一、研究进展情况
主要内容:
1. 研究计划总体执行情况及各子课题进展情况
1.1 研究计划总体执行情况
本项目立项以来,各子课题相互配合,各负其责,严格按照申报书中所设计的研究内容开展了以下各项工作。
(1) 常规田野调查。对枞阳、南陵、庐江、怀宁等4个市县近百处古铜矿冶遗址及部分地区商周遗址进行了较为系统的实地调查,详细了解了安徽沿江地区古代铜矿冶遗址的类型、年代、分布、保存现状。
(2) 区域系统调查。选择枞阳县柳峰山——三公山区域,开展了区域系统考古调查,覆盖面积80平方公里,初步了解到小区域内矿冶遗址与聚落遗址分布的关系,探索了以矿冶遗址为核心的区域系统调查方法,为下一步开展更多类似调查提供了经验。
(3) 科技检测分析。对铜陵、南陵、庐江、怀宁等地矿冶遗址现场采集的炉渣、炉壁以及庐江、潜山、舒城等地部分馆藏青铜器进行了分析检测,对安徽沿江早期冶铜技术、金属资源的空间流通、古代青铜文化和矿冶遗址的保护利用等问题进行了初步探讨。
(4) 重点模拟实验。针对含硫氧化铜矿(冰铜)问题,开展了模拟冶炼实验,取得了很有效的数据,为重新认识安徽沿江地区硫化铜矿的冶炼打下了扎实基础。
(5) 横向对比研究。为探索安徽与中原的青铜资源流通问题,还对河南洛阳、安阳殷墟、陕西周原等地的40余件青铜器残件进行了分析检测,以获取必要的对比数据。
(6) 以往资料的收集整理。为保障本项目的顺利实施,中国国家博物馆李刚研究员以子课题负责人的身份加入本项目研究工作。李刚前期已对铜陵、池州等地的矿冶遗址行了多年考古调查,调查范围覆盖铜陵、贵池、东至、石台、青阳等市县全境,累计排查可疑点210余处,确认遗址点77处,采集了大量的炉渣、炉壁、矿石等标本。此外,安徽省文物考古研究所于1988年-1991年主持了南陵江木冲、塌里牧、沙滩角、刘家井、西边冲和铜陵木鱼山等矿冶遗址的调查和发掘,发现了残炉基、炼铜炉、石灰窑、焙烧窑、铜矿石、炼渣、印纹硬陶、原始瓷片、红灰色陶片、小件铜器、铜渣、铅或锡小块等遗迹,但多数地点资料尚未整理。经协商,上述国家博物馆和安徽省文物考古研究所的调查和发掘资料,均纳入本重大项目进行整理。
截止2019年6月,本项目完成近百处矿冶遗址的调查,完成130多个炉渣样品和近百个青铜器样品的分析检测。已出版专著1部,发表研究论文10篇、调查简报2篇。已完成待出版或已录用待发表调查报告(专著)2部、论文2篇、简报1篇。已培养硕士研究生3人,在培博士研究生3人,在培硕士研究生6人。项目进展情况良好,超过预期目标。
1.2 各子课题进展情况
1.2.1 子课题一:安徽沿江地区矿冶遗址调查与资料整理
依据本子课题申报书的内容设计,已完成了枞阳、铜陵、南陵、贵池、青阳、东至、石台、庐江、怀宁等地古铜矿冶遗址的调查及枞阳县柳峰山-三公山区域系统调查工作,撰写调查简报4篇,其中2篇已公开发表,1篇录用。调查和资料整理的具体情况如下:
(1)立项以来的调查工作
a. 南陵县古铜矿冶遗址调查
安徽省南陵县位于长江中下游铜矿带南侧、安徽沿江地区东段,是中国青铜文化的重要发祥地之一,历史文化悠久,境内的古铜矿冶遗址数量众多,散布范围达400多平方公里。2018年4-6月,安徽大学历史系考古专业与南陵县文管所合作,对该地区26处古代铜矿遗址进行了实地调察,主要包括冶炼遗址、采矿遗址和采冶遗址,并对部分遗址进行了低空航拍,获取了代表性遗址的正摄影像,初步掌握了南陵部分地区古代铜矿遗址的分布、时代、规模、类型和保护现状。
南陵县古铜矿冶遗址调查资料的整理工作基本完成,撰写调查简报1篇(金锋,魏国锋,王东明,等. 安徽南陵古铜矿冶遗址调查及相关问题. 黄山学院学报,已录用,待发表)。
b. 庐江县古代矿冶遗址调查
该区域位于长江下游铜矿带的北侧,是连接铜陵-枞阳与淮河中游的交通孔道,以往对该区域的古铜矿了解较少。2018年8月10日至25日,安徽大学历史系考古专业与庐江县文物局合作,对该区古代矿冶遗址开展了为期2周的实地调查。
调查之前,在安徽省国土资源厅地质资料馆检索了安徽沿江地区1980年代地质普查的原始资料,并结合第三次全国文物普查资料,寻找采冶遗迹的相关线索。为方便调查队在野外能顺利找到古代采矿点,庐江县博物馆工作人员在当地国土部门找到了一位对庐江铜矿点较为极为熟悉的地质老人。该老人为本次调查提供了大量有价值的信息,并不辞辛劳,冒着高温酷暑为调查队作向导,带领调查队翻山越岭,找到了若干有价值的古代采矿点。
本次调查实地踏查了东顾山、沙溪铜矿-铜泉山段、沙溪铜矿-沙湖山段、石门庵、凤鸣庵、雾顶山、冷塘洼(庐南铜矿)等铜矿点,在雾顶山、冷塘洼等铜矿点,发现古代矿井3个、探槽1条,在东顾山发现炉渣、铜矿石等矿冶遗物。此外,还对大照壁和叫化窿矾矿遗址进行了实地踏查,采集了14C测年标本。本次调查是首次对该县古矿冶遗址开展的全面、系统调查,初步了解了庐江地区古代矿冶遗址的类型、分布、规模以及开采矿石的种类,为研究庐江地区铜矿、矾矿的采冶技术及该地区的古代矿业开发史提供了重要资料。本地区调查资料的整理工作已基本完成。
c. 枞阳县柳峰山-三公山区域系统调查
该区域位于长江下游铜矿带北侧,以往所知的古矿冶遗址较丰富。为了解区域内聚落分布与采矿、冶矿遗存的分布特点,2018年12月10日-2019年1月8日,安徽大学历史系考古专业与枞阳县博物馆组织联合调查队,采用区域系统调查方法,对该区域进行了全面、系统的踏查。调查面积约80平方公里。
本次调查对象为新石器---秦汉时期的所有遗存。在第三次全国文物普查的基础上,新发现何叶庄、江家洼、大阳山、肖树嘴、面积山5处采矿遗址,主要遗迹包括露天采坑、探矿槽、平巷、竖井,遗物以矿石、碎陶片为主,未发现支护木、采矿工具等遗物,暂未发现炉渣遗存。从这些情况看该区似为一个采矿中心,冶炼活动可能在其它区域。另发现古墓葬和聚落遗址各1处。
在了解到该区域缺乏冶炼遗存后,调查工作有所调整,后期对调查区域以东约25公里处的周潭镇枫沙湖周边商周遗址进行了重点考查,除上世纪已发掘的汤家墩遗址外,在船形牛形地遗址、祖家墩遗址、西流寺遗址、墩头遗址均新发现了炉渣遗存,该处可能为枞阳古铜矿的一个重要冶炼中心。
本次调查是整个长江流域以聚落考古理念、区域系统调查方法来开展古矿冶与聚落、墓葬等相关遗存调查研究的首次尝试,为研究长江下游古代铜矿的采冶技术、生产组织模式、矿冶与聚落关系提供了重要材料,也为探索如何进一步在南方地区开展古矿冶遗存调查提供了经验。
d. 怀宁县古代矿冶遗址调查
该区域位于长江中下游铜矿带北侧、安徽沿江地区西段。2019年4月6日至7日,安徽大学历史系考古专业与怀宁县博物馆合作,对该县的矿冶遗址进行了新一轮的调查。在茶岭镇范塘村铜塘村民组附近的铜牛井矿床发现古代采矿点3处、冶炼点1处,并发现平衡石、支护木、铜矿石、大量炉渣堆积等矿冶遗物。此外,调查队在石镜乡踏水村观音洞景区考察了观音洞汉代冶铁冶遗址,地表发现有大量陶片、炉壁、炉渣及积铁等遗物。
(2)立项以来对以往调查和发掘资料的整理
