中國冶煉技術本土起源：從長江中遊冶煉遺存直接證據談起（一）
【摘要】中國青銅技術西來的說法仍有許多難以自圓其說的疑問，包括傳入路線不明、技術發展脈絡不同、青銅器的器型和製造方式不同等等。本文認為中國青銅技術並非接受外傳，而是本土自行發展，其源頭在長江中游地區。長江中游具備礦物易得和陶窯技術先進兩項優勢，且其國家社會已經足夠發達和複雜，足以供養工匠，並形成對金屬器的需求。儘管目前學界普遍將長江中游大溪文化、屈家嶺文化、石家河文化乃至後石家河文化都歸類為「新石器時代」，因此發掘時並不留意與青銅技術相關的遺迹遺物，留下的資料稀少零散，但是通過仔細梳理考古資料，我們發現長江中游地區公元前第四千紀和公元前第三千紀的諸多遺址，如龍嘴、屈家嶺、一百三十畝、石家河、殷戴家灣、金雞嶺，以及幕阜山區的諸多遺址等，其實均已經發現銅塊、青銅工具、紅銅及青銅煉渣、冶煉工具和設施、相關廢品等直接證據，並先後出現過普通圓型爐、豎穴式圓型爐、長型橫穴式爐，長條型龍窯式熔銅爐以及用煉缸進行冶煉和熔銅的坑式冶鑄工作坊，並且其冶煉活動深入其精神文化中，影響整個社會。這說明，長江中游經歷了漫長的認識銅料並探索冶煉的過程；此時，周圍地區並沒有別的掌握青銅技術的文明，因此長江中遊冶煉技術無疑是本土起源的。
【關鍵詞】中國冶煉起源 古冶金考古學 長江中游 早期冶鑄技術 煉爐遺迹
【聲明】本文作者為郭靜雲、邱詩螢、范梓浩（以上作者為台灣中正大學歷史系）、郭立新（中山大學人類學系）、陶洋（湖北省文物考古研究所），原文刊載於《南方文物》2018年第3期；若有引用或轉載，務請註明作者以及原刊來源。
一、前言
（一）對當前冶銅起源研究及其內在矛盾的檢視
1、西來說產生的背景
從安陽殷墟發掘以來，學界對中國上古青銅文化的探討，主要集中於黃河流域的遺址，如二里頭、二里崗、殷墟等，以這些遺址作為中國上古青銅文化的代表。順著這個觀點思考，目前學界的主流觀點認為，上述黃河流域遺址是中國青銅文化發展的中心，因此，釐清其技術的來源，便可以確知中國青銅文化的來源。上述遺址的青銅技術已經很成熟，卻沒有發現早期冶煉的遺存，況且黃河流域並無易採的礦脈，不可能自生髮展出青銅文化，因此，黃河流域青銅技術由外地傳入，近來逐漸成為共識。這基本上是很難反駁的事實，但關鍵問題在於，青銅技術來到黃河地區的方向、原本創造和傳承的族群，以及創造者的文化屬性。這些問題並未獲得充分答案，相關研究仍存在著很多矛盾。
二十世紀世界較流行的觀點為中國青銅技術深受西方文化影響。此觀點有幾種依據。如經常有提及，由於中亞的米努辛斯基地區蘊藏豐富礦產並靠近中國西北，因此會有文化傳播關係；而且，目前中國西北區域出土了一些時代相對早、技術不成熟的紅銅、砷銅與青銅器[1]，學界對其可能的礦源有所判斷[2]。在這些資料下，探究中國青銅技術源頭的焦點，逐漸聚焦於新疆、甘肅、陝北等西部地區[3]。近來，隨著西城驛遺址資料的公布[4]，黃河流域青銅技術經由西方「史前絲路」傳來，中國上古冶金技術起源於西方的「西來說」 成為主流觀點[5]。
2、西來說關於原創地的疑問
至於青銅技術源於西方何處，仍有包括中亞和北亞地區阿凡納謝沃文化（AfanasievoCulture）、奧庫涅夫文化（OkunevCulture）、安德羅諾沃文化（AndronovoCulture）等不同說法[6]。但是這些說法均有很多缺環，比如說，因為在新疆地區迄今沒有發現早於公元前2000年的銅器或煉銅依據，所以西方技術經新疆地區傳入中國的論點缺乏證據；同時因為缺乏蒙古國地區的資料，冶煉技術經過蒙古草原的路線傳入中國的說法也難以成立。[7]此外，亦有學者認為，考古資料無法顯示中亞煉銅文化進入中國的現象。比如說，雖然有一種常見的論點認為，阿凡納謝沃文化為中國青銅技術的源頭，但是中國考古資料並沒有顯示阿凡納謝沃文化的影響，因此相關討論缺乏實際證據。[8]
又如探討黃河上游齊家文化時（據碳十四數據其年代範圍為2300-1500 BCE，核心年代範圍為2200-1750 BCE）[9]，可以發現其銅器的成分和技術與草原耶陸寧文化（EluninoCulture）以及塞伊瑪–圖爾賓諾遺存（Seima-Turbinocomplex）有可比性；但是，耶陸寧文化的年代，根據碳十四校正數據大範圍為公元前2000－1600 BCE，核心範圍則在公元前1800－1600 BCE[10]，明顯比齊家文化的年代晚。河西走廊西城驛遺址用碳化粟種測年結果，冶煉活動最密集遺存的年代是公元前2200－1800 BCE[11]；黃河中游發現紅銅器的陶寺遺址的年代為公元前2300－1850 BCE。都早於南西伯利亞的早期冶煉遺存。
3、合金技術發展之別
就合金成分而言，中亞以西地區的合金技術發展規律如下：早期以砷銅與鋅銅為主，晚期以錫銅為主。而就華北地區出土青銅器來看，合金技術的發展情況卻正好相反。齊家文化金屬器比例最高的為純銅，此外有少量經鑒定為錫鉛銅、鉛銅和錫銅。而時代更晚的四壩文化（1800－1500 BCE），除了純銅及錫銅之外，另出現了17件砷銅、9件錫砷銅和1件砷錫鉛銅[12]；但是我們無法肯定，這些器物中的砷料是有意加入於合金中，還是銅料中混雜的成分。同一群學者一方面承認，砷的出現乃因甘肅省的銅礦含砷，只能算是雜質[13]；另一方面卻又假設，四壩文化有砷銅合金技術[14]。我們傾向於贊成第一種論點，原因是在四壩文化遺址所出土的10件銅錫合金的器物中，砷無疑為雜質（在這方面學者們看法無二)，所以合理判斷，在17件少量含砷的銅器中，砷料也是銅礦的雜質成分而已。此外，在四壩文化遺址中出土了33件純銅的器物，因此就比例而言，四壩文化與齊家文化情況一致，以純銅器物為主。
黃河中游陶寺遺址的銅器中也含有一點砷，但學界普遍認為這不是人工砷銅合金，而是自然銅料中含有的砷，只能算是雜質[15]。對這種含砷銅器來源的看法，由於鄰近陶寺遺址的中條山礦脈為砷黝銅礦（TennantiteCu12As4S13）[16]，因此有些學者提出黃河流域的青銅技術為獨立起源的假說，並認為其礦源就位於中條山[17]。但這種說法亦有不合理之處，因為中條山的礦脈較深，不易發現而取得，需要專業的地下井巷結構出現後，人們才可以採得礦石。青銅技術最初發明之時，毫無採礦經驗和技術的古人不可能使用這種礦源，甚至難以發現此礦脈的存在。世界歷史中，冶煉技術原生區域的開採條件，都不會像中條山礦脈那麼困難[18]。
不過在中國境內含砷的銅礦並不罕見，如長江中下游安徽地區的銅礦也含有少量砷，礦脈裸露於地表上，易於發現和開採，此處早期開採遺址可溯源至公元前第18－16世紀，附近也發現有阜南台家寺商時期遺址[19]，以及北陰陽營上層早商時期遺址（18－14世紀）[20]。長江中游早商青銅器也測到有一點點作為雜質的砷，在硫化銅礦中（copper sulphides），含有砷成分的礦物並不罕見[21]。
中國東北地區內蒙古林西銅礦冶遺址的研究結果表明，這裡曾對銅、錫、砷共生的硫化礦進行過大規模的開採，礦石經過焙燒直接還原生成了銅錫砷合金[22]。林西大井礦發現殷商時期開採的古礦遺址[23]。就此判斷，在這些礦冶遺址周圍分布的夏家店下層文化（核心年代為公元前1800－1400 BCE）出土的銅器，其礦源就源於本地，而且，夏家店下層文化的影響零星見於整個華北地區[24]。
