垣曲商城與中條山銅礦資源

佟偉華(中國(guó)國(guó)家博物館田野考古研究中心)

《考古與文物》 2019年

(一)坐落于中條山銅礦資源分布區(qū)內(nèi)的垣曲商城

(1)控制與索取中條山銅礦資源是城址擇選位置的重要指向。

在早期國(guó)家形成之后的夏商時(shí)期，一座座城池平地而起。這些城址興建的初衷主要在于其政治、軍事與經(jīng)濟(jì)等各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，而城的這幾項(xiàng)功能又是相互作用密不可分的。有的城的建立，可能主要是為了擴(kuò)張領(lǐng)土的需要，以城為中心，征戰(zhàn)四方，消滅敵對(duì)勢(shì)力，實(shí)現(xiàn)其政治軍事目的。而有的城則可能首要考慮的卻是控制和占領(lǐng)各類(lèi)經(jīng)濟(jì)資源，以城為中心，從事各類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)，進(jìn)而以經(jīng)濟(jì)的繁榮促進(jìn)國(guó)家的發(fā)展，由此看來(lái)，各城址始建的初衷各有不同。當(dāng)然，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最終目的仍是為了實(shí)現(xiàn)征服天下的目的。垣曲商城興建于商王朝京畿之地的西北周邊，地處中條山南麓的深山峽谷之中，地理位置偏僻，若以此偏居一隅的城為基地，向由崇山峻嶺阻隔的周邊擴(kuò)張領(lǐng)土，這里似乎并不占地理優(yōu)勢(shì)。那么，為什么要在這一封閉的區(qū)域建立一座城池呢?我們認(rèn)為，此城建立的主要目的是為了占領(lǐng)及控制這里豐富的水、木材、銅、錫、鉛有色金屬等自然資源，尤其是銅礦資源，所以商城擇建于黃河北岸，亦即中原地區(qū)最大的中條山銅礦分布區(qū)內(nèi)。商代二里崗時(shí)期，青銅文化呈高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，地處中原的偃師商城①和鄭州商城②兩座王都需要大量代表當(dāng)時(shí)最高生產(chǎn)力的青銅器，以滿(mǎn)足生產(chǎn)、生活以及各種政治、經(jīng)濟(jì)、宗教等活動(dòng)的需要。因此，青銅器生產(chǎn)已成為當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力發(fā)展的標(biāo)志，更是鞏固早期國(guó)家的物質(zhì)基礎(chǔ)，而中原地區(qū)最大的銅礦產(chǎn)地就是中條山，因而垣曲商城的興建，是商王朝為了占領(lǐng)與控制中條山銅礦派駐的橋頭堡，它的建立為商王朝攫取銅礦創(chuàng)造了極大便利，也為鞏固商王朝統(tǒng)治奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。無(wú)疑，控制銅礦資源對(duì)于早期國(guó)家的鞏固發(fā)展具有重要意義①。

垣曲商城位于晉南黃河北岸，地處中條山南麓的崇山峻嶺之中，向南越過(guò)黃河為河南澠池縣境，西北毗鄰山西平陸、夏縣、聞喜、絳縣，東與河南濟(jì)源、新安交界。發(fā)源于中條山的沉河和毫清河自北向南穿越山谷奔騰不息，在古城鎮(zhèn)東南匯流后注人黃河，形成低平的沖積扇，即垣曲盆地之所在。商城遺址坐落于盆地中央，位于黃河北岸陡立的高臺(tái)地上，向南俯瞰奔騰的黃河，向西北遠(yuǎn)眺起伏的中條山。這里依山環(huán)水的自然環(huán)境極其優(yōu)越，氣候溫和、雨量豐沛，動(dòng)植物及礦產(chǎn)資源豐富，極適宜人類(lèi)生存。數(shù)千年來(lái)，在這塊水源充足、土地肥沃的山間小盆地內(nèi)分布著許多從史前仰韶文化、龍山文化到夏商周三代的聚落址，多位于黃河、沉河、亳清河兩岸及其支流的河旁臺(tái)地上，商城遺址便是其中規(guī)模最大的城堡聚落②。在垣曲盆地以北約30～40千米的山間峽谷便是中條山銅礦的集中分布區(qū)。

根據(jù)現(xiàn)代資料統(tǒng)計(jì)，中國(guó)的銅礦分布以位于華南及西南部的江西、西藏、云南三省區(qū)的儲(chǔ)量為最多，可占全國(guó)儲(chǔ)量的近一半。而地處中原的山西省也是我國(guó)銅儲(chǔ)量較多的省份之一，可排在全國(guó)前10位之列，晉南的中條山銅礦集中區(qū)是我國(guó)銅礦資源的重要產(chǎn)地之一，也是華北地區(qū)最大的產(chǎn)礦地點(diǎn)。它位于華北地臺(tái)南緣，即太行山、中條山、呂梁山、賀蘭山組成的“山”字形構(gòu)造的頂端，屬于中條古裂谷，裂谷呈不同方向控制著各銅礦，是一條蛇曲形延脈③。礦區(qū)位居中條山東段，北緯35°19',東經(jīng)111°40′,海拔620米。南起胡家峪、犁耙溝，北到銅礦峪、虎坪，西自篦子溝，東到落家河，礦區(qū)南北約20余千米，東西約10余千米，現(xiàn)有大小銅礦點(diǎn)30余處。礦藏主要有黃銅礦、銅藍(lán)礦、斑銅礦、輝銅礦、黃鐵礦、孔雀石等，含銅品位0.67%～1.5%,并伴生有鈷、鉬、金、銀、黃鐵礦、鋁、鉛、鋅等十多種有色金屬礦產(chǎn)④。這一礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)的銅礦床分為多種類(lèi)型，銅礦峪礦為斑巖銅礦，胡家峪礦、篦子溝礦屬變質(zhì)巖層狀銅礦。胡家峪—篦子溝型礦床賦存于下元古界中條群篦子溝組，以黃銅礦、黃鐵礦為主，礦床成因類(lèi)型為沉積變質(zhì)熱液型。銅礦峪礦床賦存于太古界絳縣群駱駝峰組，含礦巖性主要為變石英晶屑凝灰?guī)r，含銅礦物以黃銅礦為主，其次為斑銅礦、輝銅礦①。中條山銅礦資源礦量分布不均勻，在目前的保有儲(chǔ)量中，銅礦峪可占95%,是具有百萬(wàn)噸保有儲(chǔ)量的大型礦床②。