除了新的调查资料外,本课题还联合其他专业单位,对以往多年的调查、发掘资料开展了整理工作。
a. 枞阳县古代矿冶遗址调查资料的整理
安徽省枞阳县北接江淮、中原,南与铜陵、池州隔江而 望,是中原、江淮与长江以南地区文化交流的重要通道。1990年代,安徽省文物考古研究所在该地区开展的矿冶调查,已发现不少古铜矿冶遗址。2013年7月,为进一步了解枞阳县境内的古代矿冶活动,安徽大学历史系考古专业与枞阳县文物管理所合作,对该地区古代矿冶遗址进行了新一轮调查,先后在会宫镇、钱铺乡、白湖乡、周潭镇实地踏查13处古代矿冶遗址,包括采矿、冶炼、铸造三种类型,冶炼的金属产品包括铜、铁两种,采集到矿石、炉壁、炉渣、陶片等遗物。
本次调查的资料整理工作已完成,撰写并公开发表调查简报1篇(王淡春,陈向茹,魏国锋,张爱冰. 安徽枞阳县古代矿冶遗址调查. 遗产与保护研究,2018年第11期)。
b. 池州地区矿冶遗址调查资料的整理
安徽池州地区位于长江中下游铜矿带南侧、安徽沿江地区中段,铜矿资源丰富,在中国古代冶金史上具有重要地位。池州地区矿冶遗址调查由子课题承担单位中国国家博物馆完成,调查工作分两个阶段进行。
第一阶段:2015年10月-2016年4月,调查地区为池州市贵池区,基本覆盖贵池区全境及铜陵市飞地铜山镇,总计调异常点约80处,可确认为古代矿冶遗址和矿冶遗物采集点的太平、王子庵、石灰窑、李湾、六峰山、乌谷墩、林茶、跃进、秀水壕、银子坑、东风岭等近30处。发现古代采矿井巷、炼炉、灰坑、火塘等遗迹,采集陶器、瓷器残片,石器,竹木器,木支护等遗物。
第二阶段:2016年12月-2017年3月,调查地区为池州市东至、石台和青阳三县。累计排查可疑地点85处,基本覆盖了三县全境,确认遗址和遗物采集点13处,新发现石台桥头背后山、铜铃坡,青阳何家冲、天坑山、鸡山等采矿遗址,及东至铜锣尖、青阳大-小铁墩等冶炼遗址。发现采矿老硐口、灰坑等遗迹,及陶瓷器残片、石器、支护木、炼渣等冶炼相关遗物。
池州地区矿冶调查资料的整理工作有序进行,《皖江流域古代矿冶遗址调查·池州卷》的撰写工作已基本完成。该著作是池州地区2015-2017年度矿冶遗址调查工作的成果,进一步丰富了贵池区的矿冶考古资料,首次发现和总结了东至县、石台县、青阳县的古代矿冶考古遗存,填补了池州三县的矿冶考古工作的空白,证实了池州自古便是“坑冶之地”的传说,为皖江南岸西段古代采冶技术的研究和探讨“梅根冶”、“永丰监”等生产管理机构的存在提供了重要材料。
c. 铜陵地区古铜矿冶遗址调查资料的整理
安徽铜陵地区位于长江中下游铜矿带南侧、安徽沿江地区东段,铜矿资源十分丰富,至今仍是中国重要的铜矿产地之一,遗留至今的古铜矿冶遗址数量众多,为研究中国古代冶金技术起源和发展提供了重要的实物资料。自2013年4月至2014年6月,本项目子课题承担单位中国国家博物馆与安徽省文物考古研究所合作,分三个阶段对铜陵地区的古矿冶遗址进行专题调查,共调查异常点50余处,其中新发现矿冶遗址14处,复查已知遗址时发现新地点或遗迹点20处。与古代采矿活动相关矿产包括铜矿、铁矿、金矿、铅锌矿等。发现遗迹包括采矿井巷、灰坑、排渣沟、烘范窑等。采集遗物包括陶瓷器残片、石器、铁器、铜钱、铜器残片、石范、木支护部件等。采集标本包括炼渣、古采废石、碳屑、骨屑等。遗迹遗物推定年代约自商周之际至宋元时期。
2016年12月,安徽大学历史系与铜陵博物馆合作,对铜陵地区的13处古铜矿冶遗址进行了为期两周的考古调查,发现平巷、坚井、排渣沟、矿坑等遗迹,采集到陶片、平衡石、炉渣、矿石等矿冶标本。
上述调查表明,铜陵地区的铜矿资源,至晚在商周之际已被开发,历两周、秦汉、唐宋直至近现代,未曾中断,是全国罕见的铜及其它有色金属及贵金属的重要产地。据矿田位置及交通条件形成的若干矿冶区,是铜陵古代文化遗存的主要特征。自西向东有铜官山-罗家村矿冶区、环狮子山矿冶区、万迎山-相思河矿冶区、金山-燕子牧矿冶区,此外在沿河地带亦形成若干经营冶炼及铸造的墩台遗址群,构成了铜陵地区采、冶、铸的完整金属产业链。
铜陵地区矿冶遗址调查资料的整理工作已完成,撰写并公开发表调查简报1篇(魏国锋,于东华,张爱冰,等. 安徽铜陵古铜矿冶遗址2016年调查及若干收获. 南方文物,2019年第2期);著作《皖江流域古代矿冶遗址调查·铜陵卷》已撰写完成,待出版。
d. 1980-1990年代南陵、铜陵地区调查发掘资料的整理
1988年-1991年,安徽省文物考古研究所与南陵县文管所先后对南陵江木冲、塌里牧、沙滩角、刘家井、西边冲等铜矿采冶遗址进行了考古发掘;1988年6月4日-15日,安徽省文物考古研究所与铜陵市文物所对铜陵木鱼山遗址进行了考古发掘。这一阶段的发掘,发现的遗迹有残炉基、炼铜炉、石灰窑、焙烧窑,遗物有铜矿石、炼渣、印纹硬陶、原始瓷片、红灰色陶片、小件铜器、铜渣、铅或锡小块,等。以国家社科基金重大项目立项为契机,安徽大学历史系与安徽省文物考古研究所达成合作意向,决定对上述考古发掘资料中尚未整理部分进行重新整理和检测分析,目前工作有序开展中。
1.2.2 子课题二:安徽沿江地区古铜矿采冶技术研究
本子课题已完成铜陵、南陵、枞阳、怀宁、庐江等地130多件炉渣样品的XRF、XRD、SEM-EDS和岩相分析,根据炉渣的成分、物相、所夹杂金属颗粒的性质,判断各遗址所采用的冶炼技术及其技术发展水平,探讨不同类型的矿石在冶炼过程中是否存在配矿问题。
为重新认识安徽沿江地区出土的“冰铜锭”,子课题负责人秦颍副教授对采自南陵、铜陵等地的8块铜锭样品进行了检测分析,相关结果已撰写成文,正在评审中。
2018年9月至2019年6月,本子课题以孔雀石、黄铜矿、黄铁矿为主要原料,配以钙质助熔剂,在实验室采用直接还原法模拟含硫氧化铜矿的冶炼,共冶炼出30余炉产品。经对冶炼金属产品和炼渣进行SEM-EDS分析,发现所冶炼的金属产品有一部分为冰铜,炼渣中也存在冰铜颗粒夹杂。这一结果对重新认识安徽沿江地区乃至全国范围内先秦时期的硫化铜矿冶炼问题具有重要的学术价值。
本子课题已完成《铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址炉渣的科技研究》(光谱学与光谱分析,通知刊期2019年第12期)和《Study on the copper and iron alloy from the bronze age unearthed from the Yangtze River area in Anhui Province, China》等多篇学术论文,指导完成硕士论文1篇:《安徽沿江地区商周矿冶遗物的科技研究》(2018)。
1.2.3 子课题三:安徽沿江地区青铜资源流通及相关问题研究
