【考古学】刘俊男教授等：中国早期冶铜遗迹的分布与冶铜起源研究
国际考古学暨历史语言学学会常务理事、学术副会长刘俊男教授
简介
摘要：种种迹象表明，在西、中亚铸铜技术影响中国之前，中国南北各地早已有自己的冶铜经济出现。在中国北方，早期铜主要为红铜、黄铜，冶炼技术大约与西亚同时；中国南方及马家窑文化区则主要是铅、锡合金青铜。铅锡青铜铸造的源头可能在长江流域，我们有理由期待长江流域更多、更早铅、锡青铜的发现，但中国铜器是否最早从江汉地区起源，可能还需更多的地下材料印证。
关键词：中国，早期铜器，砷青铜，铅锡青铜
铜金属冶炼是中国前文明社会转变为文明社会的重要经济现象，是文明起源时代极重要的发明之一，有人曾将城、金属(铜)、文字看作是文明起源三大要素，铜器冶炼的起源及早期演进的历史，既是文明起源的重要问题，也是一个重要的经济史的问题，它的产生与演进，极大地促进了中国经济的发展。
关于中国铜冶炼的起源，学者们讨论很多，详本文所作注释，代表性的观点主要有2-3种，或认为源于西、中亚，并认为西城驿、石峁、陶寺等遗址是其证据；或认为源于河西走廓，也主要以西城驿遗址为据；最近郭静云等先生则著文认为其起源于长江中游地区。
笔者以为，以上各种观点皆有其正确的内核，但仅凭局部的资料很难得出中国铜器起源于何时、何地的结论,本文拟在各位研究的基础上，结合西、中亚有关铜器产生与演进的历史，对当今中国境内前文字时代有金属遗存的遗址，作较全面梳理，并进而得出相应的结论，请同仁指正。
一、现中国境内的冶铜遗存及相关分析
（一）北方长城地带至甘青地区的早期铜器
1.仰韶文化区
从考古报告可知，在陕西渭南北刘遗址庙底沟时期的地层中发现1件完整的黄铜笄(T9:15)，年代距今约6000～5500年。仰韶文化时期的姜寨一期遗址发现黄铜片（T74F29:15）和黄铜管状物（T259③:39）各1件，是现已出土的中国最早的铸造铜器，其时间约为距今6700年。经检验，黄铜片为含少量铅、铁、硫、锡的黄铜，其边缘有粗锉痕，局部地区凹进，无锉痕，保留了铸造凝固时的表面；黄铜管状物是含锌约32%、含铜69%和少量铁、硫的黄铜，不含铅、锡，是最原始的冶炼方法铸成的产品。对姜寨遗址的两件黄铜器，安志敏先生曾提出过异议，认为不太可信，因为它们分别含锌25.56%、32%，而测定中国早期铜器中一般不含锌。锌的溶点是420度，沸点是950度，比一般金属低很多，往往在冶炼时会汽化而难以收集；他还认为，为什么在那么多的仰韶文化遗址里，只限于姜寨的个别发现？同时在后来的几千年中，为什么又一直缺少黄铜的存在？这些都是值得怀疑的，至少目前还不能根据这个孤证，就肯定仰韶文化时期已经出现黄铜，或已进入青铜时代。如此，姜寨先民是怎样成功地制造出黄铜显得很神秘。北京钢铁学院冶金史组著文指出：
HoBropoДoBa等报告：在外高加索和南乌拉尔金矿产地，发现了含锌32-35%的天然黄铜。Forbes指出在巴勒斯坦曾发现一件黄铜器，含锌23.4%，年代1400-1000B.C.，它可能是由特殊的矿石偶然加工而成的。在欧洲出现最早的黄铜器是罗马时期的钱币（45B.C.），含锌达27.6%，是在铜内加入炉甘石冶炼而成。
在我国商周以及汉代的青铜器中，往往含有少量的锌，这是由原材料中的杂质带入的。黄铜到宋代才有记载……用金属锌制造黄铜至早应该在公元十一世纪以后才有可能。
