河南滎陽官莊遺址鑄銅技術(shù)與金屬資源變遷初步研究

摘要：對滎陽官莊遺址近年發(fā)掘的部分鑄銅遺物進行顯微物相及成分分析，銅渣塊均為青銅熔煉渣，產(chǎn)品以鉛錫青銅為主，部分樣品錫含量較低，與春秋早期中原各諸侯國青銅器的合金技術(shù)面貌近同。官莊遺址大部分熔煉渣及銅器與同出的純鉛塊具有一致的鉛同位素比值；鑄銅生產(chǎn)最早及最晚階段的少數(shù)實例，分別與扶風李家及新鄭中行鑄銅作坊的鉛同位素比值特征一致，填補了春秋早期金屬資源序列的缺環(huán)。綜合合金技術(shù)、鉛料資源及已報道的制范技術(shù)，能夠初步探討春秋早中期鑄銅作坊技術(shù)與資源的變遷。

官莊遺址位于河南省滎陽市高村鄉(xiāng)官莊村西，主體為一座兩周時期城址，并在大城北部發(fā)現(xiàn)了春秋時期的鑄銅作坊。自2018年開始，鄭州大學歷史學院與北京大學考古文博學院等單位合作，對官莊遺址出土多種鑄銅遺物進行科學分析研究。本文主要對2015~2018年發(fā)掘所獲銅渣塊及青銅器等含金屬樣品進行成分及鉛同位素比值分析。

一、樣品情況及分析結(jié)果

本次共分析樣品34件，樣品信息列于表一。其中鑄銅遺物26件，包括爐壁（坩堝壁）樣品10件，金屬渣塊樣品16件；青銅器樣品8件，其中削刀與錛等工具類器物各1件，空首布貨幣2件，厚薄各異的銅器殘片4件。

樣品以北京大學考古文博學院科技考古實驗室HitachiTM3030超景深電子顯微鏡觀察形貌，并以SEM-EDS（掃描電鏡聯(lián)用能譜）進行成分分析，信號采集時間為90秒，結(jié)果以元素質(zhì)量分數(shù)形式列于表二至表四。樣品以王水溶解，稀釋后加入Tl 2SO 4溶液作為內(nèi)標；利用北京大學地球與空間科學學院VGAxiom型MC-ICP-MS（多通道接收-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）完成鉛同位素比值測定， 207Pb/ 206 Pb 與 208Pb/ 206 Pb 比值誤差不高于0.05%，結(jié)果列于表五。

二、合金技術(shù)的分析研究

（一） 銅渣塊的性質(zhì)判斷

官莊遺址出土的鑄銅遺物中，有的由宏觀形貌即可確定功能，如陶范與制范及澆鑄工序有關(guān)，粘附銅渣的爐壁（坩堝壁）（圖一）當與精煉粗銅或熔煉青銅的工序有關(guān)，而有的遺物則需要通過顯微形貌觀察及物相分析方可確認。銅渣、銅塊形貌多樣（圖二），僅肉眼觀察未必能夠?qū)⒄掣饺蹮捀≡你~塊與自然銹蝕的金屬塊準確區(qū)分。若能在銅渣、銅塊表面找到高溫過程產(chǎn)生的特定物相，則能較為準確地判定其為精煉或熔煉產(chǎn)物。

官莊遺址出土的銅渣、銅塊，大部分樣品表面均存在高溫活動產(chǎn)生的物相，指示較強的氧化氣氛，可以確定為熔煉青銅時產(chǎn)生的渣塊。周文麗對鉛錫青銅體系的熔煉渣，按銅、錫、鉛各自歸納判別物相，本文進一步梳理為以下三類：

1.含錫物相：包括自形為方形或條狀的錫石顆粒（圖三）；含錫鈣（鐵）硅酸鹽，多呈胞狀（圖四）；2.含鉛物相：包括鉛硅酸鹽，常為多氣孔的均一玻璃態(tài)，表面可見貝殼狀斷口（圖五）；3.含銅物相：包括銅氧化物，多呈方形，在富氧環(huán)境中常偏析枝晶（圖五）。

