常懷穎:“烘範窯”與“預熱設施”辨_風聞
中国考古-中国社科院考古研究所官方账号-中国社科院考古研究所2019-12-02 19:31
摘要:過去在各類論著中的“烘範窯”名稱,混稱了不同的兩種烘烤行為設施,既不科學也容易產生混淆和歧義。烘烤模、範、芯的封閉窯體生產設施應稱為“烘範窯”(地面堆燒行為另行規範),而將預熱範、芯的各類陶窯、燒坑、灶爐等設施稱為“預熱設施”。對能夠確定的烘焙範、模背後敷裹草拌泥的烘焙設施,應屬於範模的二次烘焙,可歸屬於“烘範窯”。烘範窯的形態,在春秋中期前後基本定型為半倒焰窯,並沿用至漢代。在烘範窯形態確定前,可能經歷了從平地堆燒到用升焰窯嘗試的階段。澆鑄前對範、芯預熱設施,在春秋中期以前目前尚無堅實例證,有待進一步的考古發現。
一 緣起
在中國古代冶鑄遺址中,經常會發現一些以燒土為主的可辨識遺蹟。這些燒土,雖可成形,但又因保存較差,很難看出完整形態。於是,在對這些遺蹟的功能認定時,往往因其處於冶鑄生產場所之中,而多被視作為冶煉、鑄造生產活動中,類似烘範、熔鍊等操作鏈環節中的必要設施。從既往發表的材料看,這些燒土遺蹟常被視為“窯”。其中尤為常見的,是將這些燒土遺蹟判定為“烘範窯”。
在鑄造生產活動操作鏈中,所謂的“烘範窯”,是指在製作陶模、範甚至內芯時,將陶模、陶範、陶芯的泥坯烘烤定型並使之半陶化的製造設施。但也有部分學者將澆鑄之前預熱陶範、內芯的設施也稱為“烘範窯”。從生產目的而言,兩種“烘”範的過程和烘烤需求並不相同,前者是模、範、芯的生產設施;後者則是防止在澆鑄環節中高温金屬熔液驟至而因熱脹冷縮而發生鑄件炸裂的預熱設施。
將不同的兩種烘烤行為設施,都稱為“烘範窯”,既不科學也容易產生混淆和歧義。從鑄銅操作鏈的生產流程而言,烘範窯和預熱設施是鑄造作坊中不可或缺的核心生產設施。但前者是操作鏈制範環節中最終一環的核心生產設施;後者則是澆鑄環節的初始階段所需。理論上講,陶模無需預熱,加熱待處理的對象僅有部分範、芯或敷裹鑄件的草拌泥等加固輔助材料,兩者在操作鏈上分處不同環節,不可混淆。
我的建議是,將烘烤模、範、芯的生產設施應稱為“烘範窯”。預熱範、芯,需要的温度和條件相對較低,不一定必須是“窯”,因此應將此類生產設施稱為“預熱設施”。烘範窯和預熱設施,是生產操作不同環節的重要設施,其廢棄遺存亦應是鑄造生產活動廢棄遺址的核心遺蹟。這兩類設施的辨識,不僅有利於判斷鑄造作坊的生產操作鏈是否完整,是否存在分工差異,亦是瞭解某一生產作坊空間佈局的關鍵證據。
判斷是否為烘範窯,最直接的證據應該是如下幾類:一、在窯牀之上發現因窯室坍塌被埋藏的陶模、範、芯;二、廢棄陶窯內燒流的模、範、芯;三、窯室坍塌埋藏的未烘焙模、範、芯坯。除上述直接證據外,效力略次一級的證據應當是——雖無燒流或未烘焙的模範芯,但發現於鑄銅遺址甚至是制範場所旁,與同時期確定的烘範窯同窯形的窯體。若無上述的證據支持,即便是發現於鑄銅遺址當中的窯體,將其判定為“烘範窯”亦應持慎重態度。
而對預熱設施的認定,最直接的證據應當是以在某類烘烤設施周邊,發現合範組成鑄件或敷裹了草拌泥的鑄件(無論草拌泥被烘焙與否)。在鑄銅遺址中,發現同時期形態接近的烘焙場所,而無合範鑄件,則應是效力略次一級的證據。
但若仔細對比既往被稱為“烘範窯”的“窯”類遺蹟時,卻會發現此類遺蹟往往形態各異,結構差別較大,有的僅存燒結面或類似“灶”或“燒坑”,若非出現在鑄造遺址內,可能發掘者也並斷不會因此將其認定為“烘範窯”。由於生產目的不清,在缺乏證據之時,被判定為“烘範窯”的遺蹟,實際功用可能並非是“烘範”。換言之,既往對“烘範窯”的認定,並沒有統一的判斷標準和直接的判斷依據。遺蹟功能的認定過程,推測往往大於實證。