孙淑云、韩汝玢先生还认为早期利用共生矿是可以炼出黄铜的，他们说：
利用共生铜矿冶炼铜合金的实例还有山东胶县三里河出土的龙山文化黄铜锥。笔者曾进行过模拟实验及研究，对古代利用共生铜矿及混合矿冶炼黄铜进行了探索。陕西临潼仰韶文化遗址曾发现黄铜片,笔者最近对陕西渭南仰韶文化晚期遗址出土的铜笄进行了检测,表明它也是黄铜,具有锻造组织。以上说明公元前3000年左右在黄河中、上游地区已开始冶铜技术的探索。铜锌共生矿较易还原，在当时冶炼条件下可以得到黄铜器。
2.红山文化区
红山文化西台遗址共出土陶范10件，其中两组(F202①:5, F202①:11)为合范，保存完整,是铸造铜器的模具，时间约距今6500～6000年。大约在公元前3000年，红山文化遗存中发现两件金属器物，牛河梁第二地点4号积石冢1号墓内出土了1件小铜环，经鉴定为红铜质，被冶金史界称为我国迄今发现最早的铜标本之一。田广林先生通过实地观察，认为4号冢1号墓是红山文化流行的石棺墓，与夏家店下层文化土坑竖穴葬的葬法明显不同，从而肯定铜环为红山文化遗存。
以上可知，中国仰韶文化区、北方红山文化区5000年以前的铜分别为黄铜、红铜，尚未发现青铜。
3.甘青地区
甘青地区有着一定的铜矿资源，并有少量的锡矿藏，该地区发现的早期铜器出土于甘肃东乡林家遗址马家窑文化晚期地层中，在该遗址F20的北壁下发现1把通长12.5厘米的含锡青铜刀(F20:18)，晚期H54、中期T57第4层发现3块“铜渣”。经检验，铜刀由合范铸造而成，H54出土“铜渣”非天然矿石，而是经冶炼但分化成碎块的含铜铁金属的长期锈蚀物。用中子活化法分析的铜渣含铜36.50%、锡6.47%、铅3.49%、铁0.41%，酸不溶物占一半以上。T57第4层中发现的两块铜渣也都因风化而成为碎块。这些发现表明当时林家遗址当地能铸造青铜器。林家晚期3个碳十四数据中，有2个为距今4700年，1个为距今5200年，报告采用4700年，其中期当在距今4800～4900年左右。马厂文化发现铜器3件，其一是甘肃永登蒋家坪出土的铜刀(75·X·D·T473)，经激光微区光谱分析为含锡的青铜；另2件是甘肃酒泉高苜蓿地发现的1件铜块和照壁滩发现的1件铜锥，经检验铜块为铸造红铜，铜锥由红铜热锻成形,局部经冷加工。马厂文化年代约为2300～2000B.C.。
(二)中原及海岱地区的早期铜器
1.中原核心区
据李京华先生《河南龙山文化冶铜技术》一文介绍，中原地区发现龙山时代4处冶铜遗存，按时间先后分别是：
其一，在淮阳县平粮台龙山文化城址第三期灰坑靠近底部处发现铜渣1块,长1.3cm，断面近似正方形，四边各0.8cm，四期灰坑(H15)木炭经碳十四测定，距今3960士140年，树轮校正距今4355士175年。因此，铜渣的时代应在这年代以前，或可达到4500年前。虽然未对铜渣作成份鉴定，但说明在此期间已在城堡中炼铜了。
其二，郑州市西郊牛寨村， 50年代出土了熔化青铜的残炉壁(C13TI三层),当时未有足够的认识，后来，证明是熔化青铜的炉壁。
其三，在临汝煤山龙山文化时代遗址第2期的两个坑中，出土泥质炼铜炉炉底残块，此炉形较大，残存炉径大约5.3cm，厚大约2cm。炉壁里面铜液凝固层达6层，每层厚约0.1cm。研究者认为此炉经过6次停炉维修并继续冶炼，已摆脱了过去1炉炼1次的原始状态。经化验，铜含量近95%, 属冶炼红铜的炉子。煤山一期文化约为2290±160B.C.至2005±120B.C.其二期文化晚于一期，但比二里头文化早很多。