高溫過程中金屬錫被氧化形成自形較好的錫石，但熔煉時常常產(chǎn)生大量灰分，導(dǎo)致局部鈣含量較高，從而析出富鈣、鐵的含錫物相，故而第一類中常共存多種物相（圖六）。據(jù)此可通過渣中物相推斷熔煉對象，信息匯總于表一的末列。

官莊遺址大部分銅渣塊均為青銅合金渣塊，多為鉛錫青銅質(zhì)，少數(shù)為錫青銅質(zhì)，未見純銅、錫等金屬單質(zhì)原料錠塊，僅發(fā)現(xiàn)一件內(nèi)部為青銅的小鉛塊。本次檢測的銅渣塊中，未發(fā)現(xiàn)純銅塊及粗銅精煉渣，僅H1341④:2、H1573②:7等樣品中發(fā)現(xiàn)少量銅顆粒，反映鑄銅作坊以純銅配制合金，但銅、錫等鑄銅原料集中管理，并未隨意遺棄。官莊H1863出土一件金屬塊（圖七），表面灰白色，內(nèi)部灰綠色，經(jīng)分析表層為鉛質(zhì)，另含As0.8%，最內(nèi)層為鉛錫青銅。中原地區(qū)商周時期鑄銅作坊中發(fā)現(xiàn)的鉛錠塊，局部或內(nèi)部常帶有綠色，如安陽殷墟劉家莊北地鉛錠。山西侯馬牛村鑄銅作坊H329所出鉛錠塊的銅含量甚至超過10%，研究者推測是鉛青銅錠塊冷凝時先析出高熔點富銅相所致，應(yīng)為鑄銅生產(chǎn)的副產(chǎn)物。

官莊遺址出土一些碎銅片，大小各異，厚薄不均，并多與熔煉渣、爐壁塊共出，可能為待重熔的金屬原料。H1573③:15銅片壁厚達0.5厘米，弧度極小，局部殘存鑄造紋飾（圖八），可能為大型禮容器的殘片。此殘片及同出的銅渣塊，成分相近（表三450114-1行及表四450114-2行），并且均具有富鐵的材質(zhì)特征，不排除銅渣塊與銅殘片對應(yīng)同一件器物的可能性。

（二） 銅塊與銅器的合金成分

兩周之際，中原地區(qū)青銅容器的材質(zhì)發(fā)生了明顯變化。西周中晚期以來盛行的錫青銅容器迅速減少，鉛錫青銅材質(zhì)的容器則迅速成為主流。容器以外的薄片飾及部分車馬器、兵器由于對加工、使用的機械性能存在需求，仍然多使用錫青銅或低鉛的鉛錫青銅材質(zhì)制成。借助這一背景，可以更好地理解官莊鑄銅作坊的合金技術(shù)。

官莊遺址出土銅塊與銅器的材質(zhì)主要為鉛錫青銅。本次分析的34件樣品中，僅5件樣品為錫青銅材質(zhì)，且其中4件與鉛錫青銅塊或爐壁同出，可知同一區(qū)域可以同時生產(chǎn)不同材質(zhì)的青銅。在遺址出土的5件殘銅片中，2件為錫青銅殘片，故可推斷鑄銅作坊不斷將錫青銅殘片進行重熔利用，但合金化后的產(chǎn)品主要是鉛錫青銅，僅有少量為錫青銅材質(zhì)。

春秋初年常見的低錫青銅器，在官莊遺址中多有所見。春秋早期中原及關(guān)中地區(qū)墓中常隨葬錫含量較低的青銅容器。南陽夏餉鋪等墓地中甚至隨葬成組紅銅或鉛青銅質(zhì)容器。官莊遺址H1337銅片、T1711-3③:8銅塊均為低錫材質(zhì)，可知當時低錫器物在豫中地區(qū)同樣多見，并且確為鑄銅作坊重要的生產(chǎn)類別。官莊所出銅塊及爐壁中，有大量低錫的鉛錫青銅甚至鉛青銅顆粒，但這主要指示不充分的熔煉過程，不一定能夠用于推斷鑄件的合金配比。李延祥指出熔煉渣成分通常很不均勻，熔煉時較強的氧化氣氛，會導(dǎo)致浮渣中合金相的錫含量低于理想合金配比。

