科技分析在盐业考古中的实践

张小嫚 燕生东

摘  要：利用科技手段检验分析盐业遗存是盐业考古重要的一个环节。目前，在确定盐业遗址、判定制盐原料、探讨制盐工艺、分析制盐或煮盐工具等方面，科技分析已取得一定收获，积累了不少经验和方法，但也存在一些问题，仍有继续探索的必要。

关键词：科技分析;盐业考古;收获;问题与展望           中图分类号：K854.2

文献标识码：A                 文章编号：1003—9864（2019）03—0155—07

十多年来，随着古代盐业遗址的不断发现、发掘与深入研究，学界越来越重视利用科技手段检验分析盐业遗存，比如，如何判定盐业遗址、如何判定制盐原料、如何分析制盐工艺（包括如何获取制盐原料、如何净化和提高卤水浓度、如何煮盐成盐等）、如何确定制盐或煮盐工具等。目前已经开展的盐业科技分析研究工作，积累了一定经验，取得了一定共识，但也存在一些问题。

一、利用科技分析手段如何确定盐业遗址

从世界范围内所发现的制盐场所分布规律而言，盐业遗址一般靠近制盐原料比较丰富的地方，如海岸、澙湖、盐矿、盐湖、盐泉、盐井等周边，也多靠近燃料来源和便于盐制品的外运、销售等地带。早期盐业生产，尤以陶器为煮盐工具，由于煮（制）盐陶器的使用往往是一次性的，其耗费量巨大，所以会形成较厚的、以陶片为主的废弃堆积。在这类堆积层内，器类单一，少见生活类陶器。此外，这类遗址所见遗迹也不同于一般农耕聚落，常见工作面、盐灶、过滤池（坑）、蒸发池、淋卤坑以及大量草木灰堆积层等遗存^①。

盐本身属于易溶物质，在田野考古中很难确定盐制品的存在。但是，制盐原料无论是海水、地下卤水、盐泉水、盐湖水、澙湖水，还是盐碱土等等，内中含大量的钠、钾、钙、镁等碱土金属离子以及氯离子、硝酸根、硫酸根、碳酸根、碳酸氢根等阴离子，可以形成非常丰富的盐类。在煮盐或者晒盐过程中，除了氯化钠（食盐）析出外，溶解度较低的其他盐类也先后从卤水中析出，这主要是钙、镁的碳酸盐。碳酸钙、碳酸镁等碳酸盐极微溶于水，很容易保留下来。如果在某遗址中存在大量的、经科技分析属于碳酸钙、碳酸镁等碳酸盐类堆积现象，那么可以判断这类遗址与盐业生产有关。再加上考虑周边的环境联系，则基本能够证实该遗址为制盐遗存。换句话说，大量的、人工形成的碳酸盐类物质遗存的出现，是衡量一个遗址是否为制盐遗存的重要标志。

山东寿光双王城商周时期盐业遗址考古发掘中^①，在盐灶周边和盔形器碎片与烧土混合的垃圾堆积层中就发现了大量成片、成堆的白色垢状物（图1、图2）。使用粉末X射线衍射方法对这些物质进行物相鉴定，显示这些白色垢状物主要为钙、镁的碳酸盐，以碳酸钙为主，还包括碳酸镁以及碳酸钙镁等碳酸盐。而经碳酸盐氧同位素温度计算，所见钙镁碳酸盐类形成温度在40℃～50℃以上，是人工加热形成，而非自然形成。因此，这些以碳酸钙为主的钙镁碳酸盐类，应是煮盐过程不断析出、盐工撇刮出来的物质^②。考古发现和科技分析同时证明了该遗址为古代制盐遗存。