總體來說，公元前第二千紀廣泛存在著銅器的流動，同時應該也有礦料貿易，所以，對於當時含砷料的銅礦來源，難以提出可靠的觀點。重點是，即使檢測出砷，但因為砷是作為雜質存在，而不能以此證明公元前第二千紀華北地區的銅器技術是傳自中亞或北亞地區，這原本就是兩種互不相干的問題。
中國由人工有意製造出來的砷銅合金，最早見於西元前第一千紀的新疆地區。此時在西亞、中亞和北亞地區老的砷銅技術已逐漸被錫銅合金所取代，而黃河流域、長江流域穩定用錫銅（或錫鉛銅）技術，並無砷銅。但是新疆卻反而出現砷銅合金，而且其砷料為合金成分而不是銅礦的雜質。從西亞和中亞地區的發展脈絡來看，新疆地區回到落後技術的現象，表面上令費解[25]。此疑問基於兩種認識：第一，人們先發明砷銅，後發明錫銅；第二，將新疆視為與黃河流域交往一直很密切的區域。但實際上，第一，黃河流域及長江流域並沒有經歷從砷銅到錫銅的發展歷程，其合金技術自始至終皆以錫鉛銅為主流；第二，新疆地區族群與黃河流域諸國的交流並非那麼頻繁和直接。因此，上述的討論基礎並不存在。我們認同新疆青銅技術有可能源自中亞的觀點，所以新疆作為中亞的邊緣區，在中亞地區已幾乎放棄老技術時，邊緣地區反而繼續在用。新疆地區或許有時候也會與中國西北甘青陝地區交換器物，但總體來說，該地區與中國其它區域的青銅器相比，確實有其特殊性。所以，就砷銅而言，中國並沒有形成製造砷銅的傳統，不像西方是從純銅鍛造伊始，經由砷銅技術之後才發明錫銅技術。中國青銅技術是先有純銅，但從發明合金技術伊始，就以錫和鉛為主要合金成分。
儘管新疆之外中國各地成熟青銅器技術均一致，但西北地區與中亞、北亞銅器技術卻有一種相似之處，即二者技術來源都並非純粹單一，而是複雜多元，包括不同的礦源、合金、製造方法等。代表黃河中游地區的二里頭遺址也同樣表現出青銅器來源多元的特點。二里頭二、三期（1700-1550 BCE）發現一件純紅銅殘片、兩件錫鉛青銅（包括殘片，但其中鉛的成分很低）、一件砷銅錐（砷含量為4.47%），這種情況說明銅器來源複雜。然而從二里頭遺址第四期起至二里崗文化（黃河中游鄭州-偃師地區，1550-1300 BCE），冶金技術及礦料來源開始與同時期的江漢地區盤龍城遺址一致，自此以來，黃河流域青銅文化才真正步入興盛時期[26]。
也就是說，如果我們只觀察黃河流域地區，我們會發現公元前第二千紀前半葉只有簡單初步的純銅技術，但從公元前第二千紀中期起，錫鉛銅合金技術才迅速發展和興盛起來。這種情況容易使學者得出中國所吸收的青銅技術是來自外地的結論，因為只有通過模仿和借鑒，才能在短時間內迅速掌握高超的青銅冶鑄技術，從而快速邁入成熟又發達的青銅文明。[27]但這種看法的重點在於將黃河地區等同於中國，將黃河流域沒有原創的青銅技術的說法等同於或放大為中國沒有原創的青銅技術。黃河流域確實沒有原創的冶煉技術，但是中國地區並不只有黃河流域和華北地區。
若從黃河流域和華北以外的地區找尋青銅技術來源，我們認為目前最缺乏關注，而實際上最需要關注的，就是中國南方長江流域的出土資料。首先，長江中游發現中國境內最早的國家體系，年代相當於西亞蘇美；第二，長江中游礦源豐富，很難想像發達的國家對其周遭礦源無所知悉。第三，長江中游的武漢盤龍城遺址（二期至六期為早商時期，約公元前18-14世紀）所出青銅器都屬於銅鉛錫合金，且其三元合金比例與同時代二里頭、二里崗和其它遺址所出銅器相比較，成份更為穩定，且按其比例製造的青銅器，硬度和抗拉度宜於製造鋒刃器[28]。安陽殷墟出土的冶煉和鑄造場所的資料表明，時代比盤龍城更晚的殷墟，其銅鉛錫合金配比反而不如時代早的武漢盤龍城穩定。殷墟孝民屯鑄銅遺址的煉渣，雖然有銅錫鉛三元合金的痕迹，但卻以銅鉛和銅鉛砷合金為多，此應指涉錫料不足的情況[29]。這些證據使我們考慮，銅錫鉛三元合金技術似為長江中游的「專利」。這些問題都值得關注及詳細研究。
4、青銅器種類以及熔煉和鑄造方法之別
除了合金技術發展脈絡與西方不同之外，中國主流製造的青銅器與西亞完全不同。首先，商文明通用的煉銅工具是煉缸（smelting vat，也稱為「大口缸」），這種特殊技術源自長江中游，而未見於中國之外的青銅文化中[30]。次之，中國的青銅容器成為主要禮器和文化指標，成為所謂夏商周文明的「標牌」，其餘地區的青銅器反而以兵器和裝飾品為主[31]。況且，因為以鑄造大型豪華容器為目標，而採用的陶質合范鑄造技術，也成為中國青銅文明的獨有特點。
（二）長江中遊說的形成背景
圖一、長江中游主要早期采銅區和遺址分布。1.龍嘴 2.石家河 3.屈家嶺 4.盤龍城 5.吳城 6.大路鋪 7.童家 8.法雨寺 9.殷戴家灣 10.香爐山 11.上羅村 12.金雞嶺 13.城頭山 14.一百三十畝
由於中國青銅技術的獨特性，部分學者始終認為，或許其並非由外地傳入，而是本土起源[32]，但是在溯源研究中，均遇到絕境。我們認為，這都是「黃河流域中心觀」所導致的結果。在這種觀念支配下，古中國文明幾乎同等於黃河文明，受此種觀念之束縛，學者們過往很少關注長江流域早期文化進程，或者下意識地認為南方青銅技術及相關文化均源自北方[33]，因此極少思考中國青銅技術源自長江流域的可能性。
不過，還是有學者提出中國青銅文化是在長江流域原生創造的觀點。如郭沫若在1945年就已提出，商文明青銅文化可能起源於南方：「因為古來相傳江南是金錫的名產地，而南方的發掘先例向來是很少的。或許是南方低濕，古器不容易保存的原故吧？」[34]
其實客觀地看，中國南方的湖北江西一帶，在先天上具有礦產的優勢，實際上也發現了許多古礦井遺址，年代不晚於公元前第二千紀早期。因此，也有學者注意到長江中游早期冶煉技術遺存。如提出商代的南方中國或許亦有其獨特技術，而和北方相互交流技術[35]。中國境內有些學者注意到長江中游公元前第四千紀末屈家嶺文化或已對銅料有所認識[36]。近年來有少數考古學家在長江中游礦區進行發掘，且針對南方地區零星發現的銅器與礦冶遺址的蛛絲馬跡，試圖建構南方冶金技術起源的脈絡，而不是簡單地認為「自北方傳來」[37]，包括少量以盤龍城資料為基礎的研究，研究南方早商時期的冶煉技術[38]。另有些學者則從更多元的角度論證了黃河中游的青銅文化源於長江中游[39]。這些研究成果初步揭示，長江中游地區的冶煉技術有著鮮明的自身特色，在相應的社會文化條件和自然資源方面具備顯著優勢，起源的時代也很早。是故，在探索中國青銅冶煉技術及其文化來源時，學界應進一步關注長江中游地區。（圖一）
圖二、城頭山城內橫穴窯平面和剖面圖：Y10大溪二期；Y4大溪三期
金屬冶煉技術起源需具備兩項必要條件：陶窯技術發達及活動區域內有銅礦存在，在長江中游地區，均可發現滿足此兩項條件的證據。就制陶技術發展來說，長江中游大溪文化的制陶技術獲得突破，並快速從手制、慢輪修整發展到快輪制陶[40]；大溪二期（約4200BCE）已可見成熟的陶窯技術[41]，配合不同的目的能穩定控制並維持需要的溫度。例如，洞庭平原澧縣城頭山遺址所發現的屬於大溪二、三期的窯場，規模大，長期使用，而且分別使用不同的陶窯燒制不同的器物（圖二）；除陶窯外，相關配套設施也齊全，包含和泥坑、水坑、工棚、裝燒操作平台等[42]，這些均表明，此時燒窯技術已趨於高度專業化。當時創造了很多新穎且獨特的器形，如鼎、豆等幾種器形後來廣泛傳播到廣大中國區域。長江中游的人們在距今8000多年前（彭頭山文化晚期和皂市下層文化）已用赤鐵礦（Fe2O3）製造紅衣陶（hematiteengobe），用白膏泥（kaolinite）製造白陶和白衣陶；距今7000年前（湯家崗文化）在原始陶窯內開始搭配氧化及還原的氣氛製造醬黑陶，又作外紅內黑陶等；到了大溪時期，他們還發明了胎質密度特高的泥質黑陶，以及泥質紅陶及彩陶。為製造優美的彩陶器，陶工們到周圍的山區尋找礦物顏料。礦源來說，圍繞長江中游平原的山脈蘊含豐富礦物，包括赤鐵礦、孔雀石銅礦、綠松石、石英、長石等等，在鄂湘贛三省交界的幕阜山地區也有鉛礦和錫礦。這些礦床多有裸露於地表者，易被人發現和利用，採集及開採條件都不難。
