解開一千八百年前鑄鐵成鋼之謎

  來源:人民網(wǎng)-人民日報莫林恒2023-04-02
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核心提示:官田遺址出土的稱量鐵器的陶權(quán)。 莫林恒供圖官田遺址的發(fā)掘,不僅解決了漢晉時期武陵山區(qū)鐵工業(yè)技術(shù)、作坊布局、產(chǎn)品類型等具體問題的考古,更為認識漢晉時期南方地區(qū)郡縣

官田遺址的發(fā)掘,不僅解決了漢晉時期武陵山區(qū)鐵工業(yè)技術(shù)、作坊布局、產(chǎn)品類型等具體問題的考古,更為認識漢晉時期南方地區(qū)郡縣乃至鄉(xiāng)亭冶鐵手工業(yè)生產(chǎn)提供了寶貴資料

冶煉鑄造,是中國古代社會繁榮的經(jīng)濟與技術(shù)基礎(chǔ)之一。秦漢時期,中國獨特的生鐵冶煉技術(shù)和管理制度,奠定了秦漢帝國在世界文明中的領(lǐng)先地位。在位于湖南省張家界市桑植縣澧源鎮(zhèn)朱家坪村的官田遺址,考古工作者發(fā)現(xiàn)了南方地區(qū)目前已知規(guī)模最大的漢晉時期鑄鐵作坊。這表明,當(dāng)時先進的冶煉和鐵器制造技藝不斷從中原向周邊區(qū)域擴散。

官田遺址約有1800年歷史。2015年,官田遺址首次發(fā)掘550平方米,發(fā)現(xiàn)存在生鐵鑄造活動。2020年至2022年,為配合地方建設(shè),湖南省文物考古研究院聯(lián)合四川大學(xué)、北京大學(xué)再次進行發(fā)掘,揭露面積3500平方米。本次發(fā)掘新發(fā)現(xiàn)了多種類型的加工爐遺跡、加工作坊遺跡,還發(fā)現(xiàn)鑄范、爐渣、坩堝、鐵屑、陶權(quán)等一系列冶鑄遺物。

通常的遺址發(fā)掘,發(fā)現(xiàn)房址、墓葬后,即可較為準(zhǔn)確地判斷其遺跡功能結(jié)構(gòu)。但在冶金考古中,面對殘缺的遺跡,要獲知其具體性質(zhì),還需要專業(yè)的冶金知識以及多學(xué)科檢驗手段?!斑叞l(fā)掘、邊檢測、邊探討、邊實驗”的理念,在此次冶金考古中得到很好的貫徹。

官田遺址出土了大量鐵器,有鐵刀、鐵鍤、鐵斧、鐵條等,保存程度不一。我們挑選了部分殘碎鐵器送往四川大學(xué)進行檢測,發(fā)現(xiàn)絕大部分鐵器都經(jīng)歷過生鐵脫碳工藝。這說明,遺址出土的“鐵刀”已經(jīng)是鋼制品了,它們實際上是“鋼刀”。鐵器實為鋼器,暗示遺址上或許存在將生鐵變?yōu)殇摬牡耐嘶鹈撎脊に嚒?

為進一步判斷遺址的性質(zhì)和內(nèi)涵,我們先后挑選了鐵器、爐渣、石料等各類標(biāo)本寄往北京大學(xué)、北京科技大學(xué)、湖南文物保護重點實驗室等多個實驗室進行檢測。結(jié)果顯示,爐渣均經(jīng)過熔煉,并發(fā)現(xiàn)了熔煉用的坩堝材料,但沒有發(fā)現(xiàn)經(jīng)過冶煉的爐渣和鐵礦石。據(jù)此可以判斷,遺址應(yīng)存在熔煉、鑄造生產(chǎn)工藝,但并不存在冶煉工藝。

碳14的測年數(shù)據(jù)顯示,遺址的主要存續(xù)年代為東漢至三國兩晉時期,與遺址中出土的陶瓷器年代相對應(yīng)。通過對遺址中植物遺存的分析,我們了解到:當(dāng)時人們的糧食以小米為主,其次是水稻;當(dāng)時利用的樹種有多種,如竹類、榆木、椎木等。這些信息讓我們進一步了解了當(dāng)時的生產(chǎn)、生活環(huán)境。

“現(xiàn)場模擬實驗”,是官田遺址考古發(fā)掘的一大特色。發(fā)掘過程中,我們隨時通過實驗對新發(fā)現(xiàn)進行驗證。遺址發(fā)現(xiàn)的長方形地穴加工爐,我們猜測其為生鐵熔化的加工爐。為“復(fù)刻”生鐵熔化的過程,我們決定砌筑一個豎爐,特意邀請擁有20余年冶煉經(jīng)驗的當(dāng)?shù)乩瞎そ持鞒謱嶒灐呢Q爐的高度和空間設(shè)計、砌筑材料的選擇到燃料的投放、鼓風(fēng)、溫度控制,都嚴格遵循本地傳統(tǒng)工藝要求。豎爐確實將生鐵塊熔化成鐵水了。然而,由于熔爐容積過大,筑爐材料不佳,火力過猛導(dǎo)致爐壁破裂,溫度無法再加高,鐵水熔化量不足。后來我們吸取教訓(xùn),將爐型改為一種小的圓形熔爐,通過鼓風(fēng)機鼓風(fēng),將溫度提高到1300攝氏度以上。持續(xù)20分鐘后,坩堝內(nèi)的生鐵塊順利熔化成液態(tài)。隨后,我們用鐵鉗夾出坩堝,將鐵水倒在事先準(zhǔn)備好的范具之中,鑄成鐵器。實驗過程中,一些小鐵珠滴落在澆鑄現(xiàn)場,這與遺址上采集的小鐵珠形狀、大小都接近,由此證明,遺址上確實存在著鑄造工藝。

此外,我們還做了鍛打、熔煉、燒制木炭、石塊破碎、退火脫碳等一系列模擬實驗,這對于判斷各種遺跡的性質(zhì)、提高對冶金工藝流程的認識,都起到了非常重要的作用。

官田遺址的發(fā)掘,不僅解決了漢晉時期武陵山區(qū)鐵工業(yè)技術(shù)、作坊布局、產(chǎn)品類型等具體問題的考古,更為認識漢晉時期南方地區(qū)郡縣乃至鄉(xiāng)亭冶鐵手工業(yè)生產(chǎn)提供了寶貴資料。從更大的視野來看,也對研究古代鋼鐵技術(shù)傳播乃至中華民族多元一體格局演進具有一定價值。《 人民日報 》( 2023年04月01日 07 版)

(編輯:月兒)


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