要判斷某類烘烤設施是為生產陶模、範而專門設計的,需要從遺存特點和堆積包含物兩個方面入手。由於大部分戰國以前的被定性為“烘範窯”的遺存,並沒有任何與烘範直接相關的堆積包含物,從廢棄形態的堆積來講也缺少直接證據。因此,比較可行的辦法是總結歸納既往被認為是“烘範窯”的設施有哪些共性,這些共性中可能有哪些特點是與“烘範”行為較有關聯的,以此從歷史技術傳承和鑄銅行為共性兩個維度去加以判斷。具體而言,就是要在同時代中尋找可能是烘範窯所共有或獨有的特徵,以此判斷某類田野跡象可能與烘範行為有關。同時,再從遺蹟所處的空間位置尋找旁證,判斷其與其他鑄銅、冶鐵生產遺存的相對空間關係如何,以此作為參證。
有鑑於此,本文擬將過去已經刊發的材料或相關研究中被歸為“烘範窯”的設施或遺蹟進行相對綜合的梳理排比,以確定商周鑄造遺存中哪些遺存,可能是“烘範窯”和“預熱設施”,而哪些則有可能是被誤認為“烘範窯”的其他遺存。
二、被認定為“烘範窯”的遺存
檢索已公佈被髮掘者認定為各時代的“烘範窯”或與烘範有關的遺蹟,雖各不相同,但總體上有四類遺存,在既往的考古發現中被認定為與烘範行為有關——一種是地坪式遺蹟;一種是各類半倒焰窯;一種是一些特殊的升焰窯;還有一種是在半地穴的操作坑或操作場中設置火膛或燒灶,圍繞火膛烘焙範、芯。以下對這幾類遺存的發現簡要概述之。
(一)地坪式烘範遺蹟
確定的地坪式烘範場所,目前僅見於殷墟苗圃北地。
殷墟苗圃北地鑄銅遺址1963年度的發掘曾發現一處燒土硬麪(原報告編號為二號硬麪),發掘者認為可能是製作兼焙烤陶範的場所。該遺蹟現存形狀不規則,大體東西長8,南北寬6.6米,表面平坦,分為三層硬麪,每層又由若干薄層組成,頗似路土。硬麪大部分經過火燒,火力強的地方燒結堅硬,已成紅藍色的光面。硬麪東北有三個柱洞,從柱洞方向看,房址當在東北方,而燒土硬麪則可能在房址外的西南側。硬麪靠近中央的地方有一個長方形小坑,東西長51,南北寬25,深25釐米,小坑四壁糊有泥層,但經過反覆燒灼,已有很厚的燒結面。整個燒土硬麪上和北部有三個小坑,坑壁塗抹料礓石粉,有的坑底還經過夯打,用途不詳,但伴出遺物多有碎陶範。發掘者將這種反覆灼燒的硬麪與烘烤陶範相聯繫。
新近發現的殷墟辛店鑄銅遺址中,也發現了類似的多層烘烤硬麪,除個別層外,硬麪上基本未見銅渣。這種現象説明辛店鑄銅遺址多層硬麪與鄭州商城南關外鑄造地面不同,而應該類似於苗圃北地的地面硬麪。
此類地坪式遺存,有的可能還有棚頂。苗圃北地作坊F17為一棚式單間房屋(圖一),房址為地面結構,長方形,南北長2.6,東西寬2.1米,地基以料礓石摻黃土築成。房址中部偏東有一燒灶,燒灶北側有一堆燒土,燒土和燒灶之間有未經烘烤的陶範和已經烤成的陶範。發掘者認為F17是一座烘烤陶範的棚式建築。
晚商以後,兩週及以後時期的各鑄銅遺址中,目前未發現地坪式烘範場所。
(二)半倒焰窯烘範遺蹟
在既往被認定為“烘範窯”的遺存中,最為常見的是各類半倒焰窯,目前年代較早與烘範活動可能有關的半倒焰窯,是侯馬牛村XXII號地點春秋晚期的Y6。
