原標(biāo)題：遼代“首鋼”出土記
臺禹微制圖
近日，北京市延慶縣大莊科鄉(xiāng)遼代礦冶遺址群入選“2014年度全國十大考古新發(fā)現(xiàn)”。這是繼金中都水關(guān)遺址入選1990年度中國十大考古新發(fā)現(xiàn)后，時隔25年，北京再次有考古項目入選年度十大考古新發(fā)現(xiàn)，這使該遺址群再次成為大眾關(guān)注的熱點。人們不禁好奇：這處遼代礦冶遺址群是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？遺址中有哪些考古新發(fā)現(xiàn)？
遼代“首鋼”重見天日
中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所博士后黃興從最初挖掘到后期研究全程參與了該遺址的考古工作。黃興告訴《中國科學(xué)報》記者，大莊科遼代礦冶遺址的發(fā)現(xiàn)其實是十分“意外”的。
2006年9月的一天，延慶縣文化委員會的工作人員聽當(dāng)?shù)氐拇逯f，自己家里蓋房子時曾發(fā)現(xiàn)過一座“窯”。這座“窯”有2米多高，已經(jīng)殘破了。于是，文委的工作人員在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)了七八座同樣的“窯”。但沒有人知道這些“窯”的用途。
之后工作人員查閱了大量資料，因為大莊科有明代長城遺址，便據(jù)此推測這些“窯”可能是為修長城而鍛造鐵器的高爐。于是在《北京日報》上發(fā)表了《延慶發(fā)現(xiàn)8座明代冶鐵高爐遺址》一文，引起了業(yè)內(nèi)專家的廣泛關(guān)注。
北京科技大學(xué)與北京大學(xué)的考古專家相繼到這一區(qū)域進(jìn)行考察，成果頗豐，在大莊科鄉(xiāng)其他地區(qū)又發(fā)現(xiàn)了不少冶鐵遺跡和礦產(chǎn)遺跡，并且認(rèn)定該遺址是燕山地區(qū)規(guī)模較大、保存最為完整的遼代冶鐵遺址。至此，大莊科的古代礦冶群揭開了神秘的面紗。
黃興告訴《中國科學(xué)報》記者：“北京在遼代以后的大部分時間里是中國的首都，但除了皇家建筑外，目前還沒有發(fā)現(xiàn)與其首都地位相稱的其他產(chǎn)業(yè)或居住區(qū)的大規(guī)模遺址。該遼代礦冶遺址是目前全國范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的礦冶遺址中規(guī)模最大、保存狀況相對來說也是最完好的。”
遼代設(shè)“五京”，北京是其中之一的“南京”。大莊科礦冶遺址群的所在區(qū)域，歷史上是宋遼戰(zhàn)場的前沿地帶。這些遺址既可能生產(chǎn)兵器等軍用產(chǎn)品，也可能生產(chǎn)生活用具。遺址群表明，宋遼時期冶鐵技術(shù)已經(jīng)從中原傳到了邊遠(yuǎn)地區(qū)，所以這項發(fā)現(xiàn)必將深化冶鐵技術(shù)交流與傳播的研究。
我們可以想象一下，900多年前，在遼代的大莊科地區(qū)高爐林立，工匠們有條不紊地完成一道道工序，冶煉出一爐爐鐵水，鑄造出一批批工具，運往全國各地。其地位一點也不亞于今天的首都鋼鐵公司。
先進(jìn)的工藝
考古人員在冶鐵爐的地層中，發(fā)現(xiàn)了大量遼代瓷片，以及“開元通寶”、“至道元寶”“景德元寶”“祥符元寶”等唐宋時期的錢幣，又對冶鐵遺物做了碳14測年，兩者結(jié)合，判斷出這些冶鐵高爐的年代距今已有900年~1000年歷史。