在這些銅礦中，銅礦峪礦位于垣曲商城西北約36千米，胡家峪位于垣曲商城西北方向約32千米，篦子溝位于垣曲商城西北方向約34千米，落家河位于垣曲商城東北約22千米，它們與垣曲商城的直線距離約為32～36千米。只有落家河距離垣曲商城最近，僅有20余千米。這些較大銅礦的四周還分布著數(shù)量較多的小礦井，主要有位于篦子溝附近的劉莊冶，位于胡家峪附近的桐木溝、老寶灘，位于同善附近的虎坪、位于橫嶺關(guān)附近的廟疙瘩等。據(jù)報(bào)道，中條山地區(qū)還發(fā)現(xiàn)了不少古代銅礦，1958年有學(xué)者曾在運(yùn)城洞溝發(fā)現(xiàn)古代礦峒遺址及鐵錘鐵釬等挖礦工具，據(jù)礦峒附近的摩崖題記載，其時(shí)代可早到東漢靈帝光和二年(公元179年)③。此外，在銅礦峪、胡家峪、篦子溝、落家河等現(xiàn)代銅礦周?chē)舶l(fā)現(xiàn)不少古礦冶遺址，分布于這一區(qū)域的古銅礦主要有位于銅礦峪附近的銅鍋、篦子溝附近的劉莊冶、胡家峪附近的店頭和馬蹄溝、胡家峪與篦子溝之間的桐木溝以及同善附近的李巴溝、橫嶺關(guān)附近的廟疙瘩等。在這些古礦井中發(fā)現(xiàn)有古代開(kāi)采的礦洞、老窟、采礦巷道及支護(hù)、廢石堆、渣堆及大量煉渣、爐渣、渣灰層、石塊等，出土瓷片、陶片及瓦片。其中，店頭的時(shí)代可能早到戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，馬蹄溝、銅鍋因出有瓷片，或可到唐宋時(shí)期④(圖一)。從垣曲商城與中條山銅礦分布區(qū)的距離來(lái)看，在黃河之濱，距銅礦分布區(qū)數(shù)十千米興建的垣曲商城，其戰(zhàn)略地位與銅礦資源應(yīng)是密不可分的。

(2)城址的地理與生態(tài)環(huán)境具有青銅冶鑄的優(yōu)越條件。

前已述及，垣曲商城與中條山銅礦集中區(qū)的直線距離不過(guò)數(shù)十千米，與銅礦產(chǎn)區(qū)這樣近距離相鄰的城址極為罕見(jiàn)，距離近可使中條山開(kāi)采的礦石免除遠(yuǎn)距離運(yùn)輸耗費(fèi)的人力、物力，順著發(fā)源于中條山的沉河及亳清河水路可直達(dá)商城所在的古城地區(qū)，沿著沉河及亳清河谷地的陸路也不難在短時(shí)間內(nèi)將礦石運(yùn)輸?shù)缴坛撬?。因而，擁有充足的礦料來(lái)源為垣曲商城所獨(dú)有，就地取材的便利為其他城址所不具備。

中條山茂密的林木資源是垣曲商城青銅冶鑄豐富的燃料來(lái)源。除了有色金屬資源以外，中條山還是我國(guó)華北地區(qū)最大的原始森林所在地，垣曲盆地及周邊地區(qū)的植被覆蓋率極高，山地草原、森林面積是人口居住面積的5~6倍。中條山群山矗立，溝壑縱橫。主峰歷山自沁水縣蜿蜒而東，長(zhǎng)30、寬5千米，頂峰舜王坪海拔高度2300米，這一地區(qū)的深山峽谷至今仍被濃密的原始森林覆蓋，其木材儲(chǔ)量為中原地區(qū)之最。植被的類(lèi)型有亞高山草甸、山地溫性針葉常綠林、暖濕性夏綠闊葉林、灌木草本植物帶、河漫灘植被等。近代既然如此，那么不難想象，在3000年前的商代，這里林木資源的數(shù)量及種類(lèi)會(huì)比當(dāng)下豐富數(shù)倍，早期的青銅冶煉需要大量木炭作為燃料，而中條山種類(lèi)繁多的植物特別是大量的喬、灌木植物均是良好的燃料薪材，這為垣曲商城的冶煉活動(dòng)提供了良好的條件。

另外，垣曲商城三面環(huán)水，南部為奔騰不息的黃河，東、北面的沉河與毫清河為垣曲盆地內(nèi)黃河的兩條較大的支流。三水交匯帶來(lái)的豐沛水源為垣曲商城火法冶煉所需的大量水源以及生活用水提供了保證。