本子课题通过检测安徽沿江地区古铜矿、炉渣、青铜器等矿冶产品的铅同位素比值和微量元素组成,了解该地区冶炼金属产品的铅同位素比值特征和微量元素特征,探讨该地区青铜资源的流通问题。截止2019年6月,本子课题已完成安徽枞阳、铜陵和南陵等地炉渣及安徽枞阳、滁县、河南安阳殷墟、洛阳徐阳墓地、陕西周原、甘肃张掖、辽宁东大杖子、北票喇嘛洞等地100余件青铜器的铅同位素比值和微量元素分析,初步了解了安徽沿江地区冶炼金属产品的铅同位素比值特征和微量元素特征,对本地区金属资源的空间流通等问题进行了较为深入的探讨。
2018年-2019年,课题组先后对庐江、潜山、舒城等地馆藏青铜器进行了实地考察,并采集了20余件残件以进行检测分析。
2019年7月1日-6日,安徽大学历史系考古专业在参与河南新密新砦遗址考古资料整理期间,与中国社会科学院考古研究所新砦遗址考古队达成合作意向,对新砦遗址近年来出土铜器进行科学研究。目前,该批铜器样品已进入实验室待测。
本子课题已完成《铅同位素比值法研究辽宁东大杖子战国墓地出土铜器的矿料来源》(岩矿测试,2018年第6期)、《岳阳商代遗址出土铜器及炉渣的分析研究》(江汉考古,2018年第3期)、《湖南宁乡出土商代大型铜瓿初探——兼谈圆肩铜瓿的年代与产地》(四川文物,2018年第6期)、《The provenance of Yin-Shang bronzes with high radiogenic Pb isotopes》等多篇学术论文。
1.2.4 子课题四:安徽沿江地区矿冶、聚落的兴替与青铜文明的关系研究
本子课题负责人南京博物院张敏研究员对2018年以来的矿冶遗址调查和区域系统调查方案进行了实质性规划和指导,并发表专题论文《陶冶吴越——简论两周时期吴越的生业形态》(东南文化,2019年第3期)。
首席专家张爱冰教授指导的王爱民博士学位论文《皖南地区青铜文化变迁的考古学研究》于2019年6月通过开题答辩。该工作从聚落遗址、墓葬及其所出青铜器等考古材料入手,建立安徽沿江地区青铜文化的年代序列,考察各阶段所包含的文化因素,划分青铜文化的发展阶段,为该地区的矿冶活动提供一个宏观背景和年代框架。同时根据上述文化序列和文化因素分析,结合历史与出土文献研究,判别青铜文化遗存的族属和国别,探讨矿冶活动的族群和人群的流动情况。
2019年3月起,围绕本子课题的开展,张爱冰教授指导的博士生王淡春和硕士生肖航、李业法等多次赴庐江、怀宁、潜山、舒城和安徽博物院调查馆藏青铜器,其中肖航的硕士论文选题已确定为《安徽沿江地区新出青铜器研究》。
安徽出土印纹陶遗存较为丰富,年代多为商周时期,出土区域集中在皖南和沿江地区,对于了解沿江地区青铜文化的族属和发展具有重要意义。近年来,随着铜陵师姑墩、繁昌板子矶、马鞍山五担岗、南陵龙头山、霍邱堰台等商周遗址和墓葬的考古发掘,为印纹陶研究提供了一批新材料。围绕本子课题的开展,在张爱冰教授的指导下,李业法的硕士论文选题已确定为《安徽出土印纹陶研究》,吕乐双等同学申请获批安徽省大学生创新训练计划项目《安徽出土印纹陶制作工艺研究》。目前,李业法、肖航、吕乐双、龚莹雪、张冬蕾等同学等已4次赴浙江、江苏、江西和安徽沿江、皖南地区调查出土印纹陶和原始瓷,采集了大量的实物标本,为进一步的科学分析奠定了坚实的工作基础。
本子课题已出版《枞阳商周青铜器》(安徽大学出版社,2018年),发表《安徽太湖县出土楚贝年代再考》(华夏文明,2019年第6期),完成《楚墓陶俑葬的初步认识》《从青阳汪村句鑃再谈早期句鑃的年代及国属问题》等论文。
1.2.5 子课题五:安徽沿江地区矿冶遗址的保护利用研究
本子课题的主要研究内容为矿冶遗址的价值评估、保存现状调查和病害分析,探讨安徽沿江地区古代矿冶遗址的保护利用模式和路径。由于负责人变更等原因,本子课题进展相对缓慢。目前,已完成枞阳、铜陵、南陵、庐江、怀宁、贵池、东至等地矿冶遗址的保护现状调查,对其历史、文化和科学价值进行了科学评估,对其病害类型和存在问题有了科学认知,在此基础上,就铜陵、枞阳、庐江等地矿冶遗址保护利用提出了一系列可行的建议和对策。
本子课题已完成硕士论文1篇:《安徽庐枞地区古矿冶遗产保护研究》(2019)。
2. 调查研究及学术交流情况
2.1 国内学术交流
(1)课题组成员出席中国考古学会新兴技术考古专业委员会第三届年会
2017年12月15-18日,子课题一负责人安徽大学魏国锋副教授参加了在厦门大学举办的中国考古学会新兴技术考古专业委员会第三届年会,并做了题为《安徽枞阳出土西周至战国时期青铜器的矿料来源研究》的学术报告。该工作采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS),对枞阳境内出土西周至战国时期青铜器和汤家墩遗址出土炼渣中的铜颗粒进行微量元素和铅同位素原位无损分析,以探讨枞阳县境内出土青铜器的矿料来源。结果显示,汤家墩遗址冶炼铜颗粒的微量元素特征与枞阳境内拔茅山、井边等铜矿的较为相符,该遗址应是枞阳古铜矿的一个冶炼场所;从西周至战国时期,枞阳青铜器所用铜矿来源比较稳定,主要来自汤家墩遗址周边的枞阳县境内,有少量器物的铜矿可能来自长江以东的铜陵地区。
子课题成员南京博物院田建花做题为《商代早期王都地区出土铜器矿料来源研究》的大会发言。
(2)课题组成员应邀参加欧亚大陆古代金属的流动(FLAME)会议
2018年8月,子课题三负责人中国科学技术大学金正耀教授在北京参加“欧亚大陆古代金属的流动”(FLAME)会议,介绍了商代高放射成因铅研究的最新进展。
(3)课题组成员出席中国文物保护技术协会第十次学术年会
2018年9月11-12日,子课题成员中国重庆三峡博物馆凡小盼研究员在太原参加中国文物保护技术协会第十次学术年会,并做题为《巫山神女路出土东汉鎏金铜案的腐蚀研究》的学术报告。
(4)课题组成员出席加科学技术史学科建设再出发研讨会
2018年9月20日-21日,子课题成员凡小盼研究员在北京参加由中国科学院大学和中国科学技术史学会主办的“科学技术史学科建设再出发”学术研讨会,并做题为《开县余家坝遗址出土战国青铜兵器腐蚀产物的无损分析》的学术报告。
(5)课题组成员出席殷墟科学发掘90周年纪念大会暨殷墟发展与考古论坛
2018年10月12日-15日,子课题成员安徽大学历史系硕士研究生肖航在河南安阳参加由中国社会科学院考古研究所、河南省文物局与安阳市政府联合主办的殷墟科学发掘90周年纪念大会暨殷墟发展与考古论坛,提交了《周口地区出土商代青铜酒器的分期及相关问题研究》会议论文。
(6)课题组成员出席全国第十四届科技考古学术讨论会
2018年10月17日-19日,子课题一负责人魏国锋参加了在西北大学举办的全国第十四届科技考古学术讨论会,并做了题为《铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址初步调查与研究》的大会报告,介绍了课题组近年来对枞阳、铜陵、南陵等地矿冶遗址的调查结果以及对该地区炉渣、青铜器的检测分析结果,对该地区的冶铜技术、配矿技术及青铜器所用矿料来源进行了较为深入的探讨。
子课题成员凡小盼研究员做题为《重庆沿江遗址出土青铜器的磷氯铅矿-砷铅矿腐蚀产物研究》的报告。
(7)课题组成员出席青铜器、金文与齐鲁文化学术研讨会