北京市文物研究所劉乃濤是該遺址考古發(fā)掘工作的領(lǐng)隊，他告訴《中國科學(xué)報》記者：“遼代礦冶遺址是目前國內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的冶煉遺址中規(guī)模最大、冶煉爐數(shù)量最多，保存最完整的遺址。”
在遺址中，有全國范圍內(nèi)目前發(fā)現(xiàn)的唯一具有完整圓周結(jié)構(gòu)的爐子，其他遺址發(fā)現(xiàn)的冶鐵爐有的只剩下一半，有的甚至只有爐基。從研究角度來講，這種保存相對完好的遺址對研究當(dāng)時的爐形、冶金技術(shù)及復(fù)原都有相當(dāng)大的價值，提供了學(xué)術(shù)價值很高的原始資料。
遼代礦冶遺址目前發(fā)現(xiàn)的冶煉遺址中有炒鋼爐，但后期加工技術(shù)的設(shè)備尚未發(fā)現(xiàn)。
“與其同時代的宋朝已普遍使用‘灌鋼法’，這在《夢溪筆談》中有詳細(xì)的記載。”黃興向《中國科學(xué)報》記者介紹道。
要衡量一種冶煉技術(shù)在當(dāng)時的社會條件下是否先進(jìn)，考慮的因素有產(chǎn)量、能效、產(chǎn)品質(zhì)量等。由于在遺址現(xiàn)場并未發(fā)現(xiàn)冶煉好的成品，考古團(tuán)隊只能從產(chǎn)量和能效兩方面來推測遼代礦冶遺址達(dá)到的技術(shù)水平。
“從冶鐵爐的爐門大小、數(shù)量可以推測出其產(chǎn)量的大小，從冶煉技術(shù)可以推測出當(dāng)時的噸鐵能耗等。”黃興說，遼代礦冶遺址在當(dāng)時的冶煉技術(shù)上應(yīng)該屬于一流中等的水平，“當(dāng)時的冶煉技術(shù)以中原的宋朝最為先進(jìn)，目前在河南、河北南部、山東西部發(fā)現(xiàn)的遺址中爐址數(shù)量非常多，而且爐形非常具有創(chuàng)新性，引領(lǐng)了當(dāng)時冶鐵技術(shù)的發(fā)展方向。”
使用“生鐵制鋼技術(shù)”
從考古研究中可以推測出當(dāng)時使用的是“生鐵制鋼技術(shù)”。黃興介紹，“生鐵制鋼技術(shù)”是中國古代非常了不起的發(fā)明，直到現(xiàn)在我們采用的還是兩步煉鋼法。先在鋼爐中將礦石還原為液態(tài)鐵，冷固之后再加熱“炒碳”，將生鐵“炒”成鋼或熟鐵。中國古代有兩種炒鋼工藝，在遼代礦冶遺址中發(fā)現(xiàn)這兩種炒鋼工藝都存在。一種方法是比較先進(jìn)的，在高爐旁直接炒煉，炒鋼渣重新扔回爐中冶煉，這樣不用提高溫度重新加熱熔化，而且損耗也比較小；另一種方法是將生鐵運到其他地方集中炒煉。
黃興介紹，在遼代礦冶遺址發(fā)現(xiàn)之前，一是沒有完整的遺址可供研究，二是爐中高溫、高壓、腐蝕性強的狀態(tài)沒有辦法直接觀察，而古代的冶鐵技術(shù)條件與現(xiàn)代完全不一樣，考古研究者對鼓風(fēng)、木炭等等的作用機制不是很清楚。遺址的發(fā)現(xiàn)為研究人員提供了很好的實物證據(jù)。在研究過程中，考古團(tuán)隊采用了計算流體力學(xué)來模擬爐中的環(huán)境，另外值得一提的是“冶鐵模擬實驗”，“我們重新復(fù)建了遺址中的冶鐵爐，模擬當(dāng)時的生產(chǎn)過程，真實地‘煉了一把鐵’。”黃興笑著說，“通過這兩種方法，我們對古代的冶鐵工藝有了非常深入的認(rèn)識。”
“目前我們在現(xiàn)場已經(jīng)挖掘出了冶鐵廠和居住地遺址，下一步計劃對遺址旁河流周圍進(jìn)行挖掘，考察當(dāng)時的冶煉技術(shù)如何利用水利，在目前已挖掘遺址的北邊還有一些冶鐵爐，這也是下一步的考古挖掘?qū)ο蟆！秉S興說。（韓天琪）