春秋早中期，青銅器中常見較高的鐵含量，官莊遺址部分銅塊、銅器也具有這一材質(zhì)特征。自西周至春秋前期，長江中下游地區(qū)硫化型銅礦是銅料的主要來源，礦源特征導(dǎo)致粗銅中具有很高的鐵含量。官莊H1337銅片含F(xiàn)e甚至高達3%以上。這一時期，部分金屬物料中含有相對高的砷含量，如T1411-2③:11渣中即含As0.8%；新鄭郜樓M139:1鼎含As1.1%，與官莊春秋鑄銅遺物同期。由本次分析的官莊H1863金屬塊知，青銅器中的砷不僅由銅料引入，也可能來自含砷的鉛料。

三、金屬資源的變遷

（一） 鉛同位素比值隨時代的變化規(guī)律

官莊遺址青銅器及鑄銅遺物的鉛同位素比值具有較高共性，并且較為完整地展現(xiàn)了兩周之際至春秋中期主要鉛料隨時代的變化。為便于討論，以 208Pb/ 206 Pb 對 207Pb/ 206 Pb 作圖，以經(jīng)驗參考線l 0:y=1.6162x+0.7288劃分區(qū)域，則在l 0中段、 208Pb/ 206 Pb 在2.12~2.14間的比值記作A類， 208Pb/ 206 Pb 在2.09~2.12間的比值記作B類， 208Pb/ 206 Pb 在2.15~2.18間的比值記作C類。B類比值中，沿參考線l 0左端分布的記作B 0類，在l 0下方的則記作B 1類。在西周晚期，中原地區(qū)青銅器的材質(zhì)以錫青銅及低鉛的鉛錫青銅為主，鉛同位素比值的分布相對分散，包含A、B 0、B 1三類。進入春秋早期，中原地區(qū)青銅器鉛含量升高，鉛同位素比值趨于集中，A類比值成為主流，個別地區(qū)存在一定比例的B 1類比值；春秋中期起，B 0類比例迅速增高，取代A類成為主要鉛料類別。

官莊遺址本次分析的25件鉛同位素樣品中，有20件屬于A類比值，占80%，為官莊最主要的比值類別；其余5件樣品分屬B、C類比值，其中H1573所出容器殘片屬B 1類，兩件空首布樣品分別為B、C類，下文分別討論。20件A類樣品的鉛含量各有差異，其中H1337銅片含鉛不足0.2%，其余樣品鉛含量在1%上，H1863金屬塊則近純鉛。不同鉛含量的樣品具有基本相同的比值，反映比值與樣品鉛含量無關(guān)，據(jù)此推測A類比值指示的銅料與鉛料來源可能是相同的，或為一類銅鉛共生礦。

官莊鑄銅作坊第一期單位樣品的比值，以A類為主，兼有個別B 1類。官莊遺址簡報指出，作坊第一期單位所出陶豆柄多有凸箍，陶容器范的紋飾主題以竊曲紋、重環(huán)紋為主，絕對年代為春秋早期。本期典型單位如H1966，所出簋范飾雙周重環(huán)紋，具有西周晚期的遺風；還包括H1573、H1341等單位。這三個灰坑所出的4件樣品，指示熔煉活動及鑄銅產(chǎn)品的3件均為A類，H1573的容器殘片則為B 1類。