2018年10月19日-21日,子课题四负责人南京博物院张敏研究员参加了由山东省考古学会等单位主办的“青铜器、金文与齐鲁文化学术研讨会”,并发表会议论文《浅释夨簋铭文中的“宜”与“夨”》。
(8)课题组成员出席第二届中国考古学大会
2018年10月22日-24日,子课题一负责人魏国锋在成都参加了由中国考古学会、中国社会科学院考古研究所主办的第二届中国考古学大会,并做了题为《铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址炉渣的科技研究》的报告,汇报了本课题组在铜陵、南陵的考古调查和相关研究工作。该工作采用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光分析(XRF)和扫描电镜能谱分析(SEM-DES)等多种技术手段,对安徽铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址的炉渣样品进行检测分析,以了解该地区早期的铜矿冶炼技术。所检测的炉渣可分为铁硅钙系、高铁系和高硅系三类,全部为冶炼渣。其中,铁硅钙系和高铁系炉渣占所测炉渣样品总数的92%,显示早期工匠对含钙助熔剂、含铁助熔剂的作用有所认识,似乎已掌握了不同类型铜矿石的配矿技术。炉渣中的金属颗粒夹杂以冰铜、红铜和砷铜为主,冰铜渣高达90%以上,表明该地区同时存在红铜、冰铜和砷铜的冶炼活动,以“硫化铜矿-冰铜-铜”的冶炼工艺为主。相关研究结果,对探讨中国早期冶金技术的发展和生产组织状况具有重要意义。
(9)课题组成员出席2018中国铸造活动周“中国古代铸造史研究分论坛”
2018年11月15日-17日,子课题成员南京博物院田建花参加了由中国机械工程学会铸造分会铸造史工作委员会承办的2018中国铸造活动周“中国古代铸造史研究分论坛”。
(10)课题组成员出席安徽省历史学会2018年会
2018年11月16日-17日,子课题成员安徽大学历史系硕士研究生肖航在安庆参加了由安徽省历史学会主办的安徽省历史学会2018年会暨“纪念改革开放40周年”学术研讨会,并做了题为《安庆太湖县出土楚贝年代再考》的发言。
(11)课题组成员出席中国南方先秦考古学术研讨会
2018年11月28日-12月1日,本项目首席专家张爱冰教授和子课题负责人张敏研究员在杭州参加了由中国考古学会夏商考古专业委员会、中国考古学会两周考古专业委员会联合主办的 “中国南方先秦考古学术研讨会”,并分别做了题为《牺首鼎的年代及相关问题》《陶冶吴越——简论两周时期吴越的生业形态》的大会发言。
(12)课题组成员出席第四届全国青年考古学者论坛
2018年11月30日-12月3日,子课题一负责人魏国锋参加了在陕西师范大学举办的“第四届全国青年考古学者论坛——继往开来的中国考古学与文化遗产研究”学术研讨会,介绍了课题组2017-2018年在铜陵、南陵等地开展的矿冶调查和相关研究工作。
(13)课题组成员出席第三届国博遥感考古年会
2018年12月16-18日,本项目首席专家张爱冰教授在北京参加了由中国国家博物馆与北京大学考古文博学院共同主办的第三届国博遥感考古年会——“纪念俞伟超先生诞辰85周年暨航空与航天对地观测技术在考古学研究中的应用”,并做了题为《俞伟超先生与中国田野考古的转型》的大会主旨发言。
子课题成员国家博物馆钱静轩做了《无人机低空摄影测量技术在皖南矿冶遗址及土墩墓调查中的应用》报告。
(14)课题组成员应邀参加第五届全国新兴技术考古会议
2019年6月23日-26日,子课题三负责人金正耀教授的研究团队参加了在新疆塔里木大学召开的第五届全国新兴技术考古会议。
该团队成员王翔在其报告“张掖市临泽县出土汉镜的铅同位素分析”中,讨论了出土于张掖市临泽县的12面铜镜的铅同位素分析结果,认为该地区东汉铜镜所使用的铅料与长安地区东汉铜镜有明显差异,并不同于河西地区矿山的铅同位素数据,但与长安地区西汉铜镜的铅同位素数据相似,推测西汉时期的矿产资源可能一直使用到东汉时期;同时认为河西地区在东汉时期时可能已有独立的铜镜铸造作坊。
该团队成员高军关于“哈密青铜时代中期五堡墓地出土铜器的铅同位素分析”的学术报告,通过对哈密盆地青铜时代出土铜器进行系统的科学分析,结合甘新地区已发表的数据,发现哈密盆地铜器的主要矿料来源应该是河西走廊地区,可能仅有少量的铜器来自于西天山地区,此外还首次确认了部分铜器的矿料来源为阿尔泰地区的矿山。
(15)组织学生参加青铜范铸、冶金实验考古等实践活动
2017-2018年,本项目子课题负责人中国科学技术大学秦颍副教授指导的硕士研究生徐来武多次赴宝鸡市周原博物馆青铜范铸工艺研究所,参加青铜范铸工艺的实践活动;指导的硕士研究生袁明月参加了北京大学的冶金实验考古活动。上述活动,加深了学生对铜矿冶炼、青铜范铸等青铜器冶铸环节的认识和理解,培养了学生的实践能力。
(16)组织学生参加冶铁实验考古
2018年12月7日-8日,本项目子课题负责人魏国锋副教授指导的硕士研究生杜冠博参加了四川大学考古学系在四川省邛峡市邛窑遗址公园开展的汉代冶铁活动,全程参与汉代冶铁炉复原、冶铁材料制备等工作,为铜矿模拟冶炼实验的开展积累了技术储备。
2.2 国际学术交流
(1)课题组成员应邀参加中乌联合考古工作会议
2018年6月5日-7日,本项目首席专家张爱冰教授、子课题一负责人魏国锋副教授应邀出席了由西北大学、乌兹别克斯坦科学院考古研究所联合举办、于乌兹别克斯坦共和国泰尔梅兹大学召开的中乌联合考古工作会议。
(2)课题组成员应邀赴英国伦敦大学学院访学
2018年4月21日至5月7日,本项目子课题成员中国重庆三峡博物馆凡小盼研究员应邀赴英国伦敦大学学院(University College London)访学
(3)课题组成员应邀赴法国国家自然历史博物馆保护研究中心访学
2018年5月8日至5月23日,本项目子课题成员中国重庆三峡博物馆凡小盼研究员应邀赴法国国家自然历史博物馆(France National Museum of National History)保护研究中心访学。
3. 成果宣传推介情况
项目首席专家、子课题负责人和子课题成员积极参加国内外学术交流,介绍本项目的调查和研究成果。
(1)鉴于本课题组在矿冶考古领域所取得突出成果,在 2018 年 10 月全国第 14 届科技考古学术讨论会(西安)上,经理事会讨论,决定由安徽大学历史系来承办全国第15届科技考古学术讨论会。课题组将充分利用举办全国第15届科技考古学术讨论会的机会,加大本项目成果的宣传力度,扩大其社会和学术影响。
(2)子课题负责人李刚于2018年6月20日出席由清华大学建筑学院国家遗产中心及北京国文琰文化遗产保护中心等单位主办的第十七期清源讲堂,以“皖江南岸矿业考古新发现及文化面貌”为题,介绍了安徽池州、铜陵地区的矿冶遗址考古调查和发掘的新收获和新认识,新浪微博直播了演讲过程。