垣曲商城所在的古城南關(guān)遺址經(jīng)歷了從二里頭晚期至商代二里崗時(shí)期長(zhǎng)時(shí)期的發(fā)展進(jìn)程，為商城從事青銅冶煉這種高技術(shù)水平的生產(chǎn)活動(dòng)奠定了深厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。從二里頭晚期至商代二里崗時(shí)期這里始終是垣曲盆地中最大的中心聚落，盡管早期的青銅冶煉會(huì)對(duì)植被、水源、氣候等生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響，導(dǎo)致一定程度的環(huán)境退化，但由于垣曲商城先天具備優(yōu)越的地理地貌及生態(tài)環(huán)境，初期的冶煉活動(dòng)規(guī)模較小，使這種退化進(jìn)程較為緩慢，尚不足以在一定時(shí)間內(nèi)影響生活及生產(chǎn)的發(fā)展，因此這里從二里頭晚期直至商代始終保持著垣曲盆地中心聚落的位置。聚落考古調(diào)查的結(jié)果表明，垣曲盆地二里頭晚期共發(fā)現(xiàn)聚落41個(gè)，可分為4個(gè)聚落群，古城南關(guān)是本區(qū)域聚落群的中心。商代二里崗下層時(shí)期共發(fā)現(xiàn)聚落12個(gè)，此期修建的商城是盆地中最大的城堡聚落。到了二里崗上層時(shí)期，盆地內(nèi)的聚落數(shù)量有所減少，共發(fā)現(xiàn)10個(gè)，此城仍是垣曲盆地中最大的城堡聚落①。從二里頭晚期、二里崗下層到二里崗上層時(shí)期，分布于古城南關(guān)周邊的其他聚落規(guī)模都明顯較小，屬?gòu)膶倬勐??？梢哉J(rèn)為，古城南關(guān)二里崗期城堡若沒(méi)有二里頭晚期規(guī)模巨大的環(huán)壕聚落的基礎(chǔ)，是不可能建立的，更不可能使青銅冶鑄業(yè)快速發(fā)展。青銅的生產(chǎn)代表著當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力的頂峰，只有中心聚落才有人力、物力等條件從事這種高技術(shù)水平的生產(chǎn)活動(dòng)，由于城址具有源自二里頭晚期開(kāi)始積累的農(nóng)業(yè)、手工業(yè)、家畜飼養(yǎng)等生業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，還有制陶、制石、制骨等發(fā)達(dá)的手工業(yè)技術(shù)、設(shè)施與人才基礎(chǔ)，故這里能夠發(fā)展成為青銅冶鑄中心就不足為奇了。

(3)城址獨(dú)具匠心的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是護(hù)衛(wèi)青銅冶鑄重地。

垣曲商城在戰(zhàn)略上選擇了與中條山銅礦資源近鄰，在軍事防御上選擇了踞守高臺(tái)的優(yōu)越地勢(shì)，在生態(tài)環(huán)境上選擇了三水交匯、靠近河口的近水位置，使垣曲商城成為即有利于交通又便于生產(chǎn)、生活的中心。進(jìn)而，如何有效地占領(lǐng)及控制中條山銅礦產(chǎn)地，護(hù)衛(wèi)城堡內(nèi)的青銅冶鑄重地，更是城址建設(shè)中需要重點(diǎn)考慮的因素，從這一目的出發(fā)，商人在城址的具體定位、城墻加固、城門(mén)屏蔽等諸多方面進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，用以加強(qiáng)城池的堅(jiān)固性，使商城成為易守難攻的城堡。

垣曲商城所在的高臺(tái)地呈西北高東南低之勢(shì)，東、北兩面有沉河與毫清河環(huán)繞，南面瀕臨黃河，城址定位在臺(tái)地的東南角，與河床高差較小，以便靠近水源，有利于各種生產(chǎn)活動(dòng)和生活的需要，特別是青銅冶鑄對(duì)于大量水源的需要。

垣曲商城的平面形狀略呈梯形，北城垣現(xiàn)存于地面之上，其余三面墻均埋沒(méi)于地下。城址東西約350米、南北約400米，周長(zhǎng)1470米，總面積13萬(wàn)平方米。為了加強(qiáng)防守，西、南兩面設(shè)計(jì)了雙道城垣，西墻長(zhǎng)度395米，在中段偏北距西北角140米處為西城門(mén)，城門(mén)以北為較寬的單墻，城門(mén)以南修筑了雙道夾墻，外墻將內(nèi)墻城門(mén)屏蔽在夾墻中。南墻現(xiàn)存總長(zhǎng)375米，已被黃河沖為四段，中段被一沖溝截?cái)?，僅余兩塊夯土，有可能是城門(mén)之所在。南墻西段亦修筑了雙道夾墻，與西城墻南段的夾墻一樣均通向西南角出口。西墻外還有一條與墻完全平行的護(hù)城壕，全長(zhǎng)446米。城址的四面城墻可能都有城門(mén)，東、北兩座門(mén)很可能是為生產(chǎn)與生活設(shè)置的，而西、南兩門(mén)的設(shè)置則主要是為了保衛(wèi)城內(nèi)青銅冶煉生產(chǎn)的需要，如此加固的城垣，使城門(mén)隱蔽于城內(nèi)，有效地護(hù)衛(wèi)了緊靠西城門(mén)內(nèi)進(jìn)行的冶煉活動(dòng)①。

(二)垣曲商城發(fā)現(xiàn)的青銅冶鑄遺跡遺物

在垣曲商城近20年的發(fā)掘中，曾陸續(xù)在二里崗下層與上層的一些灰坑、道路及地層中發(fā)現(xiàn)了銅煉渣、爐壁殘塊、坩堝殘塊以及小件青銅制品，這些遺物是遺留在廢棄后的有關(guān)遺跡中的，散布于城內(nèi)各處。另外，還在2座銅器基中發(fā)現(xiàn)了數(shù)件青銅容器。極為重要的是，在西城門(mén)內(nèi)道路L2的兩側(cè)發(fā)現(xiàn)了數(shù)個(gè)青銅冶煉遺跡，雖然只遺留底部，卻使商城內(nèi)存在著青銅冶煉活動(dòng)得到確認(rèn)。

1.二里崗下層時(shí)期

二里崗下層時(shí)期發(fā)現(xiàn)的冶煉遺物有爐壁殘塊和青銅煉渣兩種，數(shù)量較少，僅在6個(gè)灰坑等單位中發(fā)現(xiàn)(其中H661采樣2個(gè)),有4處位于城址東南部的居民區(qū)內(nèi)，1處位于城址西城門(mén)內(nèi)，1處位于城址西南部(表一；圖二)。這些遺物常常與大量的木炭、炭粒及紅燒土塊同出。有4個(gè)單位出土了青銅煉渣，這些煉渣是冶煉或熔煉后排出的廢棄物，或呈顆粒狀或呈大小不等的塊狀，形狀多不規(guī)則，表層呈銅綠色，重量較沉，如91T3865H576:1,銅渣呈顆粒狀。還有2個(gè)單位出土了爐壁燒結(jié)層的殘塊，大小不等，有的略呈彎弧形，如92T3752H639:1,爐壁呈較大的塊狀，從殘爐壁的剖面看可分為內(nèi)外兩層，燒結(jié)層內(nèi)壁為銅綠色蜂窩狀的凝結(jié)物，內(nèi)壁面較平，呈灰綠色，層中間布滿(mǎn)密集的孔隙，層厚0.5~1.5厘米。外壁為泥質(zhì)紅陶，類(lèi)似草拌泥，層厚0.5厘米，兩層緊密黏接?；铱又信c銅煉渣同出的還有各種獸骨、卜骨及大量陶器、石器、骨器等，有的灰坑中還出有人骨架。