官莊所見B 1類比值具有明確的地域來源，在官莊遺址又指示了年代較早的資源特征。B 1類比值是西周中晚期至春秋早期長江下游地區(qū)主要利用的鉛料資源（圖九），由王開對安徽銅陵師姑墩遺址冶鑄遺物的分析可知，B 1類比值樣品包括純鉛樣品及含鉛量極低的煉銅渣，故而對應(yīng)一類銅鉛共生資源。西周晚期，這類比值在關(guān)中、晉南地區(qū)青銅器中占有一定比例；在豫中、山東等更偏東的地區(qū)，據(jù)已有數(shù)據(jù)看，此類比值甚至是主要類別。官莊遺址本階段的發(fā)現(xiàn)可以說明，來自江淮地區(qū)的金屬資源在春秋初年的中原地區(qū)仍然有少量應(yīng)用，官莊鑄銅作坊第一期樣品的比值分布與曲沃羊舌M4、曲村M5189、虢國M2001等青銅器群最為接近（圖一〇）。滎陽是晉南、豫西前往江淮地區(qū)的咽喉要道，春秋初年這些地區(qū)主要利用A類鉛料，而同時延續(xù)B 1類鉛作為補充，此現(xiàn)象有助于理解晉姜鼎、戎生鐘等金文材料所載晉國與江淮地區(qū)之間的銅料貿(mào)易。

官莊鑄銅作坊第二期單位樣品的比值，除空首布外，全部為A類比值。鑄銅作坊第二期單位出土陶豆柄部省去凸箍，偶見弧盤豆，器形稍晚于第一期，但不見新鄭中行遺址春秋中晚期單位所出鼓肩陶盂，細高柄陶豆等器形，年代明顯又早于后者。本期陶范紋飾出現(xiàn)交龍紋、連體龍鳳紋等，而尚不見中行遺址階段流行的細密蟠螭紋。本期典型單位為H1187，絕對年代大致為春秋中期早段。H1187檢測的3件樣品，比值均為A類，并且較鑄銅作坊第一期比值范圍明顯更為集中。據(jù)目前已有數(shù)據(jù)知，春秋早期晚段至春秋中期早段中原及周鄰地區(qū)青銅器，鉛同位素比值大多皆為A類，且同樣高度集中（圖一一）。

官莊遺址大量應(yīng)用的A類鉛料，目前還難以確定具體的產(chǎn)源，以鄂東南—贛北地區(qū)可能性最大，但尚缺乏與鉛有關(guān)的礦冶遺物證據(jù)。官莊H1861鉛塊是首次在鑄銅遺址中發(fā)現(xiàn)A類鉛的實物，其內(nèi)部成分不均，包裹少量青銅，表明其與鑄銅活動有關(guān)，而非小型鉛器，此鉛塊富砷、銀的微量元素特征對總結(jié)此類鉛質(zhì)原料的材料學特征也具有重要意義。

（二） 空首布及相關(guān)遺跡的年代

官莊遺址出土了多件空首布及布銎泥芯。目前已測的兩件空首布樣品，鉛同位素比值均指示了較晚的年代意味，上限不早于作坊第二期H1187等單位。官莊H1828空首布的鉛同位素比值為B類。這類比值在春秋早中期之際的漢淮地區(qū)即逐漸流行，至春秋中期中晚段在中原及海岱地區(qū)是最主要的鉛料資源，在鄭地目前最早見于興弘花園M42及M100，也是中行鑄銅遺址春秋中期晚段熔煉渣的比值類型（圖一二）。

官莊T1712-2③空首布銎的鉛同位素比值為C類，這類鉛在中原地區(qū)具有明確的年代上限。鄭國青銅器中最早的C類鉛實例為新鄭中行祭祀坑K2鼎，而較此稍早的興弘花園M100敦尚為B類；晉國青銅器中，最早的C類鉛見于隰縣瓦窯坡M21，而較此稍早的瓦窯坡M30及M29尚為B類；海岱地區(qū)最早的C類鉛見于滕州薛故城M152，而稍早的棗莊徐樓M1、長清仙人臺M5則均為B類；楚地最早的C類鉛見于鄖陽喬家院M4，但B類鉛一直沿用至戰(zhàn)國。據(jù)此可以清晰地看出，C類鉛在春秋時期中原地區(qū)的年代上限大致為公元前580~前570年。官莊C類比值的空首布銎很難更早于此。

