2025年7月2日上午,一场题为“中国古代汞矿资源开发和利用的科技考古探索”的精彩讲座在重庆市文物考古研究院举行。主讲人为中国人民大学历史学院考古文博系讲师、青年英才吴晓桐博士。讲座内容涵盖汞矿分布、古代人类对汞矿资源的利用、朱砂产地溯源科技方法与实践,以及汞矿开发利用对环境和人体健康的影响等多个重要方面,为在场听众带来了一场知识盛宴。
一、汞矿分布及古代人类对汞矿资源的利用
(一)汞矿成因与全球分布
汞在自然界中分布极少,属于稀有金属,极少以纯金属状态存在,多以化合物形式存在,常见含汞矿物为朱砂(HgS)。汞矿成因主要有两种类型:一是低温热液型,主要与沉积岩有关,如重庆、贵州等地的汞矿;二是浅成低温热液型,多与火山作用相关,例如昌化的鸡血石、内蒙古巴林右旗的巴林石。
从全球范围来看,汞矿主要分布在地中海、环太平洋和中国三大区域。地中海地区以西班牙储量最大,约达九万吨;环太平洋汞矿带包括日本、美国西海岸及中美洲、南美洲等地,秘鲁的万卡韦利卡矿场规模庞大。中国的汞矿储量也十分可观,地质调查显示,约70%的汞矿集中在湘黔渝地区,其次是陕南、横断山区、岭南和甘南,东部地区则极为稀少。
吴晓桐博士特别指出,由于汞矿晶体通常较小,故而市面上所见朱砂一般呈粉末状或小颗粒状。另汞矿分布极不均匀,与铅矿、铜矿等金属矿藏不同,没有汞矿分布的地方,实际上是一点也没有,而并非少。国内汞矿主要集中在上述特定区域,像河南、山东等地就未发现汞矿资源,这使得在古代,朱砂和水银成为珍稀资源,在空间上流动频繁。
中国主要朱砂产地分布图
引自李昱龙、温睿:《先秦至唐宋时期中国朱砂产地考》,《西北大学学报(哲学社会科学版)》2025第3期,第60页,图1。
(二)世界文明中的朱砂与水银利用
在世界范围内,目前发现较早使用朱砂的是欧洲巴尔干半岛的温茶文化(公元前6000~公元前4000年),温茶文化出土的一些陶器中发现朱砂颗粒及彩绘。至新石器时代晚期及铜石并用时代,伊比利亚半岛墓葬中开始出现铺撒朱砂现象。东亚地区,除中国外,日本也流行使用朱砂,其绳纹时代出土的陶器上便已发现朱砂痕迹。受中国影响,弥生—古坟时代(公元前300年至公元600年),朱砂在日本墓葬中被广泛应用。值得注意的是,古坟时代早期日本大量墓葬中铺撒朱砂,而此时中国墓葬中这种现象已很少见,吴晓桐博士认为这种现象似乎反映出该行为在日本地区出现了复兴。中美洲玛雅文明中,朱砂和水银广泛用于艺术创作和宗教仪式。奥尔梅克文化时期已有涂朱玉器,帕伦克古城“红皇后”墓中撒满朱砂。南美洲早在印加帝国之前就已开采利用汞矿,西班牙人到来后大规模开发了万卡韦利卡矿。
(三)中国古代朱砂与水银的应用历程
中国对于红色颜料的利用历史悠久,泥河湾下马碑遗址发现了距今4万年的颜料加工遗迹,山顶洞人墓葬中散布赤铁矿粉末。目前已知中国最早的朱砂使用实例是河姆渡遗址出土的距今约6300—6000年的朱漆木碗。仰韶文化中期多个遗址发现朱砂用于彩绘和装饰。长江下游地区良渚文化的漆器发达,一些漆器上的红色颜料鉴定为朱砂。长江中游地区大溪文化晚期至屈家岭文化时期多个遗址发现漆器或朱砂痕迹,包括城河遗址、七星墩遗址、龙王山遗址等。仰韶文化晚期中原地区的庆阳南佐遗址、蓝田新街遗址都发现了使用朱砂的现象。海岱地区大汶口文化中晚期岗上遗址、焦家遗址、陵阳河遗址等地彩绘陶、陶器刻画符号和玉钺绑缚痕迹上发现了朱砂使用现象。龙山时代至春秋时期,陶寺遗址、清凉寺遗址等地的贵族墓葬中出现铺撒朱砂现象。夏、商、西周、春秋时期墓底铺朱砂成为贵族墓葬的重要葬仪,春秋晚期之后墓葬中铺撒朱砂现象消失。
朱漆木碗(河姆渡文化)
引自:中国美术全集编辑委员会:《中国美术全集·工艺美术编8漆器》,1989年,图版1。
东周时期已有利用朱砂冶炼水银的现象,虽尚未发现直接证据,但通过战国时期鎏金铜器、玉器黑沁分析等间接材料可推知。文献记载中亦有多处提到墓葬中填充水银,如《史记》记载秦始皇陵“以水银为百川江河大海”,地宫探测结果证实汞含量异常高。吴晓桐博士认为秦始皇在陵墓中填充水银的习俗并非突然出现,南马坊大墓位于山东省淄博市临淄区齐都镇南马坊东南墓地西南部,是目前山东地区正式发掘的规模最大的东周时期墓葬,该墓墓室部分位置填土中汞含量远高于生土,可能吸附水银,便是早期形成该传统的一个例证。此外,辽代、明代墓葬中也发现水银残留。