從上可見，長江中游地區自大溪文化以來，已全面具備發現金屬材料及發明冶煉技術的條件，並且，該地區社會、文化與技術自舊石器末期以來，長期一脈相承地發展（除了長江中游以外，目前資料只有在古埃及才顯示類似自舊石器末期以來一脈相承不中斷的發展情況）。這使得一些學者開始考慮中國青銅文明源自長江中游的可能性。但是因為20世紀中國考古一向重視黃河流域的發掘和研究，長江流域考古資料非常稀少，研究也不充分。縱然如此，長江中游地區幾十年來的考古發掘，還是累積了不少直接的證據，迄今已基本可解答郭沫若在幾十年前所提出的疑問。
總體來看，考古學家迄今已在油子嶺文化（3800─3450BCE）[43]遺址中[44]，發現有意從山上帶到平原的銅礦石，並從間接資料可以判斷長江中游對銅料的認識可能溯源於大溪文化（4400-3500 BCE，分為一至四期）。屈家嶺文化（3600─2900BCE，分為早期3600-3300 BCE和晚期3300-2900BCE）已見有小型的紅銅產品，而石家河文化（3100─2300BCE，大致可分為早期3100-2700 BCE、中期2800-2500 BCE和晚期2500-2300 BCE）及後石家河文化（2300─1800BCE，可分為前期約2300-2000和後期2000-1800 BCE）[45]已發現鉛銅和錫鉛銅合金產品，以及冶煉和開採的遺迹（見下文）。從這些證據可知，長江流域認識青銅的時間遠早於中國西北地區所見，並且可初步證明，商周青銅器鑄造技術並非西來，而可直接上溯至長江中游的屈家嶺文化和石家河文化，並且可能濫觴於大溪文化。
（三）研究基礎
本研究緣于田野調查以及對考古報告的重新疏理和研究。我們在湖南、湖北、江西三省文物考古單位的支持下，數次進行田野調查，並實地甄別相關資料。此外，我們團隊成員多次參與相關遺址的發掘，親自發現過且首次認出長江中游早期冶煉遺迹。因此以下研究成果，一方面基於對近60多年來，零星考古發現進行系統梳理，重新認識已發表的資料；同時也依靠在筆者田野調查與發掘中獲得的經驗、認識和啟發。
在我們著手此項研究的過程中，最感困難的是人們多年來習慣地以「新石器文化」來定義長江中游地區發掘的自大溪至後石家河文化的所有遺址。雖然早已在該地區發現群城和國家結構，但卻仍然沒有脫離舊的思維方式的局限，因此在發掘的時候並不注意細小石頭之類的遺物。冶煉廢料一般只是些無固定形狀的綠灰色、黑色、灰紅色的細小石頭或砂礫，因為其外形像一般性的自然物，很容易被當成為普通自然物而跟泥土一起丟掉。直到最近考古界在發掘時，才開始稍微留意到那些在文化層中出土的綠色石頭，但也很少檢測其成分，只是偶爾紀錄為孔雀石而已（但是，大部分此類遺存依然沒有被記錄在正式發表的報告中）。在長江中游地區溫熱潮濕的酸性土壤環境中，泥土中的小型銅器很難保存，更難以被發現；同時因預設為「新石器文化」遺存，而無法理解發掘中偶爾出土的小型銅器殘件，所以通常不敢如實地加以記錄。
另外，對有可能與冶煉有關的燒土和灰燼遺迹的關注和認識也很不足，經常在現場沒有及時注意到一些重要的細節，事後很難單純從考古發掘報告的一般性描述中加以了解。考古遺址中，出現燒土的原因有很多，雖然冶煉廢料可以說是直接無疑的證據，但由於相關認識和經驗不足，不能準確區分出那些與冶煉有關的細小石頭和燒土，而經常被當成一般的石頭和燒土進行處理，未被詳細記錄，更談不上取樣分析。這種情況迫使我們只能根據極少數曾記錄出土過銅渣的燒土遺迹的情況，來判斷那些並無直接記錄的燒土灰燼坑的性質。
以上種種情況，使我們在重新梳理考古報告時發現，很多細節和鑒定資料極為缺乏，導致本來應該很容易得出的認識，變成為需要搜集和疏理大量間接而零散證據的考古偵探工作，也極大地增加了本研究的難度。
儘管如此，我們詳細研究資料後發現，在漢代以來的帝國史觀及近現代人的誤認和偏見中，長江中游地區這一原生而發達的古老青銅文明差一點從世界歷史中被湮沒了。這對於人類歷史而言，實在是相當重大的損失。本文擬從冶煉技術的角度復原這一上古文明的發展歷程，並用考古證據說明，長江中游地區的青銅技術發端於公元前第5千紀，一脈相承到商周，因此這不僅是長江流域的地區史，更關乎著對世界重大歷史的認識。
雖然從上述基本原則來評估，長江中游礦源豐富而且澧陽平原和與其相連的洞庭平原在公元前第5千紀末期已具備相關燒窯和其他技術，可以相當容易地發展冶煉；但是因為時代越早，冶煉活動越稀少，再加上資料紀錄的不完整性，導致我們很難有直接的證據，難用簡單明了的方式敘述，而是需要運用多重相關證據，並以迂迴曲折、反覆檢索、多方比較、形成證據鏈的方式，加以表達和論證。從方法上說，我們首先需要從已發現直接證據的漢北地區屈家嶺及石家河文化遺址說起，待對該區域冶煉技術的相關知識累積後，才能再檢視和了解洞庭地區和大溪文化遺址中與冶煉有關的線索和證據。
因為直接資料零碎而不足，也缺乏前人研究基礎，作為一種肇端性的工作，我們的研究或有不精確的推理和錯誤解讀，但這是一個新領域的起步研究難免之事。
二、長江中游第四~三千紀遺址中發現銅料的意義
（一）天門龍嘴城址出土氧化銅料標本的意義
長江中游地區的上古文化對銅礦的認識很早，蓋因長江中游定居的社會生活依其原生的稻作技術[46]，從全新世初期以來穩定地進步及擴展，文化未曾中斷，數千年來代代相承，是以當地居民對定居的環境和資源非常熟悉。而該區域東部鄂湘贛交接的幕阜山地區，銅礦資源豐富，此地為蘊藏多種金屬的礦帶，有眾多能讓人們輕易觀察和採集的地表裸露礦。
但是，由於考古界直到最近都很少注意到長江中游地區早期文明與冶煉技術的發展，而使此地早期人們有意識地採集銅料的證據較為零碎，更因為先驗地貼上「新石器文化」的標籤，使迄今注意和發現並在發掘報告中加以記錄的相關資料極少。在此情況下，仍然還是可以發現，油子嶺、屈家嶺文化人們有意將產于山區的銅礦石（孔雀石）帶到100-300百公里外的平原遺址。比如，在湖北天門龍嘴城址中期探溝內發現了銅料，報告稱之為「孔雀石」（標本LZ TG25:24，圖三），根據同一期遺迹碳十四測年數據，年代範圍落在3430-3400 cal BCE[47]或 3300-3100 cal BCE（BA07212, 3248±113），相當於屈家嶺文化中期。
為什麼孔雀石的發現一定與煉銅有關？這與長江中游礦脈所產孔雀石的屬性有關。由於本地孔雀石成分中缺鈣，雖然色彩艷麗卻質地鬆軟，不適合用來雕刻或作裝飾品。龍嘴遺址所在之地離鄂東南礦區直線距離雖有200多公里，不過水路便利。平原地區的人想方設法取得這些不能雕刻加工、沒有其它用處的石頭，明顯是因為早已認識到，它們可以煉成銅，並重視此用途。
