掌握青铜冶金技术通常被认为是进入文明时代的重要标志之一。中华文明探源工程在经济技术子课题下设立了矿产资源利用和冶金技术专题。十年来，专题承担单位北京科技大学冶金与材料史研究所与多家文博单位通力合作，组成了联合课题组，开展了中原与北方地区早期冶金遗址的调查和研究工作，发现认定了一批早期矿冶遗址，为探源工程提供了重要的成果。

       矿产资源利用和冶金技术课题组在全面整理相关考古、地质文献的基础上，分别选定了晋南中条山地区、辽西地区、甘肃黑水河中游地区作为重点考察对象。之所以选择这三个地区，主要基于以下几点理由。一是三个地区都分布有丰富的新石器时期至青铜时代考古学文化，且其谱系经过多年的研究已得到相当清晰的揭示。二是三个地区皆拥有丰富的矿产资源。晋南的中条山地区是我国重要的铜矿区，是最邻近河洛地区的铜矿产地。西辽河流域的大兴安岭南端拥有丰富的铜锡多金属矿产资源，已探明中型以上矿床百余处。黑水河中游区南部的祁连山、北部的北山都蕴含有丰富的铜多金属矿产。三个地区丰富的矿产资源为其各自的青铜产业发展奠定了物质基础。三是有较好冶金考古基础。中原地区最重要的铸铜遗址，如二里头遗址、偃师商城遗址、较晚的侯马铸铜遗址都分布在中条山铜矿周边，同样出土有铸铜遗物的垣曲商城遗址、东下冯遗址更是位于中条山铜矿区边缘。西辽河上游地区发现有著名的林西大井古铜矿、凌源牛河梁转山子等矿冶遗址，出土有大甸子墓地的夏家店下层文化青铜器以及数量众多的夏家店上层文化青铜器。黑水河流域虽未见有矿冶遗址的正式报道，但张掖市、金塔县的早期文物普查都记录了冶炼遗址的存在，且在临近的火烧沟、东灰山、皇娘娘台等遗址出土有大量早期铜器。以上的矿产资源背景和早期铜器及矿冶遗址的发现，都显示这三个地区是探索中国青铜冶金技术早期发展最重要研究对象。

中条山地区

       中条山铜在历史上曾多次大规模开发，战国晚期至汉代、唐宋时期直到近代的开发留下了数以百计的矿冶遗址。笔者1987年曾对中条山矿区的胡家峪、篦子沟、铜矿峪等矿点进行过古矿冶遗址的调查。当时面对数量众多、面积巨大的冶炼遗址，深感从中发现更早期开发证据甚难。这些遗址中即使存在早期开发遗物，也会被后期的更大规模开发所破坏，混杂在后期形成的废矿石和炉渣堆积中。那次考察，除了通过后来的14C测年认定了店头铜矿的开采年代可早到战国晚期之外，可谓收获不大。2006年，课题组以垣曲县博物馆的先期工作为基础，通过考察认定了垣曲县口头遗址、河西遗址含有与二里头文化陶片共存的炉渣、矿石等冶金遗物，实现了中条山南麓早期冶炼遗址发现的突破。探源工程实施过程中，恰逢国家博物馆晋南考古队戴向明研究员计划在晋南地区开展拉网式的区域普查，笔者根据在垣曲县和辽西地区寻找古矿冶遗址的一些体会，提请戴先生在普查中关注被普查遗址可能存在炼铜炉渣等冶金遗物，果然在他们的普查中发现了绛县西吴壁、柿树林、闻喜县刘家庄等遗址的灰坑或断层含有与龙山文化、二里头文化、二里岗文化陶片共存的炉渣等冶炼遗物。以戴先生的上述发现为基础，课题组又发现了绛县小张、柳庄等冶炼遗址，进而实现了中条山北麓的早期冶炼遗址的系统发现。2006年在垣曲县的调查过程中，有当地村民报告在千金耙矿点上见到过与笔者出示的采矿石锤同样的石器，终因山高林密而未见实物，但这一重要信息始终萦绕在笔者的脑海中，并转告了在中条山矿区开展矿冶遗址调查的中国国家博物馆李刚博士，李博士果然在千金耙现代采矿过程暴露的地层中发现了石锤、陶片、矿洞等遗迹遗物，并主持了发掘，证实千金耙遗址是二里头至二里岗时期的采矿遗址，进而实现了早期采矿遗址的发现突破。笔者指导的博士研究生李建西随后也在篦子沟矿区多个地点发现了采矿石器和炉渣等遗物。
       目前总计中条山矿区及周边发现了8处早期冶炼遗址，4处早期采矿遗址，除闻喜县刘家庄遗址可能早到龙山晚期，其余皆属二里头至二里岗时期。可以预计，中条山矿区及其周边一定还存在着相当数量早期矿冶遗址有待发现。实验室检测显示除刘家庄遗址出现部分冶炼砷铜的炉渣外，其余遗址皆属冶炼铜氧化矿石成纯铜的遗址，所有遗址皆未发现成规模的铸铜迹象，也未见有引入锡铅等合金元素炼制青铜的证据。这些遗址的功能仅局限于开采、冶炼纯铜，为更高等级的遗址提供铜原料。