這一時(shí)期出土的銅器制品較少，除了兩件為銅容器外，其余為小件兵器和工具，器形有爵、翠、鏃、針等。爵、犟兩件容器出土于M16中，是二里崗下層發(fā)現(xiàn)的唯一一座出土銅器的墓葬，兩件器物壁較薄，器形與鄭州商城出土的同類(lèi)器近似。畢為敞口、平沿、圓鼓腹、圜底，底附三錐狀足，頸腹之間置半圓形鏨，口沿上置二對(duì)稱(chēng)的三棱狀柱。器物的裝飾花紋簡(jiǎn)單，頸下部飾凸弦紋兩周，其間飾乳丁紋，弦紋下為圓圈紋。爵為橢圓形敞口，前流窄長(zhǎng)，后有尖尾，束腰，腰腹間有明顯的折棱，鼓腹，平底，下附三棱狀尖足外撤，頸腹間附扁形鏨，口流相接處附對(duì)稱(chēng)的三棱狀柱，腰部飾一周單層饕餮紋。此外，在一座灰坑中還出土了一件殘石范，似制作鏃的外范，表明這一時(shí)期仍使用石質(zhì)范進(jìn)行冶鑄。

2.二里崗上層時(shí)期

二里崗上層時(shí)期發(fā)現(xiàn)的熔煉冶鑄遺跡和爐壁、煉渣等遺物比二里崗下層時(shí)期明顯增多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在二里崗上層時(shí)期的19個(gè)地層及灰坑等單位中發(fā)現(xiàn)了熔煉冶鑄的遺跡以及爐壁、煉渣等遺物(表二；圖二)。它們的分布分為三個(gè)區(qū)域，一個(gè)地點(diǎn)是位于城址東南部的一般居住區(qū)內(nèi)，有6處；另一地點(diǎn)是位于城址西南部的手工業(yè)區(qū)附近，有3處；還有一片最為集中的地點(diǎn)位于城址西部略偏北的西城門(mén)內(nèi)，有10處，其中道路L2兩側(cè)有9處，灰坑中1處(H646采樣4個(gè))。

冶煉遺跡發(fā)現(xiàn)于西城門(mén)內(nèi)的道路L2兩側(cè)，L2是西城門(mén)通往宮殿區(qū)的東西向道路，這條道路是填埋了二里頭晚期的兩條聚落圍溝G26、G27后形成的略低于地面的路溝，已揭露路面東西長(zhǎng)約96米，南北寬11.8～13.6米，方向108°。路基在城門(mén)附近呈西高東低的坡?tīng)?，再向東部則基本平坦，沒(méi)有太大的起伏。路面的縱剖面略呈凹弧狀，路土層層疊壓，通常上層寬于下層，堆積的橫剖面大體呈下凹的弧形，中部厚、南北兩側(cè)薄。路土堆積主要有3層，局部分布5層，第1層為褐色土，層面呈凹弧形，較平坦，質(zhì)堅(jiān)硬，經(jīng)人工鋪墊踩實(shí)，層厚0.75～0.85米，出土有商代二里崗上層時(shí)期的夾砂或泥質(zhì)粗繩紋陶片；第2層為灰黑土，層面呈凹弧狀，土質(zhì)堅(jiān)硬，經(jīng)人工踩踏而成，

層厚0.05～0.1米，堆積中含有大量燒土粒及炭粒，出土商代二里崗上層時(shí)期的夾砂或泥質(zhì)粗繩紋陶片；第3層為灰褐土，層面亦呈凹弧狀，土質(zhì)較硬，為人工踩踏而成，

層厚0.4～0.5米，堆積中含有大量燒土粒、木炭、銅煉渣，亦出土商代二里崗上層時(shí)期的夾砂或泥質(zhì)粗繩紋陶片，主要器形有鬲、罐、盆、豆等。在道路南北兩側(cè)這幾層路土堅(jiān)硬的踩踏面上，發(fā)現(xiàn)了9處青銅冶煉遺跡，路的北側(cè)有5處，南側(cè)有4處。每處遺跡都呈不規(guī)則的片狀，長(zhǎng)、寬多在幾十厘米，清理后出現(xiàn)成片分布的黑色木炭和黑、紅色的燒土塊，其間夾雜不少青銅冶煉遺物，銅綠的斑點(diǎn)與炭黑、紅色燒土相間分布，這些遺跡很可能是熔煉或鑄造等生產(chǎn)活動(dòng)后遺留，由此判斷，這一區(qū)域應(yīng)是商城最集中的冶煉場(chǎng)地之所在。這些小片遺跡的分布不連續(xù)，從已揭露的部分看，范圍自西城門(mén)以東約20余米處一直向東延續(xù)約70米。

冶煉和熔煉鑄造遺物銅煉渣及爐壁與二里崗下層相同，亦出土于灰坑及地層中，與之同出的亦常見(jiàn)大量的木炭、炭粒及紅燒土塊?；铱又信c銅煉渣同出的還有原始瓷器、各種獸骨、卜骨及大量陶器、石器、骨器，有的灰坑中還出有完整的人骨架及狗等動(dòng)物骨架。遺物分為兩種，一種為煉渣，形狀多不規(guī)則，或呈顆粒狀，或呈大小不等的塊狀，塊狀煉渣多呈黑灰色，表層多瘤狀凸起，露出不少銅綠色斑點(diǎn)，重量較沉，如94T6127L2②:1,渣塊較大，而93T5933H646⑤:3等均較小，呈綠色顆粒狀。另一種為爐壁燒結(jié)層殘塊，大小不等，如92T3552④A:1,爐壁呈塊狀，較小。94T6127L2③:1,呈較大的塊狀，數(shù)量較多，殘爐壁分為內(nèi)外兩層，燒結(jié)層內(nèi)壁亦為銅綠色的凝結(jié)物，蜂窩狀，層中間有密集的孔隙，層厚0.5～1.5厘米；外壁為泥質(zhì)紅陶，類(lèi)似草拌泥，