孔雀石在早期煉銅技術發展過程中具有關鍵作用。銅礦有很多種，大體分為氧化銅（oxidizedore，其中孔雀石冶煉價值最高）與硫化銅（sulphidic ore，指數種含硫磺的化學式）兩大類，加工提煉的難易程度大不相同。總體來說，冶煉硫化銅比冶煉氧化銅容易一些，產量也高：冶煉孔雀石既需要高溫度，亦需要控制氧氣，這一矛盾造成很多困難；至於冶煉硫化銅礦，在1100─1200℃高溫容易發生化學反應，飛出硫氣而獲得純銅。[48]但是冶煉硫化銅需要具備以下兩種條件：第一，硫化銅礦料很少露出在地表上，只有當人們對銅料已熟悉，專門開設礦井去開採時才有可能接觸到這種礦石；第二，需要較成熟的煉爐，一方面保持高溫度，另一方面要特別考慮排除硫氣的煙道。而孔雀石色如孔雀羽毛般鮮艷翠綠，埋藏不深，多出露於地表上，容易引起人的注意而使人採集。況且，像幕阜山地區一些礦源品質較純的孔雀石的提煉相對容易，不需要達到銅熔點那麼高的溫度，只要在密封還原的坩鍋或窯里，在還原氣氛中燃燒孔雀石就可以獲得純銅，隨即可鍛造成器，亦可再經火煉，熔為銅液後鑄造銅器。雖然產量不如用硫化銅，但便於最初發明煉銅的情況。所以，若在不位於原礦區的遺址中發現孔雀石，應可作為直接的冶銅證據之一。
中國學者經常將達到1083.4℃銅熔點溫度作為煉銅的前提條件，以此為標準來評估冶煉起源的問題。但是1083.4℃的溫度條件是針對熔化銅液而言，這實際上只是發明銅鑄造技術所需要的溫度，而並不代表從原礦冶煉的溫度，有些銅礦耐火，需要1200℃以上的溫度才能提煉出銅，有些銅礦則不然，比如，從孔雀石中用還原法提煉紅銅所需溫度就比較低。還原法煉銅的關鍵在於，需要在氧氣不足的條件下燃燒木炭，使得爐內形成一氧化炭（CO），這樣孔雀石（鹼式炭酸銅，(CuOH)2CO3，malachite）在一氧化炭的環境內產生化學反應，其公式如下：(CuOH)2CO3+2CO→3CO2+2Cu+H2O。換言之，如果在還原氣氛中灼燒孔雀石，就可以獲得純銅，此外還會產生水與二氧化碳。實驗表明，當溫度達到710 °C時，窯內一氧化碳最為穩定，此時可以較為穩定而連續地發生還原反應，提煉出紅銅[49]。之後，紅銅的加工處理，溫度範圍可以更大。紅銅只需要650℃以上溫度就會變軟，在650℃─1000℃溫度範圍內都可以熱鍛。如果溫度低於650℃，也可用冷鍛的方式製造小型器物。
龍嘴遺址出土銅料的TG25富含紅燒土顆粒和草木灰[50]，很明顯是冶煉的火爐所留下來的遺迹。可惜，該探溝沒有被仔細記錄，導致外人難以了解該冶煉遺迹的性質。
另外，雖然龍嘴的報告將其命名為「孔雀石」，但觀察出土背景，我們認為這未必就一定是原生礦料（original ore）。就化學成份而言，孔雀石屬氧化礦料，自然界在潮濕的環境中由銅金屬與氧氣、二氧化碳緩慢反應而形成這種礦石。所以，如果一塊純銅幾千年保存在長江中游那麼潮濕的環境里，緩慢吸收水、氧化及與二氧化碳產生化學反應，很容易再次形成孔雀石次生礦（secondary ore）。這個問題在冶金考古學中（archaeometallurgy）早已被提出，不僅是理論，實際發掘也有發現，小銅塊或銅渣若長期被埋藏在文化層中，可能重新變成為孔雀石；與作為原生礦脈出現的孔雀石相比較，這種次生孔雀石的化學成份更純，雜質較低；不過，有些礦區原生的孔雀石也很純，雜質物很低。[51]幕阜山孔雀石恰好是這種含雜質物不高的礦物。所以判斷的主要標準還是出土背景以及文化中孔雀石是否有冶煉之外的作用。前文已說明，幕阜山的孔雀石易碎，不能雕刻用作裝飾品或者其他作用，而且龍嘴出土所謂「孔雀石」的地方共出有燒土和灰燼，因此從這兩個指標來思考，這很難是原生的孔雀石。
進一步來說，這塊器物的化學式也不一定是鹼式炭酸銅（孔雀石）。比如說，早期冶煉經常會留下氧化銅（黑銅CuO, tenorite）或氧化亞銅（赤銅Cu2O, cuprite）等廢料，尤其氧化亞銅是在技術不成熟的情況下冶煉失敗的常見產物。這種廢料若埋藏在潮濕環境里，吸收環境中的水，其外觀也會變得像孔雀石。
所以，要分辨出土物是因雜質成份（impurity）高而未被冶煉的孔雀石原礦，或者是冶煉後留下的赤銅廢料，或者是冶煉好的銅塊（小銅器）被通體鏽蝕後的碎塊，只有經過化學微觀分析（microanalysis）才能判斷。遺憾的是，迄今在長江中游出土的此類標本極少有經過化學微觀分析。長江中游發現的銅塊銅料一般情況是，大部分這類標本並未公布，偶爾寫進報告里，也概被指稱為 「孔雀石」或「銅礦石」。實際上，這些判斷基本上都值得懷疑。這類標本的出土地點均伴出大量灰燼和燒土堆積，似乎為冶煉遺迹。由此，筆者更傾向於認為這些所謂的「孔雀石」標本實際上是古人曾經冶煉出來的銅，這或者是氧化、鏽蝕的金屬銅（oxidized cooper，其中有一些可能重新變成次生孔雀石），或者是被丟棄的冶煉廢料（slag）。
圖三、長江中游屈家嶺文化晚期及石家河文化早期地層中出土的銅塊及出土背景。龍嘴遺址出土銅塊：LZ TG25:24。一百三十畝遺址發掘單位TN24W344c出土：標本7銅塊1.5x1.0 cm；煉缸殘片：標本377殘高7.6 cm；標本233殘高7.2 cm；標本231口沿部，口徑53.6cm殘高12cm；標本119口沿部，口徑30.2 cm；標本294底部，底徑14.6cm殘高11.5cm；標本573底部，底徑16.4 cm殘高12.5cm；金雞嶺遺址：WNT11097:4銅渣3.6 cm；WNT11097:14石鉼砧，直徑5.6 cm厚2.5cm重133g；WNT11096a燒土遺迹14；鄧家灣AT1092出土銅塊及燒土背景。
（二）初步認識荊門屈家嶺遺址出土的銅器和冶煉活動的遺存
1、可能發現最早的錫銅
2015年以來，湖北省文物考古研究所對屈家嶺遺址進行了第四次考古發掘，在石家河文化地層中發現幾個銅塊。其中有幾件密集出土於一個探方的石家河文化早期地層中。出土標本大小不一，幾件小塊形狀不明，但2016HQQTN25W4113:3標本可以看出有似小斧或小錛的弧形刃部。2016HQQTN25W4113:5標本形狀較完整，似一件銅錛（圖四）。銅器出土時的保存情況很不良，全身布滿很厚的銹，局部已變成黑銅粉（粉狀的氧化銅）。對粉狀的氧化銅進行X射線熒光儀分析，在不同的粉粒中，銅（Cu）的成分到達92.75~99.20%。除了銅之外，某些部位錳（Mn）和鋁（Al）成分亦到達約2%，這應是從環境里吸收的雜質；鐵（Fe）的成分約0.3-0.4%，其也屬於土中所含的赤鐵。此外，值得特別注意的是，所有的測量中，都包含有0.6-1%的錫（Sn）（圖四）。因為錫不會生鏽，所以青銅器粉化的部位里，錫料的比例只會很低。由於錫不會出現在自然銅料中，也不會從泥土中吸收，所以應該考慮這是人工有意加進的合金成份。
圖四、屈家嶺遺址出土的銅錛:長9.1cm;寬6.3cm;厚2.5cm; 重247g（2016HQQTN25W4113:5）。
下面：銅銹標本（粉狀的氧化銅）
目前沒有採集到青銅錛所出TN25W41第13層的碳化物碳樣進行測年，但同一探方中，間接疊壓在該文化層之上的第11層有一個稻穀碳樣測試年代，數據為公元前2631-2474年（2016HQQTN25W4111），這表明這件青銅錛的相對年代只會比這一數據早而不會更晚。依據層位關係及文化整體發展情況評估，青銅錛的絕對年代為公元前2500年之前，最有可能的年代範圍是公元前2800-2600年之間。
