河南滎陽官莊遺址鑄銅技術與金屬資源變遷初步研究_風聞

摘要：對滎陽官莊遺址近年發掘的部分鑄銅遺物進行顯微物相及成分分析，銅渣塊均為青銅熔鍊渣，產品以鉛錫青銅為主，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面貌近同。官莊遺址大部分熔鍊渣及銅器與同出的純鉛塊具有一致的鉛同位素比值；鑄銅生產最早及最晚階段的少數實例，分別與扶風李家及新鄭中行鑄銅作坊的鉛同位素比值特徵一致，填補了春秋早期金屬資源序列的缺環。綜合合金技術、鉛料資源及已報道的制範技術，能夠初步探討春秋早中期鑄銅作坊技術與資源的變遷。

官莊遺址位於河南省滎陽市高村鄉官莊村西，主體為一座兩週時期城址，並在大城北部發現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、樣品情況及分析結果

本次共分析樣品34件，樣品信息列於表一。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，並以SEM-EDS（掃描電鏡聯用能譜）進行成分分析，信號採集時間為90秒，結果以元素質量分數形式列於表二至表四。樣品以王水溶解，稀釋後加入Tl2SO4溶液作為內標；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譜儀）完成鉛同位素比值測定，207Pb/206Pb與208Pb/206Pb比值誤差不高於0.05%，結果列於表五。

二、合金技術的分析研究

（一）  銅渣塊的性質判斷

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，如陶範與制範及澆鑄工序有關，粘附銅渣的爐壁（坩堝壁）（圖一）當與精煉粗銅或熔鍊青銅的工序有關，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將粘附熔鍊浮渣的銅塊與自然鏽蝕的金屬塊準確區分。若能在銅渣、銅塊表面找到高温過程產生的特定物相，則能較為準確地判定其為精煉或熔鍊產物。

官莊遺址出土的銅渣、銅塊，大部分樣品表面均存在高温活動產生的物相，指示較強的氧化氣氛，可以確定為熔鍊青銅時產生的渣塊。周文麗對鉛錫青銅體系的熔鍊渣，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，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，在富氧環境中常偏析枝晶（圖五）。

高温過程中金屬錫被氧化形成自形較好的錫石，但熔鍊時常常產生大量灰分，導致局部鈣含量較高，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）。據此可通過渣中物相推斷熔鍊對象，信息彙總於表一的末列。

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，少數為錫青銅質，未見純銅、錫等金屬單質原料錠塊，僅發現一件內部為青銅的小鉛塊。本次檢測的銅渣塊中，未發現純銅塊及粗銅精煉渣，僅H1341④:2、H1573②:7等樣品中發現少量銅顆粒，反映鑄銅作坊以純銅配製合金，但銅、錫等鑄銅原料集中管理，並未隨意遺棄。官莊H1863出土一件金屬塊（圖七），表面灰白色，內部灰綠色，經分析表層為鉛質，另含As0.8%，最內層為鉛錫青銅。中原地區商周時期鑄銅作坊中發現的鉛錠塊，局部或內部常帶有綠色，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，應為鑄銅生產的副產物。

官莊遺址出土一些碎銅片，大小各異，厚薄不均，並多與熔鍊渣、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釐米，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），並且均具有富鐵的材質特徵，不排除銅渣塊與銅殘片對應同一件器物的可能性。

（二）  銅塊與銅器的合金成分

兩週之際，中原地區青銅容器的材質發生了明顯變化。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、兵器由於對加工、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製成。藉助這一背景，可以更好地理解官莊鑄銅作坊的合金技術。

官莊遺址出土銅塊與銅器的材質主要為鉛錫青銅。本次分析的34件樣品中，僅5件樣品為錫青銅材質，且其中4件與鉛錫青銅塊或爐壁同出，可知同一區域可以同時生產不同材質的青銅。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，但合金化後的產品主要是鉛錫青銅，僅有少量為錫青銅材質。

春秋初年常見的低錫青銅器，在官莊遺址中多有所見。春秋早期中原及關中地區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容器。官莊遺址H1337銅片、T1711-3③:8銅塊均為低錫材質，可知當時低錫器物在豫中地區同樣多見，並且確為鑄銅作坊重要的生產類別。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鍊過程，不一定能夠用於推斷鑄件的合金配比。李延祥指出熔鍊渣成分通常很不均勻，熔鍊時較強的氧化氣氛，會導致浮渣中合金相的錫含量低於理想合金配比。