其四，登封告成王城岗河南龙山中晚期遗址灰坑出土铜片1块，器表有烟薰迹象，从形制看，可能属铜盉的腹和腿上部位置。铜片厚薄较均匀,壁厚不到0.2～0.3cm，表面平整，铸造工艺比较进步。经检验，是含铅的锡青铜铸件。
此外，新砦遗址发现了1850～1750B.C.的铜容器残片1 件(T3⑤B:1)，残长8.4 厘米，发掘者认为可能是鬻或盉的流部,流中间部位有一小豁口。
2．海岱地区
在海岱地区，山东泰安大汶口文化晚期一号墓随葬的一件小骨凿上带有孔雀绿色，经化验含铜率为9.9%。据严文明先生1984年的统计，山东的龙山文化遗址发现铜器或铜炼渣的共有5处：海岱地区多处出现铜制品或铜炼渣；三里河遗址发现2件黄铜器（T21②:1，T110②:11），报告推测可能是利用遗址所在潍坊当地的含锌量高的氧化锌、铜矿石冶炼所得；诸城呈子遗址发现了铜片；杨家圈遗址出土1件疑似锥形工具的残铜条（T23②:14）；尧王城遗址的地层中也发现铜渣。
此外，据张学海先生介绍，还有如下遗址发现铜迹：临沂大范庄遗址出土有铜渣；长岛店子遗址出土残铜片；鹿邑栾台出土铜块；泗水尹家城共出土的岳石文化铜器14件，有镞、刀、锥、环与铜片等，其中经过鉴定的9件中，6件属青铜，3件为含锡量在2%以下的红铜，多数是在冶铸之后加以锻打。
（三）长江地区的早期铜器
裘士京先生认为，沿长江一线，有着比我国其他地方更为丰富的铜矿带。目前，已在屈家岭文化邓家湾遗址发现众多铜矿石及两件陶模（H22:4，T21④:23），一件是铸小件装饰品的，一件是实模，如图一。笔者推断此实模很可能是铸造容器的。
陈树祥先生等对江汉地区的早期铜冶炼遗址作了详细梳理，认为鄂东南和鄂中区域有10处遗址公布了铜矿石（孔雀石）、冶炼遗存、青铜片及采冶工具，说明铜矿石开采、冶炼处在肇始阶段。他认为，从出土的铜矿石、冶炼遗物和遗址地层或遗迹中的生活用器共存关系，可分为屈家岭文化晚期或石家河文化早期、石家河文化和后石家河文化3个发展阶段，但绝大多数矿冶遗物属石家河文化时期，合金青铜片属后石家河文化时期。后石家河文化时期正式进入合金冶炼阶段。陈先生写道：大路铺遗址东部发掘区第⑦层是后石家河文化堆积，发现的冶炼遗物有铜矿石、废矿料、炉（炼）渣及青铜残片等。其中一小块孔雀石经采用ICP分析，含铜量高达40.12%。出土的1块青铜残片，长1.3cm,宽0.7cm，厚0.2-0.3cm，表面较光滑，呈青灰色,经采用X射线荧光技术对青铜片进行无损成分检测,残片是以锡、铅、铜为主的三元合金物,其中，锡占41.34%、铅占25.02%、铜占19.84%。锡、铅含量皆高于铜的含量，显示合金配料的初期性特征。阳新大路铺遗址石家河文化晚期出现了冶炼遗物成系列现象，说明已经发明冶铜术。遗址上一块青铜片的发现，应是在冶炼红铜基础上发明了合金术，表明阳新大路铺遗址在后石家河文化时期进人了青铜时代。
我们认为，陈先生的研究很有价值，证明屈家岭文化晚期已经开始了冶炼铜，至后石家河文化已经进入合金冶炼时代。只是其时代推断未将碳十四年代加以校正，若校正，存在10%的年代短缺，即石家河文化的年代最早距今约5100～5000年，后石家河文化的年代为距今约4400～3900年，详拙文（刘俊男、易桂花：《碳十四测年与石家河文化起迄年代问题》，第 51~61 页，《华夏考古》 2014 年第 1 期）。另外，后石家河文化发明合金冶炼是不错的，但各地冶炼技术有差异，在石家河城的技术要高些，合金中各元素所占比例较合适，而且时间较早。在邓家湾遗址石家河文化早期出土了铅、铜合金青铜器（T4②:11），似铜刀，长形薄片，残长6.6厘米、残宽3.7厘米、厚0.27厘米。金正耀先生测定其铅同位素测试结果，如表一所示。