(3)对铜陵、枞阳等地重要的调查发现及时进行整理,并在《遗产与保护研究》等杂志公开发表;同时,结合微信公众号等方式,及时向公众推送最新的调查发现。
4. 研究中存在的主要问题、改进措施,研究心得、意见建议
4.1 存在的主要问题
(1)田野调查问题。安徽沿江地区的矿冶遗址数量众多,分布范围广,大多分布在山区,加之现代采矿、基建等生产活动的影响,很多矿冶遗址遭受严重的破坏,调查工作难度大,工作量较多。
(2)以往矿产资料收集整理问题。因早年地质矿产资料中对于野外发现的“老窿”记录不细,需要依靠寻访当年参加调查的人员,才能获得更珍贵的信息,但寻访工作所需时间、费用较大。
(3)科技检测问题。田野调查和原有材料整理所获的材料十分丰富,远超预期目标,出现了更多有价值的研究线索。涉及炉渣、矿石、炉壁、青铜器等各种矿冶遗物的分析检测,检测项目包括XRF、XRD、SEM-EDS、岩相、铅同位素和微量元素等,检测样品数量大增、检测项目多。
(4)模拟实验问题。本次研究中尝试采用了模拟实验,效果很好,但在原有方案设计未得到重视。
(5)区域系统调查问题。经过实地踏查,对宏观分析聚落与矿冶的关系具有重要作用,但原有设计方案中选择的区域样本量不足。
(6)研究成果刊发速度慢,高水平论著较少,科技成果版面费用较大。
4.2 改进措施
(1)利用大学生创新创业训练计划等各种项目,组织本科生、硕士生和博士生参加本项目的调查和资料整理工作,有效解决了调查整理任务重的问题。
田野调查的局部区域人员难以进入,尝试采用无人机拍摄,寻找有益线索,具有一定的效果。
(2)调查过程中,通过与当地国土、地矿部门的合作,努力寻找1980年代的地质普查资料,寻找当年参加调查的退休人员,精准了解“老窿”的具体位置,以解决山区矿冶遗址调查工作难度大等问题。
(3)检测分析拟开展联合攻关,充分利用其他科研院所仪器设备和科研人员,缓解检测压力。
(4)增加对争议较大学术问题的模拟实验,采集更多实验数据。
(5)在原有江南、江北各一个区域系统调查地点的基础上,增加区域系统调查的区域样本量,以增强研究结果的可靠性。
(6)鼓励各子课题尽快将研究成果发表,努力在更多CSSCI、SSCI、SCI具有较大影响力的学术期刊上刊发。
4.3 研究心得与意见建议
(1)现代采矿、基建等生产活动的影响,使得很多矿冶遗址濒临消失,给调查工作带来了很大难度。近年的调查工作显示,矿冶调查应加强与当地国地和地矿部门的合作,并充分利用1980年代的地质普查资料,可起到事半功倍的效果。
(2)实验考古是研究古铜矿冶炼技术的一个重要手段。在本项目关于安徽沿江地区古代铜矿冶炼技术的研究中,应重视模拟冶炼实验的运用。
(3)调查发现,安徽沿江地区的矿冶遗址大多保存现状堪忧,破坏严重,应加大对该地区矿冶遗址的保护利用研究。
(4)多学科合作是考古学研究的新趋势。通过对安徽沿江矿冶遗址的调查与综合研究,可以为考古学与自然科学的深度融合提供可借鉴的案例,解决考古学研究中自然科学与考古学“两张皮”的问题。
5. 其它需要说明的问题
(1)田野调查工作量需要增加。
一是区域系统调查的有效性。该方法对于探讨矿冶遗存与普通聚落之间的关系,具有十分重要作用,需要至少增加2处调查区域,进一步增强研究成果的可靠性。
二是新考古工作带出的新问题。2018年开始的“引江济淮”工程中,发掘了十余处遗址,在多个遗址中发现了冶铸现象,提醒我们课题组应将这些台墩形遗址也应列入调查视野,进行实地调查和检测分析。
(2)整理工作、检测分析量需要增加
一是其中一个子课题负责人变更为国家博物馆李刚后,原有经数年调查、试掘的大量材料纳入到课题组中,对课题研究十分有益,但整理工作、检测分析量大增。
二是安徽省文物考古研究所1980-1990年代调查和发掘的珍贵资料也纳入到课题组中,整理工作和检测分析量增加。
(3)模拟实验的有效性,提醒我们应增加对以往可疑研究成果的模拟实验,以获得更可靠的数据。
(4)目前获得的数据和未来数据量较大,为有效研究和将来的利用共享,本项目拟在预期科研成果中增加一个矿冶遗存数据库,以便于对矿冶遗址有相关数据进行管理、共享。
二、研究成果情况
1. 代表性成果简介
1.1 著作
张爱冰 等:《枞阳商周青铜器》,安徽大学出版社,2018年.
本成果由本项目首席专家张爱冰教授等人完成。安徽省枞阳县青铜文化遗产集矿冶遗址、聚落遗址、墓葬及其所出青铜器多位一体,是不可多得的青铜时代考古和青铜文化研究的个案。本成果在系统整理考古材料的基础上,对枞阳商周青铜器进行了综合研究。本成果由前言、正文和附录构成。前言阐明了本研究的目的、意义和方法。正文第一部分《枞阳商周青铜器图录》,精选枞阳县境内出土商周青铜器39件,每件器物均将照片、线图、拓片同时公布,并提供出土信息和测量数据。第二部分《枞阳商周青铜器研究》,分为五章:第一章对枞阳商周考古进行了回顾。第二章建立了青铜器的年代框架和文化构成。第三章探讨了青铜器铸造工艺与产地。第四章对矿冶遗址及冶炼遗物进行了专题研究。第五章为考古学文化与历史地理研究。结语对区域历史文化进行了宏观归纳。最后附有《引文文献目录》。本成果学术创新主要体现在以下几点:①对枞阳出土商周青铜器进行了首次系统整理,全面、详细、客观地公布了相关考古资料;②考古资料的整理,既要客观、翔实地报道所有材料,又要对有助于出土资料的理解和利用的考古学基本问题进行系统的归纳和分析,本成果通过对青铜器、青铜工艺和青铜文化的综合研究,探讨了区域矿冶、聚落的兴替与青铜文明之间的关系,揭示了区域青铜文化发展演进的过程及其在中华文明历史进程中的地位和作用;③本成果应用考古学、历史学、冶金学、地球化学等学科的理论和方法,是一次多学科综合调查与研究,研究方法具有一定的集成创新性。
1.2 简报
(1)王淡春,陈向茹,魏国锋,张爱冰. 安徽枞阳县古代矿冶遗址调查. 遗产与保护研究,2018年第11期.
整理研究了2013年安徽大学历史系考古专业与枞阳县文物管理所合作在枞阳的13处矿冶调查材料,包括采矿、冶炼、铸造三种类型,冶炼的金属产品包括铜、铁两种,采集到矿石、炉壁、炉渣、陶片等遗物。采矿遗址方式多样,有露采和井采,以露天采矿最普遍。冶铸遗址多坐落于山脚,与聚落互为一体,其上限可追溯至商周时期。
(2)魏国锋,于东华,郑晓平,张爱冰. 安徽铜陵古铜矿冶遗址2016年调查及若干收获. 南方文物,2019年第2期.
整理研究了2016年12月安徽大学历史系与铜陵博物馆合作在铜陵地区的13处古铜矿冶遗址的调查材料。初步掌握了每个古代铜矿遗址的类型、时代、规模、分布规律和保存现状。调查结果显示,本地区铜矿的采冶年代可早至二里头文化期,其矿冶遗址的类型主要包括采矿遗址、冶炼遗址、铸造遗址和采冶铸一体化遗址,表明该地区同时存在采矿、冶炼、铸造这一完整的青铜工业链条。其中冶铸并存遗址的规模较小,但具明显的官方背景,其冶铸活动可能为本地族属或地方政府所控制。
1.3 学术文章
(1)张敏. 陶冶吴越——简论两周时期吴越的生业形态. 东南文化,2019年第3期.
