大冶铜绿山新见宋代炉(窑)之研究*

陈树祥 王定兴 陈 晨 陈一鸣

(1.湖北理工学院，湖北 黄石 435003;2.中南建筑设计院股份有限公司，湖北 武汉 430071)

2012—2017年，铜绿山遗址博物馆新陈列馆选址建设涉及的四方塘遗址发掘过程中，新揭露出一批东周、宋、明、清代炉(窑)，其中含宋代炉(窑)三座(编号：L2、L4、L14)及其辅助遗迹。此前，仅对L2资料作过简要报道[1]。三座宋代炉(窑)的形制各异，不同于此前铜绿山发掘揭露的春秋战国冶铜炉[2]、西汉冶铜炉[3]、宋代炒钢炉[4]、明代焙烧炉[1]，因此，炉子揭露后对其属性进行过讨论，有炭窑说、陶窑说、冶炼炉说、焙烧炉说，众说纷纭，莫衷一是。由于这三座新发现的宋代炉 (窑)资料正在整理之中，应学术界要求，本文对这三座炉子的相关资料略作介绍，并对其属性等相关问题试作探析。

一、宋代遗迹分布情况

铜绿山发现的宋代遗迹主要分布于四方塘遗址西区中部和东区(墓葬区)中东部(如图1所示)。本次共发现炉(窑)3座(编号L2、L4、L14)，工棚基址3座(编号F1、F4、F5)，灰坑3座(编号H4、H5、H13)，灰沟1条(编号G2)，出土了大量的炉壁残块、废矿石及少量陶瓷器残片。

图1 四方塘遗址宋代遗迹分布图

二、炉(窑)、工棚特征及关系

3座宋代残炉(窑)主要分布于四方塘遗址东、西两区。其中，L2、L4分布于遗址西区中部，其北边分布有3座工棚基址；L14则位于遗址东区的东坡地。3座残炉(窑)平面形状可分为3种：即梨形、长方形和长条形。限于篇幅，本文只介绍和讨论3座炉(窑)及相关工棚。

1)梨形炉(窑)：1座，编号L4。位于四方塘遗址西区中部，东距L2约0.6 m，并与L2平行排列;东北距F5约7.5 m。其叠压于探方第5层之下，炉(窑)仅存底部(如图2、3所示)。

L4残存炉基、炉壁部分及过热烧土层。残平面北宽南窄，正南北方向。南北长径1.8 m，东西短径0.4～1 m，残深0.3 m。

图2 L4鸟瞰照(北→南摄)

图3 L4平、剖面图

炉基坑较浅，修挖于南高北低的坡地生土层，残炉壁陡直，底面略呈弧形。其中，南部炉底为黄红色烧土层，质地较硬；北部炉底遭到破坏，露出褐黄色黏沙土层，表面较粗糙。炉基坑南北净长1.78 m，东西残宽0.42～1 m。

炉室似有南北两个空间，北部面积略大、南部小，底面呈鞋底形，室底净空南北长1.64 m、东西宽0.36～0.88 m，面积约1.02 m2。南部炉室中间侧立一块红烧土砖，砖长0.4 m、宽0.18 m、高0.1 m。

炉壁为砖红色烧土，仅存炉室东、南边一段炉壁，其他方向的部分炉壁倒塌在炉室里；炉壁残高0.08～0.14 m，壁厚约0.06 m。

炉壁外围和炉底下部有一层传热形成浅红色烧土层，质地较硬，厚约0.10～0.15 m。

炉(窑)内出土较多炉壁残块(如图4、5所示)、2块烧过的废矿石料(如图4、6所示)。炉(窑)内、外未发现冶炼的炉渣及其他矿石，炉子边沿出土硬(釉)陶罐残片2块。

图4 L4出土的矿石废料、炉壁残块

图5 炉壁残块

图6 废矿石料

2)长方形炉(窑)：1座，编号L2。位于四方塘遗址西区中部，西距L4约0.6 m，东边和北边被一工作浅坑(编号H4)环绕(如图7所示)；东北距工棚遗址(编号F1)约6.7 m。L2叠压于探方第5层之下，残平面呈长方形，坐南朝北，南高北低。

图7 L2(中)与H4(左)及L4(右)

鸟瞰照(北→南摄)

L2上部毁塌，残存炉室为圆角长方形浅坑，近东南角向外弧凸成半个小长方形；南壁正中向外修筑一个烟囱。L2南北长2.74 m(含烟囱)，东西宽1.9～2.2 m，残深0.2～0.34 m，炉底面积约5.61 m2。