表一 邓家湾出土青铜器T4②:11铅同位素含量表
关于江汉地区的铜器制造，任式楠先生指出：
目前只在石家河遗址群里发现，这是长江及其以南地区新石器时代迄今发现铜制品和原料的惟一地点；铜器材料出土物相当集中，数量较多。它与黄河流域中下游新石器时代已知出土铜器材料的10多处遗址相比，石家河遗址群里发现物最为突出。在邓家湾、肖家屋脊遗址石家河文化早、中期地层，多次发现许多孔雀石块，经化验，是含铜量较高的铜矿石。附近不见其产地，当是从别处开采运来的。尤其在石家河文化中期的罗家柏岭遗址， 3个探方地层里出有铜绿石（孔雀石）或锈蚀的铜渣；又在其中的两个探方和邻近的其他两探方地层里，共出土5件铜器残片，因过分残小难辨器形。罗家柏岭同时出土这样丰富的铜矿石、铜渣和铜片，在全国同时期的遗址里也实属罕见。石家河文化的冶铜工艺当经历长期发展的过程，有理由可以推测，在长江中游地区开始使用铜器的年代，还应在石家河文化之前。
关于屈家岭、石家河文化的一般年代，我们已专门讨论，届家岭文化大约在3600~2800B.C.石家河文化在3000~2300B.C.，但具体到某个地址的石家河文化年代可能不一致，就石家河古城来说，已有的几个碳十四数据BK89045、BK89037、BK89038、BK89037、BK90141、BK90142的校正年代分别为：3140±180 B.C.、2810±145B.C.、2625±130 B.C.、2771±145 B.C.、3085±175 B.C.、2960±190 B.C.，最早的年代可达公元前3100年以前。如果金属冶炼还可追溯到石家河文化以前的屈家岭文化的话，那么其年代当更远，远达5600年前。再说，石家河文化的青铜器属生产工具的刀，已经越过了锻打自然铜和冶炼红铜的原始阶段，也越过了用铜制作铜针、铜首饰等小件铜器的时代，说明已经历较长的发展阶段。
二、关于冶铜起源的讨论
有人基于西城驿遗址的证据，从而认为中国金属冶炼技术源于西方。因此，我们先讨论一下西城驿遗址的年代问题。陈国科、王辉、杨谊时等先生对西城驿遗址有专文介绍：认为西城驿遗址是一处以从事旱作农业为主、兼有饲养,并进行着冶金等手工业生产的史前聚落,可以划分为3个时期,一期距今约4100～4000年，以马厂晚期遗存为主,兼有零星齐家文化遗存；二期距今约4000～3700年，以西城驿文化为主，且有大量齐家文化遗存共存；三期距约3700～3500年前后,以四坝文化早段遗存为主, 兼有少量齐家文化遗存。马厂文化、西城驿文化及四坝文化是前后延续的,自马家窑文化以来一脉相承。而齐家文化一般被认为是东部文化的传统,其在河西走廊出现是东部人群西进的结果。齐家文化与马厂文化晚期、西城驿文化、四坝文化早期都有共存时期,其在河西走廊结束的时间早于洮河流域,这可能与河西走廊地区四坝文化的兴盛有关。从他们的描述可知，真正的西城驿文化距今约4000～3700年。
