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自1973年至今，考古工作者對(duì)湖北大冶銅綠山礦冶遺址進(jìn)行了大規(guī)模的考古發(fā)掘，所獲資料表明楚國在銅礦的開采和冶煉方面已達(dá)到較高的水平。  一、找礦方法 楚人在沒有任何現(xiàn)代科技勘探手段的情況下，如何準(zhǔn)確地找到銅礦呢？大冶銅綠山古礦冶遺址發(fā)掘資料表明，在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，楚國勞動(dòng)人民已經(jīng)掌握了以下尋找銅礦的方法：  1，尋找銅草花 銅草花，學(xué)名海州香蕾，顏色多為紫紅色，形似牙刷。當(dāng)土壤中的含銅量較高時(shí)，這種植物就生長(zhǎng)茂盛。每至深秋，銅綠山漫山遍野盛開銅草花，吸引著一代又一代的古代礦工聚集銅綠山開采銅礦。  2，尋找孔雀石 在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)銅礦石露出地面部分的顏色為綠色，用此方法可以準(zhǔn)確地尋找銅礦。清代《大冶縣志》記載，銅綠山“山頂高平，巨石對(duì)峙，每驟雨過時(shí)，有銅綠如雪花小豆點(diǎn)綴土石之上，故名”。銅綠山因?yàn)殂~礦資源豐富，在大雨沖刷之后就會(huì)顯露出呈銅綠色的雪花小豆，這是一種銅礦石即孔雀石，銅綠山也因此得名。 3，尋找銅礦共生礦 遠(yuǎn)古時(shí)代，我們的祖先即已總結(jié)出礦物共生的規(guī)律，他們發(fā)現(xiàn)山地表面有丹沙地下有金礦，表面有磁石的地下有銅礦，表面有陵石的地下有鉛、錫、紅銅，表面有赤土的下有鐵礦，這就是山上出現(xiàn)礦苗的情況。銅綠山礦床的原生礦石礦物以磁鐵礦、黃銅礦、斑銅礦為主。因此春秋戰(zhàn)國時(shí)期的楚國人根據(jù)銅、鐵礦物共生的關(guān)系作為尋找銅礦的另外一種依據(jù)。 4，勘探銅礦 找到銅礦產(chǎn)地之后，如何確定富礦的礦脈走向，除依據(jù)礦脈露頭處進(jìn)行確定外，春秋戰(zhàn)國時(shí)期的楚國人還采取了另外兩種追蹤礦源的方法： （1）挖掘較小的豎井探礦 大冶銅綠山發(fā)掘情況表明，有一些豎井離群孤立存在，有一些豎井橫斷面很小，只有450毫米x450毫米見方，這些應(yīng)該是探礦用的，先打探井，再掘進(jìn)群井采礦。 （2）采用重力選礦法 具體做法是采用一種用整木鑿成的工具，因其外形酷似小船而名為“船形木斗”。用它裝上礦石粉末，在水中淘洗，利用巖石與礦物比重的差異，鑒定礦石含量的高低，以便追蹤礦源，從而指導(dǎo)礦井開挖的具體走向?？脊虐l(fā)掘情況表明，在銅綠山古礦冶遺址中，古礦井幾乎都是沿著礦源的礦脈走向逐步延伸的，這充分表明了先秦時(shí)期楚國選礦水平的高超。  二、采礦技術(shù) 銅礦的開采，最早是在露天開采，當(dāng)?shù)乇頊\層的礦石采完后，為了進(jìn)一步開采地下的礦石，人們發(fā)明了挖掘井巷的方法來開采地下的礦石。 1，開采 古銅礦遺址是在銅綠山礦區(qū)露天開采中發(fā)現(xiàn)的。礦區(qū)已探明的12個(gè)礦體，古代曾進(jìn)行過不同程度的開采。在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，也就是楚人占據(jù)銅綠山以后，銅礦的開采已經(jīng)采用了豎井、平巷、盲井結(jié)合的方式進(jìn)行深井開采，在地下形成了初步的開采系統(tǒng)。