漫話西周

第四十一章 采礦和冶鑄

　　采礦是礦物學的重要組成部分，人們在認識各種各樣礦石後就要開采利用，需要采取科學的技術手段。

　　西周時我國的礦物學和采礦技術取得了重大的突破，當時對金、銅、鐵、鉛、鋁等有色金屬的開采和冶鑄技術達到了新的高度，遙遙領先於世界水平之上，從理論和實踐上都是為此。著名的《山海經》公元前五世紀中的《五藏山經》和《禹貢》等自然科學章篇都記載了礦物的種類和產地，其種類達89種之多，涉及到有色金屬礦、非金屬礦、各種怪石和堊土等。其產地約有30個處之多，並對各處礦石性質進行了描述，尤為驚人的是當時已記載了近代礦床學上出現的幾種不同礦石的共生現象。比希臘的喬菲司蒂斯（公元前371～前286年）的《石頭誌》要早得多和豐富多。《石頭誌》僅記載了金、石、土三類16種礦物。1750斤的司母戊大鼎在商代問世，各種各樣、絢麗燦爛的青銅產品到西周時更是世界文化奇，之所以能鑄造出千千萬萬件的精美產品來，當與當時發達的采礦和冶鑄科技密切相關。《管子·地數篇》總結尋找礦物的規律時說：“山，上有赭者，其下有鐵；上有者，其寸有銀；上有丹砂者，其下有黃金；上有慈石者，其下有銅金。此山之見榮者也。”這裏的“見榮”指的是礦苗。

　　大量的考古材料說明西周時期的采礦業有了相當高的水平。早在商代即當於公元前14世紀前後的河北槁城台西周代遺址中，發現了一件鐵刃銅铖（見河北省博物館、文物管理處《河北槁城台西村的商代遺址》，載《考古》1973年第5期），經科學測定確定具性質為：“槁城銅鉞的鐵刃不是人工冶煉的鐵，而是用隕鐵鍛成的，是將隕鐵鍛造成薄刃後，澆鑄青銅柄部而成。它是我國勞動人民早在商代中期能夠對鐵鎳合金進行鍛造，鍛件薄到兩毫米以下，用簡單工具達到較高技術水平的見證。”（見李眾：《關於槁城商代銅鐵刃的分析》，《考古學報》1976年第2期）。

　　到春秋戰國時，我國的生鐵和可鍛鑄鐵都已發明了，並製造成各種生產工具，如江蘇六合程橋出土的春秋晚期的一件鐵塊，經科學分析，屬白口生鐵，這是我國和世界上最早的生鐵實物。到戰國這種生鐵廣泛應用於16種之多的各式生產工具，所以史學家把春秋戰國這際劃分為奴隸社會向封建社會轉變時期。

　　至於銅礦的開采和冶鑄則是這個時期的科技成就的集大成。從銅礦的開采到冶煉、製範、雕刻、澆鑄、拋光、焊接等一係列工藝，製造出各種各樣精美璀燦的青銅器，創造發明了一係列的科技項目，如采礦技術的科學化程度大為提高。湖北大冶銅綠山銅礦遺址是東周時期的銅礦所在地，其總麵積達2平方公裏。這個時期的采礦井和采礦巷道，礦井內用4根木料以榫卯扣接法構成方形框架，為了防止井壁的岩石塌落，在框架外麵的岩石壁麵處又用青膏泥塗抹、再用圓竹編織物、或捆綁竹索，形成牢固的封閉式井筒。采礦巷道的結構基本與豎井相同，多為平巷，也有斜巷。挖一段豎井，再挖一段平巷並在平巷置轆轤往上運載。平巷寬窄不一。斜巷從地麵往下挖，探礦然後在底部挖平巷。這種采取豎井斜巷，平巷、斜井相結合，並采取各處科技手段解決了井下通風排水提升巷道支護等一係列技術問題，十分進步。

　　在治鑄青銅中，當時已總結出了青銅合金的科學成分，規定“六齊”即六種調劑青銅與錫合金的劑量。因為合金成分不同，其性能就不同，這種對合金規律，合金性能與成分的關係的科學認識在世界上是最早的科學奇跡之一，和現代合金的科學原理是一致的。現代科學表明，合金中合錫量在百分之十四左右，則質堅而韌，青色比較好，如在攝氏六百度左右入水冷卻，聲音更優美，作鍾是很合適的。斧斤屬工具，要承受衝擊力，故含錫量僅次於鍾鼎。兵器中也根據不同用途配含錫量，戈戟要求很大的韌性，大刃、劍等要求鋒利和防斷，削殺矢要求銳利和堅固，所以含錫量最高。而這種合金的冶煉必須在高溫下才能成功。這又涉及到鼓風等一係列科學問題的解決。

　　煉熔青銅以後，要把熔煉的銅鑄成各類器形，並使其美觀，這就需要製花，雕刻設計。商周時期已擺脫了原始的石花，而發明了泥花，而這些泥花有單麵花，雙麵花、複合花等多種形式，為使鑄出的青銅器器形多變美觀，花紋精美細膩。在選擇泥時，使和鑄造中間，必須按嚴格的科學手段操作，首先要精選質地純淨、耐火度較高的沙泥，對鑄型表層所用的麵泥要用水澄洗，使之有很好的塑性和強度，以便達到所要鑄件的高標準的清晰度和準確度。所用的背泥要用比較粗的泥料或雜以沙子或麥稈植物，以減少澄泥的耗用量，增加鑄花的透氣性能。麥稈經高溫燃燒即成氣孔不產生爆裂。所有的泥料都經長期防幹！反複棒打，使其高度勻熟，以防幹燥後裂開。

　　在澆鑄時以分鑄法為主，有的先鑄器身，再鑄附件、有的先澆鑄附件，再焊接在器身上，同時對各種花級也要求作到精雕細刻、細膩多變，給人以美的享受。這一整套成熟的冶鑄工藝技術，不但為以後的泥花鑄造，而且為金屬和熔模鑄造奠定了一係列的技術基礎。同時西周早期已掌握了在器表鍍鑼的技術，法國衛鬆評價此術說：“中國古代已有外鍍……實足以超絕斯查。”（《文物》1988年第3期）