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看先辈们如何“提金炼银” ——探秘桂阳桐木岭矿冶遗址
2017-04-14 07:34:48 [来源:湖南日报] [责编:谭思敏] 字体:【

2016年11月8日,桂阳县仁义镇桐木岭矿冶遗址,考古人员及专家们在实地考察。(资料照片)

2016年11月8日,桐木岭矿冶遗址,考古人员、专家们在实地考察。(资料照片)

(本版照片均为湖南日报记者 郭立亮 摄)

白培生 李秉钧 颜石敦 夏太鹏

4月12日,2016年度全国十大考古新发现揭晓。桂阳桐木岭矿冶遗址从25个候选项目中脱颖而出,成功入选。这是郴州市首个考古项目入选全国十大考古新发现。

著名考古学家、历史学家、北京大学教授李伯谦表示,桂阳桐木岭矿冶遗址中槽型冶炼炉是迄今为止,国内发现的保存最为完整的古代炼锌炉。保存如此完整的冶炼遗址,在全国尚属首次发现,也是目前国内发现的矿冶遗址中功能结构最为完整清晰的遗址之一。特别是炼锌的过程,从硫化锌到氧化锌是一个重要的突破,代表明代炼锌技术走在当时世界前列。对于研究古代冶炼场址功能布局及我国古代炼锌技术起源、发展和传播具有重要意义。

“八宝之地”留下百多处矿冶遗址

桂阳在我省被誉为“八宝之地”。有史料记载,桂阳矿冶史有2000多年,西汉时期朝廷就在此设立当时全国唯一的“金官”。唐代设置“桂阳监”时,全国99座铸钱炉中桂阳就占5座,以“桂阳”作标识的铜币通行全国。

公元936年,“桂阳监”升为州级矿冶监,所产银锭开始流通海内外。1998年在印尼海域打捞的印坦沉船上,发现了5000两原产于中国五代时期的银锭,即全部产自桂阳,这表明桂阳所产白银为宋代海外贸易和中国古代白银货币化进程,做出了重大贡献,也是9至10世纪银锭普遍使用的重要原因之一。

清代王闿运在《桂阳直隶州志》中写道:“宋时云南为荒外,冶专在湖南,此虽天下总数,桂阳占居十之三。”清代乾隆中期,桂阳产铜、锌占到湖南省80%以上,铅占全省60%以上。

桂阳古时候一直是金、银、铜、铅、锌、锡等钱币用材开采地和铸造地,在中国乃至世界矿冶史上占有重要地位,至今仍存留着许多采矿冶炼遗址。

“我县已探明和发掘的矿冶遗址有100多处。”桂阳县文物所所长欧阳湘英介绍,作为当时重要的银铜铅锌采冶和钱币铸造基地,这是汉唐桂阳立城的主要依托。宋代以来,桂阳也因此与衡阳、郴州、永州在湘南并列近1000年。

因此,矿冶文化是桂阳县的特色文化、核心文化和主流文化。该县2013年成立桂阳历史文化研究中心,组织矿冶文化课题组,进行专题研究。在初步完成文献整理、田野考察的基础上,先后几次引进专家组到桂阳进行实地考察指导。

“2015年7月,我们邀请中南大学戴塔根、赵国彦和欧阳文风等3位教授来桂阳考察。”桂阳历史文化研究中心的廖小敏告诉记者,当年9月,他们又邀请北京大学考古文博学院博导、教授陈建立和省文物考古研究所研究员廖昊、莫林恒等,对桂阳桐木岭(仁义镇、浩塘镇和方元镇交界处)、陡岭下(正和镇内)矿冶遗址等进行了考察。

历时5天的考察,专家们认定桂阳桐木岭、陡岭下矿冶遗址极具发掘价值。北京大学考古文博学院教授陈建立推测,明代工艺百科全书《天工开物》中所述“倭铅(锌的古称)繁产山西太行山一带,而荆衡为次之”的“荆衡”,指的就是桂阳(桂阳历史上曾属衡州府管辖)。