黑水河中游地区

 
       黑水河是甘肃河西地区最重要的河流，堪称当地古代文明的母亲河。位于河水和中游地区的张掖市西城驿、金塔县的缸缸洼和火石梁等遗址含有炉渣等冶金遗物早已为省县考古工作者所知，但一直未能开展取样和科学分析。为探明这些遗址的冶金技术内涵，甘肃省文物研究所、北京科技大学冶金与材料史研究所等多家单位组成联合考察队，从2007年开始连续开展三次调查，累计考察了河西走廊石羊河流域、黑水河流域及党河苏勒河流域各时期遗址70余处，获得了黑水河流域的的张掖西城驿、金塔县缸缸洼、火石梁、一个窝地南、二道梁5处早期冶金遗址的炉渣、矿石等样品，在金塔县白山堂矿区发现了使用石器的采矿遗址，在玉门古董滩、敦煌土西沟也发现了冶炼遗址，考察还在东灰山、火烧沟、兔葫芦、沙沟梁等重要遗址采集到数量较多的铜器残片。上述冶金遗址皆分布在河边地势稍高的沙地上，面积皆达数百万平方米至数平方千米，含有丰厚的炉渣、矿石等冶金遗物。截止到目前的陶器类型学研判、碳十四年代测定显示，除玉门古董滩遗址年代较晚（距今约2500年）外，其他冶炼遗址都在距今约4000年前后，属于马厂文化晚期至四坝文化。白山堂采矿遗址的年代也相对偏晚，其陶器所显示的文化属性与缸缸洼、火石梁遗址有别。为更深入揭示黑水河中游地区冶金遗址的内涵，经国家文物局批准，甘肃文物研究所、西北大学历史文化遗产研究院、北京科技大学冶金与材料史研究所从2010年起对张掖西城驿遗址展开了发掘工作，获得了大量层位清晰的炉渣、矿石等标本，并出土了40余件青铜器。

       对西城驿等诸冶炼遗址的样品的科学分析显示，这些遗址的炉渣皆属使用氧化铜矿石直接还原冶炼纯铜的遗留物，但各遗址都出现了砷铜、砷锡青铜、锡青铜，缸缸洼、火石梁遗址上发现有铜锡铅砷共生的矿石。综合这些检测发现，可以推断这些冶炼遗址是在冶炼出纯铜后，再配入含有锡铅砷的矿石共同炼出青铜合金制成各种器物。这样的产业格局从早期的缸缸瓦、火石梁等遗址开始，一直持续到较晚的玉门古董滩遗址。

辽西地区

 
       辽西地区早期矿冶遗址的新发现主要集中在牛河梁红山文化保护区、赤峰市与锡林郭勒盟交界区和赤峰市北部旗县。
       牛河梁保护区的文物普查资料显示区内有40余处夏家店下层文化遗址。上世纪80年代末发现了转山子、小福山两处冶炼纯铜的遗址，经热释光年代测定显示其年代范围落在了夏家店下层文化范围内，但未见明确的该文化陶片与炉渣在地层中伴生，故有学者依然坚持这两处炼铜遗址属于红山文化。2011～2013年，课题组与吉林大学北京边疆考古中心及凌源县、建平县博物馆合作，先后三次对牛河梁保护区内的20余处夏家店下层文化遗址进行了详查，在其中的小北山、庙台地、封山、葛沟东山、葛沟南山等遗址上采集到了炉渣和炉壁残片等冶金遗物。截止到目前，已在牛河梁保护区范围内发现了13处夏家店下层文化遗址含有冶金遗物。这些发现充分证实了牛河梁上存在着一个属于夏家店下层早期的以冶炼纯铜为目的冶炼遗址群。

