光学仪器应用让四千年前古铜器重现世间

　　面对出土四千年前的铜器，人们不由得心生敬意。这些中国文明最早的遗存尽管遭受岁月的侵蚀，改换了面目，但借助现代科技和仪器，它们所携带的文化和技术基因，却能够清晰地呈现在现代人面前。

　　“学会冶炼铜，是人类进入文明时代的一项重要标志。因为铜的冶炼铸造非常复杂，不是小打小闹，复杂化的社会才能支撑。”北京科技大学冶金与材料史研究所所长梅建军说，铜的冶炼需要一个专业的工匠阶层来操作，这只有生产力很发达的时候才能实现。中国商代拥有灿烂的青铜文明。而中国复杂的冶铜技术是如何起源和演变的，人们知道得很少。

　　最近几年，在国家文物局的重视和指导下，“文化遗产保护关键技术研究”、“中华文明探源工程”、“指南针计划专项”等一批重大科研项目的组织实施，科技人员在冶金技术起源以及金属与矿冶文化遗产的保护方面，取得了一批重要成果。在保护文物完整的前提下，一些我国早期金属器物携带的宝贵信息陆续被人们所知，这为揭示中国早期冶金技术的演变提供了线索。

　　作为近年来参与此项工作的专家之一，梅建军告诉记者：“我们主要研究三类对象：一是考古发掘出土的早期铜器；二是在考古遗址上发掘出土的或采集的矿冶遗物，主要是冶炼炉渣及冶炼的中间制品；三是发掘出土的或采集的铸范资料，包括石范和陶范。研究的绝大多数标本和样品的年代，均落在公元前2300年至公元前1500年间。”

　　从古代地层里掘出的那些颜色晦暗的金属渣，很不起眼，却有助于回答中国金属文明的起源。“以前考古上主要关注的是出土的铜器，现在我们对冶炼遗址研究也投入了很大精力。”梅建军说。

　　研究人员利用金相显微镜和扫描电子显微镜等理化分析手段，来检测特定地区出土青铜器和冶铸遗物的成分及显微组织等。

　　在那些宛如现代抽象美术，或遥感图像的金相组织照片里，色块和线条截然不同的组合，透露出不同的铸造和锻造工艺。

　　通过探讨各地区冶铜技术和青铜合金配比等冶铸工艺，以及铜器的制作加工工艺、陶范和坩埚材料的选择和制作技术，研究者就可以归纳、总结和比较各地区早期冶金技术发展的特点。

　　比如说，位于河南偃师二里头村的二里头遗址发掘出的大量铜器，以及铸铜遗址出土的陶范、石范、坩埚和炼渣等遗物，就在现代仪器的侦测下，吐露出一些重要信息。

　　科技人员分析了30件铜器标本和6件铜渣标本。现代科技揭示了这些铜质文物的内涵：22件铜器是铸造品，另外8件的金相组织表明它们经过了加工。从成分上看，铜器中有纯铜、砷青铜、锡砷青铜、铅锡砷青铜、锡青铜和铅锡青铜等6种材质。

　　对铜渣样品进行金相组织分析后，科技人员得出以下认识：二里头遗址的出土铜器，虽然对铜、铅、锡和砷的配比与金属器物功能的关系有一定认识，但合金比例不稳定，当时锡和铅已经有意识地加入。

　　二里头遗址的年代在公元前1780年到1529年，正好在商代之前。人们认识到，中原地区在合金熔炼、合范铸造等方面，在二里头时期已经达到了较高的水平。

　　包括二里头文化遗址在内，研究人员总共分析了分别出自中原、北方和西北的18处早期文化遗址。其中，西北地区出土的金属文物是分析数量最多的。研究人员发现，多属于齐家文化的这些铜器材料和工艺十分丰富，这进一步表明西北地区在中国早期冶金发展的进程中，扮演了十分关键的角色西北地区铜器技术创新十分活跃，对于中原和北方有明显影响。

　　先进的仪器不光能金属器物本身的性质，还有可能说清它的材料来源。“比如我们可以对青铜里的铅做同位素分析，看铅是从哪个矿区运来的。”梅建军说。这样就有助于我们了解从采矿地到冶炼地，再到使用地的路径。现在这一类工作还在继续，更多重要的历史秘密将被揭示。

　　随着先进科技手段的普及（主要是各种光学仪器的应用），近年来发现的很多铜采冶遗址，就具备了更高的价值。据梅建军介绍，加强对生产性遗址的重视，整合研究与保护功能，已成为早期金属文物保护的必然思路。