之前錫鉛銅三元合金銅片曾出土自湖北省陽新縣大路鋪遺址的石家河文化晚期的地層中（03ET23077:13）[52]。另外，1981-1982年的考古試掘已表明，湖北省通城縣堯家嶺遺址是石家河、後石家河時期的專業化冶煉遺址之一[53]。我們在2017年9月對堯家嶺遺址進行調查時，了解到附近有古代曾被開採過的錫礦。因此，筆者認為，該遺址可能已經是專業化開採錫料的主要據點之一。我們2017年的調查也補證，從剖面層位關係判斷，該遺址年代跨度可能從石家河文化至後石家河文化，且在後石家河文化時期這裡曾是一座城。我們從剖面上的文化層的中上部採取碳化樣本，經檢測其日曆年代範圍為距今4200─4000年。而屈家嶺出土的標本亦使我們進一步推論，長江中游可能已經在公元前第三千紀早段就已自行發明了錫銅合金。這比原來所知道鄂東南的資料，時代還早500多年。這在世界歷史中也屬於早期摸索錫銅合金的年代。、發掘背景和冶煉活動的年代問題
屈家嶺遺址1950年代曾進行兩次發掘，由於發現很發達的聚落，當時發掘者誤以為該遺址的年代只比商周略早一些，沒想到其文化年代居然可以早到公元前第4千紀。1950年代發掘內容分為「屈家嶺文化早期」、「屈家嶺文化晚期早段」和「屈家嶺文化晚期晚段」，絕對年代未測定[54]。之後，1989年第三次發掘的面積很少，但測了兩個碳十四標本，其中一個為3760±175 calBC (BK2398)，出自該遺址的最早地層，簡報稱為「前屈家嶺文化」或後來改名為「油子嶺文化」，大致相當於該遺址的絕對年代上限，也相當於前述龍嘴遺址的年代上限。另一個數據為3601±169 cal BC (BK2397) ，碳樣取自第三次發掘區域的晚期地層，與1950年代發掘對照，應歸類於屈家嶺文化早期後段[55]。依此屈家嶺文化起源應不晚於公元前3600年，而1950年代兩次發掘所定為「早期」的年代大致應在3750-3450 cal BC（包含所謂「油子嶺文化」），而「晚期早段」大致在3500-3300 cal BC，至於「晚期晚段」可能相當於前述龍嘴遺址晚期前段，即3300-3100 cal BC。在晚期早段的地層中，在500多平方米範圍內發現有很厚的燒土面，體積約200立方米左右，但並沒有柱洞痕迹；晚期後段燒土面積雖然沒有那麼大，但也普遍出現。雖然發掘者推論這可能是建築遺迹，但是，由於並沒有發現柱洞痕迹，所以仍有很多不明之處。
第四次發掘的年代範圍大體落於公元前3800─公元前2400年內，屈家嶺遺址的油子嶺和屈家嶺文化時期發現了很多燒土遺迹，其中包括疑似建築和陶窯遺迹需進一步研究才能判明其功用與性質。或許可以考慮，疑似陶窯的遺迹不一定都是陶窯功能，而部分是煉爐遺迹，因為大溪文化所發明的燒制黑陶的陶窯，完全可以用於從孔雀石中還原銅。
資料表明，在屈家嶺遺址，石家河文化早期地層所見冶煉遺存，其技術已相當成熟，說明這並不是冶煉活動的最初源頭，還需要更進一步分析該遺址更早地層的遺迹、遺物，是否也有與冶煉相關，且代表更加原始的技術。
此外，出土銅器粉化的黑銅銹樣，足以提醒我們，更早的小型銅器恐怕全身都已銹成黑銅（CuO）的粉末（圖四），將來在發掘中需要在土中加倍仔細，才有可能尋找到此類遺物。
（三）京山一百三十畝遺址所出銅塊、煉缸和技術進步
荊門京山屈家嶺管理區一百三十畝遺址出土了銅塊（TN24W344c:7）（圖三），被發掘者視為屈家嶺晚期的資料，沒有絕對年代數據，只能判斷為公元前第四千紀末期。
此銅塊未做成分分析，外表滿是綠色銅銹。[56]陳樹祥和龔長根推論這不是銅塊「而仍為一塊體積較小的孔雀石」[57]。但是，只有少數含銅量極高的孔雀石才會形成全面的銅銹，因此筆者認為發掘者定義為銅塊是準確的，或者是氧化的金屬銅塊，或者是冶煉廢料。
遺址中冶煉設施不明。但經查報告，一百三十畝遺址出土所謂「銅礦石」的文化層，多含灰燼、碳末，且經多次高溫燒烤，變成堅硬的黑色，裡面富含紅燒土粒；周圍出土的陶片也多見厚重質地的夾粗砂陶片，發掘者從中復原出幾件煉缸（smelting vats）的碎片[58]（或謂之vats furance，圖三）。鄂州博物館的試驗表明，使用這種煉缸，在20分鐘內可以還原而熔化2-4公斤銅料。[59]煉缸的出現標誌著這時已不再處於簡單地運用還原法煉銅並鍛造銅器的早期階段，而是已進化到用煉缸熔化銅液和鑄造的階段。這種用煉缸冶煉的技術從屈家嶺文化晚期一直延續到商周。[60]所以一百三十畝遺址的考古現場顯示出的，不僅是原始冶煉遺迹，而且可以說該遺址的冶煉技術躍升到較為高級的新階段。
（四）天門石家河城址：青銅技術與文化中心
很多件在發掘報告中被稱為「孔雀石」的資料來自石家河古城遺址。根據考古勘探，以石家河城為中心的整個遺址，聚落面積約10平方公里。石家河遺址最早在油子嶺文化時期被開拓，此地建有不同規模、不同時期的幾座城。其中規模最大的城被命名為石家河城，其城牆內面積約1.2平方公里，興建於屈家嶺文化末期至石家河文化中期（約公元前3100─2400年）[61]，之後城的結構似乎有變化，但並沒有毀滅，至公元前第三千紀晚期，城內城外仍有許多人活動或居住；之後才逐漸被廢棄（圖五）。
在石家河遺址範圍內，鄧家灣、羅家柏嶺、肖家屋脊和印信台四個地點，都曾發現過原生或次生的「孔雀石」、煉渣以及小銅器殘片，並且除了純銅煉渣之外，還發現有青銅煉渣和小型工具。石家河遺址的範圍之外，也有幾處發現煉銅遺迹和遺物。雖然筆者根據間接證據推論，石家河遺址自屈家嶺文化以來已出現冶煉活動，但目前所記錄的直接資料都屬於石家河文化，因此本文先從有直接證據的資料談起。
1、西北古城區鄧家灣：冶鑄青銅工具的遺存
石家河城內西北角的鄧家灣面積約6萬平方米，該地發現多處社會共同祭禮活動的遺迹。在石家河大城尚未建成時，這裡可能曾經作過有獨立城牆的廟權中心[62]。在石家河大城修建之後，這裡依然是重要的祭祀場所。
圖五、天門石家河遺址分布區（摘自《時空之旅》，頁135）
（1）青銅煉渣和器物的發現
鄧家灣發掘報告指出，在石家河文化地層中發現很多所謂「孔雀石碎塊」，最大塊直徑為2-3cm，「表面看起來似煉銅渣」。雖然從文字敘述來看，似乎出土不少煉渣，但只具體記錄了三件所謂的「孔雀石」；此三件雖記錄了發現地點，但卻未公布照片和尺寸的資料。第一件發現在開口於AT83層、屬石家河文化早期的灰坑（ashpit）H30（圖六）；第二件發現在層位和年代不明的探方（exploration pit） AT203:35；第三件發現在開口於T81層、屬石家河文化中期的灰坑H116中（圖六）。前兩件附有簡略的成份鑒定報告。
此外，發掘報告里有一件所謂「孔雀石」的照片，其出土地點的記錄是AT1092（圖三）；從照片上可看到銅塊（器物殘塊或銅渣）出土的情況，周圍似乎有很多燒土顆粒和灰色的灰燼，但報告中該出土單位除了這幅照片外，完全沒有任何關於該出土單位的資料，甚至其位置也不明。
鄧家灣發現的小銅器也只記錄了一件，在探方T4出土青銅刀的殘片（T42:11，圖七），經過檢測屬含鉛的青銅器，並且從表面來看，這不是鍛造出來的，而是鑄造的青銅刀，其金屬成分分析報告只記錄了鉛同位素[63]。