1962-1964年為配合平陽機械廠的基本建設,在對侯馬牛村鑄銅遺址XXII號遺址的大規模發掘中,發現一座春秋晚期陶窯,編號為Y6,發掘者認為可能為烘範窯。該窯為半地穴半倒焰窯,頂部不存(圖二)。從窯體形制看,結構較為原始。該窯雖然是半倒焰窯,但在窯室中設有葉脈狀的火道。帶有葉脈狀的火道,是窯牀式升焰窯較為常見的形態。牛村Y6半倒焰窯的形態,説明它是較為原始的一種半倒焰窯,仍然保留了火道升焰窯的部分形態,或者可以説,牛村Y6可能是葉脈狀火道升焰窯向半倒焰窯的過渡形態。窯室底部略呈橢圓形,未留有專門的火膛,窯內挖有斜坡狀相通但不對稱的葉脈狀火道。煙道漏斗形,位於窯室後端,進煙口小,方形,出煙口大。窯內堆積兩層,下層灰黑色,上層含有大量的草拌泥土坯殘塊,可能是券砌窯頂的坍塌部分。窯室下部的窯壁燒結面不厚,黑灰色。從窯內廢棄堆積看,未發現與烘範直接相關的遺物。發掘者認為該窯為烘範窯的證據有三,一是“Y6周圍沒有發現製作陶器的跡象”;二是“窯膛受温不高”;三是“附近的H526中出土不少未經澆鑄過的陶範碎塊”。按照報告附表的信息,H526內可辨識的主要遺物為兩塊劍範。有學者曾認為,該窯周圍開口在同一平面的活動面、H526以及水井H373是一個有機整體,應視為與“烘範有密切關係”的遺蹟。但水井H373年代早於H526與Y6,應與後二者無關。
進入戰國以後直至兩漢時期,無論是鑄銅遺址、冶鐵遺址,還是兼具鑄銅和冶鐵生產的作坊內,確定的烘範生產設施,皆為半倒焰窯。
登封陽城戰國鑄鐵遺址中的烘範窯(YZHT1Y1),為半倒焰窯(圖三)。窯體由操作坑、窯門、火膛、窯室和煙道組成。窯室近方形,規模長約1.9,寬約1.8米,底面近平,三個煙道位於窯室後壁。緊鄰烘範窯的一個廢棄物堆積坑內,發現自烘範窯一側倒入的廢棄物中,有較多炭末、紅燒土塊、草拌泥塊、碎陶範塊、鼓風嘴殘塊、爐壁殘塊等。其中不少草拌泥塊、未經澆鑄的和燒流的範、芯殘塊説明與臨近的窯關係密切,後者應該就是烘範窯。發掘者認為,對鑄範的烘烤有兩個階段,第一個階段以還原焰為主烘烤,第二個階段變換為氧化焰。第二個階段往往比較短,所以常常出現的情況是芯、範為深灰色,説明烘烤時間長,而範外的加固泥則多呈紅色,説明時間短,且為氧化焰。
類似的戰國晚期鑄鐵遺址的烘範窯,亦見於新鄭鄭韓故城倉城鑄鐵遺址。
1958年咸陽北安村曾發現一窯待燒製的車馬器“泥範”,但窯體形制不詳,泥範外有無草拌泥亦不詳。但根據同時期常見的秦國多為半倒焰窯的情況推斷,這座烘範窯極可能是半倒焰窯。
兩漢時期冶鐵作坊的烘範窯發現較多,無論官私作坊,可確定形制者皆為半倒焰窯。
漢長安城西北部雍門東側西市範圍內的冶鑄遺址曾多次發現冶煉遺址和廢料堆積坑,其中1992年發掘的冶煉遺址中有三座陶窯(圖四)。發掘者根據陶窯的共用操作坑側的廢料堆積坑中有大量疊鑄車馬器範(包括烘烤過和未烘過的範)殘塊及坩堝殘塊推斷,三座陶窯為烘範窯。這三座陶窯構築於生土上,為半地穴式,共用操作坑,結構基本相同,大小相近,皆為半倒焰窯。三窯皆由火門、梯形火膛、長方形窯室和位於窯室後部的煙室組成。火膛自火門向窯室呈斜坡狀,火膛壁上抹有麥秸泥。窯室底部為平底窯牀,高於火膛底部約0.5米左右。煙室利用窯室後端壁面,進煙口位於窯室後壁底部。窯室燒結較硬,在其中一窯的窯室兩側壁和一窯的窯門都發現了“青灰色的燒結面”或“灰白色堅硬的燒結面”。1996年在同一遺址中的臨近區域再次發掘一座烘範窯。該窯結構與1992年所發掘者相同,但在操作間填土中有大量經過澆鑄的殘範、陶餅和坩堝殘塊。與陶窯並列,相距10米左右的三個並排排列的廢料堆積坑中也有較多疊鑄範殘塊。發掘者認為這一地區發現的幾座窯,都應是西漢中晚期的官辦鐵器鑄造場所的烘範窯。
西安北郊郭家村1958年發現一座新莽時期燒製大泉五十錢範的窯址。該窯亦為半倒焰窯,窯室正中有一低於窯牀的火道,煙道位於窯室後壁。烘焙的範置於窯牀之上。錢範、銅環範為疊鑄範,其外包裹有草拌泥;這些疊鑄範與其他範層疊放置。發掘者認為這些疊鑄範在翻模陰乾後扣合組成鑄件,然後包裹草拌泥直接入窯烘烤。