桂阳桐木岭矿冶遗址位于桐木岭一座山头上,地下有丰富的煤层,旁边水源充足,附近还有制作坩埚(陶瓷土烧制)的丰富原料。当地文物工作者介绍,选择桐木岭作为一个冶炼场,丰富的煤炭资源可实现“就煤冶炼”,水和坩埚供应充足也是不可少的条件。而且,该场地离桂阳舂陵江不到5公里,矿料通过水路运进来、冶炼成品运出去,都极方便。

经专家几番考察后,沉睡了多年的桂阳桐木岭矿冶遗址终于迎来了揭开其神秘面纱的一刻。

11万平方米矿冶遗址震惊考古界

北京大学考古文博学院教授陈建立一行从桂阳考察完返回北京后,向国家文物管理局申请专项发掘资金,对桂阳桐木岭、陡岭下矿冶遗址进行主动发掘,获得批准立项。国家文管局要求,由湖南省文物考古研究所牵头,联合北京大学、中国科学院自然科学研究所、郴州文物处、桂阳文管所等单位,对桐木岭、陡岭下矿冶遗址进行全面发掘。

经过充分准备,去年7月,桂阳邀请陈建立和省文物考古研究所研究员廖昊、莫林恒等组成联合考察队,对桐木岭矿冶遗址进行发掘。

为确保发掘成功,省文物考古研究所研究员、桐木岭矿冶遗址发掘队队长莫林恒决定,先对陡岭下矿冶遗址进行保护性发掘,为桐木岭发掘进行“练兵”。他们对陡岭下矿冶遗址调查中发现的几处零散遗迹进行清理,发掘出炼砷冶炼台、炼锌焙烧台、槽型炉等5座。

“双排冶炼炉提炼砷,这在全国尚属首次发现。”莫林恒介绍,经对陡岭下矿冶遗址几天发掘“练兵”后,发掘队40余人进驻桐木岭矿冶遗址。大家风餐露宿,加班加点工作,结果让人震惊。

发掘队发现桐木岭矿冶遗址面积巨大,达11万平方米。从高处看,该遗址被一条村级公路分为南北两部分。在公路南侧遗址中心部位,有一炼渣堆积成的山体平台,台面呈三角形,东西长约100米、南北长约50米,山体斜面高度达40余米。灰黑色矿渣堆积如山,只有局部生长茅草,与周边茂密的树木形成强烈反差。

考察队先对遗址进行清基,随即对山体选定区域进行一层层发掘,逐步深入勘探。几天后,一座明清时期保存完好、内涵丰富的矿冶遗址揭开了神秘面纱。只见山体平台呈“品”字形,分布着3个功能区——1个焙烧单元、2个冶炼单元。冶炼单元中有1至3个冶炼作坊区,每个冶炼作坊以槽型炉为主体,分布着搅拌坑、洗煤坑、沉淀坑、提炼灶、堆煤区、碎料区、环形护坎、柱洞等遗迹。

此次发掘,工作人员在冶炼区出土了一系列较为完整的冶炼工具及青花瓷器、陶器等生活器皿。在遗址中还发现了块状波纹炉渣,并在对应位置发现有含铜量、含铅量较大的炼炉遗迹。

长江流域考古联盟秘书长陈树祥建议,桂阳矿冶遗址可与湖北铜绿山遗址、江西铜岭遗址和安徽铜陵遗址一起,打包申报世界文化遗产。去年底,桂阳县文物部门对桐木岭矿冶遗址进行了回填保护。

多金属冶炼技术世界领先

桂阳桐木岭矿冶遗址当时以炼锌为主,还进行铅、银、铜等多金属冶炼。其多金属冶炼技术经专家鉴定,在当时处于世界领先地位。

有关专家根据桐木岭矿冶遗址冶炼单元的分布情况推测,当时有几十个槽型炉和几十个焙烧台同时开工,这么大的生产规模极为罕见。根据每条槽型炉人员配备情况推测,整个冶炼场操作工人和管理人员达300人左右,大家按照作业流程,进行精细分工,一环扣一环,高效运转。