層厚0.5厘米，兩層緊密黏接。此外，還發(fā)現(xiàn)了一件坩堝殘塊，92T3752④A:3,為近底部的器壁殘段，彎弧形，內(nèi)壁黏有一層銅綠色顆粒，外壁為泥質(zhì)紅陶，兩層相黏接，厚1~2.5厘米。

二里崗上層的銅器數(shù)量也較少，但略多于二里崗下層。容器較少，有鼎、犟、爵3件，出土于銅器墓M1中，器壁都較薄，多素面。鼎為圓腹，圈底，口沿附二方耳，三尖錐狀實(shí)足，腹飾陰弦紋。犟為素面，大敞口，束腰，附圓形鏨，三尖錐狀空足。爵為橢圓口，尖尾，長(zhǎng)流，雙柱，腰部飾一周單層饕餮紋，扁圓盤(pán)，下腹外鼓，平底，三尖錐狀空足外撤。其余多為小件工具或兵器等，器形有刀、鏃、銷(xiāo)等。還有一些器物殘片，可以辨識(shí)的器形有爵底部殘塊、長(zhǎng)條三棱器、圓形銅塊以及殘銅片等，這些銅器多出土于灰坑中。

還有一個(gè)值得我們關(guān)注的現(xiàn)象是，在二里崗上層的陶器中發(fā)現(xiàn)了部分仿銅器造型的陶禮器，器形為簋，分為兩種。一種為寬平沿、矮體、鼓腹，如H310:2,泥質(zhì)灰陶，通體磨光，沿面略鼓，口沿內(nèi)外飾兩道弦紋凹槽，沿下附加雙橋形耳，上寬下窄，上連口沿下接腹部，耳中央及兩側(cè)各有縱向脊，之間有圓乳丁兩個(gè)?？谝韵掠卸嗟劳估饧y帶，其下的一周寬帶被劃分為八個(gè)方框，內(nèi)模印饕餮紋，紋飾規(guī)整嚴(yán)謹(jǐn)。下腹大部分素面，僅飾一道細(xì)弦紋，近底部飾斜向中繩紋再抹平，圈足缺失。另一種為平沿、

深直腹，如H793:9,泥質(zhì)灰陶，直口弧腹略圈底，圈足缺失，腹中上部?jī)蓷l凸棱之間夾八組饕餮紋圖案，模印而成，器底有交錯(cuò)中粗繩紋，其余部分素面，口部及外壁全部磨光。這些器物上裝飾著與銅器完全相同的饕餮紋，這些繁復(fù)花紋的出現(xiàn)，表明當(dāng)時(shí)已具備了制作銅禮器的技術(shù)。

(三)垣曲商城是中條山地區(qū)青銅冶煉的重地

古代冶金史的研究成果表明，古代火法煉銅主要采用三種工藝：氧化礦石直接還原冶煉成銅，簡(jiǎn)稱(chēng)為“氧化礦—銅”工藝；高品位硫化礦石焙燒后還原冶煉成銅，簡(jiǎn)稱(chēng)為“硫化礦—銅”工藝；低品位硫化礦石(焙燒后)先煉成冰銅，再將冰銅焙燒、冶煉提高品位，最后燒死、還原冶煉成銅，簡(jiǎn)稱(chēng)為“硫化礦—冰銅—銅”工藝①。

垣曲商城爐渣、爐壁以及銅器制品等遺物的發(fā)現(xiàn)，向我們提出了一個(gè)重要問(wèn)題，即對(duì)這些爐渣的檢測(cè)和化學(xué)分析，能否為我們提供有關(guān)青銅冶煉、熔鑄等方面的信息?如果能夠證實(shí)這里確實(shí)曾經(jīng)存在過(guò)冶煉熔鑄等生產(chǎn)活動(dòng)，那么從已發(fā)現(xiàn)的遺跡遺物中，我們還能夠進(jìn)一步獲得青銅工藝類(lèi)型、熔煉方法、技術(shù)水平等方面的哪些信息?對(duì)于這一問(wèn)題，冶金考古學(xué)家李延祥、洪彥若先生在《爐渣分析揭示古代煉銅技術(shù)》一文中對(duì)爐渣作出了解釋?zhuān)骸盃t渣是冶煉產(chǎn)物之一，在冶煉溫度下呈融熔狀態(tài)，排放到爐外凝結(jié)成致密的固體。”“煉銅爐渣是由礦石、造渣劑、爐襯等在冶煉溫度下相互作用而形成的，主要含F(xiàn)eO、SiO?、Al?O?等氧化物的硅酸鹽體系，并含有少量銅的殘余礦物，固態(tài)爐渣中大量的硅酸鹽作為基體溶解并包裹著銅的殘余礦物。”他們還指出：火法煉銅的“氧化礦—銅工藝”、“硫化礦—銅工藝”、“硫化礦—冰銅—銅工藝”三種工藝的爐渣分為兩種：還原熔煉得到銅及還原渣，富集熔煉得到冰銅及冰銅渣。由于還原熔煉與富集熔煉的礦石和產(chǎn)品的區(qū)別在于銅與硫的賦存狀態(tài)及相對(duì)含量(Cu/S)不同，可表明還原渣與冰銅渣的區(qū)別，“氧化礦—銅工藝”、“硫化礦—銅工藝”只排放還原渣，“硫化礦—冰銅—銅工藝”可數(shù)次排放冰銅渣，最后排放還原渣，故冰銅渣的存在直接標(biāo)志“硫化礦—冰銅—銅工藝”的使用，還原渣的存在，需借助其他遺跡遺物判定，才能得出結(jié)論?？傊?，根據(jù)上述區(qū)別以及煉渣基體的成分分析，并結(jié)合地質(zhì)、考古等證據(jù)，可判定冶煉的工藝類(lèi)型②。