漢代地方郡屬的官辦鑄造場所中,也曾發現過烘範窯。1974年河南温縣招賢公社安樂寨曾發現一座東漢早期的烘範窯,窯室結構與長安城西市發現的的窯完全相同,大小長度及火膛、窯室的高差亦相近(圖五)。該窯窯牀上尚存大量燒廢的範塊、燒土塊、鐵渣和陶片。從殘留的範塊可知,該窯主要是以烘焙鑄鐵車馬器範為主,另外也生產權、環等產品的範。該窯的發現有十分重要一點是,該窯內的有初次焙燒和糊抹草拌泥後需二次加熱烘烤的兩種陶範。初次焙燒的陶範排列在窯牀的最下層,由於温度不夠,全部變成範土,僅剩了一層範痕跡。二次烘烤的陶範則在上三層,質地堅硬,火候在600度左右。發掘者推測,該窯的廢棄與窯牀上殘存的陶範,可能是燒窯時窯頂突然坍塌而停止焙燒,因此保留了烘範的現場。
類似的窯體在澄城坡頭村西漢武帝初年的左內史鑄錢遺址、南陽北關瓦房莊兩漢鑄鐵遺址也有發現。
遼寧寧城縣黑城古城發現的王莽鑄錢作坊發現有一座小型的烘範窯, 窯長7 米,寬0.4 米,殘高0.4 米~0.5 米(圖六)。窯牀呈斜坡狀,兩端設火膛,煙道設於窯室正中,窯底鋪磚,其上以磚砌4 條平行的火道,烘焙的錢範架設在火道間的窯牀上。該窯結構特殊,是同時期十分罕見的結構。初看形似升焰窯,但仔細分析, 承劉緒師點示應當是共用一個煙道的四個半倒焰窯。四窯各有自己的窯門、窯室火道和窯牀,但共用一個煙道。這種窯形目前少見於中原地區,出現很晚,所發現的地點也遠離中原地區, 但仍然是半倒焰窯的變體。
(三)升焰窯烘範遺存
以升焰窯作為烘範的遺存,目前公開發表材料中尚無確定的例證,但有兩個例證之前被不少學者認為或許與烘範有關。
第一個例證是,岐山周公廟發現的一座西周早期的殘窯(04QZC062406)。該窯為升焰窯,破壞嚴重,僅存窯室部分,整體形態似饅頭,窯壁上部燒結面青灰色,窯底未見燒結,亦未見窯箅(圖七)。窯門一側有一活動面。窯口內側貼近窯底處發現鑾鈴範。發掘者懷疑該窯為“烘製陶範的陶窯”。
洛陽北窯西周鑄銅遺址發現的Y2為平面近方形的升焰窯,窯室寬1.6,進深1.3米,煙道在窯室上方。與一般有窯箅的升焰窯不同,窯牀正中有一條低於窯牀的長方形火道。窯頂近平,保存極好(圖八)。窯內填土鬆軟,未發現與烘範直接相關的遺存。對於該窯的用途,發掘者並未給出傾向性意見,但有學者將之定為“烘範窯”,卻未提出直接證據。
假如拋開此二例,則目前尚未在科學考古發掘中獲得升焰窯作為烘範窯的實證。但假若周公廟與北窯兩例與烘範行為有關,再結合牛村IIXX號地點Y6保持有一定的升焰窯形態,則或許在西周到春秋時期,存在着以升焰窯烘焙模、範、芯的發展歷程。
(四)不確定形態的“烘範”遺存
除了上文三類與制範有關的遺存外,在商周時期的鑄銅遺址中,還曾發現一些形態接近爐、灶或窯的設施,曾被髮掘者或相關研究的學者判定為“烘範窯”。
鄭州商城南關外鑄銅遺址北區二里岡上層一期遺存曾發現一座殘熔爐爐底,該遺蹟無編號,僅存下部。殘存部分下部口近橢圓形,口徑約1.6~2.6米,底部略凹,殘高約0.6米。坑內堆積物包括銅煉渣、燒土、爐壁殘塊、木炭屑、粘有銅液的坩堝碎片等。爐底周壁上敷抹有厚約6釐米的草拌泥。發掘者認為這是一處熔銅爐,是一處放置燃料後將熔銅坩堝放置在爐內,統一熔化的設施。但也有學者將其視為是烘範窯遺蹟。在最終的專刊報告中謹慎地提出該遺蹟主要是殘熔銅爐遺存,但“此爐也許兼有兩者的功能”。
周原法門鎮李家鑄銅遺址西側曾有成排的陶窯,據當地文物幹部介紹,形制與一般燒製陶器的陶窯有所區別,李家鑄銅遺址的發掘者推測,這些窯“可能與烘烤陶範有關”。但這些窯址皆未經科學發掘,且已完全被破壞,這種推測已經無法實證。