L2本体残存炉基、炉室、炉壁、烟囱及过热层(如图8所示)。其中，炉基坑为西南高东北低的长方形浅坑，南北相对高相差0.14 m。

图8 L2平、剖面图

炉室由炉底和炉壁围合而成，炉底北部中间残缺，露出炉基底部；北壁中部为一小豁口。炉底断面可分为上下2层，其中下层(第2层)铺垫一层厚0.22～0.25 m黑灰烬，这层黑灰烬来源可能与L4废弃物相关；上层(第1层)铺筑一层厚0.06 m黏沙土。炉室南北净长2.16 m，东西净宽1.66～1.86 m，残深0.24～0.34 m，面积约3.80 m2。

残存炉壁之内壁上涂抹一层黏沙土，东壁南端变形外凸。炉壁烧成红褐色，质地较硬，炉壁残高0.16～0.30 m，壁厚0.06～0.08 m。

L2南壁正中向外修有一圆筒形烟囱，烟囱底部有半圆形烟道，与北边炉室相通。烟囱周壁烧烤成黄红色，底面呈浅灰色，质地较硬。烟囱外径0.38 m，净内径0.28 m，残高0.12～0.16 m，壁厚0.05 m(如图9所示)。

图9 L2南边烟囪(北→南摄)

炉壁外和炉室底、烟囱外壁和底部有一层烧土过热层，其烧土颜色与厚度不相同。其中，炉基底和烟囱底部的过热层呈灰褐色，厚0.04～0.05 m；炉壁外的过热层呈红褐色，厚0.08～0.12 m；烟囱壁外的过热层呈浅红色，厚0.04～0.08 m。

L2中北部堆积黑灰烬，西北底部散布5块烧过的石块(编号S24～S28)。

L2东外侧和北外侧有一矩尺形(工作)浅坑(编号H4)，工作坑东北部被明代两条浅沟槽(编号G4、G6)打破。推测工作浅坑的形成与L2取土修筑炉壁相关(如图10所示)。

图10 L2(左下)与H4遗存关系平、剖面图

H4面积较大，东、南、西壁斜陡，壁面较粗糙，南壁呈斜坡状。开口南北长4.1 m，东西宽2.56 m，底部长3.46 m，宽2.3 m，坑深0.12～0.3 m。北边浅坑稍小，与L2北室的豁口连为一体，壁面斜直；其开口东西长2.3 m、南北宽1.24 m、深0.3 m。

H4东部浅坑内堆积大量炉壁残块(如图11所示)；北部浅坑内散布经火烧呈灰白色的小矿石19块、炉壁残块3块(如图10所示)。整个浅坑上部分别堆积黄沙土和黑灰烬，包含大量小木炭粒块。此外，H4还出土陶器残片4块、瓷碗残片2块，可辨认器类如图12—14所示，有青瓷碗的口腹残片、釉陶罐底、硬陶罐口沿。

L2内和H4(工作坑)出土废矿石料24块，其中，L2北部出土5块， H4北部出土19块。所有废矿石经过火烧，外表多呈灰白色。经对废矿石进行鉴定，其中有石英二长闪长玢岩石17块，安山玢岩石3块，高岭石化、石英二长闪长玢岩石3块，磁铁和赤铁共生矿石1块。矿石大小、形状、质量各异，矿石基本情况如表1所示。

图11 H4出土的炉壁残块和废矿和石料

图12 H4出土瓷器和硬釉陶器残片

图13 青瓷碗口残片

图14 青瓷碗腹残片

表1 L2和H4出土废矿石情况 单位：cm

L2、L4东北边约6～8 m的高地，揭露残房基2间(编号F1、F5)，应分别与L2、L4相关。

F1：残存南半部，叠压于探方第⑤层之下，平面呈残长方形，坐西北朝东南方向120°。其南边长约4 m，东西边残长约1.6 m。房基西部为黄色粘土，东部为褐灰色沙黏土夹有一小块春秋时期炉渣，土质均较硬。房址南部有一圆形烧土面及灰烬，厚约0.03 m，推测为火膛，火膛直径0.68 m。F1基址内边缘残存5个柱洞(如图15所示)，推测其为一座长方形工棚建筑。

F5：地上建筑毁坏无存，叠压于探方第⑤层之下，平面呈等腰三角形(即“Λ”形)，其南北两条边长皆为2.5 m，西南边残宽3.3 m，残存6个柱子洞(编号D1～D6)，向下打破春秋时期F2、F3、F6。房址坐东朝西南方向258°。根据柱子洞排列情况，西南边豁口为大门，大门净宽1.1 m，房址面积约3.7 m2。居住面为褐灰色细沙土夹有少量春秋时期小块炉渣，土质较致密，因此，推测F5为一座三角形窝棚 (如图16所示)。