基于冶金科學(xué)的技術(shù)支持，發(fā)掘者將垣曲商城出土的煉渣、爐壁、銅器制品等兩批樣品分別交與北京科技大學(xué)冶金與材料史研究所和北京大學(xué)考古文博學(xué)院進(jìn)行分析檢測(cè)。北京科技大學(xué)所取的樣品為銅煉渣及爐壁燒結(jié)塊，其中5個(gè)為爐渣塊，2個(gè)為爐壁燒結(jié)塊，對(duì)這些標(biāo)本運(yùn)用偏光礦相顯微鏡、掃描電鏡及X射線能譜分析等方法，分析了出土爐渣及爐壁樣品中主要合金元素Cu、Sn、Pb、As在爐渣中的分布及存在形式，同時(shí)分析了爐渣渣相的礦物組成①。北京大學(xué)所取的樣品有10個(gè)為銅煉渣及爐壁，5件為青銅制品，對(duì)這些樣品進(jìn)行了金相顯微觀察、掃描電鏡觀察以及外接能譜成分分析檢測(cè)。通過(guò)分析和研究得知，垣曲商城的確存在著青銅冶煉活動(dòng)，而且當(dāng)時(shí)的冶煉技術(shù)已達(dá)到了相當(dāng)?shù)乃舰凇?/p>

(1)多種銅合金元素及微量元素的分布代表著硫化礦還原冶煉工藝的使用。北京科技大學(xué)的檢測(cè)分析表明，7個(gè)爐渣及爐壁樣品中有5個(gè)含有銅金屬顆粒，有2個(gè)含有紅銅金屬顆粒，另有1個(gè)為錫青銅、錫鉛青銅合金組，還有2個(gè)渣塊中發(fā)現(xiàn)有銅硫化物或銅藍(lán)礦物的結(jié)晶體。由此表明，在爐渣和爐壁等銅冶鑄遺物渣中，多種銅合金元素及微量元素的分布基本符合銅冶煉渣的特征，是使用多金屬共生礦進(jìn)行冶煉的證據(jù)。其中銅合金顆粒的存在是冶煉銅合金共生礦或銅熔化后合金配置的結(jié)果。另外，渣中銅顆粒中硫化物的分布，又表明礦石原料中硫化礦的存在③。北京大學(xué)的檢測(cè)分析也表明，垣曲商城的冶煉工藝是以硫化礦死焙燒還原熔煉的方法進(jìn)行的，這是我國(guó)最早使用硫化礦煉銅的地區(qū)④。

(2)鉛錫青銅的存在表明鉛和錫是當(dāng)時(shí)的兩種主要合金。

北京科技大學(xué)的檢測(cè)表明，部分銅渣為錫青銅，部分為鉛錫青銅，有的鉛含量較高，這是當(dāng)時(shí)的兩種主要合金⑤。北京大學(xué)的檢測(cè)表明，銅渣有含鉛較低、含鉛較高的鉛錫青銅，這表明高鉛錫青銅是當(dāng)時(shí)鑄造容器使用的主要合金類(lèi)型，低鉛錫青銅也被廣泛使用。使用高鉛的鉛錫青銅鑄造銅器是夏商時(shí)期普遍存在的現(xiàn)象，垣曲商城出土銅器也是如此，這與本地出土銅渣含鉛量較低的情況不符，或許這些銅器并非本地鑄造⑥。

(3)加錫青銅的存在表明在金屬熔化過(guò)程的后期配置合金進(jìn)行鑄造的過(guò)程。

北京科技大學(xué)的檢測(cè)分析樣品中有5個(gè)含SiO?結(jié)晶顆粒，含量較高的有4個(gè)，有的爐壁燒結(jié)層中含有二氧化錫，很可能是在金屬熔化過(guò)程的后期，在準(zhǔn)備鑄造前有意加入的，即加入金屬錫配置合金。故爐渣中大量SiO?結(jié)晶的存在，應(yīng)該表明人為加錫配置Cu、Sn合金進(jìn)行鑄造的過(guò)程。同時(shí)，高鉛和高錫爐渣的存在，也表明它們是在銅熔化的后期加入，應(yīng)是鑄造渣①。

北京大學(xué)的檢測(cè)也表明，有的銅渣是配制合金時(shí)排出的合金渣，系使用低砷青銅直接加錫，將銅渣中砷的去除和錫的加入同時(shí)進(jìn)行，這是一種直接用金屬錫和金屬銅配煉合金的技術(shù)。還有的合金銅渣反映了冶煉者使用金屬錫進(jìn)行錫青銅的配煉，這種工藝是將硫化銅礦加砷鈷鎳礦經(jīng)第一次冶煉后，再直接投入金屬錫料，得到As、Co、Ni含量較高的多元錫青銅合金，少部分形成Cu、Sn、Ni含量近似的三元合金。此前，關(guān)于錫青銅的錫料如何加入問(wèn)題始終沒(méi)有解決，此次發(fā)現(xiàn)為解決這一問(wèn)題提供了可能，表明這種工藝可能處于使用銅礦配金屬錫的階段②。

(4)砷銅冶煉技術(shù)的出現(xiàn)。

冶金考古學(xué)家指出，古代銅冶金的發(fā)展經(jīng)歷了自然銅、人工冶煉紅銅、銅的合金化(先是砷銅，后為錫青銅，最后為鋅黃銅)的漫長(zhǎng)過(guò)程。砷銅即銅砷二元合金，是

人類(lèi)歷史上使用的第一種合金，為早于錫青銅之前流行的工藝。盡管這種古老的砷銅的硬度和抗拉強(qiáng)度不及錫青銅，但其在很高形變率下能進(jìn)行冷熱加工，具有固熔強(qiáng)化、加工硬化、延展性和熱鍛性好等多種機(jī)械性能。砷銅的制法可用含砷的氧化礦直接冶煉，也可用含砷的硫化礦分為直接還原和共熔還原兩種方法冶煉，還有向熔解金屬中加入砷單質(zhì)和砷的氧化物進(jìn)行合金化的制作方法③。