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特徵。自西周至春秋前期，長江中下游地區硫化型銅礦是銅料的主要來源，礦源特徵導致粗銅中具有很高的鐵含量。官莊H1337銅片含Fe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，並且較為完整地展現了兩週之際至春秋中期主要鉛料隨時代的變化。為便於討論，以208Pb/206Pb對207Pb/206Pb作圖，以經驗參考線l0:y=1.6162x+0.7288劃分區域，則在l0中段、208Pb/206Pb在2.12~2.14間的比值記作A類，208Pb/206Pb在2.09~2.12間的比值記作B類，208Pb/206Pb在2.15~2.18間的比值記作C類。B類比值中，沿參考線l0左端分佈的記作B0類，在l0下方的則記作B1類。在西周晚期，中原地區青銅器的材質以錫青銅及低鉛的鉛錫青銅為主，鉛同位素比值的分佈相對分散，包含A、B0、B1三類。進入春秋早期，中原地區青銅器鉛含量升高，鉛同位素比值趨於集中，A類比值成為主流，個別地區存在一定比例的B1類比值；春秋中期起，B0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件屬於A類比值，佔80%，為官莊最主要的比值類別；其餘5件樣品分屬B、C類比值，其中H1573所出容器殘片屬B1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%，其餘樣品鉛含量在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，據此推測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B1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，陶容器範的紋飾主題以竊曲紋、重環紋為主，絕對年代為春秋早期。本期典型單位如H1966，所出簋範飾雙週重環紋，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，指示熔鍊活動及鑄銅產品的3件均為A類，H1573的容器殘片則為B1類。

官莊所見B1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徵。B1類比值是西周中晚期至春秋早期長江下游地區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，B1類比值樣品包括純鉛樣品及含鉛量極低的鍊銅渣，故而對應一類銅鉛共生資源。西周晚期，這類比值在關中、晉南地區青銅器中佔有一定比例；在豫中、山東等更偏東的地區，據已有數據看，此類比值甚至是主要類別。官莊遺址本階段的發現可以説明，來自江淮地區的金屬資源在春秋初年的中原地區仍然有少量應用，官莊鑄銅作坊第一期樣品的比值分佈與曲沃羊舌M4、曲村M5189、虢國M2001等青銅器羣最為接近（圖一〇）。滎陽是晉南、豫西前往江淮地區的咽喉要道，春秋初年這些地區主要利用A類鉛料，而同時延續B1類鉛作為補充，此現象有助於理解晉姜鼎、戎生鍾等金文材料所載晉國與江淮地區之間的銅料貿易。

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，器形稍晚於第一期，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，年代明顯又早於後者。本期陶範紋飾出現交龍紋、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，並且較鑄銅作坊第一期比值範圍明顯更為集中。據目前已有數據知，春秋早期晚段至春秋中期早段中原及周鄰地區青銅器，鉛同位素比值大多皆為A類，且同樣高度集中（圖一一）。

官莊遺址大量應用的A類鉛料，目前還難以確定具體的產源，以鄂東南—贛北地區可能性最大，但尚缺乏與鉛有關的礦冶遺物證據。官莊H1861鉛塊是首次在鑄銅遺址中發現A類鉛的實物，其內部成分不均，包裹少量青銅，表明其與鑄銅活動有關，而非小型鉛器，此鉛塊富砷、銀的微量元素特徵對總結此類鉛質原料的材料學特徵也具有重要意義。

（二）  空首布及相關遺蹟的年代

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，上限不早於作坊第二期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即逐漸流行，至春秋中期中晚段在中原及海岱地區是最主要的鉛料資源，在鄭地目前最早見於興弘花園M42及M100，也是中行鑄銅遺址春秋中期晚段熔鍊渣的比值類型（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類鉛見於隰縣瓦窯坡M21，而較此稍早的瓦窯坡M30及M29尚為B類；海岱地區最早的C類鉛見於滕州薛故城M152，而稍早的棗莊徐樓M1、長清仙人台M5則均為B類；楚地最早的C類鉛見於鄖陽喬家院M4，但B類鉛一直沿用至戰國。據此可以清晰地看出，C類鉛在春秋時期中原地區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於此。