图15 F1平、剖面图

图16 F5平、剖面图

3)长条形炉(窑)：1座，编号L14。位于四方塘遗址东区中北部东坡，叠压在探方第2层下。炉(窑)上部遭现代改田破坏，中部被一座清代灰坑(编号H23)打破，炉底西部有一个新馆选址的地质勘探小圆孔。炉(窑)残存西南、东边的中下部。

L14残平面呈长梯形，东北至西南方向50°。残炉(窑)尾部(西南端)高、头部(东北)低，水平高差为0.8 m，如同一座小“龙窑”。其残长3.3 m、残宽(西南)0.6～1.1 m(东北)。残存炉(窑)包含炉基坑、炉室、炉壁、烟囱、过热层(如图17—18所示)。

图17 L14平、剖面图

图18 L14俯视照(南→北摄)

炉(窑)基坑：修挖在东坡上，中东部向下打破春秋时期M234。基坑为二级台阶式，西南为窑尾，有两条弧边的三角形小斜坑；东边为长梯形深坑，为炉(窑)室和炉头，炉头东壁残缺。

炉(窑)室：底部西南高东北低，呈不平整的斜面炉(窑)床，东西水平高差为0.6 m。炉底西南部烧成青灰色，质地坚硬，厚0.01～0.02 m；东北端的炉底面损毁无存，见有较薄的浅红色的过热层。炉(窑)室残长2.98 m、宽(东北端)0.52～0.92 m(西南端)，残深(西南端)0.52～0.1 m(东北端)，炉室面积2.16 m2。

炉壁：残存L14西边、南边和北边的一段，皆烧烤成灰红色的垂直硬面，残高0.4 m、厚0.02～0.06 m。

烟囱：位于炉尾(西南)中部，平面呈等腰三角形，烟道底部呈斜坡面，倾斜角26°，进烟口与出烟口水平高差0.18 m，烟道尾部与炉室贯通，烟囱尾部距炉底高0.4 m。烟道周壁烧烤成灰红色，底面呈青灰色，质地较硬。烟道南北边斜长均为0.4 m，底宽0.5 m，残高0.1 m，壁厚0.02～0.04 m。

过热层：炉壁、炉底和烟囱壁之外皆有浅红色烧土过热层，厚0.02～0.2 m。

炉(窑)室堆满黑色土，夹杂大量红烧土颗粒，出土较多炉壁残块、铁矿石1块(如图19所示)，未见生活、生产遗物及冶炼炉渣。

图19 L14出土的赤铁磁铁矿石

三、讨论

(一)炉(窑)的属性

第一，考察L2，其平面为一座宽边长方形浅坑，炉子南边中央残存一个烟囱，其北边有一小豁口，推测为投柴口。炉底呈南高北低斜面、凸凹不平;炉壁内未用耐火材料涂抹，炉内和北边工作浅坑分布烧过的废矿石24块(其中，磁铁和赤铁共生矿石1块)，炉室、炉壁上和炉子周边均未见冶炼的炉渣，说明L2与冶炼矿石无关。从L2东侧的工作坑(H4)出土硬(釉)陶罐残片4块、瓷碗残片2块，未见一般瓷窑烧制瓷器的窑具，这些陶瓷器残片极有可能是炉工生活用品破损之物，说明L2与烧造陶瓷器无关。L2北部及东边H4有大片灰烬，含少量木炭，也说明L2不可能是烧制木炭的炭窑。

第二，L4投影平面似梨形，炉室面积约1.04 m2，其外形近似大冶铜绿山柯锡太战国1号冶炼炉[2]、卢家垴西汉1号冶炼炉[3]。柯锡太战国1号冶炼炉和卢家垴西汉1号冶炼炉结构基本相似，我们选择柯锡太L1与四方塘遗址L4比较，两者既有共性又有差异。共性为：两者皆修有浅基坑，四方塘遗址L2基坑深0.3 m，柯锡太1号炉基坑深0.6 m；四方塘遗址L2南部有一块烧土红砖，柯锡太1号炉中部有石砖。差异为：柯锡太1号炉底有火沟(亦称“风沟”)、支撑石板，外壁疑有一个金门痕迹，炉缸内壁为硅质耐火材料，内壁上见有高温后二层烧瘤。此外，炉体周围有工棚柱子洞，炉子上叠压着炉渣堆积。这些冶炼遗存不见于四方塘遗址L4；四方塘遗址L4出土较多低温炉壁残块和烧过2块废矿石，废矿石不见高温熔融痕迹，说明L4的炉(窑)内温度不高。