二、科技分析手段如何确定煮盐（制盐）陶器

如何确定某些特殊陶器为制盐工具，学者们利用科技分析手段进行了探索。一些学者主要是针对可能属于制（煮）盐陶器内外表面的盐（NaCl）含量进行科技分析与比较。如，有学者对重庆中坝遗址出土的花边圜底陶罐、鲁北沿海阳信李屋与寿光大荒北央遗址以及内地桓台、博兴县商周遗址出土的盔形器样本进行了物相分析，即XRD和XRF分析测试。XRF分析结果表明，中坝遗址花边圜底罐，李屋、大荒北央遗址盔形器內的Na元素和Cl元素含量（即盐度）明显高于生活类陶器和内陆地区所见同类陶器。花边圜底罐和盔形器表面附着土样溶解后滤液结晶体的XRD和体视显微镜分析，还可看出主要成分为NaCl（盐）的白色晶体。以此可以确定，三峡地区出土的花边圜底罐和鲁北沿海地区发现的盔形器为当时的制（煮）盐容器^③。大荒北央遗址盔形器的内壁白色沉淀物XRD分析测试结果与长江三峡中坝遗址出土的花边陶釜内壁沉淀物还具有基本相同的以CaCO₃为主要成分的物相。这些表明，花边圜底罐和盔形器使用功能是相同的。

寿光双王城商周遗址出土盔形器的器底和器壁绝大多数粘附着一层厚厚的白色垢状物（图3）。学者使用粉末X射线衍射方法对白色垢状物进行了物相鉴定，其主要成分为钙镁的碳酸盐，以碳酸钙为主，与盐灶周边和文化堆积层中发现的碳酸盐类成分相同。碳酸盐氧、碳同位素分析，这些碳酸盐类的形成温度在40℃～50℃左右。其系人工加热形成，且系煮盐过程中析出的碳酸盐。从而也证明了这种盔形器是当时的煮盐工具^①。

三、科技分析手段如何判定制盐原料

盐，大体可分为岩盐、海盐、井盐、池（湖）盐等。制盐原料种类更为繁多，细分起来，有盐矿、蒸发盐（盐湖水干涸）、盐泉、内陆地下卤水、盐湖水、盐湖旁的盐碱土、海水、澙湖水、海内泥炭（如在荷兰北部和南部，通过燃烧蕴含海水的泥炭获得泥炭盐）、盐泥、沿海地下卤水（如渤海南岸）、滩涂地上盐碱土（斥卤）、地下咸水上泛的盐茅、海潮水经日晒后形成的盐霜、海草、陆地上含盐植物（如新几内亚薏苡仁），等等。制盐原料不同，制盐工艺也就存在差异。

通过科技分析制盐过程中撇刮出来的碳酸盐类锶同位素比值，可以了解其来源，进而知道制盐原料种类。由于自然界中不同地域岩石的锶同位素比值会有不同的涨落，不同地区不同种类岩石的锶同位素由于形成之前Rb和Sr的含量、形成时间不一等，其锶同位素并不相同，因此可以使用鍶同位素进行岩石的产地研究。碳酸盐类中往往富集锶，且锶同位素不会在沉积过程中发生同位素分馏效应，因此可以使用锶同位素研究碳酸盐来源。现代海洋水的锶同位素比值为一个固定值，为0.7092。非海相碳酸盐由于混入了比海相碳酸盐锶同位素比值高的硅铝质岩石，所以比值通常高于0.7092。学者对莱州湾南岸的寿光双王城商周和元明时期盐业遗址坑池淤沙、蒸发池和储卤坑的绿色堆积、盐灶及生产垃圾层等出土的各类碳酸盐物质进行了分析，结果表明，这些与制盐有关的遗存锶同位素比值都大于该值，因此可判定为非海相碳酸盐。其制盐原料不是海水，而是地下卤水。由于其相对比值平均为0.7105，并不是很高，说明这些碳酸盐和海相有密切的关系，介于海相和陆相之间^②。科学分析与考古发现的地下卤水坑井完全一致。

位于浙江省宁波市大榭海岛的史前末期制盐遗址，考古人员在盐灶旁和文化堆积层里发现了一定数量的钙质结核。锶同位素分析显示，这些钙质结核混合了海水和陆地碳酸盐类的锶。这说明盐业生产原料并非直接使用海水，而应是来自海边滩涂中含盐量高的滩泥（盐泥）^③。

