重庆市位于中国西南内陆的长江上游，近年来在盐业、火雷和冶锌方面有着一系列重大考古发现。这里有目前东亚地区考古发现最早、规模化生产的盐业遗址群，早期盐业开发对华南内陆地区文明化进程具有重要的推动作用；多个城址还出土了二十余枚13世纪中叶的铁火雷，这是世界上最早的成熟爆炸性火器，成为世界中古史冷热兵器并用时代的珍贵见证；考古发掘的炼锌遗址群显示，重庆是世界古代两大炼锌技术体系之一的起源地，对于研究世界范围内古代炼锌技术的发展、传播具有重要价值。

 

长江上游的早期制盐业

巨量的陶片堆积景观 长江上游的三峡地区拥有丰富的盐矿资源，它们多以天然出露的盐泉或浅层埋藏的盐矿存在，极易被发现和开采，这里由此孕育了中国早期的盐业生产中心。在重庆忠县长江北岸的㽏井河下游及其入长江口的附近地区，考古学家们发现了目前东亚地区最早、规模化生产的盐业遗址群，这些遗址均以堆积大量单一种类陶器为主要特点，其中以中坝遗址最为典型。中坝遗址位于㽏井河的中游，四周被群山环绕。遗址分布于河流的两岸，由于河水的常年冲刷，它的核心区成了一座高耸的江心岛。令人惊奇的是，这座江心岛竟然主要是由陶片、动物骨渣、灰烬堆积起来的。这座江心岛的面积有近7000平方米，加上河谷两岸的文化堆积，中坝遗址的总面积约5万平方米。

 

忠县中坝遗址远眺

 

20世纪90年代末至21世纪初，在因建设三峡水利工程而开展的文物保护工作中，中国的考古学家们共同对该遗址开展了大规模的考古发掘。通过8000平方米的考古发掘，发现文化堆积最多可达79层、最深处有12.5米，清理了与盐业相关的1400余个遗迹，出土各类文物标本20余万件，时代从新石器时代晚期（公元前2500年）延续至近现代，完整地展现了重庆先民长达4500年的盐业生产史，延续时间之长，在全世界的盐业遗址中都是极为罕见的。

 

中坝遗址深厚的地层堆积

 

规模巨大的工业化陶器制盐工场 从新石器时代晚期开始到铁器时代早期（公元前2500年～公元前200年），这一时期属于中坝遗址的陶器制盐阶段，也是中坝遗址最为核心的文化堆积。考古学家曾在中坝遗址1米×1米的采样区间内，采集到134265件陶片，按照50000平方米粗略估算，遗址废弃陶片应达数十亿片，陶器还原数量理论上可达4亿多件。

考古学家将中坝遗址陶器制盐阶段分成了三个时期，每个时期都以一种主要的制盐陶器为代表。

第一期为新石器时代晚期（公元前2500年～公元前1750年），这一时期主要是以一种大口、深腹、小平底（最后是尖底）的陶缸为制盐容器，它占该时期陶器总数的68.2%。此外，还发现有长条形盐灶和涂泥坑等，涂泥坑的壁面都涂抹了一层黄黏土，用于防止液体外渗，应当是储存和淋滤卤水的设施。

 

中坝遗址出土陶尖底缸

 

中坝遗址制盐涂泥坑

 

第二期为青铜时代（公元前1750年～公元前800年），本期制盐陶器是一种尖底的小杯，它是一种圆锥形、直口、尖底的容器，占该时期陶器总数的89.23%，这种陶器是制作盐模的器物，当时用较大的容器熬煮卤水，等到卤水开始结晶时，将湿盐捞入尖底杯，再将其插入从盐灶中掏出的带有余热的燃料灰烬中，蒸发水分，获得盐锭。这类似于德国Saale河谷里盐业遗址中的小型制盐容器，即被认为是在用大口陶锅熬煮后将尚未全干的结晶盐刮取置放在这些小型容器中，再用慢火烤干。

 

中坝遗址出土陶尖底杯

 

第三期为青铜时代末期至铁器时代早期（公元前800年～公元前200年），这个时期制盐陶器改用小圜底罐，占该时期陶器总量的86.32%。它的形制、功能与菲律宾保和岛近现代制盐陶器相似，保和岛上的盐灶前部置一口平底铁锅，内盛放盐水，盐快结晶时被转装到灶后部若干个的圜底罐中，烘干水分制作盐锭，中坝遗址的小圜底罐的功能应与其相似。

 

中坝遗址出土小圜底罐

 