第三，考察L14，其平面呈长梯形，残口与底皆呈西南高东北低，炉子西边残存一烟道，炉底面积2.16 m2，整体形状犹如一条较小的“龙窑”。炉底呈波浪状，应为重物所压;炉壁内未涂抹耐高温材料，亦未见粘附的炉渣或烧瘤物，说明炉内温度未达到冶炼温度。此外，炉子周边亦未发现冶炼炉渣、陶瓷残片堆积物。炉室堆满黑灰烬土，夹杂大量红烧土颗粒，出土较多炉壁残块和1块铁矿石，这些现象说明，L14与冶炼和烧造陶瓷器无关。

上述炉窑和辅助遗迹出土炉壁，经北京科技大学科技史与文化遗产研究院陈坤龙教授等人进行检测，认为炉壁皆受热温度不高，判断不是冶炼炉壁①。因此，笔者认为，L2、L4、L14皆是火法脱硫处理硫化铜矿的焙烧炉。L4形体小，应是一座小型“烧坑”式焙烧炉。

四方塘遗址南部紧连铜绿山Ⅶ号矿体(亦称“大岩阴山”)，Ⅶ号矿体上部蕴藏少量氧化铜矿，矿体大部分为含硫高的铜铁共生矿。1974—1994年，考古工作者为配合现代釆矿生产，先后在Ⅶ号矿体上部氧化带推出来的五处商代至东周的采矿场进行抢救发掘[2]，也说明先秦时期矿工们主要在氧化带釆掘氧化铜矿。至迟在宋代，矿工们可能在Ⅶ号矿体或其他矿体上开釆硫化铜矿，在Ⅶ号矿山北麓修筑焙烧炉对硫化铜矿进行火法脱硫处理，然后将脱硫处理的铜矿石运送冶炼场冶炼。

关于宋代焙烧炉及硫化铜矿火法脱硫方法，南宋洪咨夔《大冶赋》记载：“徙堆阜于平陆，矗岑楼于炉，熺炭周绕，薧薪环附。”结合这段文意，试可复原上述三座宋代焙烧炉堆放硫化铜矿石的方法，即炉子修筑与矿石堆放同步，在炉室中央一层干柴一层矿石交错堆放，矿石堆放较高，炉壁与矿石之间留出空间放置干柴或木炭，将矿石环绕，再用黏泥堆封，修筑烟道。然后从火门点火，矿石经数日至旬日焙烧，完成火法脱硫。

每座焙烧炉矿石量视炉室面积和高度而确定，这三座宋代焙烧炉较小，容纳矿量不大。如L4的炉内面积小，室底南北长1.64 m、东西宽0.36～0.88 m，面积约1.02 m2。若矿石堆放至1.2 m高，减除堆放炭柴空间，焙烧的矿石在1 m3左右。L2的炉室南北长2.16 m、东西宽1.66～1.86 m，炉底面积约3.80 m2，若矿石堆放至1.5 m高，减除炉内炭柴空间，焙烧矿石约4 m3。L14的炉室残长2.98 m、宽0.52～0.92 m，残深0.52～0.10 m，炉室面积2.16 m2，若矿石堆放至1.5 m高，减除摆放炭柴空间，一次可焙烧矿石在2.5 m3以上。

(二)焙烧炉与自然环境的关系

宋代三座焙烧炉分别位于四方塘遗址东、西两区的丘坡地，观察炉子的朝向，也有一定讲究。具体而言，L2、L4位于遗址中部南高北低的低矮坡地，皆坐南朝北，L2的烟囱则修于南壁正中，推测炉子正北边的豁口修有一个投柴火门。L4规模较小，破坏严重，投柴火门可能设于北边，烟囱可能在炉子南边或炉顶。L14坐落于西高东低的坡地，炉体坐西南朝东北。其烟囱位于炉子西南正中的高处，投柴火门可能位于东北端低处。焙烧炉投柴火门的朝向，应与火门需借用自然季风吹风送氧相关，也暗示炉子工作季节，这种自然季风在明代称为“‘自来风’(不用鼓鞴者)”[5]。1990年版《大冶县志》记载：大冶属亚热带季风气候，“春天以东风为主，多东南风；夏季多东南风；秋季多东南风，常起西南风；冬季多西北风。风力一般3～4级，最大达12级”；大冶“3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至次年2月为冬季”。宋代的大冶气候，可能与现代大冶相近或相同，L2、L4火门朝北，炉子焙烧矿石的时间可能在宋代某年的冬季。L14朝向东北，焙烧矿石的时间应在春季。