四、科技手段如何分析或检验制盐工艺流程

根据考古发现的莱州湾南岸晚商至西周早期系列盐业遗存所复原的一个完整制盐作坊主要设施与布局（图4），依据操作链理论，我们曾复原了莱州湾南岸晚商至西周早期的制盐工艺流程：春季，盐工从地下坑井内取出高浓度的卤水，经卤水沟流入沉淀池过滤、沉淀、净化，卤水在此得到初步蒸发，再流入蒸发池内经长时间风吹日晒，形成高浓度的卤水。在这个过程中，部分碳酸镁钙析出，卤水还得到了纯化。盐工把制好的卤水放入盐灶两侧的储卤坑，在椭圆形和长方（条）形灶室上搭设网状架子，网口内铺垫草拌泥，其上置放盔形器。在工作间内点火，往盔形器内添加卤水，卤水通过慢火加热蒸发后，不断向盔形器内添加卤水。熬煮盐过程中还要撇刮出漂浮着的碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁钾等杂质。待盐满至盔形器口沿时，停火。待盐冷却后，打碎盔形器，取出盐块。最后把生产垃圾（盔形器、烧土、草木灰、碳酸盐类）倾倒在一侧。夏初雨季来临之前，盐工们把煮好的盐制品运出，并撤离制盐场所^①。

如何用陶制盔形器煮盐，利用相关考古遗存考古和科技手段分析已经明晰化。考古学者根据相关制盐遗迹内保存下来使用时期的堆积物，如坑井内淤土淤沙，卤水沟和沉淀池的淤土淤沙、蒸发池和储卤坑的灰绿色与豆绿色沙土等，推测出了这些堆积物来源、形成过程以及所在遗迹单位所反映的功用。这些能否用科技手段来解释或验证，学者也进行了分析。

科技考古专家们分别从坑井、卤水沟、蒸发池、储卤坑内使用堆积土系统取样，并对其进行了成分和物相分析。XRF分析出来的所有土样标本内SiO₂含量变化呈现出一定的规律性：坑井内淤土SiO₂含量较高，达到68%以上;卤水沟中和沉淀池中的淤土淤沙SiO₂含量最高，达到70%以 上;蒸发池的绿色沙土降到了64%左右;储卤坑的绿色淤沙土最低，不到62%。SiO₂是土壤沙粒中的主要组成部分，一部分聚积在了坑井底部上层的泥沙，沿卤水沟流入沉淀池的过程中得到了沉淀，故卤水沟和沉淀池的上层淤土含沙量最高;卤水在蒸发池中得到浓缩和提炼，因此，蒸发池和储卤坑的含沙量最低。

此外，除了坑井和卤水沟淤土以及生土中Fe₂O₃含量较少之外，蒸发池和储卤坑的Fe₂O₃含量均较高，而铁是莱州湾南岸地下卤水的特征微量元素之一，这说明蒸发池和储卤坑内的Fe元素得到了富集。另外，卤水坑井中的土样以及生土中均未检测到Mg，而卤水沟、沉淀池、蒸发池、储卤坑土样品中均含有Mg。这是因为地下卤水来源于沉积古海水，含有大量的Mg²⁺离子;当卤水被汲取到地面上以后，由于水分蒸发，卤水浓度提高，就会有一部分Mg²⁺以溶解度较低的MgCO₃、CaMg（CO₃）式沉淀下来。如此看来，土样中SiO₂、Fe、Mg等成分的含量变化趋势很好地印证了考古学者对盐业生产流程和不同遗迹功用的推测^②。

根据对物相组成的半定量分析结果显示，地下坑井内的土样方解石含量（CaCO₃）要高于坑池内，而蒸发坑池都比卤水沟、沉淀池内多含有白云石（MgCO₃）的物质。由于CaCO₃的溶解度远低于MgCO₃，因而不同遗迹中钙镁碳酸盐含量存在差别，显示出从坑井到卤水沟、沉淀池和蒸发池的过程中，卤水中的Ca、Mg离子浓度可能依次得到降低，从而起到了逐级提纯卤水的目的。因此，这类坑池的作用与发掘者推断完全相同，即通过水的逐级流动，达到初步提纯卤水和提高卤水浓度的目的。