可見，報告雖然提到地層有很多小銅塊（我們也曾親眼觀察過石家河城祭壇上常見綠色的小型塊狀物），但很可惜都沒有進一步測驗和研究。雖然在發掘報告中具體提到上述五個例子，但相關資訊都不成系統，出土背景也不明。
關於探方AT203的發掘情況，發掘報告中沒有描述，只知道其位於發掘區的南部。成分鑒定報告描述AT203 ∶ 35樣本為：「綠色銅渣狀礦物」，又稱為「孔雀石」。對此，陳樹祥和龔長根已提出質疑：「銅綠山出土的孔雀石經檢測含銅量不超過57%，鄧家灣遺址發掘探方AT203 出土的一塊孔雀石（AT203 ∶ 35 ) 經檢驗，相對含銅量達67.77%，實屬罕見。」[64]確實如此，不僅是銅綠山，在其他地方也一樣，含銅 57%已是天然孔雀石含銅量的上限標準。從鑒定報告來看，AT203:35一件除了含有67.77%的銅（Cu）之外，另有較多鐵（Fe）、硅（Si）、鋁（Al）以及少量鋅（Zn）、鉛（Pb）和硫（S）等。這種成份結構似乎屬於冶煉青銅的爐渣。其中，鋅和鉛應該是爐渣中的合金成分。硅和鋁是組成爐壁、煉缸或陶范的主要材料，鐵或為未熔化的礦料，或者也是爐（缸）壁或范的泥土成分。這種成分結構可以參照陽新大路鋪專業冶煉遺址來說明其原本意義。大路鋪爐壁的主要成分恰好是硅、鋁和鐵，爐渣成分也含有這三種，再加上礦料的元素[65]。殷墟出土的冶煉用陶質工具的成分亦如此[66]。根據長江流域的冶煉技術，「爐壁」的定義較模糊，因為固定的煉爐或煉缸的材質一致，差異在於固定的爐壁含硅的比例高於煉缸，但是鑒定報告並未提供具體成分所佔比例數據。因此這有可能是煉缸壁上的煉渣，而不是類似於大路鋪煉爐的爐渣。至於硫的成分，其出現可能指涉著礦料並不全是孔雀石，而包含硫化銅。
根據化學反應和冶煉試驗，如果在孔雀石中加次生的硫化銅（如銅藍Covellite）一起冶煉，因硫與氧發生反應，兩種礦物較容易還原成銅[67]。幕阜山除了孔雀石之外，銅藍石（CuS或Cu2S）、黃銅礦（chalcopyrite CuFeS2）、銅斑銅（BorniteCu5FeS4）等都一起出現，因此可以考慮石家河人已經嘗試用不同的礦物冶煉，而注意到礦物搭配的良好效果。不過以上所說，只是我們根據「鑒定報告」不精確描述的文字來推測而已，尚不足以構成嚴謹的論述。
出土另一塊銅料的灰坑H30屬石家河文化早期，位於鄧家灣發掘區的西北部探方AT8-AT7交界處，我們考證後認為，這裡是屈家嶺時期核心冶煉區域的西邊（此問題將另文展開討論）。鑒定報告描述H30出土的標本為「綠色銅塊狀孔雀石」，但含銅量很高，比AT203還高（未提供具體數據）。除銅之外，也包含鐵、硅、鋁、鋅和硫。因為含銅更多，又是「塊狀形式」，或許可以考慮這是鑄造過程中的廢品，被剔除而棄置一旁；或者是含有一塊未熔化礦料的爐渣；或者是通體鏽蝕的器物碎塊。
鄧家灣報告里存在著很多內在的矛盾，如孫淑雲做的鑒定報告一方面依照肉眼觀察將標本描述為「綠色銅渣狀礦物」和「綠色銅塊狀孔雀石」，同時卻否定前者為銅渣，後者為銅塊，所以，這一鑒定結論就好像明明看到是煉渣和銅塊卻不敢相信親眼所見，自相矛盾。[68]
（2）冶鑄廢物堆積坑
H30形狀為不規整的圓型，最長徑2.86m，深度0.8m，由於發掘時只清理了一半，所以文字描述也不甚清晰。不過，還是可以知道，坑裡堆積分三層，每一層土都含有黑色灰燼，出土的陶片有多種，其中包含粗厚煉缸片以及小型坩鍋，報告只復原和公布了三件小型坩鍋（圖六）[69]。總體感覺H30內的堆積應該都是廢棄物，其中也包括用壞了的冶煉工具、碳末和廢料。比如說，反覆使用煉缸來冶煉時，會將木炭和礦石投入煉缸灼燒，而燃燒的灰燼，則棄於垃圾坑，多次使用的煉缸損壞後，也丟於坑中，壁上或灰燼中偶爾會有小型碎渣或未反應的礦料碎塊。同時，煉銅廢料的出現另使我們思考，在H30成為垃圾堆積坑之前，這裡原本就可能是進行冶煉或澆鑄的地方；坑中的層位應該也顯示出不同時期丟棄冶煉垃圾的情況，每層的堆積物基本上一致：灰燼、燒土塊及陶片。
在H30北邊，還有一個結構相同的H48，二者開口地層一樣，不過H48略寬略深一些，約4m寬，1.2m深，坑內堆積一樣，同樣包含三層富含燒土、灰燼、草木灰、碳末的黑灰土；堆積物中也有小型坩鍋等。可惜只清理了四分之一。這種尺寸較大、形狀不明的灰坑，從出土銅料與大量灰燼、燒土、坩鍋、煉缸片等判斷其性質，也應該是石家河早期與冶煉有關的遺存。
（3）冶鑄作坊廢棄時的祭禮：石家河文化冶鑄場所的復原問題家灣發掘區的東區灰坑H63的性質也類似於冶鑄場所，坑口直徑為2.4~4.4米, 坑深0.5米，西邊有二層台結構，坑內填黑色土，含較多燒土塊和碳末，坑內陶片包含煉缸、坩鍋，並有很多陶塑動物等祭祀品，時代為石家河中期。
我們或許可以推測，此處曾經有冶鑄場所，留下燒土、碳末和缸片等與冶煉有關的遺存；最後H63成為埋葬祭祀品的地方，埋藏的陶塑並沒有火燒痕迹，說明兩種堆積有先後關係。這種將冶煉工具與祭祀品混在一起的現場表明，埋藏陶塑的祭祀行為是H63的最後使用階段。至於H63的使用方法，目前我們資料不足，只能提出一些推測：或許石家河人為考慮聚落安全，把有些冶鑄場所設置在土坑中，在坑的底部擺煉缸，坑的西壁台階有可能是專門安排用於工匠下上的。（圖六）。石家河遺址有不少灰燼燒土坑在一邊安排斜坡或台階，其用途從來沒有被研究。另外，石家河城內的許多冶煉廢物堆積之上，有祭祀品的遺存。這都是我們需要考慮的規律。
在大路鋪等專業性的銅礦業遺址的燒坑遺迹中，從未發現與冶煉無關的堆積，更加沒有祭品堆積。而在石家河城內的冶煉活動卻與祭祀有關連，或許可以推斷，石家河城內的煉爐或冶煉場所在使用一段時間之後，在廢棄時會舉行社會共同的祭祀儀式，再進行回填，因此上面都會堆積很多與冶煉無關而較精緻的遺物。
（4）圓型及豎穴式煉爐遺迹
關於H116灰坑中的遺物，發掘者敘述有發現銅渣[70]。雖然鑒定報告寫未發現煉渣，但是鑒定報告並不包括H116出土的銅渣，所以鑒定報告有關鄧家灣 「未發現煉渣」的結論並不是依靠全部資料得出來的。石家河遺址中既發現有青銅合金塊，亦發現用青銅合金鑄法製造的青銅工具，所以發現青銅煉渣是很自然的事情，這進一步證明，石家河文化早已從銅石並用時期發展到成熟的青銅文化。
圖六、鄧家灣報告有紀錄出土煉渣的遺迹：相關探方平面圖。H116煉爐：平剖面圖，直徑1.2-1.4m，深度0.3.m.; H116:24陶塑狗，通長6.1cm通高4.5cm; H116:36含物狗，殘通6 cm通高4.5 cm; H116:31陶塑兔子，通長5.1cm通高4.3 cm。H30出土的小坩鍋：H30:1，口徑5.6 cm底徑3 cm高8.4 cm; H30:23，口徑6.2 cm底徑2.8 cm高9.8 cm; H30:29，口徑6.4 cm底徑2.8 cm高9.4cm。H54：平剖面圖，直徑2.2m深度1m； H54:52坩鍋，口徑6 cm底徑3 cm高8cm; H54:49坩鍋，口徑8.8cm底徑3.8cm高9,2cm;H54:17坩鍋，口徑8 cm底徑3.6 cm高8.2 cm。H63平剖面圖。H42:10坩鍋，底徑3.8殘高10。H38:3坩鍋，口徑5.6底徑3.2高8.2。H48:11坩鍋，口徑5.6 cm底徑2.8cm高9 cm。H31:36坩鍋，底徑3.2cm殘高7.2cm; H31:19坩鍋，底徑3.2 cm殘高6.4 cm.