明代陆容《菽园杂记》记载，矿石品位为3.3%，首次焙烧分两次进行，共需6天。李延祥介绍近代美国蒙大拿的Butte品位为3.2%的矿石，堆放在长2.44 m、宽1.98 m焙烧炉中,可填装矿石20 t，需8～9天才能完成焙烧，每10天为一个周期，每天约处理矿石2 t，焙烧矿石减重15%[6]。由于矿石焙烧时间较长，需要炉工昼夜轮流观察炉内焙烧情况，并向焙烧炉中补添干柴。由于是昼夜工作，必须在炉旁搭建临时工棚，方便炉工们轮流值守和休息。L2、L4东北边的台地上遗存2座工棚基址(F1、F5)，工棚搭建位置均居于西北风的上风口东侧，这既不阻碍炉子火门纳风送氧，又避开了焙烧炉排放浓烟影响工棚内炉工临时休息。这两个工棚(F1、F5)大小与L2、L4工作时间存在关联：L4规模较小，堆烧的硫化矿石量小，矿石焙烧可能需要数天，因此，F5搭建成小型三角形窝棚，可供一人值守。L2规模较大，焙烧的硫化矿石量大，其生产周期大概需要10天左右，需要搭建一座稍大的长方形工棚F5，供2个以上炉工轮番值守。L14东边为一片坎坡地，亦可能有相似的一座工棚，因未发掘，情况不明。

L2、L14的基本结构相同于南京九华山和尚山唐代焙烧炉[1]，与四方塘遗址发现的明代焙烧炉一边多火门的结构及纳矿量相比，则略显落后[7]。

(三)焙烧炉的相对年代

四方塘遗址揭露的宋代三座焙烧炉及其辅助遗迹中出土生活遗物极少，仅在L2的操作坑(编号H4)出土2件瓷器残片，分为青瓷和青白瓷两种，皆见有开片。其中，出土的一件瓷碗残口(标本H4:1)，施较厚青釉，其与武汉市江夏区青山瓷窑出土一件北宋晚期卷唇敞口碗(Ⅱ式，标本T120②:6)口部形态相近[8]。出土另一件瓷碗的腹部残片(标本号H4:11)，青白瓷，釉色略呈灰黄色，晶莹润泽，胎体轻薄，其与岳阳市云溪区文桥镇卢家脊南端M1出土的北宋晚期青瓷葵口碗(M1:6)的釉色相似[9]。L2边沿出土硬陶罐之腹底残片2块，从硬(釉)陶罐的形制等观察，笔者认为，或许为大冶保安湖磨山村一带北宋窑场烧制产品[10]。L14未出生活遗物，但该炉子形制受大冶保安湖磨山村一带北宋陶瓷窑建造形制的影响。

综合上述宋代三座焙烧炉形制，L4略显落后，应为四方塘遗址宋代焙烧矿石的初兴阶段；L2呈宽边长方形，L14形制似龙窑，皆比L2容矿量大，其结构比较进步。因此，三座炉子发展变化为L4→L2→L14，其相对年代皆在北宋时期。

四、小结

北宋时期，大冶地区由于矿产丰富，是朝廷冶铁、冶铜以及铸钱的重要地区之一，这在史书中多有记载。如《宋史·食货志》载：“兴国军(今阳新县治)有冶。鄂城(今武昌县治)有场。”《宋史·地理志》记载大冶属兴国军，“南唐县，自鄂州与通山并来，隶有富民钱监及铜场、磁湖铁务”。由此看来，北宋时期在今黄石地区设立的冶场规模应很大，监的权力较重，这成为宋朝获取财富的依靠。但是，宋代设立于今黄石地区的冶、场、监的具体场所一直不明，以往考古调查仅在今黄石地区发现数处宋代釆冶遗址，如在大冶发现有铜绿山铁屎包冶炼遗址和矿山庙采矿遗址，阳新县发现苏东坡在银山留下“铁壁”摩崖石刻[11]，本次在四方塘遗址虽然只揭露出3座焙烧炉，但仍不失为首次在长江中游地区揭开了北宋冶场的“冰山一角”。其价值与意义有几点：一是对我们诠释宋代洪咨夔《大冶赋》生涩难懂的硫化矿石火法脱硫技术提供了实例;二是填补了大冶铜绿山乃至长江中游地区宋代焙烧炉的空白，并为今后在大冶铜绿山及周边地区调查发掘和研究宋代矿冶工业遗产提供了重要线索。

注 释

① 参见陈坤龙等《铜绿山出土冶炼遗物检测分析》，2017年度国家社科基金重点项目(编号17AZD025)结项文本，尚待发表。