由于尖底杯、小圜底罐是一种标准化的制盐容器，考古学家推算，在二者使用的1400年间，共使用了约数亿件制盐陶器，参考宋代忠州产盐量和遗址陶模容量，年产量估计可达约40～50万公斤，按世界卫生组织推荐每人每天6克标准，中坝遗址每天生产的盐至少可供约20万人食用。中坝遗址与㽏井沟流域的其他制盐遗址及配套产业遗址，诸如制盐陶器的生产场所等，一同形成了规模庞大的制盐产业链，成为长江上游地区的制盐产业中心。

 

爆炸性火器：古代军事科技的革命性发明

中国早期铁火雷的发现 重庆是中国西南部的水陆枢纽，坐拥巫山之险，控扼长江水道，成为中国南方和北方、长江上游与中下游地缘势力争夺的焦点。13世纪，南宋与蒙古（元朝）之间的战争席卷中国半壁河山，南宋王朝（1127～1279年）为了守住长江上游的屏障——四川盆地，利用江河之险修筑了80余座山城，这些山城大部分位于今天的四川和重庆，比较有影响的有重庆城、钓鱼城、白帝城、神臂城、云顶城、天生城等。

1998年至今，重庆的考古工作者对这些城址持续开展了大规模的考古调查、发掘，在钓鱼城、白帝城、天生城和皇华城遗址发现了24枚铁雷及近百片爆炸后的碎片，在白帝城遗址甚至还发现了制造这种兵器的陶范。先前人们认为，这种兵器的年代可能要晚于这些遗址的建造和使用年代。但2017年在白帝城遗址发现了一座填埋于公元1278年左右的兵器埋藏坑，坑内集中发现了保存完好的16枚铁火雷，同时出土的还有南宋时期的铜弩机、铁矛、铁镞等73件冷兵器，显示铁火雷与这些冷兵器都是南宋军队守城时使用的兵器。这些铁雷多为圆球形，上、下合范铸成，腹部有一周明显的范线，内部为空心，腹部最大直径10～14厘米，壁厚0.5～1厘米，含内部填充物重约2～3千克不等。它们的材质为白口铸铁，铸造工艺比较简单，硬度高，但脆性大，容易炸裂；内部填充物为黑褐色颗粒状，考古学家通过检测分析，发现其成分有硫、碳、铁的矿物质、石膏及含量很低的钾，硫含量约在34%～37%之间，样品烘干粉碎后竟然还能引发火星，确定铁雷内部填充物为火药。这种兵器由安置火药引信的填药口和盛放火药的铁罐弹体两部分组成，需借助药线引燃、爆炸后产生的冲击波造成杀伤，属爆炸性火器，在中国古代史书中称为“铁火砲”。

 

白帝城樊家台遗址兵器埋藏坑

 

白帝城樊家台遗址出土部分器物组合

 

铁火雷对古代战争的影响 铁火雷源于10～11世纪以糊状火药填充，用麻布、纸和绳捆成球状包裹体，用抛石机投射的“火砲”“火球”。发展至12世纪，南宋首先掌握了高硝粒状火药和火药线技术，盛放火药的容器由软壳改为硬壳，最初的硬壳为陶罐，内置火药、石灰、铁蒺藜等，名曰“灰砲”，后在金人的仿制下，弹体由陶罐易为铁罐，即为“铁火砲”。铁火砲发明后，作为全世界第一种金属外壳的爆炸性火器，大约从12世纪中叶起，在抛石机的有效辅助下，广泛应用于当时中国的各大战场。进入13世纪，铁火砲更广泛地应用于宋朝与元朝、蒙古（元）与欧洲及日本之间的战事，特别是13世纪中叶，在南宋与蒙古（元）的战争中，双方均投入大量铁火砲作战，文献记载显示，南宋在荆淮地区生产铁火砲动辄十数万支，建康地区两年三个月内生产三斤至十斤重各类铁火砲壳35260支。重庆地区的这类考古发现是目前世界上最早的铁火雷实物。

铁火砲依靠内部火药将金属外壳炸破而造成较大的杀伤力和威慑力，和抛石机的有机结合增加了攻击距离和击中目标的几率，有力提高了作战效率和效果，甚至在有些战役中还起到扭转战局的关键性作用。铁火砲的出现是初级火器阶段的一项重大发明，这种特殊兵器的使用更加专业，在士兵队伍分工中出现了初级砲兵这一兵种，引起了中古时期军队兵种的重要变化。

 

 

炼锌技术“下火上凝法”的起源

中国最早的炼锌遗址锌作为常见有色金属之一，是古代铜、锡、铅、金、银、汞、锌等7种有色金属中被人工提炼最晚的一种。这是由于氧化锌的还原温度（904℃）与其沸点（906℃）十分接近，通常其还原后获得的是气态锌，如果没有快速冷凝的回收装置，气态锌会逃逸或迅速氧化为氧化锌，所以气态锌的捕获是炼锌工艺的难点。锌在古代中国社会中最重要的作用是参与以铜为主要原料的合金铸造。