       赤峰市克什克腾旗喜鹊沟采矿遗址在上世纪80年代初由克什克腾旗文物普查时发现，并确认了古代矿坑5处，采集到石器、陶片等遗物。2005年，华北地探局探矿队在此勘探，挖掘探矿沟槽十余条，在部分探槽断面上暴露出文化层。2008年课题组在现代探槽的断面上采集到陶片、兽骨、鱼骨。2012年由内蒙古考古研究所、吉林大学边疆考古中心、北京科技大学、北京大学共同对喜鹊沟遗址进行了发掘，发掘资料和实验室检测显示其为距今约3200的铜锡砷共生矿开采遗址，其所属的考古学文化有待进一步界定。该遗址存在大量用于破碎矿石的石碾盘，表明其能够通过重选实现铜锡矿物的分离。在喜鹊沟遗址发掘期间，笔者与北京大学陈建立博士、克什克腾旗博物馆韩立新馆长又在考察中发现了黄岗梁锡矿区的依和沃门特采矿遗址。该遗址拥有与喜鹊沟遗址内涵相同的遗迹遗物，但面积巨大，地表可见古矿坑近百个，最长的一条古矿坑长约500米。喜鹊沟和依和沃门特两处同时期的采矿遗址的发现，显示著名的黄岗梁锡矿在距今约3200年前就得到了较大规模的开发。

       2011～2013年，根据地质资料提供的线索，课题组又先后发现了锡林郭勒盟太仆寺旗千斤沟、锡林浩特市毛登和石灰窑三处锡多金属矿开采遗址。三处遗址皆采集到大量石质采矿工具，据此可判定其开采年代应属青铜时代，但所属具体考古学文化有待进一步揭示。三处遗址中的石灰窑遗址甚为独特，其所在矿区产出的是钨锡共生矿，显示青铜时代的人们除了能够利用与铜伴生的锡矿资源外，还能够利用与钨伴生的锡矿资源，这对进一步寻找古代锡矿产地有重要的参考价值。

       林西大井古铜矿是中国最早发现并发掘的矿冶遗址，根据地质部门对古矿坑的清理测量数据，推测该遗址在夏家店上层文化时期总计产出约4000吨青铜。大井矿区产出铜锡铅砷共生矿，直接冶炼即可获得含锡铅砷的青铜合金。笔者等通过多次考察，发现大井古铜矿的采矿遗迹规模巨大，但仅仅发现两处规模甚小的冶炼遗址，因此推测大井古铜矿古代产出的矿石仅有少量在矿区冶炼，必有大量矿石输往矿区以外。为了寻找这些外运矿石的冶炼地点，笔者等开展对赤峰北部各旗县冶炼遗址的普查工作。在各旗博物馆大力协助下，5年间累计考察了100余处夏家店上层文化遗址，共计认定了林西县南沙窝、扎马吐、喇嘛洞山、代黄山、翁牛特旗西水泉、长脖梁、上窑、大营子、巴林右旗塔布敖包、哈巴琦、当间沟等13处分属于夏家店上层文化或井沟子文化的冶炼遗址。其中属于夏家店上层文化的冶炼遗址炉渣、矿石的铅同位素特征与大井古铜矿遗址的铅同位素特征相同，由此证实了大井古铜矿产出的矿石通过三个方向输往林西县、翁牛特旗和巴林右旗的冶炼地点。所有冶炼地点皆位于经过精心选择的具有安全保护条件的近水遗址上，以大井古铜矿为起点在赤峰北部地区形成了一巨大的青铜冶铸遗址群。各遗址因技术水平不同，同样的矿石可冶炼出锡砷铅含量变化很大的青铜合金，在还原气氛较弱的条件下的冶炼产物含砷高、含锡少，在较强的还原气氛下冶炼则能获得含锡较高的合金。这些合金或在冶炼遗址上以石范铸造成器，或再输往其他遗址铸造成器，制成了数量巨大、个体较小、造型简单且成分不稳定、质量参差不一的夏家店上层文化青铜器。

几点规律性的认识

 
       通过近十年来在文明探源、国家自然科学基金和国家文物局项目资助下开展的上述工作，初步实现了三个重点地区早期冶金遗址的系统发现和研究。虽然目前的工作主要是通过田野考察而非正规的考古发掘获得，但仍然可以总结出一些规律性的认识。