這些遺存中,皆未發現直接證據,但研究者根據其位於確定的鑄銅遺址中,多推測與陶範生產相關。
三、烘範窯的歷時演變
對比已發表材料可以發現,不同時代的鑄銅遺址中被定性為“烘範窯”的窯體形態並不一致。從識別論證邏輯來説,部分陶窯或者燒灶遺存,其實很難被認定為“烘範窯”。假若沒有直接證據,而僅因某類帶有燒結或紅燒土為主的遺蹟出現在鑄銅或冶鐵遺址之中,就將判定標準放寬,將某些遺存判定為“烘範窯”,在論證上是不可取的。形體結構與同時期的陶窯、燒灶結構均相同的遺存,若不知其功能用途,且沒有相應的直接證據,就不應被簡單地被附會為“烘範窯”。
前文已將三類遺存分類排比,大體可以看出陶範、芯、模的半陶化烘焙的生產設施演變歷程,所利用的設施目前主要是地坪式和半倒焰窯兩種。
地坪式的烘烤設施,實際上與地面堆燒製陶的方式沒有太大差別。既往劉煜曾有研究,她認為,殷墟泥芯和範的燒成温度可能只有550-650℃,遠低於同時期陶器的燒成温度,而一些大型鑄範入窯焙燒有困難,有可能在地坑內乾燥後直接用火烘烤。陳建立基於周原、新鄭等地陶範的實際分析基礎上,並綜合分析了不同學者對陶範烘焙温度的研究結論,認為中國先秦時期的陶範的焙燒温度需低於900℃,很多陶範的焙燒温度在550-700℃之間即可,這一結論是與劉煜的分析相同的。而因為保存原因,甚至可以謹慎地懷疑,在平地堆燒之外,可能也曾經存在過薄殼泥窯烘焙範模的可能。
戈瑟蘭等學者根據在非洲喀麥隆、剛果、納米比亞和亞洲的印度,中北美的墨西哥等地的民族學調查結果發現,露天堆燒、薄殼窯、坑穴堆燒、坑穴薄殼窯等無陶窯情況下,燒陶温度很少能超過900℃。理論上,這一温度足以達到陶範、芯、模的燒成温度。郭夢進一步提出,假若陶器胎體內羼和了類似石灰石、蚌殼末等鈣質成分的羼和料時,陶器燒成温度過高會造成器表生成淺坑,因此無窯燒製被認為更適合燒製以石灰石、蚌殼末為羼和料的陶器。劉煜對殷墟陶範羼和料的分析結果顯示,大部分陶範中都摻雜有白色顆粒,主要成分是碳酸鈣,但無法判斷是蚌殼末還是天然碳酸鈣礦石(案,主要對象可能是石灰石或大理石、高嶺石)。這或許可作為殷墟時期陶範地面堆燒的材料學分析旁證。由此,似可謹慎地推測,鄭州商城南關外發現的熔銅爐在廢棄後,在理論上有作為烘範設施的可能。但在無相關證據的情況下,只能作為一種可能性存在,而不能作為烘範的實證。
西周時期鑄銅遺址發現與科學發掘有限,並無確定的烘範遺存被發現。春秋時期列國鑄銅作坊雖有多處發現,但烘範遺蹟仍較少。周公廟與北窯的兩座升焰窯結構與同時期的陶窯結構不同,比較特殊。兩座陶窯的共同點除了在鑄銅遺址內或與鑄銅遺址距離較近外,從結構上看似乎是介於箅式升焰窯和半倒焰窯之間的過渡形態。由於兩窯的下部皆無較好的燒結面,似乎顯示窯室的高温區在上部,且似乎總體窯温不高。從形態結構的特殊、所處位置與鑄銅遺址接近,部分學者懷疑其為烘範窯,是可以理解的。但若定論兩窯為烘範窯,則證據仍嚴重不足,本文對這種結論從疑。
春秋晚期至兩漢時期,有足夠證據表明烘範生產主要利用半倒焰窯,除寧城黑城古城王莽鑄錢陶窯形態稍特殊外,所有科學發掘的烘範窯皆為半倒焰窯。從現有材料看,春秋晚期以降,廣義的中原地區及華北地區,陶範的烘焙主要使用半倒焰窯完成。而半倒焰窯在烘焙陶範之外,也可以用作日常陶器和磚瓦的生產,可能也並非專門為烘範而構築。
綜合來看,二里頭鑄銅遺址的“烘範窯”材料未公佈,不知其結構。鄭州商城、偃師商城等早商時期鑄銅遺址未發現確定的烘範遺存。因此,從現有證據看,泥範烘焙的實證材料僅能從殷墟時期開始分析。由於關鍵時間節點的資料缺乏,目前無法知曉烘範生產何時並且如何從平底堆燒轉變為窯內烘烤,以及最早的窯內烘烤是在何種陶窯內完成的。在目前發表的資料中,尚未發現確定的使用升焰窯烘焙模範的例證。但從周公廟、北窯到牛村Y6的實例看,不排除在西周到春秋中期階段,曾經有一個階段利用過升焰窯烘製模範。