本成果由本项目子课题负责人南京博物院张敏研究员完成。两周时期的吴国和越国“接土邻境,壤交通属”。吴国的“官工业”为矿冶业,越国的“官工业”为陶瓷业,矿冶业和陶瓷业成为吴越国家经济的支柱产业,是吴越最主要的生业形态。越向吴大量输出陶瓷器以换取本国极度匮乏的铜资源,吴越之间的“资源互动”成为两周时期特殊的文化现象。
(2)田建花、王静艺. 先秦青铜器的铸后加工. 铸造,2018年10期.
本成果由子课题成员南京博物院田建花完成。先秦青铜器的制作过程中,铸后加工费时费力,不但对器件质量起到关键性作用,同时也影响着铸型的设计和工艺。本文从青铜器技术进程的角度解析铸后加工的重要性以及其对铸造环节的影响。春秋中期以前,铸后加工多是针对器物本身的清理和磨砺,装饰靠铸型完成;春秋中期以后,铁器的普及提升了铸后加工的效率,同时铸型简化,而铸后加工结合表面装饰工艺开创了青铜器新风尚。
(3)田建花,李军. 江苏出土铜器锈蚀特征的金相学考察(一)——宁镇地区吴国铜器群和淮安战国铜器群,中国文物保护技术协会第九次学术年会论文集. 北京:科学出版社,2018年6月。
本成果由子课题成员南京博物院田建花完成。青铜器锈蚀是多种因素协同作用的结果,对其进行研究有利于为保护修复对策的制定提供依据。本文以宁镇地区吴国铜器群和淮安淮阴高庄战国墓铜器群为对象,对典型样品进行了金相观察和扫描电镜分析,在此基础上,对比探讨了两个器群铜器的锈蚀特征和相关因素,为对其进行保护修复奠定了科学基础。
(4)李瑞亮,金正耀,陈彪,田建花,万欣,李娜. 铅同位素比值法研究辽宁东大杖子战国墓地出土铜器的矿料来源. 岩矿测试,2018年第6期.
本成果由子课题成员安徽博物院李瑞亮等人共同完成。东大杖子墓地作为辽宁乃至东北亚地区等级极高的战国时期墓地,自发掘以来一直受到学术界的高度关注。前期的研究工作主要集中在墓葬以及随葬品类型学、文化性质等方面,缺乏对该墓地出土青铜器矿料 来源的研究。本文采用电感耦合等离子体发射光谱仪、扫描电镜能谱仪和表面电离型固体质谱仪对该墓地出土的7件青铜样品进行了成分和铅同位素比值分析。成分测试结果显示7件样品中有4 件为铅锡青铜,2 件为锡青铜,1件未知,器物功用和合金性能基本相匹配;铅同位素示踪结果显示部分器物的铜料不大可能来自内蒙古林西大井、辽宁红透山以及山西中条山等铜矿。5件铅含量大于2%的样品铅同位素比值206Pb/204Pb、 207Pb/204Pb、 208Pb/204Pb 变化范围分别为 17.685-17.941、15.530-15.612、38.080-38.404,其铅料来自辽宁青城子铅锌矿的可能性极大。本研究有助于探索辽宁东大杖子战国墓地出土铜器的矿料来源,同时为研究战国时期辽西与辽东半岛的金属资源贸易和流通以及辽东半岛资源开发历史提供了科学的证据。
(5)凡小盼,赵雄伟,何玢华,袁泉. 重庆石柱砖瓦溪遗址出土西汉青铜器腐蚀产物分析. 腐蚀科学与防护技术,2019年第1期.
本成果由子课题成员中国三峡博物馆凡小盼等人共同完成。用三维视频显微镜、扫描电子显微镜和激光共聚焦拉曼光谱仪对重庆石柱县砖瓦溪遗址出土的4件青铜器残片进行微观形貌观察和锈蚀成分、结构分析。结果表明:除孔雀石、蓝铜矿、白铅矿和赤铜矿等常见的腐蚀产物外,4件青铜器的锈蚀物中均发现有Pb的含氯腐蚀产物—砷铅矿和磷氯铅矿,而未发现Cu的含氯腐蚀物;在地下埋藏过程中,青铜合金中的Pb被埋藏环境中的Cl-腐蚀,与基体中的As一起形成砷铅矿;或与环境中的P形成磷氯铅矿;青铜器中的Pb和As因腐蚀发生明显的富集。
(6)Xiaopan Fan(凡小盼). Characteristics of mimetite (Pb5(AsO4)3Cl) –pyromorphite (Pb5(PO4)3Cl) corrosion products on Han Dynasty bronzes from Chongqing, China. Microchemical Journal, 2019年第149卷.
本成果由子课题成员中国三峡博物馆凡小盼完成。采用拉曼光谱、扫描电镜能谱仪和电子探针等技术手段,对采自重庆地区汉代墓葬的8个青铜器残片的锈蚀产物进行分析。结果发现,这批青铜器的锈蚀产物中存在一种砷铅矿-磷氯铅矿族矿物。这种矿物在青铜器腐蚀产物中的形成,可能与青铜器处于河流或海洋附近等特殊的埋藏环境有关。砷铅矿-磷氯铅矿族矿物族的腐蚀产物在中国古代青铜器中很少发现,相关研究结果对重庆地区出土青铜器的保护具有重要的学术价值。
(7)王洪敏,凡小盼,王青,王永威. 重庆余家坝遗址出土战国青铜剑腐蚀产物分析,光散射学报,2019年第3期.
本成果由子课题成员中国三峡博物馆凡小盼和中国国家博物馆王洪敏等人共同完成。余家坝遗址位于重庆市开州区(原开县)渠口镇钦云村余家坝东北部,是重应三峡库区最重要的巴人遗存之一。自20世纪80年代该遗址被发现以来,先后进行四次考古发掘,出土随葬品以青铜兵器为特色。本工作利用超景深显微镜和激光拉曼光谱仪对重庆开州区余家坝遗址出土10件青铜器的腐蚀产物进行无损形貌观察和结构分析,并探索其腐蚀原因,以期为后续开展的保护修复提供理论依据,同时为巴式青铜兵器的腐蚀研究提供借鉴。分析结果显示,该批青铜剑的腐蚀可分为两类,第一类表面相对光滑、致密,其腐蚀产物为孔雀石、锡石和赤铜矿;第二类表面附着较多锈蚀,腐蚀产物种类较多,除孔雀石、锡石和赤铜矿外,还发现有磷铜矿、蓝磷铜矿、氯铜矿、水胆矾和磷氯铅矿等腐蚀物。在后续开展的保护工作中,应根据不同的腐蚀产物种类采取相对应的保护修复措施。
(8)马江波,吴晓桐,金正耀,田建花,向桃初. 岳阳商代遗址出土铜器及炉渣的分析研究. 江汉考古,2018年第3期.
该成果由子课题负责人中国科学技术大学金正耀教授与其博士研究生马江波等人共同完成。湖南宁乡出土的商末周初青铜器来源问题是学界研究的重点,岳阳商代遗址中发现的铜器及炉渣可为探讨这一问题提供重要线索。本文对岳阳铜鼓山等四处商代遗址出土的铜器及炉渣进行了金相观察、成分测试与铅同位素分析。结果表明铜鼓山遗址的铜器与盘龙城、郑州商城铜器在合金技术与矿料来源上具有较高的一致性,铜鼓山作为盘龙城的次级军事据点,铜器或铸铜原料可能直接来自盘龙城。樟树潭遗址发现的锡青铜熔炼渣表明岳阳地区最晚在二里岗晚期即开始了青铜器生产,所用的高放射成因铅金属资源表明其青铜器生产是在商王朝的资源流通分配体系下进行的。
(9)马江波,吴晓桐,金正耀,田建花,武仙竹. 湖南宁乡出土商代大型铜瓿初探——兼谈圆肩铜瓿的年代与产地. 四川文物,2018年第6期.