它們層層疊壓、縱橫交錯(cuò)卻不失規(guī)律。 豎井，在地面有垂直出口的井稱豎井。其開采深度一般在30~40米，有的深達(dá)60余米，已低于當(dāng)?shù)貪撍?3米。 平巷，當(dāng)豎井向下挖掘到一定深度后，礦工通過船形木斗利用重力選礦的原理，測(cè)定礦石的含量高低，決定繼續(xù)采掘的方向，平行掘進(jìn)的巷道稱為平巷。 斜井，利用重力選礦之后，依據(jù)礦脈的走向，有的井會(huì)出現(xiàn)一定的傾斜度，這就是斜井。 盲井，在平巷的底部，往往還有盲豎井，因?yàn)榫诓恢苯油ㄏ虻孛?，所以人們形象地稱它為“盲井”。  2，安全支護(hù) 銅綠山的古礦井巖石比較破碎，適合當(dāng)時(shí)礦工們所采用的較原始的工具進(jìn)行開掘。但由于巖石破碎，巖層崩塌的危險(xiǎn)性也較高，就需要采取礦井支護(hù)，保障井下作業(yè)的安全?，F(xiàn)有的發(fā)掘情況表明，大冶銅綠山經(jīng)歷了兩千多年的漫長(zhǎng)歲月，其中相當(dāng)一部分礦井仍然能保留到今天，甚至還沒有倒塌，也沒有發(fā)現(xiàn)礦井內(nèi)倒塌傷人的跡象，這足以說明，當(dāng)時(shí)所采用的各種支護(hù)方法的科學(xué)性、安全性。 為了防止礦井坍塌，古人用木料做成方框形的支架，保護(hù)礦工的生命安全。支架制作的方法有兩種，早期礦井用榫卯連結(jié)方框，即在四根方木或圓木的兩端砍鑿出長(zhǎng)榫或榫孔，然后將其相互穿接而成。并將有榫眼的兩根木料的兩端削出尖頭，插入井壁以固定框架。豎井中的框架上下平行排列，間距約40厘米，其間用細(xì)木條、竹、繩等加以固定，防止崩塌。榫卯法構(gòu)建的井口較小，直徑約60厘米。 戰(zhàn)國時(shí)期楚人占據(jù)銅綠山后，開始用搭接法連接方框，這種方法是將圓木的兩端砍出臺(tái)階狀，由四根搭接成一個(gè)方框，整個(gè)礦井用這種方框?qū)訉盈B壓而成立體式。搭接法相對(duì)于榫卯法更加堅(jiān)固，能更好地承受巷道的頂壓、側(cè)壓和底鼓，同時(shí)井口直徑擴(kuò)大，最大在1.1~1.3米左右。  3，開采工具 考古工作者在已經(jīng)發(fā)掘的銅綠山古礦井內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了斧、鑿、錘等鐵制或銅制工具，還發(fā)現(xiàn)了木斗、木鏟等木制工具以及生活用品。 大銅斧，大冶銅綠山古礦井中出土了許多有柄銅斧，小的重2~4公斤，大的重15~17公斤。其中一件有柄大型銅斧，重17公斤，堪稱銅斧之王，在大冶銅綠山古礦附近出土，出土?xí)r沒有銹蝕，仍然泛著青銅的光澤，但斧的刃部磨損嚴(yán)重，表面布滿了與刃成垂直的劃痕，有的劃痕還很深，足以說明這是一件當(dāng)時(shí)采礦用的工具。  當(dāng)挖掘橫巷在水平方向遇到堅(jiān)硬的地層或石層時(shí)，先用火燒烤石層，接著用澆潑冷水的方法使之驟然炸裂，最后采用大型的銅斧進(jìn)行開掘。 鐵斧，直柄鐵斧是挖掘礦井的有力工具。在當(dāng)時(shí)，開掘豎井是采用類似挖水井的方法進(jìn)行的，向下掘進(jìn)一段支護(hù)一段，直到挖至礦石層。在向下掘進(jìn)的過程中，當(dāng)遇到堅(jiān)硬的地層或礦石層時(shí)，可用直柄鐵斧直立于堅(jiān)硬的巖層上，用鐵錘從上端夯砸，這樣的方法比較容易擊碎巖層，獲得礦石。 