       1.早期采矿遗址皆使用石质采矿工具，因此遗址上留有大量的石锤、石碾盘等工具及数量众多的露天采矿坑。石锤可以作为寻找更多的早期采矿遗址的重要线索。

       2.早期采矿遗址和冶炼遗址通常是分离的，采矿遗址在山中的矿区，而冶炼遗址多在河流沿岸的台地或山坡上，具体选址有安全防卫方面的要求，二者可能相距数十至近百千米。进一步寻找早期冶炼遗址，应充分分析地势地貌，在矿区周边进行详细考察。

       3.目前的工作成果显示从距今约4000年开始，中原、辽西、河西地区普遍出现大规模的青铜冶金活动，与之相关的遗址是成群分布的。一处早期冶炼遗址出现，可能只是冰山露出水面的一角，预示着其背后可能存在一个冶金遗址群。这对进一步开展其他地区的早期冶金遗址的寻找工作有重要借鉴意义。

       4.从距今约4000年开始，不同地区形成了各自的青铜产业格局。统观中原地区从二里头以来的诸铸铜遗址的分布以及中条山地区的铜开矿、冶炼遗址，可以推断中原地区很早就达到了了采、冶、铸工序的分离，形成了铜和锡等合金元素各自单独的物料供应链，生产的主要产品是在王权严格控制下采用复杂的陶范铸造成型的礼器。中原地区以冶、铸分离，将铸造工序置于王权的控制之下，以陶范铸造礼器为特点的产业格局实际上一直持续到春秋战国时期，只是后期的各诸侯承担起了早期王权的控制责任，整个青铜时代中原的青铜产业格局实质上没有变化。与中原地区相比，河西地区的青铜产业结构未能实现冶铸分离，通过在冶炼的后期添加含锡等合金元素的矿石来配制青铜，以石范为主铸造小件装饰品和工具等青铜器，其产业格局相对中原落后并持续了1500多年。辽西地区则出现了青铜产业格局的变迁。虽然目前的发现尚不足以完全推断出以夏家店下层文化为主的辽西青铜时代早期的产业格局，但从大甸子墓地青铜器显示的物料配比的先进性以及前文提及的铜、锡矿产开发遗址的内涵看，辽西青铜时代早期可能具有与中原地区相似的青铜产业格局，并有可能是夏商时期中原地区的青铜产业格局的一部分。辽西地区发展到了以夏家店上层文化为主的青铜时代晚期时，其青铜产业格局发生了变化。建立在大井古铜矿基础上夏家店上层文化冶炼遗址群，因所使用的矿石本身就是铜锡铅砷共生矿，直接冶炼即可获得性能优于纯铜的合金，因此未能实现铜锡的物料分离和冶铸的分离，只是使用石范将冶炼所获得的成分不稳定的青铜铸造成各种类型的小件器物，形成了一种最简单而落后的青铜产业格局。辽西青铜时代早期到晚期青铜产业格局的转变实际上是一种倒退。

       5.不同的青铜产业格局的背后是不同的管理机制即政权发育程度。中原地区先进发达青铜产业格局无疑是与夏商王朝的国家机器的强大相互促进的，是中原地区从青铜时代开始成为东亚稳固的文明中心的重要经济技术因素。

后   记

       本文是多单位多学科合作的阶段性成果的简介，详细的考察、发掘及科学分析结果有待进一步发表。课题组成员除执笔者之外，还包括如下人员：中国社会科学院考古研究所朱延平、甘肃文物考古研究所王辉、吉林大学边疆考古中心王立新、国家博物馆戴向明、山西文物考古研究所田建文、北京大学考古文博学院陈建立、北京科技大学冶金与材料史所潜伟、博士研究生李建西、董利军、李丽辉、杨菊、席光兰、陈国科。
       考察期间得到了辽宁文物考古研究所郭大顺、北京大学考古文博学院李水城、南京大学历史系水涛等先生的悉心指导，得到了山西省垣曲县、闻喜县、绛县、翼城县、内蒙古自治区林西县、克什克腾旗、翁牛特旗、巴林右旗、辽宁省凌源市、建平县、牛河梁红山文化保护区、甘肃省张掖市、玉门市、金塔县等多地文物管理所和博物馆的大力协助。