考古发现和文献记载表明，印度和中国是世界上最早开始炼锌的国家。印度公元7～14世纪的炼金术著作中记载了蒸馏炼锌技术，其西北部拉贾斯坦邦的扎瓦尔遗址是世界上时代最早的炼锌遗址。中国不晚于北宋（960～1127年）就使用了炉甘石冶炼黄铜（铜、锌合金），但冶炼单质锌则始于明代中期（1435～1572年），相关考古发现集中在重庆境内。

重庆炼锌遗址群主要分布在丰都县至忠县的长江两岸数十公里的台地上和丰都县与石柱县交界的齐曜山片区，以及酉阳县乌江右岸的台地及山坡上。沿长江片区具有长江水利交通之便，便于原料、产品的运输和销售，是目前所见炼锌的肇始之地。齐曜山片区有丰富的铅锌矿和燃煤资源，品味较高，是炼锌遗址分布的另一个密集地区。乌江片区既有一定的矿料、燃料分布，兼具一定的水上运输便利，是相对较晚发展起来的一片区域，年代晚至清代（1644～1911年）。

其中，忠县临江二队遗址是中国目前所发现面积最大、时代最早的炼锌遗址。遗址北临长江，南靠缓坡，地势南高北低，埋藏面积约15000平方米。考古学家们在这里清理了包括22座炼锌炉，大量用于存储、搅拌矿料和煤炭等的灰坑和配套的柱洞、房址等遗迹，出土以陶质冶炼罐、生活用瓷器为主的各类遗物1000余件。

 

忠县临江二队遗址全景

 

明代宋应星在《天工开物》（1637年）中较为详细地记载了炼锌过程，绘制了“升炼倭铅”示意图。宋应星的描述可与重庆地区的发现相互印证，并提供一些新的认识。根据考古发掘和炉渣分析结果可以认定，重庆炼锌遗址群所采用炼锌工艺已经十分成熟，它采用的是“下火上凝法”的炼锌工艺，使用一种平面为长条形的炼锌炉，炉子由炉床、炉室两部分构成，冶炼时将锌矿石与煤炭按一定比例装填进冶炼罐后将冶炼罐置于炉子中进行冶炼。炼锌炉以煤炭作为主要燃料，所使用的锌矿石为氧化锌矿。从锌矿石冶炼出单质锌的过程设计得十分精巧，使用一种与宋应星所描述的形制较为接近的耐火陶罐作为冶炼罐，利用冶炼过程中罐内上下温度差造成的自然蒸馏效应，使锌蒸汽在坩埚上部冷凝，而获得单质金属锌。中国重庆这种“下火上凝法”炼锌工艺与印度拉贾斯坦邦的“上火下凝法”炼锌工艺并称世界古代两大炼锌技术体系。

 

忠县临江二队遗址4号冶炼炉三维照片

 

忠县临江二队遗址出土冶炼罐

 

中国锌的深远影响中国古代单质锌的冶炼生产不仅在国内大规模流通、应用，也曾大量供应国外市场，其产品远销至日本、印度、欧洲等地。

文献记载到，日本曾于清代（1644～1911年）从中国进口单质锌，可能用于派克斯法炼银。John Percy在《冶金》中记载：18世纪，大量的锌被以中国白铜的名义从东印度群岛进口至欧洲。1872年，在瑞典哥德堡附近打捞出一艘于1745年由中国驶往欧洲的沉船，船上载有经检测为含锌98.97%的锌锭。此外，John Percy还提出，曾有英国人在18世纪专门去中国学习炼锌技术，此后不久，在布里斯托尔便运用起蒸馏法开始炼锌。以上记载表明，中国的锌产品和单质锌冶炼技术曾对欧洲炼锌工业的兴起和发展起到了推动作用。

科学技术是促进人类文明发展的重要动力，重庆在盐业、古代兵器和冶锌上的重大考古发现，见证了中国古代先民利用自身的资源禀赋，推动古代科技发展所做出的杰出成就，对世界科学技术史的研究具有重要的参考价值。科技类考古遗存具有一定的普遍性和广泛性，具备成为世界性学术议题的条件。在全球视野下，开展中国与世界相类似的科技考古遗存的对比分析，一定能够在研究跨区域的文明交流中起到重要作用。

本文原刊登于《中国文物报》2022年10月21日第6-7版，本公众号稍有修改并增加了部分配图。

 

图文：白九江   牛英彬   孙治刚   肖碧瑞