到春秋晚期，特別是戰(zhàn)國時(shí)期，由于冶鐵技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，鐵制工具逐步代替銅制工具，這也反映了楚人采礦技術(shù)上的進(jìn)步。  4，提升裝運(yùn)工具 將挖掘好的井下礦石、巖石運(yùn)往井外地面的運(yùn)輸工具，主要種類有鏟、鍬、耙、鋤、竹筐、轆轤、木鉤、繩索等。 裝運(yùn)工具，在銅綠山古礦井中出土有盛礦石用的竹簍、竹筐或藤筐等。其中的扁方形竹筐，一次可以裝下20~30公斤的礦石，另外還出土了綁扎著繩索的木鉤，繩索的殘長(zhǎng)還有8米之多，據(jù)推測(cè)，在井深20~30米的情況下，由一到二人用手提拉就可以運(yùn)往井外。  轆軸，發(fā)掘資料表明，至少在戰(zhàn)國時(shí)代，銅綠山采礦已經(jīng)使用起重裝置——轆，有效地提升礦石和運(yùn)送器材。轆軸通長(zhǎng)250厘米，兩端砍成較小的軸頭，軸身兩端各有兩排環(huán)繞一圈的長(zhǎng)方孔，可插入木條。在復(fù)原研究中，有學(xué)者認(rèn)為外圍方孔插上木條后，可起到“制動(dòng)閘”的作用；也有學(xué)者認(rèn)為，這是使用齒輪牽引轆軸時(shí)，用于咬合齒輪的孔眼；第三種觀點(diǎn)認(rèn)為，外圈方孔眼是插入輻條，加粗轆直徑，以提高提升效率用的。 5，礦井通風(fēng)、排水、照明 當(dāng)?shù)V井達(dá)到一定深度后，井下通風(fēng)、排水和照明問題就必須有效解決。 通風(fēng)，從湖北大冶銅綠山古銅礦遺址的發(fā)掘情況看，當(dāng)時(shí)礦井的通風(fēng)主要是采用自然通風(fēng)法，即是利用井口的高低不同形成氣壓差，利用自然風(fēng)來調(diào)節(jié)巷道中的空氣。同時(shí)采取填塞廢棄巷道的方法來控制氣流，使新鮮空氣流向深處作業(yè)區(qū)。 排水，銅綠山古礦井大多是挖在潛水面以上，但井下排水問題依然存在。有些古礦井已經(jīng)挖得比較深，因此還存在著地下水的問題。為了及時(shí)排出礦井中的積水，在一些平巷內(nèi)的一側(cè)鋪有排水的木槽，多節(jié)木槽互相連接，在木槽連接處都涂有一層青灰泥以防滲漏。當(dāng)木槽必須經(jīng)過提升礦石的豎井或主巷時(shí)，就在這一段木槽的上面鋪墊一層木板，使它成為一條暗槽。當(dāng)積水被木槽引入到水井中，再用木桶、繩索和木鉤、轆等工具將水提出井外。 對(duì)于地下涌水的治理，除了排水外，古人還采用了堵水的方法。一是使用了方框支柱填充法開采后，經(jīng)充填的采場(chǎng)涌水量明顯減少；二是用坑木和粘土封閉涌水的巷道。這在開采比較淺的情況下，都能取得較好的效果。 照明，大冶銅綠山古礦井內(nèi)曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)有20~30厘米厚的竹材燃燒后的灰燼、未燃燒完的竹簽等，說明當(dāng)時(shí)礦井內(nèi)曾使用長(zhǎng)竹簽用作照明工具。我們知道，大冶山區(qū)盛產(chǎn)竹子，就地取材方便易行，而且竹條容易燃燒，燃燒后煙霧較小，故而用于井下照明相對(duì)安全。  三、冶煉技術(shù) 銅綠山開采礦石后，就地筑爐冶煉，煉渣也就地處理，無須搬走。在這里，遺留的古代煉渣分布面積約14萬平方米，有的地方爐渣堆積厚達(dá)3米，總計(jì)達(dá)40萬~50萬噸。推算當(dāng)時(shí)煉出純銅不少于8萬~10萬噸。 煉爐，煉銅豎爐是用紅色黏土、石英砂、鐵礦粉、高嶺土等耐火材料夯筑而成。  