北京科技大學(xué)對(duì)垣曲砷銅進(jìn)行的研究指出，垣曲出土的一塊銅渣含有砷銅顆粒、鈷(鎳、鐵)氧化物、鈷的硅酸鹽、含鈷砷氧等物相。不是使用含砷的氧化礦或硫化礦冶煉而成的，而是在熔銅的過(guò)程中，添加砷、鈷、鎳礦物以獲得砷銅，鈷鎳應(yīng)與砷同源，是引入砷而帶入的，其目的是獲得砷銅合金。在熔銅的過(guò)程中，添加砷、鈷、鎳礦物以獲得砷銅的方法，也稱(chēng)為點(diǎn)煉技術(shù)。這一渣塊應(yīng)是使用砷鈷(鎳)礦物點(diǎn)煉砷銅合金的殘留物，代表著一種人工添加含砷礦物配置砷銅合金技術(shù)的存在。而這種技術(shù)應(yīng)與當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)資源有關(guān)，垣曲的中條山銅礦是我國(guó)鈷礦床的主要產(chǎn)地，就地取材即可得到礦料，這種地利之便極大地推動(dòng)了砷銅冶煉的發(fā)展①。北京大學(xué)也對(duì)從3塊銅渣中檢測(cè)出的砷銅進(jìn)行了研究，他們認(rèn)為，垣曲發(fā)現(xiàn)的砷銅渣，是還原熔煉結(jié)束后排出的煉渣，是在硫化礦中加入含砷鈷鎳的礦石共同冶煉的，形成砷銅合金時(shí)可得到含砷量高(10%)的砷銅，后又經(jīng)過(guò)重新熔化，砷減少了約一半(4%),得到含砷較低的最終產(chǎn)品砷銅②。在國(guó)際上，各國(guó)考古學(xué)家在新舊大陸發(fā)現(xiàn)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)古代砷銅，研究表明，砷銅的使用都早于錫青銅。但在中國(guó)，砷銅的發(fā)現(xiàn)較少，主要發(fā)現(xiàn)于我國(guó)西北河西走廊的玉門(mén)、酒泉、民樂(lè)等四壩文化銅器中，新疆、青海、內(nèi)蒙古、北京房山等地區(qū)也有發(fā)現(xiàn)，而中原地區(qū)夏商周三代卻少有砷銅發(fā)現(xiàn)。有的中國(guó)學(xué)者曾提出，中國(guó)青銅時(shí)代是否也存在砷銅階段，其冶煉技術(shù)來(lái)自何處?這是當(dāng)今冶金考古需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題③。垣曲砷銅的發(fā)現(xiàn)為解決這一課題提供了可貴的資料，說(shuō)明夏商時(shí)期的中原地區(qū)不僅使用砷銅器物，而且存在著使用本地礦料冶煉制作砷銅的技術(shù)，因而我們有理由認(rèn)為，中國(guó)也同世界其他地區(qū)相同，同樣走過(guò)了從砷銅發(fā)展到錫青銅的階段。我們相信中原地區(qū)將來(lái)會(huì)有更多的砷銅發(fā)現(xiàn)④。

(5)高錫淬火煉銅技術(shù)的出現(xiàn)。

北京大學(xué)對(duì)一件殘銅削進(jìn)行檢測(cè)分析后發(fā)現(xiàn)，該削刀為錫含量達(dá)23%的高錫青銅，顯微結(jié)構(gòu)顯示曾經(jīng)淬火，由組織中出現(xiàn)的大量變形硫化物夾雜和少量的α相孿晶可以判斷該銅器最初受過(guò)熱鍛加工，表明商代已掌握了高錫青銅的熱處理性能，豐富了我國(guó)古代青銅器加工工藝的種類(lèi)。目前所知，經(jīng)淬火的高錫青銅器主要發(fā)現(xiàn)在中國(guó)，如吳國(guó)、巴國(guó)的青銅兵器、廣東羅定的戰(zhàn)國(guó)篾刀，其時(shí)代最早為春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，故這是一件迄今發(fā)現(xiàn)的我國(guó)最早的淬火高錫銅器。同時(shí)表明青銅器淬火的技術(shù)可能起源于中國(guó)⑤。

(四)垣曲商城青銅冶煉的礦料來(lái)源

前面我們從垣曲商城與中條山銅礦所處的地理位置以及生態(tài)環(huán)境等方面討論了垣曲商城青銅冶煉所需的礦料可能來(lái)源于中條山銅礦，為了使這一課題的研究不斷深入，北京大學(xué)考古文博學(xué)院通過(guò)鉛同位素的比值分析，對(duì)垣曲商城青銅冶煉的礦料來(lái)源進(jìn)行了追蹤研究。

冶金史學(xué)家指出：“Pb同位素示蹤方法應(yīng)用于青銅器考古研究的基本原理在于，由于地球上銅、錫、鉛金屬礦床在其形成的地質(zhì)年代以及形成過(guò)程中環(huán)境物質(zhì)中鈾釷濃度條件方面的差異，其Pb同位素組成亦各有差異，即Pb的4種穩(wěn)定同位素

(Pb、2Pb、2Pb和Pb)的含量比率各有特征；4種穩(wěn)定同位素在古代青銅業(yè)的一般冶煉、鑄造等加熱過(guò)程中不會(huì)發(fā)生分餾，與微量元素相比，可更好地保留原產(chǎn)地的信息。所以，通過(guò)比較青銅器樣品和礦床的Pb同位素分析數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行青銅金屬原料來(lái)源的產(chǎn)地研究。”①