由此,大體可以勾勒出先秦兩漢時期鑄造遺址範模烘焙生產的歷時性演變過程(表一)。現有材料顯示,烘範窯的演變似乎經歷了從晚商時期地坪式平地堆燒烘焙,逐步發展到春秋中晚期以後逐步固定以半倒焰窯烘焙模範,在西周到春秋早中期階段,不排除利用過升焰窯烘焙模範的可能。由於陶模、範、芯功能的特殊需求,對其烘烤不僅要做到防止在烘烤時產生裂紋或爆裂致殘,還要防止温度過高燒流,更要保證其不完全陶化以便保有微小的空隙,以達到澆鑄時透氣的目的,所以烘焙時的窯温控制和水分控制對窯體結構和製陶人的技術要求都較嚴格。平地堆燒,在烘焙時較難控制温度,尤其難於控制烘焙時温度升高過快。而升焰窯的缺陷在於窯室內不同部位的火力與温度並不均勻,理論上,這不利於需要較低温度烘焙的模、範。半倒焰窯相較於平地堆燒或者升焰窯的優勢在於火力與温度更加均勻,對於需要較低温烘焙的模範而言,可能更為適合。因此在西周晚期以後,基本上中原文化的分佈地區所有可以確定的模範烘焙窯,基本上都採用半倒焰窯。
春秋戰國以降,鑄造產品的商品化需求加大,相應對於塊範法鑄造的模、範、芯的產量需求也在增大。同時,疊鑄法開始出現,在客觀上要求裝燒能力和裝燒的成品率的提升。而半倒焰窯的燒造能力,無論是裝燒量還是成品率,性能都遠好於箅式升焰窯和火道升焰窯,在這些客觀條件的影響下,選擇半倒焰窯作為烘範窯,是大勢所趨。
四、預熱設施
除了地坪式烘範遺蹟和確定的半倒焰烘範窯外,還有一類遺存與陶範外加固泥的烘乾、甚或鑄件的預熱有密切關係,個別遺存甚至有可能用以烘範。此類遺存一般是在半地穴式的操作坑或操作間內地面上挖設燒灶或燒坑,然後在燒灶或燒坑周圍預熱陶範或烘乾範外的加固泥,個別操作場甚至在露天平地挖設燒灶。目前發現的此類遺存時代集中在春秋至戰國時期。
1992年侯馬牛村鑄銅遺址22號地點北側,發掘到鑄銅作坊遺址,應該是牛村鑄銅遺址的一部分。在當次發掘中,曾發現一座戰國早期的“陶窯”,編號Y1,形狀較為奇特。“窯體”現存為半地穴,僅存底部,平面近橢圓形,殘長約0.7,寬約0.54米,周圍有較多陶範碎塊。從殘存形制看,形態更接近半地穴的燒灶。半地穴周壁略呈袋狀,底部呈坡狀,穴底正中部發現一塊直徑近20釐米的圓形區域未經燒烤。從簡報的隻言片語和平面圖推測,該操作場的過火區是在底正中以外一週,不排除需要烘烤的器物放置在窯底圓形區域內,周圍過火。
與侯馬92Y1形態接近,但經火烘焙位置不同的,是1997年新鄭中行鑄銅、冶鐵遺址曾發現三座“烘範窯”,其時代分屬春秋中期偏晚、戰國中期、戰國晚期。三座“烘範窯”結構相近(圖九),但由於原報告的描述方式、用語有別於其他田野資料,附屬圖像亦有缺乏,初次閲讀多有迷惑,所以對這三座遺蹟除發掘者外,較少有專門的討論。仔細研讀該報告,並請教相關報告撰寫作者,大體明確了三座所稱的“烘範窯”的“窯”當稱為半地穴的操作間或操作場,“烘範”行為也應是指陶範在合範組成鑄件後,糊抹草拌泥成為澆包的二次烘烤或預熱,而非對陶泥烘烤使其變為陶範。
鄭韓故城春秋時期鑄銅遺址的殘“窯”,編號為Y3,破壞嚴重,發掘者認為僅餘底部,從殘存結構看,該遺蹟應為某種多組燒坑的組合“場”。遺蹟面積較大,現存不規則的四分之一橢圓狀範圍,長,寬皆近2.1米。遺蹟底部平面近橢圓形,未見燒結面,殘存部分高約0.24米,底面僅餘部分“略硬的活動面,但尚未形成真正的踐踏層”,底部有五個近橢圓形的小坑洞。發掘者命名為“風灰洞”。這些小坑洞大小相近,坑壁未見烘燒,但有用火痕跡,填土中有燒土塊、粒。無論是殘“窯”底面或填土堆積還是底面上發現的“風灰洞”填土內,皆未發現任何與烘範行為直接相關的遺物。發掘者所定的烘範窯依據,其實並不確定。