官莊遺址出有空首布的鑄銅遺跡，大致與新鄭中行鑄銅遺址同時，或可考慮與H1187等單位分開，單獨劃為鑄銅作坊第三期。官莊空首布的形制均為聳肩弧襠尖足布，與新鄭中行等地所見平肩布差異明顯，而與晉地春秋晚期前后的大型空首布十分相似。晉鄭接壤始于晉文公自周室受南陽地之年（公元前635年），這也是官莊空首布一個大致的年代上限。官莊出土空首布的H1828打破出土矛銎芯的H2496，知此類與空首布生產(chǎn)及使用有關(guān)的灰坑在地層關(guān)系上晚于官莊早期鑄銅遺存。出空首布銎芯的灰坑如H2032中還同出有鏃范，知這一時期的鑄銅生產(chǎn)仍有一定規(guī)模，產(chǎn)品也相對多樣，并不僅限于貨幣。官莊H1819所出銅塊，比值亦為B類，也可能屬于這一階段。而打破H2032的H1886、H2037及打破H1828的H1785等一系列灰坑單位，可以為這一階段的年代下限提供更為準確的參考。

四、官莊遺址鑄銅技術(shù)與金屬資源歷時性變化的初步分析

官莊遺址近年發(fā)掘所得鑄銅遺物數(shù)量龐大，類型豐富，年代連續(xù)，可以初步填補西周中晚期周原李家鑄銅作坊與春秋中晚期新鄭中行鑄銅作坊之間的技術(shù)、資源缺環(huán)。北京科技大學韓玉、劉思然對官莊出土陶范的制作技術(shù)進行了系統(tǒng)分析，并初步從前后兩期的典型單位中總結(jié)了紋飾范制作方式、范料粒徑及烘范溫度等技術(shù)特征的變化規(guī)律。制范技術(shù)與本文討論的合金技術(shù)是鑄銅技術(shù)中的兩個重要方面，針對這兩類技術(shù)及鉛料資源等因素進行歷時性觀察，有助于深入研究鑄銅作坊的變遷。

官莊鑄銅作坊第一期的合金技術(shù)及鉛料資源已與西周晚期發(fā)生較大改變，而制范技術(shù)及紋飾風格則與西周一脈相承。本期改以鉛錫青銅為主要產(chǎn)品類別，來自長江下游地區(qū)的鉛料急劇減少。與李家出土的陶范相比，官莊陶范的粉砂粒徑已有所增大，但制范的相關(guān)技術(shù)仍然具有較高的相似性。

官莊鑄銅作坊第二期的合金技術(shù)及鉛料資源與上一期變化很小，而制范技術(shù)及紋飾風格則發(fā)生了顯著變化。韓玉、劉思然指出，作坊第一、二期間紋飾范的制作技術(shù)發(fā)生改變，從范上刻畫堆塑過渡到紋飾模翻范；范面不再精細操作，導(dǎo)致范料粒徑逐漸由細膩轉(zhuǎn)向粗糙；同時預(yù)制紋飾模的大量增加，導(dǎo)致陶范需要增強機械性能以應(yīng)對頻繁的搬運儲存，促使烘范溫度明顯升高。官莊鑄銅作坊第三期的陶范制作技術(shù)目前尚未報道，但從宏觀形貌觀察，應(yīng)當與作坊第二期陶范相對接近。新鄭中行遺址春秋階段陶范與本期時代基本相當，劉思然曾進行材質(zhì)及粒徑的系統(tǒng)分析，粉砂粒徑稍高于官莊作坊第二期陶范。本期在合金、制范技術(shù)穩(wěn)定發(fā)展的過程中，鉛料的變化卻十分明顯，先后應(yīng)用了兩類新的鉛料資源（圖一三）。