H116位於H30之西南，在其以東約10米處，比其早幾百年的屈家嶺文化時期該處曾應是冶煉中心。H116灰坑的性質與H30等灰坑的性質不同，其結構很規整，東、北、南之壁都較陡，西壁較緩，地表有小斜坡，坑口徑1.2-1.45，深度0.3m。坑內土夾灰色灰燼，但除了煉渣之外，沒有記錄與冶煉相關器物的復原，反而記錄發現各種零碎陶片和陶塑，與H63一樣似乎屬於一種祭祀場所，而且，雖然有灰燼和煉渣，但裡邊出土的祭品並沒有被燒過，這應該也顯示早晚不同時期的不同用途。從一般性合理判斷，煉渣很難被視為祭品，應該代表埋藏陶塑之前H116的用途，而埋藏陶塑代表結束使用H116的祭禮活動。
根據形狀和堆積的情況我們推論，H116原本可能是圓型煉爐。我們的根據如下：首先，其形狀規整，應為人工開挖而成，雖然發現煉渣，但沒有發現煉缸碎片，也不像冶煉過程的垃圾坑。其次，坑的尺寸不大，不像是使用煉缸的冶煉場所，但符合土坑煉爐大小：鼓風足以保持高溫度，同時從鼓風口到放銅料的位置的距離，足以形成一氧化碳，以保持還原氣氛。若說人們從冶煉場所特地把煉渣帶到這裡放置，這樣做不合情理。因此H116本身可能就是煉爐。石家河人應該同時有多種冶煉、澆鑄設施，以配合不同原料和目的，用略不同的技術提取銅，多樣的技術背後，均有累積很多經驗的歷史。土坑式煉爐技術應該早於煉缸的發明，但是煉缸發明後仍繼續使用及發展土坑煉爐技術，是因為這種爐有自己的特殊功能，如為提煉硫化銅，帶有設計好的煙道的土坑爐就有一定的優勢。換言之，我們認為，H116可能原本是圓型煉爐，廢棄後，用陶塑等舉行祭禮活動而後掩埋。H116出土的陶塑顯示煉爐廢棄年代大致相當於石家河文化中期（圖六）。
發掘區還有幾個灰坑與H116相似，如H69等。可惜都沒有經過詳細發掘。石家河早期的H54[71]與H116結構接近，也像是人工挖的圓型爐，壁的一邊呈直，一邊傾斜；但尺寸大，深度1m，直徑2.2m。H54位於發掘區南部，附近有石家河早期祭祀中心，包含典型套缸遺迹[72]。H54坑內土色深灰且富含草木灰燼、燒土粒，坑裡發現幾件小坩鍋，器壁多細孔，內夾碳粒。從坑內的遺存來看，H54像冶煉遺迹，但其尺寸有點大，若作為土坑式煉爐使用，在那麼大的空間內很難到達高溫度。也許可以考慮其內部曾分隔為不同功能區，其中具體灼燒碳還原銅或熔銅之處只佔某一個部分，但是這種內部結構沒有保存下來。其實，這種較深的圓型豎穴爐在幕阜山專業采冶區也多見，從石家河以來至商周時期都有發現，結構基本不變。商周時期的爐子保存較好，可以大致復原內部結構[73]，而石家河時期的這種遺迹都被上層遺迹打破，大多遭到破壞，原來的內部結構不清楚，具體功能待研究。
（未完待續）
[1]甘肅省博物館，《武威皇娘娘台遺址發掘報告》，《考古學報》1960年2期；中科院考古所甘肅工作隊，《甘肅永靖大何庄遺址發掘報告》，《考古學報》l974年2期；中科院考古所甘肅工作隊，《甘肅永靖秦魏家齊家文化墓地》，《考古學報》，1975年2期；甘肅省博物館，《武威皇娘娘台遺址第四次發掘》，《考古學報》1978年4期；韓汝玢、柯俊，《姜寨第一期文化出土黃銅製品的鑒定報告)》,《姜寨：新石器時代遺址發掘報告》，北京：文物出版社，1988年，第544-548頁;Kwang-tzuuChen, Fredrik T. Hiebert, 1995, The Late Prehistory of Xinjiang inRelation toIt』s Neighbors. Journal of World Prehistory, Vol. 9, No.2,pp. 269-272; ColinRenfrew, Paul Bahn, 2014, The Campridge WorldPrehistory, Volume 2, CambridgePress, pp.1639-1641。
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[4]甘肅省文物考古研究所、北京科技大學冶金與材料史研究所、中國社會科學院考古研究所、西北大學文化遺產學院，《甘肅張掖市西城驛遺址》，《考古》，2014年7期。
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9]齊家文化的年代系筆者依目前已發表的碳十四數據進行校正得到。參見中國社會科學院考古研究所：《中國考古學中碳十四年代數據集1965-1991》，文物出版社，1991；張雪蓮、葉茂林、仇士華、鍾建：《民和喇家遺址碳十四測年及初步分析》，《考古》2014年第11期。
[10] Черных, Е. Н., Кузьминых, С. В.Древняя металлургияСеверной Евразии . Москва: Наука, 1989; Grigoriev, Stanislav2015. Metallurgicalproduction in northern Eurasia in the Bronze Age, pp.480,554.
[11]甘肅省文物考古研究所、北京科技大學冶金與材料史研究所、中國社會科學院考古研究所、西北大學文化遺產學院，《甘肅張掖市西城驛遺址2010年發掘簡報》，《考古》，2015年10期；李延祥、陳國科、潛偉、王輝，《張掖西城驛遺址冶鑄遺物研究》，《考古與文物》2015年2期。
[12]孫淑雲、韓汝玢，《甘肅早期銅器的發現與冶煉、製造技術的研究》，第75─84頁。
[13] LinduffK.M., Mei J., 2008. Metallurgyin Ancient Eastern Asia: How is it Studied?Where is the Field Headed? ModelingEarly Metallurgy: Old and New WorldPerspectives. SAA: Vancouver, p.8.
[14] LinduffK.M., Mei J. Metallurgy inAncient Eastern Asia: Retrospect and Prospects,p.217.
[15]何駑，《山西襄汾陶寺遺址銅器群及其相關問題初探》，北京大學震旦古代文明研究中心編，《古代文明研究通訊》，總51期，2011年，第23─38頁。
[16]郭靜雲，《夏商周：從神話到史實》，上海：上海古籍出版社，2013年，第128頁。
[17]佟偉華，《垣曲商城與中條山銅礦資源》，《考古學研究(九)》，2012年4月，第346－361頁；崔劍鋒、佟偉華、吳小紅，《垣曲商城出土部分銅煉渣及銅器鉛同位素比值分析研究》，《文物》，2012年7期，第80－84頁；申斌，《商代科學技術的精華》，見胡厚宣主編，《全國商史學術討論會論文集》，《殷都學刊》增刊，1985年。
[18]詳見 AmzallagN.2009 From Metallurgy to Bronze Age Civilizations The Synthectic Theroy; 郭靜雲，《夏商周：從神話到史實》，第128頁。
[19]武漢大學歷史學院考古系，安徽省文物考古研究所，〈安徽阜南縣台家寺遺址發掘簡報〉，《考古》，2018年第6期，第3─13頁。[20]秦潁、王昌燧、張國茂、楊立新、汪景輝，《皖南古銅礦冶煉產物的運輸路線》，《文物》2002年第5期，第78─82頁。
[21]郭靜雲，《夏商周：從神話到史實》，第129、144頁。
[22]李延祥、韓汝玢，《林西縣大井古銅礦冶遺址冶煉技術研究》，《自然科學史研究》，1990 年第2期，第151─160、198頁；潛偉、孫淑雲、韓汝玢，《古代砷銅研究綜述》，《文物保護與考古科學》，2000 年第2 期，第43—50頁。
[23]遼寧省博物館文物工作隊，《遼寧林西縣大井古礦1976 年試掘簡報》，《文物數據叢刊》1983年第7 期，第138-146頁；王剛，《林西縣大井古銅礦遺址》，《內蒙古文物考古》，1994 年第１期，第45-50頁。
[24]郭靜雲，《夏商周：從神話到史實》，第143─145頁、第163─164頁。
[25]Grigoriev, Stanislav 2015.Metallurgical production in northern Eurasia inthe Bronze Age, p. 556.