目前部分学者倾向于西、中亚冶金对中国的影响，但能举出影响的例子仅局限在龙山文化晚期至二里头文化时期，例如，西城驿遗址、陶寺遗址中晚期等，即距今约4100～3900年前，发现过类似西亚的铜，即砷铜(李刚先生称之为砷青铜，本文简称为砷铜，以与中国南方及马家窑文化林家遗址的铅、锡青铜——本文简称为青铜，相区别)。陶寺遗址中期的1件盆口沿残片，晚期的1件齿轮形器，皆含砷；齐家文化晚期铜器出土较多，且多含砷；新疆地区考古发掘的铜器实例年代也在距今4000年以后。而且前文所列中国境内发现的早期铜大多是黄铜、红铜、青铜，不见砷铜，到西城驿、陶寺等遗址才发现砷铜，而到二里头文化以后，中国又普遍出现青铜而非砷铜。这就说明，距今4100年以前中国各地发现的铜当是中国本土产生，二里头文化之后，中国仍保留自己的传统。
其所以说砷铜可能源于西、中亚，是因为西亚虽然也有锡青铜，但在铜石并用时代早中期是以砷铜为主。关于这一点，可参见伊顿、休麦克雷尔的研究，他们说：
很清楚的是，在青铜时代早期和中期，近东的主要合金实际上不是青铜，而是砷铜。……特别重要的是使用砷铜所涉及的高水平的技术技能，以及作为人工制品使用功能的砷水平的关注和故意控制。……这种刀和刀片在适当的冷加工下，将从几个百分点的砷含量中明显获益。而斧头和锛的砷含量就较低，这与英国和其他早期青铜时代的特点相似，在这些地方，使用时将受到严重打击的工具很少表现出高水平的砷。
由此可见，砷铜中砷的含量是可调节的。关于砷铜的冶炼，尼松·阿姆扎内说:
第3阶段：真正的冶炼过程……在比尔谢巴(Beer Sheba)，氧化铜矿石与当地原产的一小部分硫化矿混合。故意在炉内引入的这种硫化物矿石是另一种还原剂。砷铜合金也是通过从远离迦南的矿区进口添加砷硫化物而有意生产的。
以上材料说明，砷铜冶炼中的加砷技术早已成熟，因此，虽然尚未发现明确的传播路线，距今约4100年中国的砷铜技术由西、中亚传来的可能性还是很大的。从上文所引铜遗存我们发现，在中国东北地区早就有了红铜冶炼，在中国甘青、南方地区早就有了铅、锡青铜冶炼。砷铜在大约距今4100年之后才出现于中国，很可能是游牧民族带来的西、中亚技术，但这并不能证明中国的整个铜器冶炼是从外国传来的。
如果说砷铜西来的路线不清楚，由西传来的可能性可排除的话，那么，铜器由中国本土发明就更有说服力了。这同时也说明中国境内4200年以前的红铜、青铜当是本地产生的。
从李刚先生的研究看，即使是砷铜冶炼，中国与西、中亚也是大体同步的，他说：
外高加索地区，即小高加索山地蕴藏着丰富的铜矿，在靠近阿拉斯河附近则是砷矿的重要产地。公元前4千纪末及公元前3千纪，安纳托利亚广泛使用砷-锌-铜三元合金。欧亚草原西部的黑海北岸草原与伏尔加河流域的铜器大多是红铜铸造或打制的，高加索地区的铜器则以砷铜合金的青铜为主。高加索以南，安纳托利亚与伊朗西部亦是砷青铜广泛出现的地区，且以伊朗西部最为多见。
公元前2千纪前半叶，砷青铜在欧亚草原西部占据了主导地位,喀尔巴阡地区则广泛使用锌青铜。这些黑海北岸、顿河、亚速海附近的草原砷青铜制品显然是使用了高加素的原料，然而铜器的质量却不如高加索地区……所以可以推测高加索与伊朗西部的砷铜合金技术除了向欧亚草原西部传播之外，亦向东产生了影响。
欧亚草原地带锡青铜的广泛使用是公元前2千纪中叶以后，这与阿尔泰山锡矿的开采和西输有关。此时期高加索地区的青铜器亦以锡青铜为主，但固有的砷铜配方仍未消失，而是制出更为复杂的砷-锑-锡-铜多元铜合金。北高加索西部则保持着传统砷铜生产。
