过成份鉴定，甚至不发表照片，因此更难判断出土铜块的性质。[xvi]

前文初步分析邓家湾城区石家河时期出土铜料的情况，发现基本都有烧炭的痕迹，应是冶炼遗迹。其中有冶炼垃圾的堆积坑、冶炼场所，和可能为炼炉、熔铜炉的灰坑。后者均可分为圆型竖穴炉以及长型横穴炉。肖家屋脊发现铜块之处，与邓家湾差不多类似，属于冶炼相关遗迹。

（2）冶铸场所废墟与冶铸废弃物埋藏祭礼

肖家屋脊H371位于发掘区的中西部，属石家河文化早期，规模特别大，口径5.65m，深度2.2m。所在探方AT1708、AT1808、AT1707、AT1807里遗迹很密集，打破关系复杂，也许曾经是冶炼场所，但最后成为混乱的烧土块堆积（图九）。发掘者将内部堆积分成三层，下层是厚度0.15~0.34m的黄褐色土，遗物很少；中层厚0.65m，灰褐土中夹很多灰烬；上层厚度1.38m，灰褐土中夹灰烬和锈金属斑点。陶片种类复杂，集中在中上层，其中也包含很多炼缸和小坩锅的碎片。

肖家屋脊发现几个长方形横穴式冶炼场，因为遗迹尺寸都比较大，我们认为可能不是炉子，而是坑式的冶铸工作坊，用炼缸进行冶炼和熔铜，不过因为内部结构没有保存下来，只能大致判断。

H42属石家河文化早期，坑内曾出土铜块，位于肖家屋脊发掘区南部探方AT204、AT30。形状呈圆角长方形，壁斜直，坑底平，都很规整，明显是人工有意施工挖筑而成，坑口9.15x2.15m，坑底7.9x1m，深度1.1m，底部有一点斜坡，其用途难以确定。这种长型的“灰坑”亦有发现在晚于石家河文化早期一千多年的吴城遗址，并已确定其为冶铸作坊（图十）[xvii]，但具体使用方式及操作链问题，还需要进一步作试验及研究，以了解冶铸技术的发展。

H42坑内堆积分为两层，铜块出自下层。下层2为黄土为主，夹杂灰烬，土质坚硬，厚度0.6m，发现的陶片多为粗厚夹砂陶。从中复原出几件手制的粗厚小型坩锅，一件夹粗砂红陶豆、炼缸碎片以及小型磨制石凿。上层1堆积有0.4m厚，土中全是灰烬，呈灰黑色，陶片众多，包括夹粗砂炼缸碎片，小型坩锅20余件、同样材质的小碟，以及精致黑陶、少量陶塑动物、石祖礼器。依笔者理解，上下层是时代不同的冶炼场所，中间可能重新修建过。上层的冶炼工具比下层的更为先进。最后，在冶炼场所废弃时，进行祭祀而埋藏各种礼器，包括陶塑动物和石祖礼器。（图八）

图八肖家屋脊报告纪录出土炼渣的H42和H43遗迹的发掘区。

H42平剖面图及发掘照片。H42下层出土的遗物：H422:20石凿6.6×1.4×1.5 cm; H422:21夹砂红陶豆，口径20 cm足径15.2 cm高15.2cm; H422:5小坩锅，口径8 cm底径3.6 cm高9.1 cm; H422:6坩锅，口径12 cm底径5.2 cm高9.4 cm; H422:12小坩锅，口径6.1 cm底径3.4 cm高8.2cm。H42上层出土的遗物：H421:16小坩锅，口径6.3 cm底径2.6 cm高8 cm;H421:30小坩锅，口径9.8 cm底径4.2 cm高10.6 cm; H421:10小坩锅，口径5.6 cm底径2.4 cm高8.2 cm; H421:91坩锅，口径18.2 cm底径10.2 cm高12.6cm; H421:110夹砂黑陶高圈足杯，口径11.5 cm足径10.5 cm高20 cm; H421:128泥质红陶手制三足杯，口径8 cm高10 cm; H421:34 泥质灰陶豆，口径24 cm残高12 cm; H421:54泥质红陶手制碟，口径9.6 cm底径4.4 cm高2.5cm; H421:159夹砂灰陶高罐，口径14 cm底径6.4cm高35.8 cm; H421:42大口罐，口径24 cm底径10.8 cm高18.5 cm; H421:68石祖形器，残高8.3 cm; H421:164陶鸡，残长5.2 cm残高6.8 cm; H421:123陶羊，残长6 cm残高4.8。H43平剖面图及发掘照片。H43出土的遗物：H43:6小坩锅，口径9.4 cm底径3.8cm高8.5 cm; H43:54小坩锅，口径8.8 cm底径3.4 cm高8.5 cm; H43:21擂钵，口径21 cm高20 cm; H43:14陶鸡壶，长8 cm高11.4 cm.

