漫话西周

第八十九章 采矿和冶铸

　　采矿是矿物学的重要组成部分，人们在认识各种各样矿石后就要开采利用，需要采取科学的技术手段。

　　商周时我国的矿物学和采矿技术取得了重大的突破，当时对金、铜、铁、铅、铝等有色金属的开采和冶铸技术达到了新的高度，遥遥领先于世界水平之上，从理论和实践上都是为此。著名的《山海经》公元前五世纪中的《五藏山经》和《禹贡》等自然科学章篇都记载了矿物的种类和产地，其种类达89种之多，涉及到有色金属矿、非金属矿、各种怪石和垩土等。其产地约有309处之多，并对各处矿石性质进行了描述，尤为惊人的是当时已记载了近代矿床学上出现的几种不同矿石的共生现象。比希腊的乔菲司蒂斯（公元前371～前286年）的《石头志》要早得多和丰富得多。《石头志》仅记载了金、石、土三类16种矿物。1750斤的司母戊大鼎在商代问世，各种各样、绚丽灿烂的青铜产品到西周时更是世界文化奇，之所以能铸造出千千万万件的精美产品来，当与当时发达的采矿和冶铸科技密切相关。《管子·地数篇》总结寻找矿物的规律时说：“山，上有赭者，其下有铁；上有者，其寸有银；上有丹砂者，其下有黄金；上有慈石者，其下有铜金。此山之见荣者也。”这里的“见荣”指的是矿苗。

　　大量的考古材料说明西周时期的采矿业有了相当高的水平。早在商代即当於公元前14世纪前后的河北藁城台西周代遗址中，发现了一件铁刃铜（见河北省博物馆、文物管理处《河北藁城台西村的商代遗址》，载《考古》1973年第5期），经科学测定确定其性质为：“藁城铜钺的铁刃不是人工冶炼的铁，而是用陨铁锻成的，是将陨铁锻造成薄刃后，浇铸青铜柄部而成。它是我国劳动人民早在商代中期能够对铁镍合金进行锻造，锻件薄到两毫米以下，用简单工具达到较高技术水平的见证。”（见李众：《关于藁城商代铜铁刃的分析》，《考古学报》1976年第2期）。

　　到春秋战国时，我国的生铁和可锻铸铁都已发明了，并制造成各种生产工具，如江苏六合程桥出土的春秋晚期的一件铁块，经科学分析，属白口生铁，这是我国和世界上最早的生铁实物。到战国这种生铁广泛应用于16种之多的各式生产工具，所以史学家把春秋战国之际划分为奴隶社会向封建社会转变时期。

　　至于铜矿的开采和冶铸则是这个时期的科技成就的集大成。从铜矿的开采到冶炼、制范、雕刻、浇铸、抛光、焊接等一系列工艺，制造出各种各样精美璀灿的青铜器，创造发明了一系列的科技项目，如采矿技术的科学化程度大为提高。湖北大冶铜绿山铜矿遗址是东周时期的铜矿所在地，其总面积达2平方公里。这个时期的采矿井和采矿巷道，矿井内用4根木料以榫卯扣接法构成方形框架，为了防止井壁的岩石塌落，在框架外面的岩石壁面处又用青膏泥涂抹、再用围竹编织物、或捆绑竹索，形成牢固的封闭式井筒。采矿巷道的结构基本与竖井相同，多为平巷，也有斜巷。挖一段竖井，再挖一段平巷并在平巷置辘轳往上运载。平巷宽窄不一。斜巷从地面往下挖，探矿然后在底部挖平巷。这种采取竖井斜巷，平巷、斜井相结合，并采取各处科技手段解决了井下通风排水提升巷道支护等一系列技术问题，十分进步。

　　在治铸青铜中，当时已总结出了青铜合金的科学成分，规定“六齐”即六种调剂青铜与锡铅等合金的剂量。因为合金成分不同，其性能就不同，这种对合金规律，合金性能与成分的关系的科学认识在世界上是最早的科学奇迹之一，和现代合金的科学原理是一致的。现代科学表明，合金中含锡量在百分之十四左右，则质坚而韧，青色比较好，如在摄氏六百度左右入水冷却，声音更优美，作钟是很合适的。斧斤属工具，要承受冲击力，故含锡量仅次于钟鼎。兵器中也根据不同用途配含锡量，戈戟要求很大的韧性，大刃、剑等要求锋利和防断，削杀矢要求锐利和坚固，所以含锡量最高。而这种合金的冶炼必须在高温下才能成功。这又涉及到鼓风等一系列科学问题的解决。

　　炼熔青铜以后，要把熔炼的铜铸成各类器形，并使其美观，这就需要制花，雕刻设计。商周时期已摆脱了原始的石范，而发明了泥范，而这些泥花有单面范，双面范、复合范等多种形式，为使铸出的青铜器器形多变美观，花纹精美细腻。在选择泥的时候使和铸造中间，必须按严格的科学手段操作，首先要精选质地纯净、耐火度较高的沙泥，对铸型表层所用的面泥要用水澄洗，使之有很好的塑性和强度，以便达到所要铸件的高标准的清晰度和准确度。所用的背泥要用比较粗的泥料或杂以沙子或麦秆植物，以减少澄泥的耗用量，增加铸范的透气性能。麦秆经高温燃烧即成气孔不产生爆裂。所有的泥料都经长期阴干！反复棒打，使其高度匀熟，以防干燥后裂开。

　　在浇铸时以分铸法为主，有的先铸器身，再铸附件、有的先浇铸附件，再焊接在器身上，同时对各种花纹也要求作到精雕细刻、细腻多变，给人以美的享受。这一整套成熟的冶铸工艺技术，不但为以后的泥范铸造，而且为金属和熔模铸造奠定了一系列的技术基础。同时西周早期已掌握了在器表镀锣的技术，法国卫松评价此术说：“中国古代已有外镀……实足以超绝斯查。”（《文物》1988年第3期）