战国至秦汉时期,炼丹服石之风盛行,漆器制造发达,朱砂需求大增。务川大坪汉墓是云贵高原最早汉墓之一,其中约51%墓葬出土朱砂颗粒。符家冲遗址东汉墓葬中还发现早期朱砂选矿遗迹。魏晋以来,道教兴起,朱砂被视为仙药,唐代外丹术达到顶峰,宋代之后外丹术衰落,内丹术兴起。
带朱砂小陶簋(殷墟四期)
引自中国社会科学院考古研究所编著:《商王朝文物存萃》,科学出版社2013年,第118页。
二、古代朱砂产地溯源科技方法与实践
(一)科技考古溯源方法
古代文献虽有朱砂产地记载,如《禹贡》《逸周书》《史记》等,但多集中于晚期,早期来源仍需科技手段确认。吴晓桐博士为我们介绍了四种主要方法:硫同位素分析法、汞同位素分析法、铅同位素分析法和微量元素分析法。其中,硫同位素分析法最为有效,因其δ34S值差异明显,而湘黔汞矿带朱砂具有全球最高值,成为识别产地的重要指纹特征。汞同位素分析法近年来兴起,但由于分馏小、数据重叠度高,单独使用较难确定产地。铅同位素和微量元素分析法受限于样本纯净度问题,应用难度较大。
(二)典型案例:良渚文化朱砂来源
过去认为良渚文化漆器所用朱砂来自临安昌化玉岩山汞矿,但经硫同位素分析排除该可能。吴晓桐博士认为,良渚文化的朱砂可分为三组:A组来自湘黔汞矿带,B组来自右江或秦岭汞矿带,C组(仅一件)可能来自昌化。考虑到新石器时代良渚文化与重庆地区、贵州东北部并无直接交流,吴晓桐博士根据水路及同期朱砂分布情况,推测出三条可能的朱砂运送路线:一是经务川—酉阳—秀山进入乌江;二是铜仁至凤凰经沅江入长江;三是黔西南至广西经珠江水系入赣江。
吴晓桐博士认为,屈家岭文化朱砂大部分来自湘黔汞矿带,而良渚文化和大汶口文化所用朱砂则可能并非直接来源于湘黔,有较大可能是由两湖地区流通至长江下游和黄河流域。龙山文化时期朱砂产地全面转向湘黔汞矿带,这种特征一直延续到商周时期。绝大部分商周时期朱砂的δ34S值分布在+20‰左右,来源指向明确,即湘黔汞矿带。《逸周书》中关于“卜人以丹砂”的记载也佐证了这一观点。
浙江衢州孟姜西周土墩墓出土的朱砂并非研磨而成,避免了土壤污染,应是淘洗形成的天然朱砂颗粒,吴晓桐博士认为这种像小米一样的朱砂颗粒可能便是《山海经·南山经》“英水出焉,西南流注于赤水。其中多白玉,多丹粟”中所记载的丹粟,其微量元素与务川朱砂最为接近。浙江衢州孟姜西周土墩墓并非周文化体系的墓葬,而与“姑蔑国”有关,吴晓桐博士认为,孟姜西周土墩墓中朱砂的获取,很有可能是通过周代专门掌管“金玉锡石丹青”的职官和机构分配而来的。马王堆三号墓、南越王墓、海昏侯墓、武隆关口一号汉墓、临淄棕榈城汉墓等出土有朱砂颗粒,其中武隆关口一号汉墓出土朱砂颗粒磨圆度较高,吴晓桐博士认为是应淘洗自河水。
根据吴晓桐博士的研究,汉代朱砂产地可分为三组,主要来源仍然是湘黔汞矿带,部分朱砂可能产自秦岭和右江汞矿带。汉代多地朱砂的开采活动,与汉代漆器、鎏金器产业的发展和炼丹术的发展有关。
三、汞矿开发对环境和人体健康的影响
(一)环境影响
朱砂的主要成分硫化汞具有毒性,汞的冶炼和滥用会导致土壤和水体污染,并通过食物链进入人体。研究表明,玛雅聚居地中有7个地点汞浓度超过现代基准值,这些区域多处于文明鼎盛期。伊比利亚半岛墓葬中的人骨汞含量分析表明,公元前3000年—2000年人群摄入量最高,研究者推测这一时期汞的摄入主要有三种途径,一是对朱砂的处理(将其研磨成粉末,与其他物质混合,用于物品、建筑以及人体的装饰);二是特定社会群体通过摄入或吸入的方式直接使用朱砂;三是环境中汞含量的升高。
(二)人体健康影响
特定职业群体,如水银冶炼者、炼丹师、鎏金银器制作者、漆器工匠等,易受汞中毒影响。此外包括一些特殊习惯,比如长期服用丹药,利用水银治病等,中世纪时期水银曾被作为药物用于治疗麻风病和梅毒。西安地区人骨汞含量分析结果显示,南北朝至隋唐时期高等级墓主汞含量显著升高,而普通阶层则较少,说明丹药在士大夫阶层流行。长期服用朱砂导致体内汞超标,易引发多种疾病。如“脚弱”“脚气”等,实为汞、铅、砷等矿物中毒所致。宋代之后,人们开始认识到服食丹药的危害性,外丹术就此衰落,道家转而开始以修炼内丹为主,因此人骨中的汞含量又趋于正常。
讲座最后,吴晓桐博士分享了朱砂研究的未来展望:一是通过沉积物测年和汞含量分析确定区域汞开采和使用历史;二是利用矿洞内钟乳石不平衡铀系同位素定年;三是开展骨骼毒理学考古,建立人类汞摄入的历史框架。整场讲座内容详实、逻辑清晰,既有宏观视野,又有微观实证,为现场听众提供了丰富的学术信息和启发性思考。讲座结束后,观众踊跃提问,反响热烈。(本文已由吴晓桐博士审核)
整理:娄亮 肖碧瑞