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金正耀:“河南”何以成为中国青铜文明之母?
模拟实验的技术路线需要复杂知识系统的支撑,包括分辨铜矿石、锌矿石和红铜(无论是自然铜还是冶炼得到的铜)的知识和能力,并掌握与“固态还原工艺”相近的技术手段。如果说早在仰韶时期就懂得利用红铜并加锌矿物冶炼黄铜合金的话,那么在一两千年的时间进程中从来没有发现红铜制品的伴出实属难解。加之陕西仰韶文化与山东龙山文化时空区隔如此之大,这一复杂的知识和技术系统几无传承的可能,说它是间隔数百年被重新发明的结果则更无可能。
中国早期铜器分布分区示意图(图源:白云翔:《中国的早期铜器与青铜器的起源》)
对冶金术起源的探索,目前主要通过考古学和冶金技术史研究两条途径。现在流行的“红铜—砷铜—锡青铜”演变模式,最早是根据西亚地区安纳托利亚的考古材料总结出来的;中国学者中,李水城、水涛推测四坝文化冶金工艺的演变大致符合这一模式。安纳托利亚地区自然铜的利用可能早到公元前六七千年,因此很多研究者认为冶金技术起源于这里,然后逐渐向全世界传播。与这种单一中心起源论相对的是各地区“独立起源说”。
20世纪60年代以来,这两种观点展开激烈交锋,东亚特别是中国冶金术的起源是争论焦点之一。其中,穆利的观点有一定代表性:“冶金术在中国的发端已表明与我们在古代世界其他地区所看到的并无明显差异。这没有证明或者反对冶金术在东亚独立发明的观点,但却把争议置入一个更具论证性的框架之中,而且应该永久性地推翻了中国与西方在早期冶金技术发展方面截然不同(并因此分道扬镳)的主张。”这种观点看似中立,实际上强调的是单一中心起源模式的普适性。河西走廊发现的早期砷铜器被认为是支持穆利观点的新证据。笔者团队分析二里头铜器中一件可能是锥的残段的样品,含砷4.5%,还有一件铜圈含砷1.8%。梅建军认为,二里头铜器中发现砷铜,显示中原与西北地区可能存在某种技术上的联系及文化交流。
欧亚大陆砷铜冶金研究地理形势(图源:崔春鹏、李延祥、潜伟:《近年国外早期砷铜冶金的研究进展》)
很多研究者将“红铜—砷铜—锡青铜”假说推崇为人类冶金术起源和早期发展的规律,红铜、砷铜被看作世界各地区进入青铜时代前的必经阶段。但它是否符合实际尚值得讨论。西亚是研究人类冶金术起源的重要地区,而伊朗东南部的雅赫亚(Tepe Yahya)是三大早期铜冶金中心之一,世界上最早的砷铜制品即出土于这里。这一砷铜制品是一把长8.6厘米的锥子,时间在公元前4300年前后,其中含砷1.43%,并包含微量的铅、锌、锑与银,化学成分与该地约公元前4千纪中叶出现的其他低砷铜制品相似,因此可以判断是由冶炼金属而非天然金属制成。该地铜矿资源比较丰富,但缺乏砷铜矿物资源,因此推断这件砷铜锥是从其他地区输入的。
公元前4千纪中叶雅赫亚出现的大批砷铜器也应来自外部地区,因为尚未在该地发现砷铜冶炼矿渣。雅赫亚地区从公元前7000年即开始利用自然铜资源制作铜针和饰物,到砷铜器大量输入时,利用自然铜的红铜时期已长达数千年。就雅赫亚的案例而言,其红铜时期符合模式标准,但因为本地缺乏砷铜矿物资源,完全依靠外地输入砷铜器,其砷铜时期是变了味的。如果一个地区没有自然铜资源,就不可能出现红铜时期;如果没有砷铜矿物资源,又没有外部输入,也不可能出现砷铜时期。可见,早期冶金术的演进呈现何种样态,当地铜金属资源是一个决定性因素。
笔者曾经提出,中国不存在“红铜时期”,世界上也不存在普遍适用的“红铜—砷铜—锡青铜”模式。对此,还可作进一步申论。第一,四坝文化虽然发现较多的砷铜器,但它们与铅锡青铜、锡青铜、红铜器物等并存,缺乏清晰的考古地层关系来证明红铜、砷铜和锡青铜的逐次演进;第二,其中的红铜器是否属于利用自然铜,目前尚不明确。此外,如仰韶—龙山文化的黄铜制品,以及中亚地区纳马兹加(Namazga)文化遗址所出公元前2千纪中叶的黄铜制品,还有马家窑文化最早的青铜刀,都难以放进上述模式。有考古学家甚至怀疑仰韶文化黄铜器在考古地层上的可靠性,还有研究者干脆将之一概作为“偶然”和“例外”来处理。
鉴于“红铜—砷铜—锡青铜”模式并不具备普适性,应用中难免出现削足适履、方枘圆凿的情形,本文尝试提出“铜矿物试验期—铜合金试验期—青铜工业”这一新的模式,以期准确理解人类早期金属利用和冶炼活动的现象及规律。