戰國早期的Y2與Y3結構相近,仍是在一固定的操作場內設置三到四組坑洞(燒灶),但發掘者認為遺蹟由“窯室、活動面、火膛灰洞、同期堆積和晚期堆積”五部分組成。操作間整體東西向的近圓角長方形豎穴,現存長約14.3,寬3.25米,殘深0.8~1.28米。在操作間底部平坦,未見燒結面,僅在兩組燒灶區之外的區域有“青黑色的踩踏活動層,厚度在2釐米左右,有多層踩踏面”。在操作間的東西兩端,各有兩組坑洞。操作間東側有兩組坑洞。東組坑洞由1箇中心火膛和6個(案,原報告做7個,但其中一個原報告也認為屬於中心火膛的火門)圍繞其配組的坑洞組成。7個坑洞中除中心火膛與一個單體坑洞聯通外,其餘互不聯通,坑洞是否都有燒結面,原報告未説明。操作間西端兩組坑洞,形制結構與東組坑洞相同。而在東組坑洞西南的一組坑洞,結構與其他三組坑洞不同。該組坑洞由1箇中心火膛和4個坑洞組成,但各坑洞皆為上下兩層的結構,下層似為火膛,上層似為灶室,大小與前述東組坑洞接近,但上下層的結構與其他坑洞絕然不同,更接近燒灶。
戰國晚期的Y1是三座“烘範窯”中保存最完整的一座。該“窯”亦為豎穴操作場中的成組燒灶遺蹟。操作間整體近圓角長方形,東西長3.5,南北寬2.86-3.42米,口大底小,深約1.14米。豎穴坑底校平,中部有五個坑洞燒灶類遺存。正中一個為火膛,下有火道與南側一燒灶相通,其餘分佈的三個燒灶皆為單體坑洞,坑內無燒結面。操作間和個別坑洞填土中有較多“一把抓”燒土泥條和銅渣。
發掘者認為,這三座形體接近的操作坑是烘範窯,烘烤的是青銅容器的澆鑄包。他們認為,澆鑄雙合範鑄件,其外無需有草拌泥包裹加固,而容器澆鑄包扣合後需要有草拌泥加固,糊抹草拌泥後需要烘烤增加其強度,因此Y1類遺存應該是烘烤這些大型澆包的。發掘者認為有火道相連的兩個坑洞分別具有投柴草和燒火作為火膛功能,其餘互不聯通的單體坑洞則用以通風、儲灰,填土和膛洞中發現的大量一把抓燒土用來支墊澆包。
與新鄭三窯形態相近的,還有滎陽官莊遺址小城內的三座燒灶,也都是坑底正中的小坑過火,小坑以外的地面平台和壁面未經烘焙。
鶴壁鹿樓戰國晚期冶鐵遺址中發現一組燒坑,形制與新鄭中行的設施也較為接近,可能也與陶範預熱或加固泥烘乾有關。這組燒坑分佈在一座半倒焰窯(Y1)外圍的火膛一側,共8個(圖一〇)。所有燒坑皆為鍋底狀,口部0.6-0.8米左右。坑壁皆有燒結面,坑內堆積以黑色木炭灰和白色灰燼為主。發掘者認為這些燒坑應是作為烘範或作為鐵器的熱處理之用。
類似新鄭中行、鶴壁鹿樓發現的半地穴或地面燒坑,從烘焙原理來看,是與相對封閉的升焰或半倒焰窯截然不同的。新鄭中行鑄造遺址的發掘者認為,這類遺存“由於填土中和窯牀上發現有銅渣,窯中烘烤的當是青銅器的鑄範包”。按此邏輯,發掘者進一步推測,鑄造大型器物需要將“外範和芯及芯座扣合之後外糊草巴泥”以增強鑄件的強度,而外糊的草拌泥烘烤後強度增大,才能起到緊固鑄件的作用。所以,新鄭發現的地面燒坑,主體功能就是用以烘焙裹敷鑄件外的加固用草拌泥。但這種生產活動,從鑄銅生產操作鏈角度而言,是與範、模、芯製作無關的另一個生產行為,而與澆鑄前的鑄件固定及預熱相關,不應稱為“烘範”。