北京大學(xué)對(duì)垣曲商城出土的13個(gè)冶煉渣、熔煉渣及銅器樣品進(jìn)行了鉛同位素比值研究，其中包括冶煉渣3個(gè)，熔煉渣5個(gè)，銅器4件(5個(gè)樣品)。分析結(jié)果顯示，8個(gè)爐渣樣品的鉛同位素比值變化范圍雖比較大，但大致集中于兩個(gè)區(qū)域，其中比較集中的是20Pb/Pb介于0.86～0.87之間，20Pb/Pb介于2.12～2.14之間，該區(qū)域共有5個(gè)樣品，其余3個(gè)則較為分散。根據(jù)這些爐渣的顯微結(jié)構(gòu)和成分分析表明，無(wú)論是冶煉渣還是熔煉渣，鉛含量都非常低，因此渣的鉛同位素比值應(yīng)該代表了銅礦的產(chǎn)地信息。同時(shí)，研究者將已發(fā)表的中條山銅礦的鉛同位素比值與爐渣和銅器的數(shù)據(jù)作了對(duì)比。數(shù)據(jù)表明，中條山銅礦的鉛同位素比值基本可以覆蓋垣曲商城銅煉渣的鉛同位素比值分布范圍，其中來(lái)自落家河的3個(gè)數(shù)據(jù)和垣曲商城最集中的5個(gè)爐渣樣品的鉛同位素比值范圍幾近重疊，說(shuō)明它們可能具有相同的來(lái)源。而落家河、橫嶺關(guān)和銅礦峪各有礦石樣品和另2個(gè)煉渣的鉛同位素比值接近。只有1個(gè)鉛同位素比值超過(guò)了中條山銅礦的一般范圍。由于垣曲商城大部分爐渣樣品的鉛同位素比值落人中條山銅礦的鉛同位素比值范圍當(dāng)中，這表明垣曲商城所冶煉或者熔煉的銅料很有可能來(lái)自商城附近的中條山銅礦。進(jìn)一步的數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果揭示，落家河礦區(qū)是最有可能提供礦料的銅礦區(qū)，而這一礦區(qū)與垣曲商城的直線距離恰恰是最近的，只有20余千米，為礦料的運(yùn)輸提供了極大的便利。

對(duì)于銅器的分析結(jié)果表明，4件銅器的鉛同位素比值分析結(jié)果十分分散，僅有2件銅器的鉛同位素比值和銅渣的相似，而其余2件則和銅渣的完全不同，落在中條山銅礦比值的分布范圍之外，它們的鉛含量都非常高，其中有1件銅片屬于高放射性成因鉛，鉛的平均含量達(dá)到20%以上，其顯微組織中出現(xiàn)銅鉛的分層，因此其鉛同位素比值指征的是鉛礦的來(lái)源，說(shuō)明高放射性成因鉛可能并不來(lái)自中條山礦區(qū)。還有1件銅畢(取2個(gè)樣品)鉛含量在8%左右，屬于高比值鉛，根據(jù)地球化學(xué)研究，這種鉛同位素比值主要分布于遼寧、河北和山東等省，因此這件銅犟的礦料則可能來(lái)自河北、山東等地①。

研究者對(duì)垣曲商城爐渣及銅器鉛同位素比值研究的初步結(jié)果，為我們多年前提出的垣曲商城冶煉遺跡遺物的礦料來(lái)源于鄰近的中條山銅礦區(qū)的推測(cè)，提供了極為可貴的證據(jù)支持，同時(shí)，對(duì)于探求垣曲商城的建城目的、城址性質(zhì)等課題也具有極為重要的意義。

垣曲商城的青銅冶鑄業(yè)經(jīng)歷了逐步發(fā)展、進(jìn)步的過(guò)程，在商城興建前的二里頭環(huán)壕聚落時(shí)期，盡管也曾發(fā)現(xiàn)過(guò)零星的冶鑄遺跡，如這一時(shí)期曾出土過(guò)嵌入人頸椎骨的銅鏃和一件鑄造銅鋰的石范，但在大量的二里頭遺跡單位中卻未見(jiàn)銅煉渣出土，表明商城興建之前，這里的冶鑄業(yè)還很弱小，規(guī)模不大，而且尚處于使用石范進(jìn)行鑄造的初期階段。到了二里崗下層時(shí)期，青銅冶鑄業(yè)開(kāi)始發(fā)展，但僅在6個(gè)單位中出現(xiàn)冶煉和熔鑄的煉渣以及石范，出土的爵、犟、鏃、針等青銅制品數(shù)量很少。而到了二里崗上層時(shí)期，青銅冶鑄業(yè)有了明顯的發(fā)展，冶煉遺跡遺物的出土數(shù)量大大增加，在19個(gè)單位中發(fā)現(xiàn)了較多的煉渣和爐壁燒結(jié)層殘塊，出土地點(diǎn)散布全城，除了城址東南部和西南部以外，最為集中的地點(diǎn)是西城門(mén)內(nèi)道路兩側(cè)，成為集中的冶煉區(qū)。同時(shí)，這一時(shí)期還出土了鼎、犟、爵、鐠、鏃、刀等銅制品。由此看到，二里崗上層的青銅冶鑄業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，其規(guī)模明顯擴(kuò)大，冶煉地點(diǎn)明顯增多。出土的遺跡遺物表明，垣曲商城已經(jīng)出現(xiàn)了以多種銅合金元素及微量元素所代表的硫化礦還原冶煉工藝，同時(shí)，還出現(xiàn)了砷銅冶煉技術(shù)以及我國(guó)最早出現(xiàn)的高錫淬火煉銅技術(shù)。鉛和錫是當(dāng)時(shí)的兩種主要合金，加錫青銅的存在表明在金屬熔化過(guò)程的后期配置合金進(jìn)行鑄造的過(guò)程。此外，鉛同位素比值的研究表明，垣曲商城的大部分冶煉爐渣及部分銅器鉛含量都很低，與中條山銅礦低鉛含量的情況一致，兩者的鉛同位素比值大多接近，故垣曲商城冶煉青銅器的礦料來(lái)源極有可能是中條山銅礦區(qū)。

總之，垣曲商城出土的大量銅煉渣所代表的硫化礦還原冶煉技術(shù)和鑄造前合金化的銅熔化技術(shù)以及遺留的數(shù)處片狀的熔煉冶鑄遺跡表明，這里確實(shí)存在著集冶煉、熔化、鑄造為一體的銅冶鑄過(guò)程，我們有理由認(rèn)為，3000年前的垣曲商城曾經(jīng)是中條山地區(qū)盡占地利優(yōu)勢(shì)、礦源充足的青銅冶鑄重地，是一座燃燒著熊熊火焰的冶煉之都。

附記：此文的寫(xiě)作得到北京大學(xué)考古文博學(xué)院崔劍鋒老師的協(xié)助，附圖經(jīng)王月前、田偉、王文武先生協(xié)助繪制，在此一并表示衷心的感謝。

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