该成果子课题负责人中国科学技术大学金正耀教授与其博士研究生马江波等人共同完成。商代地方青铜器的年代与产地问题是构建殷商时期青铜文化结构体系的难点之一,湖南宁乡铜器群始终是此项研究中的热点话题。结合各地出土商代圆肩铜瓿的考古背景,综合分析宁乡出土商代大型铜瓿的形制、纹饰、铸造工艺、金属技术与矿料来源,可知宁乡大铜瓿为殷墟一期本地铸造的器物,各地发现的类似圆肩铜瓿应为殷墟一、二期独立铸造的产品。此类圆肩铜瓿具有不同的合金技术特征,却绝大多数使用了相同产地的高放射成因铅金属矿料,表明商代地方政权虽然具备铸造青铜器的能力,但金属资源仍然受到商王朝的控制。
(10)肖航.安庆太湖县出土楚贝年代再考.华夏文明,2019年第6期.
该成果由子课题成员安徽大学硕士研究生肖航完成。2008年4月安庆太湖县小池镇出土了一批楚国铜贝,这是近些年来楚国货币的一次比较重要的发现。关于这批楚贝的年代,学者存有不同的意见。通过疏理以往学界对楚贝的研究成果并结合这批楚贝的出土信息,可以将这批楚贝的年代定为战国中期。
1.4 硕士论文
(1)郑晓平. 安徽沿江地区商周矿冶遗物的科技研究. 合肥:安徽大学,2018年.
本成果由子课题成员郑晓平完成,指导教师为本项目子课题一负责人魏国锋。
安徽位于长江中下游地区,是中国史前文明的重要发祥地,有着丰富的物质资源和浓厚的文化底蕴。该地青铜资源丰富、铜矿业历史悠久,自上世纪80年代以来,考古工作者在安徽地区陆续发现了大量的青铜器和众多古铜矿冶遗址,尤其铜陵师姑墩遗址的发掘,更是将安徽沿江地区的青铜冶铸活动提前到了二里头文化三、四期,进一步揭示了该地区采矿-冶炼-铸造一体化的青铜工业体系,凸显了其铜矿资源在中国古代青铜文明形成和发展过程中的地位和作用。
本论文主要对铜陵市和南陵县境内的狮子山、金山盛、江木冲等在内的多处古铜矿冶遗址展开了调查,并利用多种科技手段对炉渣和青铜样品进行了分析研究。利用X射线荧光分析(XRF)对炉渣的成分进行检测,采用SiO2-CaO-Fe2O3三元体系分析法,将铜陵、南陵两地的炉渣分为铁硅钙系、高铁系、高硅系三大类。结合扫描电镜能谱(SEM-EDS)的分析结果,发现90%以上的炉渣样品皆为冰铜渣,且其部分产物为高品位的冰铜,进一步证实了早期皖南地区存在“硫化矿-冰铜-铜”的工艺和早期工匠们已熟练地掌握了使用硫化矿冶炼金属铜的技术。此外,在夏家墩一号遗址发现了砷青铜合金熔炼炉渣。
采用激光剥蚀-多接收等离子质谱分析(fsLA-MC-ICP-MS)方法对炉渣和青铜器进行了原位微区无损分析,并与已发表的铜陵、南陵、枞阳等地铜矿区的铅同位素比值数据进行比较,结果发现:铜陵、南陵两地遗址炉渣的铜矿料分别来自铜陵狮子山、万迎山区、大工山铜矿区或其周边矿区,而枞阳汤家墩遗址所用铜矿料很可能来自长江以南的铜陵地区;西周至春秋时期,枞阳、六安两地青铜器原料可能来自铜陵矿区;战国时期,枞阳和六安青铜器原料的来源发生了明显的改变,其中枞阳青铜器原料来自枞阳当地,而六安青铜器原料主要来自湖北矿区,少部分来自枞阳矿区;滁州何郢遗址青铜器所用矿料主要来自安徽沿江的铜陵、南陵地区,其部分青铜器的矿料有来自湖北铜绿山的可能性。
安徽沿江地区古铜矿冶遗址青铜冶铸技术的研究和青铜器原料利用的探讨对探究安徽沿江地区古代青铜文化和文明史的发展与演变有着重要的意义。
(2)李尧. 安徽庐枞地区古矿冶遗产保护研究. 合肥:安徽大学,2019年6月。
本成果由子课题成员李尧完成,指导教师为本项目首席专家张爱冰。在庐江和枞阳当地文博单位的协助下,2018年8月和12月分别对庐江和枞阳地区的古矿冶遗产进行了区域系统调查。通过阐述庐江和枞阳目前古矿冶遗产的状况和该地区古矿冶遗产的类型、特点,以及古矿冶遗产的价值,分析总结这些古矿冶遗产所存在的主要问题,并针对每一个古矿冶遗产所存在的问题制定相关的解决方法,为以后的古矿冶遗产保护提出合理性的建议。
(3)徐来武. 战国到汉代错金银工艺的初步研究. 合肥:中国科学技术大学,2019年.
本成果由子课题成员中国科学技术大学科技史与科技考古系硕士研究生徐来武完成,指导教师为子课题二负责人秦颍。
1.5待出版或已录用待发表成果
(1)《皖江流域古代矿冶遗址调查·铜陵卷》,专著,已完成,待出版.
(2)《皖江流域古代矿冶遗址调查·池州卷》,专著,已完成,待出版.
(3)魏国锋,郑晓平,秦颍,等. 铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址炉渣的科技研究. 光谱学与光谱分析,已录用(2019年第12期),待发表.
安徽铜陵、南陵地区铜矿资源丰富,古代矿冶遗址数量众多,最早可至二里头文化时期。各遗址遍地分布的炉渣、炉壁等矿冶遗物,为研究中国早期的铜矿冶炼技术提供了大量的实物资料。本工作采用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光分析(XRF)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDX)等多种技术手段,对安徽铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址的炉渣样品进行检测分析,以了解该地区早期的铜矿冶炼技术。XRD分析结果显示,所检测炉渣样品的物相以铁橄榄石、辉石、钙铁辉石为主,伴有石英、方石英、磁铁矿等矿物,符合炼铜渣的物相特征。根据炉渣的SiO2、CaO、Fe2O3的含量,可将51个炉渣样品分为三大类:Ⅰ类炉渣、Ⅱ类炉渣和Ⅲ类炉渣。其中,Ⅰ类炉渣钙、硅、铁含量较高,其CaO含量远高于Ⅱ类和Ⅲ类炉渣,为铁硅钙系。相较而言,Ⅱ类炉渣为高铁系,其Fe2O3含量明显高于Ⅰ类和Ⅲ类炉渣;Ⅲ类炉渣为高硅系,其SiO2含量较高,钙、铁含量较低。所有炉渣样品的铁含量均高于普通熔炼渣,结合其物相分析结果,可推测全部炉渣为冶炼渣。I类、Ⅱ类炉渣的Ca、Fe含量呈现很强的负相关性,且波动范围很大,显示二者的含量并非人工调控,更可能是来自矿石中的天然成分。据此可以推测,本地区的早期工匠可能尚未认识到含钙和含铁助熔剂的作用,没有掌握不同类型铜矿石的配矿技术。SEM-EDX的分析结果表明,炉渣中的金属颗粒夹杂以冰铜、红铜和砷铜为主,表明该地区同时存在红铜和砷铜的冶炼活动。不同品位的冰铜颗粒大多来自不同遗址,尚没有在同一遗址发现较多品位依次升高的冰铜颗粒,因而难以确认冰铜熔炼环节的存在,不能证明上述遗址是否已采用了“硫化铜矿-冰铜-铜”的冶炼技术。本工作中所发现的冰铜颗粒,可能是采用硫化铜矿死焙烧工艺或混合矿原料冶炼的结果。铜陵夏家墩遗址炉渣中砷铜颗粒的存在,表明该地区早至西周时期,很可能已掌握了采用共熔还原法冶炼砷铜的技术。相关研究结果,对探讨砷铜技术的起源和传播,以及中国早期冶金技术的发展和生产组织状况均具有重要意义。
(4)金锋,魏国锋,王东明,等. 安徽南陵古铜矿冶遗址2017年调查及相关问题. 黄山学院学报,已录用,待发表.