关于蒸发池和储卤坑内的绿色沙土问题，有机碳分析结果表明，其内有机碳含量远远高于沉淀池、卤水沟和坑井内堆积物，说明灰绿色土在形成过程中富集了有机物。土壤的有机物应来自于生物残体。盐田内一般自然滋生着藻垫即藻席，春末夏初，卤水在蒸发池内长时间风吹日晒，形成了较稳定的静水环境，这非常利于藻类生长。蒸发池里滋生了大量的藻类，从而在坑池底部形成藻垫，并富集了大量的有机质。在长期埋藏的过程中，有机质发生分解，将土壤中的高价金属离子还原，尤其是Fe³⁺被还原为Fe²⁺，从而使土体的色调偏绿，这与海相沉积中某些沉积层偏绿的成因一致^①。这也从另一角度证实了蒸发池、储卤池的存在。

浙江省宁波大榭岛上的史前末期海盐遗址，在大型人工堆筑土台发现了数量较多的盐灶，出土了一定数量的煮盐工具陶盆形器，以及配套使用的支脚。煮盐工具陶盆形器较为特殊，其形体硕大，均为大敞口、浅斜腹、大平底，陶胎羼和料有夾植物和贝壳碎屑，器胎较厚，火候低，陶质疏松。在盐灶坑表层发现黄白色硬化物，盐业生产废弃堆积也见黄白色块状硬化物。人工土台和黄白色硬化物的粒度、无机元素地球化学和重矿物分析结果显示，土台边缘废弃堆中的堆土和白色硬化物具有滩涂盐泥性质，盐灶坑表层的白色硬化物为Ca、Sr和Ba的碳酸盐、硫酸盐结集，为卤水煎炼过程中的沉淀。这些是当时人们利用淋卤煎炼工艺进行海盐制作活动的证据^②。

五、问题与展望

目前，科技分析手段在盐业考古中，无论从方法上，还是成果上，都取得了一定进步和较大成绩。但也存在不少问题，还有继续探索的必要。

1. 关于大量的、撇刮出来的白色碳酸盐类物质遗存为判断制（煮）盐遗存的重要标志问题

上文已经提及，遗址中存在大量的、经科技分析属于碳酸钙、碳酸镁等碳酸盐类堆积现象，就可以大体判断这类遗址与盐业生产有关。这是一个很好的预设，但在实际考古中也还存在一定问题。比如，宁波大榭钱山漾文化、莱州湾龙山文化时期制盐遗址，仅见类似料姜石的黄色或黄白色钙状块，未见白色的碳酸盐块。这也可能与时代早、制盐规模不大有关系。但寿光双王城元明时期盐业遗址群规模宏大，碑刻和文献记录表明这里隶属于官台盐场，考古发掘了上万平方米，发现近百座盐灶，在盐灶旁和废弃堆积中也未见到撇刮出来的碳酸盐类。仅在盐灶一侧多见有比较规整的圆形小坑，内堆满白色钙化物（图5），在编号Z5火门口还发现一段长0.35米的管状钙化物（图6）。白色钙化物呈蜂窝状，质地较轻。卤水在熬煮过程中会析出硝酸盐、碳酸钠和碳酸镁类，即硝碱类。硝碱在古代是软化兽皮、制造纸张和火药的重要材料。白色钙状物蜂窝空隙应是硝碱被水溶解后所形成的。看来，上述圆形小坑和管状钙化物可能为专门收集和储放硝碱使用的^③。换句话说，早期盐业生产，可能把煮盐过程中撇刮出来的白色碳酸盐类作为垃圾扔掉，在晚期却单独收集起来，留作它用。故在莱州湾南岸元明时期盐业遗址内就很少见到碳酸盐类堆积。也就是说，遗址内没有发现大量碳酸盐类堆积现象，也不能否定其为盐业遗存。

2. 关于用科技手段判断煮盐陶制工具问题

已有学者通过分析陶器的NaCl含量来推断其为煮盐用的陶器。然而，需要指出的是，食盐极易溶于水，煮盐陶器长期埋藏于地下，随着地下水的流动，食盐极易溶失。此外，盐业遗址多处于高盐碱地区，煮盐陶器埋藏在周边盐碱化程度很高的土壤内，盐类又很容易浸入陶胎内，因此，单纯分析陶器的含盐量或Na、Cl元素在器壁截面的分布情况来断定煮盐工具，其结论存在较大疑问^①。

