梁嬋

摘 要：玉林六西村古代冶煉遺址位于廣西玉林市興業(yè)縣龍安鎮(zhèn)六西村六樂(lè)屯一山腳處，面積約3000平方米。研究采用金相、礦相、掃描電鏡及能譜分析（SEM-EDS）等研究手段，對(duì)六西村冶鐵遺址的6個(gè)爐渣冶金遺物樣品進(jìn)行了成分和顯微組織檢測(cè)分析。結(jié)果表明，該遺址為煉鐵遺址，采用生鐵冶煉技術(shù)，煉鐵渣屬錳硅系爐渣。

關(guān)鍵詞：冶金史;嶺南地區(qū);唐宋時(shí)期;冶鐵爐渣;冶金考古

中國(guó)的生鐵冶煉技術(shù)傳統(tǒng)獨(dú)特于世界其他地區(qū)近兩千年之久。生鐵的發(fā)明與應(yīng)用，對(duì)古代中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響極其深遠(yuǎn)。廣西地區(qū)在中南半島和中原地區(qū)的連接之處，從古代開(kāi)始就已經(jīng)成為文化交流的重要地方。通過(guò)對(duì)中華文化圈邊疆少數(shù)民族地區(qū)的古代冶鐵遺址進(jìn)行研究，揭示其技術(shù)內(nèi)涵，為探討中華古代文明傳播路線提供新的科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為人類文明史研究特別是考古學(xué)、歷史學(xué)研究提供新的科學(xué)資料。

1 廣西興業(yè)六西村冶鐵遺址情況介紹

廣西興業(yè)六西村冶鐵遺址位于廣西興業(yè)縣的龍安鎮(zhèn)，因?yàn)楫?dāng)?shù)氐纳襟w得名為“綠霞”，其諧音為“綠鴉”。北宋時(shí)期，綠鴉是嶺南名鎮(zhèn);南宋時(shí)期，其是中國(guó)主要的冶鐵基地之一，亦稱“綠鴉場(chǎng)”。①我國(guó)的考古學(xué)家結(jié)合當(dāng)?shù)氐倪z址情況和特殊的陶片分析，認(rèn)為該遺址主要始于唐，盛于宋，衰于明。②六西村遺址在龍安鎮(zhèn)的六樂(lè)屯山腳下，經(jīng)過(guò)GPS數(shù)據(jù)測(cè)定，該遺址海拔高度在98米左右，遺址面積約為3000平方米。并且該區(qū)域的地勢(shì)較為平緩，植被茂盛，東側(cè)為地勢(shì)平坦的水田，西側(cè)為南流江流域上游。在實(shí)際考察中發(fā)現(xiàn)，該遺址中具有兩個(gè)煉爐，質(zhì)地堅(jiān)硬，似為三合土制作而成。爐頂部分有少許缺失，并且爐體已經(jīng)被掩埋，其中一個(gè)煉爐（圖1）已經(jīng)露出地面，頂部高為135厘米，直徑為45厘米，爐壁厚度不均勻，在7厘米到12厘米之間，深度還沒(méi)被探測(cè)到。并且在遺址的表面可以發(fā)現(xiàn)大量的爐渣碎片和鼓風(fēng)管碎片（圖2），這些碎片堆積深度為2米以上，并且爐渣的表面呈現(xiàn)玻璃狀，顏色多為褐綠色或者褐色，截面顏色多為褐色，且某些爐渣存在一定的縫隙。其中鼓風(fēng)管為長(zhǎng)筒形狀，內(nèi)部夾雜一些泥質(zhì)，外部直徑為5厘米左右，長(zhǎng)度大約為45厘米。但是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)鐵礦石。

2 遺址樣品的分析儀器和方式

首先從采集的爐渣樣品中隨機(jī)抽取片狀爐渣，然后經(jīng)過(guò)清潔、打磨、鑲嵌、磨光、光學(xué)觀測(cè)以及表面噴碳等處理將其制作成抽樣樣品，選擇其中最大內(nèi)接面積的6個(gè)樣品進(jìn)行檢測(cè)。在北京科技大學(xué)冶金與材料史研究所和北京大學(xué)考古文博學(xué)院徠卡DM4000M型金（礦）相顯微鏡的輔助下，對(duì)樣品的金相組織進(jìn)行觀察和分析，并對(duì)樣品拍照。

3 檢測(cè)和分析選擇的遺址冶金物質(zhì)

前面對(duì)爐渣礦相觀察結(jié)構(gòu)分析顯示，爐渣的本體內(nèi)部沒(méi)有礦體等其他物質(zhì)，并且該爐渣的融化度較好，顆粒為均質(zhì)金屬鐵顆粒，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)三氧化二鐵物質(zhì)。樣品中的基體掃描沒(méi)有發(fā)現(xiàn)銅、鋅和銀等金屬顆粒，且這6個(gè)樣品都是以錳硅系為主要的組成成分，玻璃態(tài)居多，部分樣品存在一定的縫隙。在爐渣的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，它們都?xì)埓嬉恍╄F顆粒，并且其數(shù)量和大小不一，大小一般在20到1200微米之間。爐渣的基本成分大多是鐵磷系或者是鐵錳系物質(zhì)，金屬顆粒一共有16顆，對(duì)那些遭到損壞嚴(yán)重的樣品進(jìn)行分析和探究，發(fā)現(xiàn)其中的鐵顆粒都是生鐵組織形式。