整理研究了2017年7月安徽大学历史系与南陵县文物管理所对南陵地区7处典型古代铜矿遗址(其中包括冶炼遗址处5处、采矿遗址1处、采冶遗址1处)的调查材料,初步掌握了南陵部分地区古代铜矿遗址的分布、时代、规模、类型和保护现状,在此基础上,对南陵大工山铜矿遗址、千峰山土墩墓群和牯牛山古城遗址三者之间的关系进行了初步探讨,相关研究结果不仅能够推动对南陵及皖南地区青铜文明的研究,而且对于探讨南陵地区古铜矿与吴越文化的关系也有很大帮助。
(5)肖航. 楚墓陶俑葬的初步认识. 东南文化,已录用,待发表.
本成果由安徽大学历史系硕士研究生肖航完成。随葬陶俑是战国中晚期楚墓中出现的一种新的丧葬习俗,在战国晚期时,多见于楚国东部地区。通过对现有的陶俑葬楚墓材料进行研究,可以发现葬俑楚墓的级别与葬俑量并不完全为正相关;多数俑葬楚墓中仅发现有陶制俑头或俑手的情况,可视为是葬俑的简化现象,亦可作为楚墓陶俑葬习俗成熟 的标志;楚墓中陶俑葬习俗的兴起应是楚国迁都于陈后,受北方各国俑葬习俗影响下的结果;楚国灭亡后,楚墓的陶俑葬习俗对后代仍有深远的影响。
1.6 其它成果
围绕本项目的开展,课题组在校内积极申请大学生创新创业训练计划等项目,以科研促进人才培养,利用重大项目的执行加强考古专业本科复合型、创新型人才的培养。截至目前,已申请到国家级大学生创新创业训练计划项目1项、省级大学生创新创业训练计划项目2项。
(1)2019年国家级大学生创新创业训练计划项目:陕西周原遗址(贺家地点)出土青铜车马器的镀锡工艺研究(在研)
该项目指导教师为本项目子课题一负责人安徽大学魏国锋副教授。
2014年8月,陕西省考古研究院、北大文博学院、中国社会科学院考古研究所三家单位组成的周原考古队,对周原遗址贺家村进行选点发掘,意外发现一套年代为西周中晚期的豪华青铜马车。该马车的一些青铜构件器壁极薄,表面有镶嵌绿松石和镀锡现象,显示车主人身份显赫,为研究西周中晚期薄壁镀锡青铜器的制作工作提供了重要资料。本项目采用X射线荧光、扫描电镜、金相显微镜等多种技术手段,对周原遗址贺家村出土的薄壁镀锡车马器进行分析检测,了解其显微结构、化学成分,并结合模拟实验,探讨薄壁镀锡车马器的制作工艺。其研究结果对了解西周中晚期的冶铸技术水平,探讨周原地区与北方草原青铜文化区、古巴蜀地区和古滇地区的青铜镀锡技术的相互关系均有重要意义。
(2)2018年安徽省大学生创新创业训练计划项目:庐江县矿冶遗址调查与综合研究(已结项)
该项目指导教师为本项目首席专家张爱冰教授。课题组对庐江县及周边地区的古矿冶遗址进行了实地考察,完成了对矿冶遗址位置、样貌、保存情况的调查。采集了庐江县古矿冶遗址大照壁上的木质支护作为标本,通过碳十四测年法对木支护进行了测年,并进行了相关的年代学研究。结合庐江县周边的地质地貌,对庐江县古矿冶遗址所在矿床矿带的形成年代、埋藏规模、性质、矿石种类及其储量和品位进行了分析。撰写调查报告《庐江县矿冶遗址调查和综合研究》一文,对庐江县矿冶遗址的历史沿革、分布及保存情况、矿床地质概况做了详细报告,并提出了对庐江县矿冶遗址总体特点的分析及保护的建议。该项目已结项,结项等级优秀。
(3)2019年安徽省大学生创新创业训练计划项目:安徽出土印纹陶制作工艺研究(在研)
该项目指导教师为本项目首席专家张爱冰教授。安徽出土印纹陶遗存较为丰富,年代多为商周时期,出土区域集中在皖南和沿江地区。近年来,随着铜陵师姑墩、繁昌板子矶、马鞍山五担岗、南陵龙头山、霍邱堰台等商周遗址和墓葬的考古发掘,为印纹陶研究提供了一批新材料。本课题拟采用多种科技手段对安徽出土印纹陶进行专题研究,不仅可以深化对印纹陶遗存文化内涵的认识,还可以为比较周边地区同类遗存提供科学数据。对安徽出土印纹陶制作工艺的专题研究,包括以下三个方面:运用考古地层学和类型学方法,初步建立印纹陶的分期和年代框架;采用肉眼观察、显微镜观察等手段,探讨印纹陶的成型和装饰工艺;采用真空法测吸水率、显气孔率、体积密度,采用X射线荧光光谱法(XRF)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RM)、岩相结构分析、热膨胀分析等科技手段,对印纹陶的胎体和涂层进行测试分析,了解其物理性质、化学组成、显微结构和烧成温度,探讨其原料特点、来源和烧制工艺。
三、下一步研究计划
根据本课题的研究进展情况和存在的主要问题,下一步研究计划如下:
(1) 增加对局部台墩型遗址的调查。2018年在安徽“引江济淮”工程中,多个台墩形遗址发现较多炉渣、铜锭等重要矿冶遗物,有助于了解当时矿冶生产的组织模式和复原其产业链条。这些新发现完全出乎以往认识,大大拓展了原有视野,计划调整“子课题一”的工作,增加对该区域台墩形商周遗址的调查。
(2) 扩展区域系统调查的地点。由于在枞阳柳峰山-三公山开展的区域系统调查证实对于探讨矿冶遗存与普通聚落之间的关系十分有效,课题将在原有江南、江北各1处的基础上,再增加2处调查区域,以进一步增强研究成果的可靠性。
(3) 补充整理池州、铜陵和其他地区的以往调查材料。子课题五负责人变更为国家博物馆李刚后,原有经数年调查、试掘的大量材料纳入到课题组中,对课题研究十分有益,计划对这些材料按本课题要求开展进一步整理,包括样品的测试分析。
(4) 补充整理南陵、铜陵等地以往发掘材料。安徽省文物考古研究所1980-1990年代在南陵、铜陵等地的调查和发掘资料已纳入到课题组中,计划展开对这些材料的整理和测试分析。
(5) 在对含硫氧化铜矿模拟实验取得成功后,计划增加对含砷铜矿的模拟实验,以获得更多的实验数据。
(6) 调整青铜器样品检测内容。在已有检测成果的基础上,增加选择江淮地区、中原地区等不同地区、不同时期的青铜器样品,以深入探讨安徽沿江地区金属资料的空间流通,进而从金属资源流通的角度探讨安徽沿江地区与中原王朝的互动关系。
(7) 拟建一个矿冶遗存数据库,以便于对矿冶遗址有相关数据进行管理、共享。
(8) 在对矿冶遗址进行全面调查的基础上,结合安徽沿江地区的矿冶考古新发现和1980年代的考古发掘资料,对沿江地区矿冶遗址的分布、文化属性及年代进行研究,建立安徽沿江地区古代矿业发展的时空框架。
(9) 从整个长江中下游矿冶遗址带的视角,加强安徽沿江地区与赣北、鄂东地区矿冶活动的比较研究,探讨长江中下游地区冶金技术的起源与传播。
(10) 应加强对有明确年代背景的炉渣、炉壁等矿冶遗物的分析,以探讨安徽沿江地区早期冶炼技术的发展演变。
(11) 相较于湖北铜绿山等矿冶遗址,安徽沿江地区矿冶遗址的保护利用较为滞后,下一步工作中,应加强矿冶遗址的保护利用研究。
课题组供稿