在H42之东，相距不远处有探方AT205，发现时代略晚的灰坑H43，应断代为石家河中期，坑内出土了铜块。H43平面呈圆型，斜壁，显然为人工刻意挖筑而成，口径2.5 m，坑深0.58m，土质软而黑，夹杂许多草木灰烬，坑内出土陶片中，多数为夹砂厚壁红黑陶。报告称为“红黑陶”者，即是红陶，因在使用过程中渗入很多碳灰而发黑。器物类型以小型与中型坩锅最多，也有其他器物，包括祭祀品[xviii]。该坑的形式虽然与邓家湾H116、H54有相似，但细微差异让我们怀疑这或许不是圆型炉，而是专门的祭祀坑，仪式性的埋藏冶炼废物，也许与旁边H42炼铸场所的废弃物有关。H43里也有很多与冶炼无关的器物能完整复原，可能是曾经用于祭祀的完整器物。在石家河文化中，冶炼与祭礼活动密切相关：冶铸场所尚在使用时，就有社会全体规模的大型祭祀活动；冶铸场所废弃时，也会经过一种大型祭祀而后全部掩埋。报告中H43照片上所显示的，乃是最后祭祀的现场。(图八)

H184亦属于石家河早期，其形状也与H42相同：平面呈长方形，人工挖筑而成，口径2.2X4m，位于发掘区中西部，发现于灰坑特别密集的探方AT1403、AT1402内，各灰坑之间有很多打破关系，推测每一个灰坑的使用时间应该最多几十年。H184可以辨识的深度为23cm，但底有缓坡，北端深南端浅。北端深处堆积较多炭末，陶片较碎，能复原的极少，陶片中有炼缸碎片以及可以复原的5件小坩锅，报告公布的小坩锅明显有多次烧过的痕迹。除了陶器之外，还发现一件残缺的磨板石（abrasiveplate），两边有用以磨硬石的凹面(图八)，此外还发现一些动物骨渣。从这种灰坑结构或许可以推测，这可能是一种具备完整流程的冶铸场所，包含预备矿料、冶炼、熔铜及铸造，北端可能有安排横穴式熔铜炉，结构未保存。

除了圆角长方形的冶铸工作坊遗迹之外，肖家屋脊也发现圆型遗迹，如位于发掘区中西部的灰坑H434，也处于密集发现灰坑的探方AT1819、AT1818、AT1719、AT1718交界之处，为人工刻意施工挖筑而成，坑口面积较大，为4.4x3.28m，椭圆型，小圆底，东、北、西壁较陡，南壁较平缓，且似乎分为两个台阶；在底部东北角另有长方形的0.48X0.38m小坑，深度0.5m。H434灰坑最深之处到达1.9m。坑中堆积分为四层。最下面的第4层厚度为0.1~0.52m，土质土色是较软的灰褐色土，大量夹草木灰烬，出土少量陶片，以小型坩锅为主。第3层的厚度为0.13~0.37m，土质土色是较硬的灰黄土夹大量烧土粒，中部有各种陶片和一件石斧，不过发掘者强调，在数量上占绝对优势的是所谓“斜壁杯”（即小型坩锅）。第2层的厚度为0.35m，土质与第4层一致，为较软的灰色土并大量夹草木灰烬，堆积的陶片中小型坩锅的数量依然占绝对优势，另有夹粗砂炼缸片，以及石斧和碎块磨板石。第1层土黄而较硬，在坑的中间最厚处可达0.4m，可以复原的陶器很少，能辨识的器物中仍以小型坩锅为主，另有少量石器。（图九）