官莊遺址出有空首布的鑄銅遺蹟，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後的大型空首布十分相似。晉鄭接壤始於晉文公自周室受南陽地之年（公元前635年），這也是官莊空首佈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及使用有關的灰坑在地層關係上晚於官莊早期鑄銅遺存。出空首布銎芯的灰坑如H2032中還同出有鏃範，知這一時期的鑄銅生產仍有一定規模，產品也相對多樣，並不僅限於貨幣。官莊H1819所出銅塊，比值亦為B類，也可能屬於這一階段。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、官莊遺址鑄銅技術與金屬資源歷時性變化的初步分析

官莊遺址近年發掘所得鑄銅遺物數量龐大，類型豐富，年代連續，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、資源缺環。北京科技大學韓玉、劉思然對官莊出土陶範的製作技術進行了系統分析，並初步從前後兩期的典型單位中總結了紋飾範製作方式、範料粒徑及烘範温度等技術特徵的變化規律。制範技術與本文討論的合金技術是鑄銅技術中的兩個重要方面，針對這兩類技術及鉛料資源等因素進行歷時性觀察，有助於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及鉛料資源已與西周晚期發生較大改變，而制範技術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品類別，來自長江下游地區的鉛料急劇減少。與李家出土的陶範相比，官莊陶範的粉砂粒徑已有所增大，但制範的相關技術仍然具有較高的相似性。

官莊鑄銅作坊第二期的合金技術及鉛料資源與上一期變化很小，而制範技術及紋飾風格則發生了顯著變化。韓玉、劉思然指出，作坊第一、二期間紋飾範的製作技術發生改變，從範上刻畫堆塑過渡到紋飾模翻範；範面不再精細操作，導致範料粒徑逐漸由細膩轉向粗糙；同時預製紋飾模的大量增加，導致陶範需要增強機械性能以應對頻繁的搬運儲存，促使烘範温度明顯升高。官莊鑄銅作坊第三期的陶範製作技術目前尚未報道，但從宏觀形貌觀察，應當與作坊第二期陶範相對接近。新鄭中行遺址春秋階段陶範與本期時代基本相當，劉思然曾進行材質及粒徑的系統分析，粉砂粒徑稍高於官莊作坊第二期陶範。本期在合金、制範技術穩定發展的過程中，鉛料的變化卻十分明顯，先後應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現，鑄銅遺址的技術及資源的演變並不一定同步，並對青銅器裝飾風格的變化有不同程度的影響（表六）。陶範是紋飾的實物載體，故而青銅器紋飾風格的演變與制範技術關係相對密切。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緻程度，故而器物的裝飾風格與合金材質也存在一定關聯。但合金技術則在考慮技術因素外，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易通路及政治格局的強烈影響。春秋初年中原地區青銅器錫含量的降低，很可能即與兩週之際政治環境劇烈變動有關；春秋中期青銅器自南向北錫含量的重新升高、B類比值對應鉛錫資源的廣泛應用，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與列國間的政治、經濟互動息息相關，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

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自西周至春秋之變的良好切入點。周室東遷後，中原地區各諸侯國間的合金技術及金屬資源網絡呈現較強的一致性，具有密切關聯。官莊遺址反映的合金技術、鉛料資源，與春秋早中期中原各地青銅器的技術與資源面貌相符，故而在鑄銅遺址尚乏實例的現階段，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，用於構建、完善先秦時期以中原地區為中心的各類鑄銅技術、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、鉛硅酸鹽等指示高温的特定物相可以判斷其中大部分為青銅熔鍊渣，產品以鉛錫青銅為主。官莊發現的鉛塊及鑄銅遺物，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B1類比值的金屬資源，在作坊第二期之後已開始利用春秋中晚期常見的B、C類鉛料，完整地體現了中原地區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，併兼顧官莊春秋墓葬出土青銅器的相關信息，當能進一步明晰時代特徵。

通過合金配製及陶範製作環節的技術與資源觀察，目前已對官莊遺址的鑄銅技術形成初步認識。各類技術與資源並非同步變化，與青銅器風格的演變也存在不同的關聯方式。鉛料類別及合金配比的變動指示金屬資源的豐歉程度，由於鑄銅作坊與金屬產地的分離，這些技術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，並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輸的功能，從而導致目前青銅器檢測數據所顯示的廣域資源共性與歷時性同步變化；而面向手工業者的制範環節則具有自身的技術邏輯，演化規律更為有序，並直接影響青銅器風格的呈現與轉變。

致謝：本文所用鉛同位素比值數據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！