自然界的铜矿物品类繁多,基本可以分为自然铜、氧化铜矿物和硫化铜矿物几类。硫化铜矿物是地球上铜矿藏的主体矿物,自然铜分布最为有限。美国密歇根州的基维诺半岛是世界著名的自然铜产区,中国除滇东北有分散的自然铜资源外,其他地区很少有自然铜产出。所以,就自然铜资源而言,安纳托利亚和雅赫亚是很特殊的个案,出现一个相当长的红铜时期有其资源基础。自然铜主要加工技术之一的锤锻,本质上是石器时代基础性的锤击技术,它与一般石器的锤击不同之处在于,石器锤击是为了获得尖劈、锋刃等可以使用的几何形状;自然铜在锤击之下因其良好的延展性而发生形变,从而得到预设的工具或饰品形状。
还有一种加工技术是退火处理,自然铜经过长时间高温灼烧,冷却后物理性能得以改善。退火是一个“石头”与火的结合过程,这类经验经过长期积累并尝试应用于其他种类的铜矿物(例如西亚的砷铜矿、仰韶—龙山的锌孔雀石)的时候,“石头”就会变出金属来。因此,包括砷铜在内的各种原始青铜、黄铜等所谓“脏铜”(Dirty Copper,亦即不纯的铜),都会在这一阶段出现。
新石器时代晚期各地区有的出现砷铜,有的出现黄铜,有的则是锡青铜或铅锡青铜,这与当地铜矿资源条件有关,也可能跟本土社会文化及生活方式所能提供的原始技术条件有关。因此,中国早期黄铜、锡青铜、砷铜、红铜各种材质并存,反映的正是铜矿物试验期的特点。铜合金试验期所发生的,是从前期铜矿物直接熔炼得到“脏铜”,到有意识寻求合乎要求的铜合金的转变。在中国,中原核心区从新石器时代中晚期以来逐渐凝聚的礼制精神在新出现的物质材料上找到了表达形式,复杂的泥范组合浇铸技术要求铜溶液具有良好的流动性,因此铅青铜先于锡青铜而生,并很快达到技术成熟。早前的“先进”地区,虽然因砷铜矿物的耗尽而进入锡青铜时期,但其应用仍然停留在工具和小件饰品的制作上,如我们在伊朗大多数地区所看到的一样。在社会需求的强力推动下,在铜合金试验期之后,中国快速进入青铜工业时期,创造出辉煌灿烂的青铜文明。
以上是对新理论框架所作的简短描述,由此出发,诸如远距离技术联系和传播问题就容易理解了。例如,二里头较晚阶段的砷铜器物能否作为其与西北地区存在技术联系的证据?李延祥等关于二里头冶铸遗物的分析结果,表明它们更有可能是本地偶尔采用含砷铜矿物冶炼铸造的,因此不宜对其作过度解读。
二里头文化后期发展出成熟的铅青铜铸造技术,意味着铜合金试验期已经进入新阶段,它与豫西地区常见的铜铅共生矿有直接关系。另外,锡青铜合金技术的试验期虽然也开始于二里头文化,但可能直到殷墟二期才完全稳定,比铅青铜合金技术晚很多。二里头文化早期的铜器材质种类复杂,正是由于当时找到的铜矿物品类杂多导致。豫西地区铜锡铅、铜铅、铜锡矿物共生,为二里头文化早期铜矿物试验期提供了资源保障,也直接导致了产品材质的复杂。因此,对于少数所谓“特殊合金”的夏商铜器,如何正确认识其“特殊性”至关重要。例如,汉中地区出土数百件含高放射成因铅的商时期青铜器,其中小部分属于“特殊合金”材质的本地器物,如果据此认为所有汉中所出青铜器,甚至包括殷墟及其他地区所有的含高放射成因铅青铜器物的金属原料都来自汉中,显然经不起推敲。
长孙樱子新近对主张商代高放射成因铅来自汉中的所谓“新秦岭说”进行了讨论,澄清了相关问题。二里头末期有一件残铜片,铅同位素分析结果表明也属于高放射成因铅。近年来在河西地区发现有类似铅同位素组成的铜矿,能否将这件器物跟河西的铜矿相联系,还是应该慎重。因为铜矿含高放射成因铅很常见,在商代青铜器中发现的高放射成因铅已经可以确定来自铅矿,而这种铅矿是十分罕见的。将来自铜矿的高放射成因铅说成是商代所用高放射成因铅的新类型,混淆了问题的实质。另外,中条山铜矿峪铜矿即含高放射成因铅,西吴壁冶铜遗址在夏商时期一直持续使用,所以二里头这件残铜片原料来自晋南的可能性更大,也更合理。
20世纪八九十年代,铅同位素方法开始应用于二里头、殷墟等重要遗址出土铜器的分析研究,是中国科技考古从聚焦于技术研究拓展到资源考古新学科方向的嚆矢。经过近40年发展,目前已成为科技考古最为活跃的研究领域之一。未来三代考古的很多重要课题,如青铜金属资源开发、物资交流网络和技术传播等,都需要包括铅同位素技术在内的各种现代科技方法的参与和应用。
标签 考古- 原标题:金正耀:“何以河南”之问与中国科技考古新方向——“二里头考古与中国早期文明”笔谈(四) 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 徐俊 
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