根据这种灰烬与烧土分层充填的情形，我们认为，此处表现为早晚两期冶炼工作坑遗存。最下面4层的灰烬、烧末和坩锅碎片，是炉子里所留下的遗存，至于炉子底部小坑的作用，还需要进一步思考。其上3层黄而较硬的烧土堆积是炉壁和顶部坍塌的残迹。坑内第4层、3层大部分叠压在第二级台阶之下，第3层只略为出露于二台阶的边缘，可能是炉子的鼓风口或者烟道口。该炉子使用时，在二台阶之上，可能为工作台面（图九）。类似的冶铸遗迹，见于吴城遗址Z1、Z2，由于出土炼渣、炼缸碎片、残石范等冶铸相关工具，发掘者认为是坑式的冶铸工作坊（图十）。吴城Z1、Z2年代虽然为公元前15─14世纪[xix]，比石家河文化晚一千多年，但是屈家岭、石家河文化原创的技术：炼缸和冶铸流程，显然在商时代继续传承、使用及发展。

H371、H434、H184、HG13的发掘区。H434平剖面图。H434第3层出土的遗物：H4343:63小坩锅，口径9.4 cm底径4 cm高8.5 cm;H4343:23小坩锅，口径10 cm底径3.8 cm高8.3 cm; H4343:6小坩锅，口径7.8 cm底径3.7 cm高8.9 cm。H434第2层出土的遗物：H4342:12小坩锅，口径18.5 cm底径9.8 cm高12.5cm; H4342:13小坩锅，口径6 cm底径3 cm高8 cm; H4342:53小坩锅，口径7.4 cm底径3.2 cm高7.7 cm; H3432:140夹粗砂炼缸，底径16.5 cm残高34cm; H3432:80黑陶缸礼器，口径39 cm高40 cm。H184出的遗物：H184:34小坩锅，口径6cm底径2.8cm高9.2cm; H184:2 磨板石，残长26.8 cm.

分析H434灰坑的困难之处，在于其下面的炼炉被废弃之后，上面还是可以看到很多与冶炼有关的垃圾堆积。第2层堆积包含灰烬、小型和大型坩锅、炼缸碎片等，报告复原H4342:140炼缸，是典型屈家岭文化晚期石家河文化早期形状。至于第1层堆积，似乎属于人工填土掩埋的结果。换言之，我们推论，灰坑H434的下部埋藏屈家岭、石家河文化交接时期的炉子与坑式冶铸工作坊，而上部成为冶炼垃圾堆积坑。

（3）石家河早期冶铸工作坊的年代问题

H434（2）内炭末的测年数据为2887±163cal BCE (BK90142)[xx]，相当于石家河文化早期。这时候H434炉子已被废弃，说明其使用时代在公元前2900年之前，是屈家岭、石家河文化交接时期。在H434之北有开口于探方AT1919第2层下的石家河早期的套缸遗迹，因H434开口于该探方第4层之下，而坑内的炉子在屈家岭时代的第5、6层之下打破生土，这表明，H434炉子的使用年代还略早于石家河文化早期。H434第4层发现的小型坩锅都是多次用过的残片，难以复原，应该是因为这些器物是真正用于冶炼之故。这种用小坩埚进行冶炼的方式，是比使用大型炼缸更加原始的一种冶炼方法。实际上，到了石家河时期，小坩锅经常只是被象征性使用[xxi]。因此，出土遗物的状态也可以补证本文关于炉子使用年代的判断。

在H434以西，另有同样开口于探方第4层的H430，形状不规整，用途不明。其炭样测年结果为3085±143cal BC(BK90141)[xxii]。由此可以判断肖家屋脊的屈家岭与石家河文化的交界年代，大概落于公元前3100BC，而且H434埋藏的炉子的年代也大致上属于此时期。那时候虽然已有发明炼缸，但使用情况可能还不普遍性，因此炉内只发现坩锅片。H434炉子废弃之后，第2层堆积中的炼缸还是符合屈家岭晚期的类型。这也能间接指出H434的年代属于屈家岭、石家河文化的交界期。

H42坑式冶炼作坊的下层之灰烬炭末堆积，有两个碳十四测年数据：3126±151BCE（BK89045）和2728±128BCE（BK89037）[xxiii]。数据离散度较高，中值约为公元前2950年。不过合理判断，完善的冶炼工作坊使用时间较长，使用200多年应该不成问题。因此，碳十四的离散度可能不仅代表碳样标本年代差距，也包含炼炉使用时间较久的因素。由此判断实际年代约在公元前3100─2700年间。至于废弃的年代，陶塑品种都是大溪文化以来常见的形状，由于没有发现只有在石家河中期才开始出现的特殊类型，因此考虑废弃年代也属于石家河早期，应该不晚于公元前2800─2700年。换言之，H42使用与废弃的年代只是略晚于H430和H434。