由官莊遺址的科技分析研究可以發(fā)現(xiàn)，鑄銅遺址的技術(shù)及資源的演變并不一定同步，并對青銅器裝飾風格的變化有不同程度的影響（表六）。陶范是紋飾的實物載體，故而青銅器紋飾風格的演變與制范技術(shù)關(guān)系相對密切。合金配比能夠決定銅液的流動性，低錫的合金配比往往限制了紋飾的精致程度，故而器物的裝飾風格與合金材質(zhì)也存在一定關(guān)聯(lián)。但合金技術(shù)則在考慮技術(shù)因素外，更多地被金屬資源的豐歉所左右，而金屬尤其是貴重的錫料又受到貿(mào)易通路及政治格局的強烈影響。春秋初年中原地區(qū)青銅器錫含量的降低，很可能即與兩周之際政治環(huán)境劇烈變動有關(guān)；春秋中期青銅器自南向北錫含量的重新升高、B類比值對應(yīng)鉛錫資源的廣泛應(yīng)用，也與楚國北進的史實基本相合。故而春秋時期鑄銅作坊的金屬資源與合金技術(shù)與列國間的政治、經(jīng)濟互動息息相關(guān)，在針對一國一地展開研究時，也需對時代共性有所把握。

五、總結(jié)

滎陽官莊遺址出土的鑄銅遺物，是研究青銅器風格及鑄銅技術(shù)自西周至春秋之變的良好切入點。周室東遷后，中原地區(qū)各諸侯國間的合金技術(shù)及金屬資源網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)較強的一致性，具有密切關(guān)聯(lián)。官莊遺址反映的合金技術(shù)、鉛料資源，與春秋早中期中原各地青銅器的技術(shù)與資源面貌相符，故而在鑄銅遺址尚乏實例的現(xiàn)階段，可以將官莊遺址作為春秋早中期中原諸侯國鑄銅作坊的典型，用于構(gòu)建、完善先秦時期以中原地區(qū)為中心的各類鑄銅技術(shù)、資源的演變序列。

官莊遺址出土的銅渣塊，從錫石、錫鈣硅酸鹽、鉛硅酸鹽等指示高溫的特定物相可以判斷其中大部分為青銅熔煉渣，產(chǎn)品以鉛錫青銅為主。官莊發(fā)現(xiàn)的鉛塊及鑄銅遺物，鉛同位素比值均以A類為主，反映官莊遺址鑄銅活動興盛階段鉛料資源的連續(xù)性。官莊鑄銅作坊第一期仍在少量重熔利用更早階段常見的B 1類比值的金屬資源，在作坊第二期之后已開始利用春秋中晚期常見的B、C類鉛料，完整地體現(xiàn)了中原地區(qū)春秋時期利用鉛料資源的歷時性變化。若能對官莊遺址出土鑄銅遺物進行更為全面的分析，并兼顧官莊春秋墓葬出土青銅器的相關(guān)信息，當能進一步明晰時代特征。

通過合金配制及陶范制作環(huán)節(jié)的技術(shù)與資源觀察，目前已對官莊遺址的鑄銅技術(shù)形成初步認識。各類技術(shù)與資源并非同步變化，與青銅器風格的演變也存在不同的關(guān)聯(lián)方式。鉛料類別及合金配比的變動指示金屬資源的豐歉程度，由于鑄銅作坊與金屬產(chǎn)地的分離，這些技術(shù)資源因素受政治格局影響十分明顯。在春秋時期，強大的諸侯國參與爭霸，并通過會盟的方式形成政治秩序，可能在資源層面也承擔了分配轉(zhuǎn)輸?shù)墓δ?，從而?dǎo)致目前青銅器檢測數(shù)據(jù)所顯示的廣域資源共性與歷時性同步變化；而面向手工業(yè)者的制范環(huán)節(jié)則具有自身的技術(shù)邏輯，演化規(guī)律更為有序，并直接影響青銅器風格的呈現(xiàn)與轉(zhuǎn)變。

致謝：本文所用鉛同位素比值數(shù)據(jù)由北京大學地球與空間科學學院黃寶玲副教授測定，北京科技大學科技史與文化遺產(chǎn)研究院劉思然副教授、北京大學考古文博學院博士研究生藺詩芮對本文研究提供了重要意見，特致謝忱！

（作者：張吉 北京大學考古文博學院，郜向平 丁思聰 鄭州大學歷史學院，趙昊 陳建立 北京大學考古文博學院；原文刊于《南方文物》2021年第3期；此處省略注釋，完整版請點擊左下方“閱讀原文”）

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