爐缸筑在爐基的上面，有橢圓形的，也有長(zhǎng)方形的。在爐缸上沿設(shè)有鼓風(fēng)口，需用鼓風(fēng)器。有的風(fēng)口可能是一對(duì)，用以解決鼓風(fēng)不足、爐溫降低的問題。爐缸一側(cè)筑有金門，用以排放銅液和煉渣。由于渣和銅的比重不同，銅液沉于爐缸底部，爐渣浮于其上，只需在金門的上部和下部分別開口，即可將渣和銅分別排出爐外。 爐渣，煉爐所排放的爐渣大多成薄片狀，表面光滑，表明冶煉爐渣的流動(dòng)性良好，其平均含銅量只有0.7%，由此可見楚人在冶銅時(shí)已掌握了較高的技術(shù)，相當(dāng)于現(xiàn)代的冶煉水平。 四、鑄造技術(shù) 自春秋時(shí)期開始，周天子權(quán)威旁落，諸侯國自主性大大增強(qiáng)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和審美觀念等的改變，楚人一方面將商代和西周以來的青銅鑄造技術(shù)發(fā)揚(yáng)光大，另一方面博采眾長(zhǎng)，成就了青銅文化精湛的鑄造技術(shù)和精美的裝飾藝術(shù)。 1，失蠟法 失蠟法是先用蠟做模，然后用耐火的細(xì)泥漿澆淋在蠟?zāi)Ｉ希珊笤倭?，如此反?fù)多次，使之硬化形成外范。然后焙燒，蠟?zāi)Ｓ鰺崛诨鞒觯夥妒Ｏ驴涨?，最后澆鑄銅液形成鑄體。 2，金銀錯(cuò) 楚國青銅器表面以金銀鑲嵌出精美的花紋，這種工藝古代叫金錯(cuò)、銀錯(cuò)。方法是：首先在青銅器的表面鑄出花紋的淺槽，淺槽必須呈燕尾狀即梯形，只有外小內(nèi)大才能將金絲、銀絲或金片、銀片嵌入表面的花紋淺槽中，再經(jīng)過打磨使表面光滑而不易脫落。有的刻槽細(xì)如毫發(fā)，為鏨刻，為了使鑲嵌物牢固，古人在淺槽中涂一層起粘合作用的漆，然后將金銀絲嵌入。 其藝術(shù)特征是用隱嵌的技法形成金銀線圖案或文字，改變模鑄紋飾的呆板和拘束，突破了傳統(tǒng)的圖形對(duì)稱形式。金銀錯(cuò)是我國青銅時(shí)代一項(xiàng)精細(xì)的裝飾工藝，它是青銅工藝發(fā)展了一千多年以后，到春秋中晚期才興盛起來的。 3，鎏金 “鎏金”又稱“金涂”。其工藝是將金粉和汞的合金涂在銅器表面，經(jīng)烘烤，汞蒸發(fā)，金便留在器物表面上。經(jīng)過鎏金處理的銅器，不但器物表面色澤美麗顯得富麗堂皇，而且鎏金本身對(duì)保護(hù)銅器、避免銅器氧化也起著重要作用。 4，鑲嵌綠松石 鑲嵌綠松石的方法是：器物先鑄成陰紋的紋飾，然后按照紋飾的規(guī)格制作不同形狀的綠松石片或塊備用。鑲嵌時(shí)需用粘接劑，其成分有可能是樹膠或漆，因?yàn)闃淠z是有機(jī)物，長(zhǎng)期埋在地下即腐朽失去粘接的作用，所以發(fā)掘出土的鑲嵌綠松石的器物，紋飾中的綠松石大多已經(jīng)脫落。綠松石鑲嵌于青銅器外表之后，一般要經(jīng)過多次磨錯(cuò)，使之平滑。 5，復(fù)合劍鑄造技術(shù) 戰(zhàn)國時(shí)期，楚國青銅劍的鑄造工藝有了巨大進(jìn)步。在出土的楚劍中，發(fā)現(xiàn)了兩次澆鑄而成的復(fù)合劍，其劍脊和劍刃含錫量不同。鑄造時(shí)，先用含錫量較低（約10%）的青銅鑄成劍的脊部，使之韌性強(qiáng)不易折斷；然后用含錫量較高（約20%）的青銅鑄制劍的刃部，使之鋒利無比。這種工藝鑄成的寶劍脊部呈暗紅色，刃口呈灰白色。復(fù)合劍的發(fā)明，使青銅劍的鑄造工藝達(dá)到了最高水平。 |
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