從時間順序來看,目前較確定的預熱設施基本上都是春秋時期以後才較頻繁地出現於鑄銅遺址當中的。在此以前,此類設施較罕見。安陽辛店鑄銅遺址公佈的零散信息中,曾提及發現一座“烘範窯”H33,坑口、坑底均呈圓形,口小底大。壁加工平整光滑,隱約可見加工痕跡。壁面和底部經過火烘烤過留下的2~5 毫米厚的燒土層,烘烤均勻,顏色呈橘紅色。平底中央有一個長方形小坑,長0.48 米,寬0.45 米,深0.38 米,坑內填滿木炭。該設施中央底部的長方形小坑,不似一般窯體的火膛,未見烘烤,僅在壁面和坑底有烘烤痕跡,較為特殊。或許也與某種烘焙現象相關。但這一設施究竟屬於烘範還是預熱,從目前的材料看,目前都缺乏實證。
五、二次烘焙問題
將新鄭中行鑄造作坊與鹿樓漢代鑄造作坊發現的形制接近的遺蹟視為預熱或烘焙外糊草拌泥的設施,雖然可以自圓其説,但是,仍有一些問題與之密切相關。
這其中,最核心的問題是外糊草拌泥是否都需要加熱烘焙。理論上講,大型鑄件外部包裹的草拌泥在澆鑄前,並無烘焙硬化的必要,潮濕的加固用草拌泥基本可以滿足固定鑄件的需要。烘焙敷裹草拌泥,意味着鑄件組合後需要二次烘焙。這與目前發現的絕大多數陶模、範的實物現象不同。
從已發現的鑄銅遺址出土的陶範來看,背後附帶有加熱烘焙的草拌泥的陶範例證年代普遍較晚。二里頭時期至西周早期的陶範,即便存在面背料分層,背料凹凸不平且有手指壓印,但兩層也是一次烘焙成型,未見二次烘焙的直接證據。西周時期部分陶範範背劃有網格狀刻槽,不排除是為敷裹草拌泥增加接觸面積而製作。
開始將範背的草拌泥烘焙硬化,從現有考古發現看,始見於周原李家鑄銅遺址。周原李家H66:98鼎腹頸部範在背料背後又加了一層襯墊草拌泥(圖一一:1)。該層泥經烘焙,甚厚,質料較背料更加粗疏,夾有較粗的砂礫。同遺址H17:43戈範側面兩個轉角被加工成凹槽,可見有草繩的遺留,背面裹附草拌泥經烘焙,並可見泥中夾的木片或竹片的痕跡(圖一一:2)。這種加固方式,在春秋晚期以後,發展到極致,數量也逐漸開始增多。年代約為戰國早期晚段的侯馬白店鑄銅遺址03H15:285扁壺紋飾模背料後加三層加固層,以兩層泥夾一片陶片貼於背料後,加固泥經烘焙(圖一一:3)。從現有例證看,這種對範、模背敷裹的加固泥進行烘焙的行為大體始於西周中期,西周時期雖有持續,但並不是普遍的行為。
範背敷裹草拌泥經烘焙的例證較少,從側面説明,新鄭中行、鶴壁鹿樓半地穴或地面燒灶式工作場更可能是澆鑄前的預熱場所。但這一結論仍屬於邏輯推導或反證,仍有待考古發現的證實。
綜上所述,過去在各類論著中的“烘範窯”名稱,混稱了不同的兩種烘烤行為設施,既不科學也容易產生混淆和歧義。在粗淺分析之後,我個人的建議是,將烘烤模、範、芯的封閉窯體生產設施稱為“烘範窯”(地面堆燒行為另行規範),而將預熱範、芯的各類陶窯、燒坑、灶爐等設施稱為“預熱設施”。對能夠確定的烘焙範、模背後敷裹草拌泥的烘焙設施,應屬於範模的二次烘焙,可歸屬於“烘範窯”。雖然偶有其他形態的烘焙設施,但在長期的摸索實踐後,烘範窯的形態,在春秋中期前後基本定型為半倒焰窯,並沿用至漢代。在烘範窯形態確定前,可能經歷了從平地堆燒到用升焰窯嘗試的階段,但目前僅有部分線索,尚缺乏堅實的實證。澆鑄前對範、芯預熱設施,在春秋中期以前目前尚無堅實例證,有待進一步的考古發現。
附記:本文為國家社科基金重大項目“先秦時期中原與邊疆冶金手工業”(課題編號17ZDA219)課題、國家社科基金青年項目“晉陝冀地區夏商時期的生業與社會”(編號14CKG006)課題階段性成果。寫作過程中,得到了劉緒師、陳建立博士和商周田野工作坊同道的審閲,郜向平、馬賽、林永昌給予了重要的修改意見,河南省文物考古研究院樊温泉、馬俊才研究員詳細解答了中行鑄造遺址的疑惑,於此謹致謝忱!