从这些测年数据我们可以大致判断，石家河城冶炼活动逐渐普遍、技术成熟的时代，是公元前第四千纪末至第三千纪初。因此石家河早期地层中大量出土各种形状的小铜片。

（4）长条型熔铜炉

观察邓家湾有发现几个长条形的灰坑遗迹，里面也堆积与冶炼有关的废物。这种长条形状的灰坑，实际上从大溪文化三期的汤家岗、城头山遗址均有出现，屈家岭时期的龙嘴也有发现。到石家河时期发展为底呈斜坡状的长条形的烧坑结构。

肖家屋脊发现二十几个石家河时期长条型的灰坑。如石家河早期H492被H434打破，所以年代应该早于公元前2900，大致可能落在公元前3100-2900年间，长度为2.35m，宽度0.83m，深度0.38m，坑内堆积炼缸片。大约同时期的H300，口部1.53×0.4m，可辨识的深度为0.15m，因为打破关系，完整深度不明，坑内只发现一件炼缸碎片。

石家河中期的灰坑H46，1.86m长，1.2m宽，0.22m深。坑内堆积物中只有炼缸和坩锅。石家河中期的H384位于前文所述含炼铜残迹的H371之西，口大底小，四壁斜弧至底，坑长4.9m，宽0.6~1.5m，西端窄，坑内堆积灰黄色土夹木炭屑，出土陶片很少，只发现夹粗砂厚重炼缸以及小坩锅碎片。同时期位于发掘区正中的H276口较大4.45×1.25 m，但壁非常斜，所以底的尺寸只有2.4×0.79m，深度约0.36m，东端浅，西端深，坑内土灰黑，陶片很少，主要是炼缸和小坩锅陶片。同时期H132位置靠近H184，时代略晚，其开口层位位于H184的开口层位之上，口径长1.8m，宽0.66m，深度0.46m，坑内只发现一件炼缸。

在H384的旁边，时代比其更晚的层位下发现H375，口长2.4m，宽1.05m，可辨识的深度为0.23m，坑内堆积为灰黑色土，夹木炭屑和红烧土块，陶片也很少，陶片主要是炼缸和坩锅。位于发掘区中央偏东，石家河晚期的H242，口大底小，口长2.62m，宽0.45m，四壁斜弧，约向内收10cm，坑内土色灰黑，只发现夹粗砂厚重炼缸以及小坩锅碎片。在H242旁边另有1.66×1.33m灰坑，形状很像圆型炉，里面也只有炼缸的碎片。

长条形的灰坑长短不一，深度均在0.3~0.5m间。这些坑大部分不用来祭祀，堆积物以冶炼工具为主。这种灰坑与幕阜山专业冶炼遗址所见灰沟形状非常相似。有些长条形灰坑里除了冶炼工具之外，也会发现其他陶片，但总体来说陶片不多，且多数属于冶炼工具。

HG13，与H371位置相同，都在AT1805、AT1806、AT1807探方，但层位不同，HG13的层位属于石家河文化晚期或后石家河文化早期，年代早于H371。由于HG13的长度到达14.1m，报告称之为灰沟（ashes trenches），宽度为1.15m，深度0.3m。沟内堆积灰黑色土，夹木炭屑和红烧土块，出土少量的陶片之外，另发现几件铜渣。所以这是有直接证据的冶炼遗迹。

长江中游公元前第二千纪商国盘龙城遗址的“灰烬沟遗迹”，已被确定为熔铜炉的遗迹。这种遗迹的指标包括填满黑灰烬土，炉内包含红烧土、炼缸，炼缸底部有着用来支撑的石块，在陶缸的周围或内部，以及黑灰烬土中，可能包含铜渣，甚至是铜器残片。然而“灰烬沟遗迹”的规模甚大，形如长沟，最长者有30m长，所以被称为“长条型熔铜炉”[xxiv]。肖家屋脊HG13显示，这种“长条型熔铜炉”，其实在比商文明早一千年的石家河时期就已非常成熟发达。