新疆、甘肃北部、内蒙古中南部地区出现砷青铜的年代与欧业草原及西亚地区盛行砷青铜的年代相当。
关于江汉地区盘龙城及后石家河文化时期的青铜冶炼，郭静云、郭立新二先生有很好的研究，但对于石家河文化及屈家岭文化时期的青铜冶炼情况所列举的材料不详，因而只是一种推断，而这种推断，任式楠先生早就有了明确表达，笔者也在关于长江中游地区手工业的文章中作了阐述。郭静云等先生最近在《南方文物》2018年第3期上所发论文，用了大量篇幅对长江中游地区产生青铜器的可能性作了论证，其论述总体上说是有理有据的，但他们也只将该地出现青铜的时间推到屈家岭文化晚期，而屈家岭文化晚期的主要证据仅指出了地层中出现的铜矿石以及从考古发掘者口述中得知而未写入正式报告的小铜件，未指出并论证笔者上文所列举的屈家岭文化早期的两件陶模。陈树祥先生文中也未提及邓家湾遗址的那2件屈家岭文化早期陶模。这种陶模在屈家岭文化屈家岭遗址早有发现，即T98:3 (13)， T30:3B,3(1)，但被写成陶质锥形器，另有1件“石质锥形器”T165:3A(2) 底呈椭圆形，周壁近直，色灰绿，高5.6,底径3.8-4.6厘米，比陶模稍大，因无圆眼，因而也可能是容器之模，也可能还未来得及凿圆眼。邓家湾石家河文化也发现了类似的陶模（T5③:14，H39:4, AT3⑤:91）。笔者认为这些陶模具有重要意义，首先，与邓家湾陶模共出同一地层的碳十四标本所测年代正处屈家岭文化早期；其二，其中的1件实模则可能是铜容器的内模，如果真有铜容器的生产，其工艺当达到了当时世界最高水平。它们与该遗址屈家岭及石家河文化时期地层或墓葬中发现的众多铜矿石一起，基本可以断定屈家岭文化早期的青铜冶炼。不过，郭静云等先生断定江汉地区是中国铜器冶炼的最早起源地，也还需更多地下材料，因为，从现有材料看，即使是屈家岭文化时期有铜器冶炼，那也比中国北方迟。
通过以上讨论，我们可以得出如下认识：
第一，中国的铜器当有自己的起源。中国北方地区的黄铜、红铜较距今4100年的西亚、中亚铜器开始影响中国之时早2000多年。加铅、锡合金的青铜也宜为中国本土所产，而且很可能源于南方江汉地区屈家岭文化早期(5500年前)。至于马家窑文化发现的青铜器则可能传自江汉地区，因为，尽管该文化受到西、中亚文化的影响，但马家窑文化的铜器与江汉地区的锡、铅青铜雷同。江汉地区文化对马家窑文化的影响，笔者在《宝墩文化来源研究》一文中已经有所论述；同时，甘青地区出现水稻的时间(5000年前)比出现小麦的时间更早，也说明江汉地区稻作文化比西亚小麦文化更早地影响到甘青地区。我们有理由期待江汉地区更多、更早青铜器的发现。
第二，中国的铜器是否最早从江汉地区起源，可能还需更多的地下材料印证，因为，仰韶文化与红山文化发现了6000多年前的铜器或遗物，比屈家岭文化早期还要早。从目前材料看，我们认为，中国北部铜器的出现大体与西、中亚同步，只是考古发掘时间较短，发现的数量不及西亚多。而江汉地区也还存在发现更早铜器的可能性。
第三，学术界部分学者对江汉地区的青铜文化有所轻视，并出现青铜文化西来说。其实，从广泛出现青铜器来说，江汉地区石家河、后石家河文化与中国北方的石峁文化、陶寺文化、夏家店文化、齐家文化等大体同时进入青铜时代，江汉地区的青铜文明比西北地区毫不逊色，甚至还要早200-300年。
（本文原载于《南方文物》2020年第4期）
责任编辑：王占阳