参与发掘的中国科学院自然科学史研究所副研究员周文丽介绍,一个槽型炉一般需要3至4名工人,几十个槽型炉就要上百人。此外,还有焙烧工、碎矿工、选矿工等。

专家说,大家冶炼时,先把锌矿在焙烧炉内进行脱硫作业,因为桂阳的锌矿多为硫化锌矿,不能直接冶炼。脱硫时先把煤块放置在焙烧炉底部,把硫化锌矿放在煤层上,然后点火,严格控制温度,慢慢进行熬烧。这个过程短则两三天,多则五六天。如果是含硫比例大的锌矿,则要反复进行焙烧,最后形成氧化锌。

接下来,将焙烧好的锌矿锤碎成粉末,与煤粉混合后装入坩埚(陶制容器),在坩埚口上部放置冷凝收集设备。专家告诉记者,利用蒸馏原理,高温下,坩埚中的煤粉不完全燃烧生成一氧化碳将氧化锌还原,坩埚内温度在1100摄氏度以上,而锌的沸点是907摄氏度,于是锌呈气态升到冷凝设备中,锌蒸气被液态收集,再铸成锌锭。

此外,工人们还会将锌渣进行铅、银、铜等金属冶炼回收,把矿物价值“吃干榨尽”。根据当时的生产水平,一个槽型炉半天能出一炉锌,按一炉锌15公斤计算,当时桐木岭一年锌产量可达5万公斤左右,并回收一定的铅、银、铜等金属。

炼好的锌严禁私人偷运出境,由商人专门采办,一部分交给当时的湖南宝南局,其余部分上交京城的铸币局,用来铸币。

陈建立等专家认为,桐木岭矿冶遗址发现的硫化锌矿焙烧炉及焙烧工艺,系中国古代炼锌史上一大技术进步。遗址中还存在铅、银、铜等其他金属冶炼活动,多金属一体冶炼是中国矿冶考古首次发现,说明对矿石的综合利用程度进一步提高,凸显了中国古代科学技术的先进水平。对于人们认识古代手工业场址的功能分区、工艺流程、生产规模等,具有重要参考价值。

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桂阳矿冶沿革

《汉书·地理志》云:“桂阳郡有金官。”

进入两晋时期,桂阳银矿开采冶炼兴盛。2003年在郴州苏仙桥出土的晋代简牍中,记载西晋桂阳郡有采银工1748人,约占当时全郡人口数32204人的5%,是当地第一大手工业。

在唐代,桂阳矿冶进入高峰期,依托铸钱机构——桂阳监,铸币100余年,开元年间曾5炉铸钱,岁铸钱5万贯、重15.625万公斤,以铜占80%计算,需年产铜12.5万公斤,锡铅3万公斤。

宋代在矿山集中、矿产丰富且面积甚大的地区设“监”,作为统辖这一矿区的行政机构。桂阳监是其中面积最大、人口最多者,也是当时全国唯一的州级矿冶监、全国唯一以银为税的州级行政区。太平兴国年间(976-984年)桂阳年纳税银23976两,景佑年间(1034-1038年)28000余两,元丰元年(1078年)课额仍有27032两。直至南宋,桂阳每年仍需纳银29000余两。

北宋中叶,桂阳监银冶生产大幅萎缩。进入南宋后,情况也没好转。元、明两朝因为害怕矿工聚众为乱,对桂阳矿冶实行封禁政策,桂阳矿业生产陷入长达400余年的沉寂期。

明代后期,朝廷因为财政紧张,诏开各处矿冶,桂阳矿业解除封禁,天启四年(1624年)开绿紫坳铜矿。清初再次封禁。康熙十三年(1674年),吴三桂据湖南,遣将开采大凑山铅矿,历两载,稍获铜铅,二十二年(1683年)开采黄沙坪铅矿,却不尝工本,后再封禁。康熙五十二年(1713年),朝廷放开矿禁,许民自采,定二八税率,桂阳矿冶再次兴盛。

乾隆中期,桂阳矿冶生产进入鼎盛时期,铜、铅、锌、锡、银、砷、硫磺等得到大规模开采,其中铜、锌占全省产量80%以上,铅占全省60%以上,成为名副其实的“矿都”,大量桂阳矿产源源不断输入长沙铸钱,成为湖南铸币机构“宝南局”的支柱。(欧阳常海 整理)