自屈家岭文化晚期开始出现长条型“灰沟”，如在肖家屋脊H434边上比其时代略早的HG31、同时期的HG27和略晚的HG22等“灰沟”的性质一致(图九)。不过，屈家岭晚期、石家河早期“灰沟”的长度只到达3-5m长，而石家河晚期时已可达数十米。这已经是规模化的专业生产。在这种长条形炼炉内，可以摆一、两排炼缸，烧炭及冶炼过程依然在炼缸内发生，但在缸排之上，用烧土块和黏土建构弧顶（废弃及坍塌后见于坑内、坑边的红、灰色的烧土快），以让碳气浓缩，增加还原气氛；同时在小坡度的长条炉里，热气流的抽力助于在停止鼓风后保持稳定高温度，又控制碳气快速流失。这种高温缺氧的环境使氧化铜料全部反应成铜。

肖家屋脊HG13灰沟的形状，颇似吴城文化二期（公元前15-14世纪）冶铸遗迹Z5、Z6、Z7[xxv]，堆积炭灰，有铜渣或铜矿，而吴城的冶铸遗迹发现完整的石范。肖家屋脊报告没有记录石范或陶范的发现，但是根据经验，石范碎块经常无法受发掘者注意和认出。实际上石家河遗址出土过石范，包括肖家屋脊、印信台等遗址都有出土（这些遗物将另文专门讨论）。至于陶范，如果不完整，而发掘者以“新石器文化” 的思路进行发掘，就更难引起注意。但是根据我们对发掘出土的碎块陶范资料的分析，长江中游陶范技术早就出现于公元前第四千纪，相关资料拟另文专门讨论。炼缸技术发达以及长条型火炉的出现也足以使我们考虑，当时石家河人已有铸造的技术。

以上所述几种冶铸遗迹中，尺寸较小的圆型竖穴式、长型横穴式的灰坑应该都是陶窑或炼炉；如果发现炼渣或冶炼相关的工具，则很可能是炼炉。尺寸较大的圆型或长型“灰坑”中，如果大量出土与冶炼有关的破碎器物，或许是炼铸工作坊，在坑中摆放炼缸进行冶炼。炼炉或坑式的工坊废弃后，都会变成相关废物的垃圾坑，但除此之外，也会专门安排冶炼废物的堆积坑。最后，石家河遗址还发现长条型的“灰沟”，因为堆积的性质以及铜渣和冶炼工具等遗物的发现，可以评估这也是冶炼遗迹。

在屈家岭、石家河文化的冶炼技术发展过程中，同时使用这几种设施，或许是因为它们各有特定的功能。此外，参考屈家岭时期三种陶窑的结构[xxvi]，我们可以发现，屈家岭、石家河炼炉结构与陶窑相当接近。这说明，冶炼与制陶技术互相促进而同时发展。在这种发展的过程中，到了后石家河时期，不仅促使青铜技术趋于稳定成熟，也使制陶技术发展到能够制造出硬陶原始瓷器的阶段。[xxvii]

(未完待续)

注释

[xvi]湖北省荆州博物馆、湖北省文物考古研究所、北京大学考古学系编着，《肖家屋脊：天门石家河考古发掘报告之一》，北京：文物出版社，1999年，第112─113、120─121、144、296页。

【xvii]江西省文物考古研究所、樟树市博物馆编着，《吴城1973—2002年考古发掘报告》，北京：科学出版社，2005年，第84-85页。

[xviii]湖北省荆州博物馆、湖北省文物考古研究所、北京大学考古学系编着，《肖家屋脊：天门石家河考古发掘报告之一》，第112页。

[xix]江西省文物考古研究所、樟树市博物馆编着，《吴城1973—2002年考古发掘报告》，第84-85、422、500页。

[xx]北京大学考古系碳十四实验室，《碳十四年代测定报告(十)》，《文物》，1996年第4期，第92页。

[xxi]郭静云、郭立新、范梓浩主编，《考古侦探》，上册，第391─393页；郭立新、郭静云、范梓浩主编，《时空之旅：文明摇篮追踪》，第184─185页。

[xxii]北京大学考古系碳十四实验室，《碳十四年代测定报告(十)》，第92页。

[xxiii]北京大学考古系碳十四实验室，《碳十四年代测定报告(九)》，《文物》，1994年第4期，第89─95页。

[xxiv]邱诗萤，《浅论盘龙城灰烬沟遗迹》，第32－39页。

[xxv]江西省文物考古研究所、樟树市博物馆，《吴城－－1973～2002年发掘报告》，北京：科学出版社，2005年，第86页。