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[28]湖北省文物考古研究所，《盤龍城－－一九六三年～一九九四年考古發掘報告》，北京：文物出版社，2001年，第530、532頁。
[29]中國社會科學院考古研究所安陽工作隊，《2000一2001年安陽孝民屯東南地殷代鑄銅遺址發掘報告》，《考古學報》，2006年第3期，第351－384、427－434頁；殷墟孝民屯考古隊，《河南安陽市孝民屯商代鑄銅遺址2003～2004年的發掘》，《考古》，2007年第1期，第14－25、2頁；王學榮、何毓靈，《安陽殷墟孝民屯遺址的考古新發現及相關認識》，《考古》，2007年第1期，第54－63、2頁；李永迪、岳占偉、劉煜，《從孝民屯東南地出土陶范談對殷墟青銅器的幾點新認識》，《考古》，2007年第3期，第52－63頁；趙春燕，《安陽殷墟出土青銅器的化學成分分析與研究》，《考古學集刊》（第15 集），北京：文物出版社，2004 年，第243－268 頁；周文麗、劉煜、岳占偉，《安陽殷墟孝民屯出土兩類熔銅器具的科學研究》，《南方文物》，2015年第1期，第48－57頁。
[30]徐勁松、李桃元、胡莎可，〈從模擬試驗看商周時期大口陶缸的性質及用途〉，《考古》，2005年第4期，第76-82頁；邱詩螢，《漢北青銅文化之興起：從石家河到盤龍城》中正大學碩士學位論文，2015，第124-129頁；郭靜雲，《天神與天地之道》，上海：上海古籍出版社，2016年，頁661─662；郭靜雲、郭立新、范梓浩主編，《考古偵探》，新竹：交通大學出版社，2018年，上冊，第377－400頁；下冊，頁118－122；郭立新、郭靜雲、范梓浩主編，《時空之旅：文明搖籃追蹤》，上海：上海文化出版社，2017年，第177－178、287─290頁。
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[44]湖北省文物考古研究所、天門市博物館編著，《天門龍嘴》，北京：科學出版社，2015年，第305頁。
[45]各文化的絕對年代系筆者以碳十四數據計算得出。
[46]郭靜雲、郭立新，〈論稻作萌生與成熟的時空問題〉，《中國農史》，2014年第5—6期，第3—13；3—13頁。
[47]陳樹祥、連紅主編：《銅綠山考古印象》，文物出版社2018年，頁23.
[48]Grigoriev,Stanislav 2015. Metallurgicalproduction in northern Eurasia in the BronzeAge, pp.4-5, 38-40.
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[50]湖北省文物考古研究所、天門市博物館編著，《天門龍嘴》，第14、305、329─330頁。
[51]Stanislav Grigoriev. MetallurgicalProduction in Northern Eurasia in theBronze Age. Oxford: ArchaeopressPublishing, 2015, p.8.
[52]湖北省文物考古研究所、湖北省黃石市博物館、湖北省陽新縣博物館：《陽新大路鋪》，第862頁。
[53]武漢大學歷史系考古專業、咸寧地區博物館、通城縣文化館、李龍章、彭明祺、向緒成、王然：《湖北通城堯家林遺址的試掘》，《江漢考古》，1983年第3期第3、7－10頁。根據本地人說明「 堯家林」名稱是因為地方口因而被誤錄，這小地名準確謂堯家嶺。
[54]中國科學院考古研究所編著，《京山屈家嶺》，北京：科學出版社，1965年。[55]屈家嶺考古發掘對，〈屈家嶺遺址第三次發掘〉，《考古學報》，1992年第1期，第63-96頁。
[56]荊門市文物考古研究所，《荊門市屈家嶺一百三十畝遺址試掘簡報》，《江漢考古》2008年6月（增刊），第74－75頁、彩版一：6。
[57]陳樹祥、龔長根，《湖北新石器時代遺址出土銅礦石與冶煉遺物初析——以鄂東南和鄂中地區為中心》，《湖北理工學院學報(人文社會科學版)》2015年9月，第4頁。
[58]荊門市文物考古研究所，《荊門市屈家嶺一百三十畝遺址試掘簡報》，《江漢考古》2008年6月（增刊）。
[59]徐勁松、李桃元、胡莎可，《從模擬試驗看商周時期大口陶缸的性質與用途》。
[60]邱詩螢，《淺論盤龍城灰燼溝遺迹》，第32－39頁；郭靜雲、郭立新、范梓浩主編，《考古偵探》，上冊，頁377─380；郭立新、郭靜雲、范梓浩主編，《時空之旅：文明搖籃追蹤》，第177－178、287─290頁。
[61]湖北省文物考古研究所、北京大學考古學系石家河考古隊、湖北省荊州博物館編著，《鄧家灣──天門石家河考古發掘報告之二》，第14－17頁；郭立新、郭靜雲，《長江中游大溪至石家河城址結構研究》。
[62]郭靜雲、郭立新、范梓浩主編，《考古偵探》，頁289－290；郭立新、郭靜雲、范梓浩主編，《時空之旅：文明搖籃追蹤》，第134－136頁；郭立新、郭靜雲，《長江中游大溪至石家河城址結構研究》。
[63]石龍過江水庫指揮部文物工作隊，《湖北京山、天門考古發掘簡報》，第19－20頁。
[64]陳樹祥、龔長根，《湖北新石器時代遺址出土銅礦石與冶煉遺物初析——以鄂東南和鄂中地區為中心》，第5頁。
[65]湖北省文物考古研究所、湖北省黃石市博物館、湖北省陽新縣博物館，《陽新大路鋪》，北京：文物出版社，2013年，第864、866頁。
[66]周文麗、劉煜、岳占偉，《安陽殷墟孝民屯出土兩類熔銅器具的科學研究》，第48－57頁。
[67]Grigoriev, Stanislav 2015. Metallurgicalproduction in northern Eurasia inthe Bronze Age, p.39.
[68]孫淑雲，《鄧家灣遺址銅礦渣檢驗報告》，《鄧家灣──天門石家河考古發掘報告之二》，第303頁。
[69]湖北省文物考古研究所、北京大學考古學系石家河考古隊、湖北省荊州博物館編著，《鄧家灣──天門石家河考古發掘報告之二》，第138、147─148、243、303頁、彩版三〇：1。
[70]湖北省文物考古研究所、北京大學考古學系石家河考古隊、湖北省荊州博物館編著，《鄧家灣──天門石家河考古發掘報告之二》，第138、144-145頁。
[71]湖北省文物考古研究所、北京大學考古學系石家河考古隊、湖北省荊州博物館編著，《鄧家灣──天門石家河考古發掘報告之二》，第138、145-146頁。
[72]郭立新，《解讀鄧家灣》，《江漢考古》，2009年第3期，第45─57頁；郭靜雲、郭立新、范梓浩主編，《考古偵探》。上冊，第316─317頁；郭立新、郭靜雲、范梓浩主編，《時空之旅：文明搖籃追蹤》，第147－150頁。
[73]陳樹祥、龔長根，《湖北新石器時代遺址出土銅礦石與冶煉遺物初析——以鄂東南和鄂中地區為中心》，第5－7頁；周文麗、劉煜、岳占偉，《安陽殷墟孝民屯出土兩類熔銅器具的科學研究》，第48－57頁。
（未完待續）
【聲明】本文作者為郭靜雲、邱詩螢、范梓浩（以上作者為台灣中正大學歷史系）、郭立新（中山大學人類學系）、陶洋（湖北省文物考古研究所），原文刊載於《南方文物》2018年第3期；若有引用或轉載，務請註明作者以及原刊來源。
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