当然，在使用陶器煮盐过程中，陶器内壁和底部会粘附一层厚厚的白色垢状物，通过分析其是否为碳酸盐类来确定煮盐工具，比较可靠些。但是，大榭钱山漾文化煮盐工具盆形器和莱州湾南岸龙山时期煮盐工具罐形器内壁均没有附着白色垢状物，不知属于什么原因，还有进一步科学实验和分析的必要。

3. 关于利用锶同位素比值来判定制盐原料问题

利用锶同位素比值来分析制盐原料问题是一个很好的创见。上文已经提及，古代制盐原料非常丰富。位于东部沿海地区的古代盐业生产场所，有些学者认为其制盐原料是海水。其实，在海滩上制盐，可用原料还有澙湖水、地下卤水、滩涂地上盐碱土（盐茅）、潮水经日晒后形成的盐霜以及海草、盐泥、海内泥炭等。原料不同，制盐工艺流程也就会存在差异。这些原料都可以用锶同位素比值来验证。目前，各种制盐原料的锶同位素比值还没有测试过，渤海沿岸地区也只有海水和寿光双王城商周时期制盐原料的数据，缺乏当今晒盐所用不同深度的地下卤水以及澙湖水、盐碱土等锶同位素比值。只有各种相关数据增多了，通过进一步比较、分析和验证，也才能通过锶同位素比值数据直接确定古代制盐原料。

4. 关于用科技手段复原制盐工艺流程问题

某地区古代制盐工艺流程，在考古发掘和研究上，要从盐业生产操作链考虑有关问题。如，盐业生产所在地有什么原料，制盐原料的盐度是否有必要提高或提纯，如何获取原料，如何净化卤水和提高卤水浓度，如何煮盐或晒盐，以及煮盐所需什么燃料、盐工居住和生活何处等。这些过程和工作内容会留下不同的遗迹、遗物，或者说，不同遗迹、遗物代表不同制盐功能设施。这样就组成了完整的制盐遗存证据链。每个时代，制盐原料、获取原料方法、制卤方式和成盐（煮盐）方式，留下来的制盐遗迹和遗物不一样。复原某一地区某一时段的制盐工艺流程，无论从考古发掘和研究上，还是科技分析上，需要建立完整的证据链，而不是就某一点或某种设想单独分析。上述寿光双王城商周时期制盐工艺复原结果，无论是考古发掘和研究，还是科技分析，均为建立在完整证据链得出来的结论，可算是一项比较成功的案例。

当然，类似的分析和研究仍需深入和积累经验。如，莱州湾南岸地区晚商至西周早期、东周时期、两汉魏晋时期、元明时期，乃至清代，同样利用地下卤水，发现的净化卤水和提高卤水盐度、盐灶、盐池（清代为晒盐）等制盐遗存、遗物，乃至煮盐工具都不一致，反映出每个时代都有不同的制盐工艺。这都需要在扎实田野考古的基础上，以盐业生产操作链为指引，系统采样，系统科技分析，构建完整的、多重的证据链，才能得出真实的、可靠的结论。

總之，利用科技手段检验分析盐业遗存在盐业考古中发挥着重要作用。考虑制盐工艺时代性、复杂性、地域性特点，仍需继续探索各种科技分析手段和方法，逐步形成操作性较强的、多重的方法和理论，不断积累材料和数据，进一步把盐业科技考古推向规范化、科学化。

（责任编辑：周  聪）

Practice of Science and Technology Analysis in Salt Industry Archaeology

ZHANG Xiaoman  YAN Shengdong

Abstract： The use of scientific and technological means to test and analyze the remains of the salt industry is an important part of the salt industry archaeology. At present， in the determination of salt industry sites， salt raw materials and salt making or boiling tools， the exploration of salt production process， scientific and technological analysis has achieved certain gains and accumulated a lot of experience and methods， but there are still some problems that need to be explored in a deeper way.

Key words： scientific and technological analysis; salt industry archaeology; harvest; problems and prospects