4 結(jié)果分析和研究

4.1 確定爐渣樣品的具體性質(zhì)

經(jīng)過(guò)分析得知，這6個(gè)樣品的成分都為錳硅系，并且基本以玻璃態(tài)的硅酸鹽為主要形式，其中含有錳橄欖石的樣品有4個(gè)，并且在這些爐渣樣品檢驗(yàn)中都發(fā)現(xiàn)有金屬鐵顆粒存在，這也是爐渣煉鐵的主要根據(jù)之一。對(duì)利用顯微鏡觀察下的爐渣本體結(jié)構(gòu)和其所含有的成分分析，結(jié)合古代爐渣的研究資料①，得出這6個(gè)爐渣樣品都為煉鐵爐渣。

4.2 對(duì)爐渣的軟熔溫度進(jìn)行確定分析

結(jié)合SEM-EDS的分析結(jié)果，為了能對(duì)冶煉溫度進(jìn)行粗略的推測(cè)，需要將生鐵爐渣的基本成分進(jìn)行配氧之后求出具體的平均值。在具體的分析中可以看出，該遺址中的爐渣樣品中氧化錳、二氧化硅以及氧化鋁的含量占據(jù)總體含量的90%左右，因此只需要考慮這三種元素即可。并且經(jīng)過(guò)對(duì)氧化錳、二氧化硅、氧化鋁的三元渣系圖分析，可以斷定爐渣樣品的平均軟溶溫度在1200攝氏度左右。

4.3 煉爐確定

結(jié)合爐渣的外貌和形狀進(jìn)行分析可以了解到，該處遺址中至少含有一種可以排渣的豎爐類型。爐渣樣品殘存有生鐵組織金屬鐵顆粒，且爐渣基體沒(méi)有浮氏體存在，表示該煉爐的爐生較長(zhǎng)，并且爐體煉鐵溫度較高，還原技術(shù)較好，其在熔融狀態(tài)下滲碳能力較強(qiáng)。

4.4 鐵顆粒及產(chǎn)品

經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這6個(gè)樣品中有3個(gè)樣品的金屬顆粒外徑較大，對(duì)直徑小的金屬顆粒分析得知，該遺址原用于煉鐵的可能性較大。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，16個(gè)金屬顆粒中含錳元素的有14個(gè)，含量平均在1.03%，而在1%到3%左右的錳含量可以有效增加共晶團(tuán)細(xì)化的作用，且其對(duì)珠光體具有一定的細(xì)化和穩(wěn)定作用，伴隨著鑄鐵的逐漸凝固，可以分析出其具體的硬化相。錳含量的增加，可以有效提升鑄鐵的硬度、耐磨性質(zhì)以及整體強(qiáng)度，從而增加鑄鐵的整體性能。

4.5 鐵礦石和助熔劑

經(jīng)過(guò)田野調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，這處遺址并沒(méi)有鐵礦石，從古文記載中可以發(fā)現(xiàn)，其主要的礦石原料應(yīng)該為砂鐵礦。結(jié)合實(shí)際調(diào)查分析，遺址附近區(qū)域仍然存在能夠進(jìn)行砂鐵礦生產(chǎn)的區(qū)域，并且鐵礦石很有可能來(lái)自該地區(qū)。

對(duì)樣本進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，錳在所取樣品中含量較高，說(shuō)明錳可能是一種用于煉鐵的助溶劑，也說(shuō)明可能存在錳礦。在遺址附近發(fā)現(xiàn)錳礦的區(qū)域主要有玉林陳村、玉林新莊、興業(yè)城隍，其中高品位富集錳礦主要在陳村、新莊區(qū)域。同時(shí)結(jié)合對(duì)隍礦區(qū)錳礦的調(diào)查結(jié)果可知，高鐵貧錳礦石所產(chǎn)生的錳元素很有可能就是作為助溶劑的錳元素。

4.6 確定鼓風(fēng)管

六西村冶煉遺址遺存的鼓風(fēng)管與廣西玉林其他古代冶鐵遺址廣西貴港地區(qū)早期冶鐵遺址、廣西北流容縣漢唐冶銅遺址遺存的鼓風(fēng)管，在類型、材質(zhì)和制作技術(shù)方面為同一傳統(tǒng)。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)分析，玉林興業(yè)六西村冶煉遺址為煉鐵區(qū)域，生鐵冶煉技術(shù)是其主要的煉鐵方式。其爐渣的成分主要為高錳成分，錳礦在遺址的附近可以尋找，其冶煉過(guò)程是以錳作為助熔劑。

（致謝：本次檢測(cè)分析研究結(jié)果得到了廣西民族大學(xué)黃全勝教授的大力幫助支持和指導(dǎo)，謹(jǐn)此致以衷心感謝。）