北京遼代"首鋼"現世記：被發現竟源於一次"意外"

　　考古發掘現場

　　3號冶鐵爐的結構

　　水泉溝居址遺跡

　　水泉溝遺址地形

　　水泉溝冶鐵場的四座冶鐵爐

　　◎郭京寧

　　時隔二十四年，北京再次當選中國考古界的“奧斯卡獎”，相當於挖出了遼代的“高新技術開發園區”。

　　2015年4月9日下午，北京國誼賓館貴賓樓，隨著中國考古學會會長、中國社會科學院學部委員、考古研究所所長王巍先生宣布，北京延慶大庄科遼代礦冶遺址群等10項考古發掘項目，從25項終評入圍項目中脫穎而出，當選為2014年度中國十大考古新發現。

　　這是北京自1990年金中都水關遺址后，時隔24年后再次當選這一中國考古界的“奧斯卡獎”。多年后的再次入選讓人倍感珍貴，也不禁讓人好奇：這處遼代礦冶遺址群是怎樣被發現的？它憑借什麼可以入選“全國十大考古新發現”？“新”發現的“新”在何處？發掘中，又有哪些有意思的事？

　　無心插柳

　　重大發現源於一次“意外”

　　任何重要發現都不是簡簡單單取得的，如同陝西臨潼的幾位農民打井時意外發現了兵馬俑，大庄科遼代礦冶遺址的發現也伴隨著這樣的“意外”。2006年9月的一天，延慶縣文化委員會的工作人員前往大庄科鄉水泉溝村的懷九河大峽谷。當地的村支書聽說這裡面有文物干部，便隨口提及家裡蓋房子時曾發現過一座“窯”，但不知是燒啥的。這座“窯”有2米多高，殘破的隻剩剖面。文委的工作人員隨即把村裡村外都轉一遍，又發現了七八座同樣的“窯”。有人猜測它是用來燒磚的，也有人說是用來煉鐵的，還有人說是用來燒炭的，但都不確定。

　　回去之后，工作人員查閱了相關資料，因為大庄科有明代長城遺址，便推斷這些“窯”可能是專門為修長城鍛造鐵器的高爐。於是，在《北京日報》上發表了《延慶發現8座明代冶鐵高爐遺址》一文，各大媒體紛紛轉載。

　　水泉溝冶鐵遺址發現后，北京科技大學冶金史研究所的專家給延慶文委打來電話，說看到了新聞，希望能到實地看看情況。因大雪封路，又拖了一段時間后，北京科技大學與北京大學的幾位專家才得以對這一區域進行田野調查和實驗室分析工作。沒想到，收獲相當豐富——不但確定了水泉溝村的冶鐵爐，還在大庄科鄉其他地區發現了不少冶鐵遺跡和礦產遺跡，並且認定該遺址是燕山地區規模較大、保存最為完整的遼代冶鐵遺址，這樣一處遺址應當通過發掘來進行進一步研究。至此，大庄科的古代礦冶群揭開了神秘的面紗。

　　有了嚴密前期論証的大庄科遼代礦冶遺址群自然順利通過了國家文物局的批准，2010年，該遺址群被列為國家文物局重大文化專項“指南針”計劃研究課題。以此為契機，工作人員對大庄科開展了系統、科學的調查工作。

　　2011年至2014年，北京市文物研究所聯合北京科技大學、北京大學對整個遺址群進行了多次調查與三次發掘工作，成果十分豐碩：發現礦山5處：榆木溝、東三岔、香屯、東王庄、慈母川﹔冶煉遺址3處：水泉溝、漢家川、鐵爐村（由村名即可見這個地方冶鐵歷史由來已久）、慈母川﹔居住及作坊遺址3處：水泉溝、鐵爐村、漢家川。這其中，水泉溝的生產鏈條較為齊備，在遺址群中居於核心的位置。

　　此外，考古人員在冶鐵爐的地層中，發現了大量遼代瓷片，與北京門頭溝區龍泉務窯遼代瓷片相同，還有“開元通寶”、“至道元寶”、“景德元寶”、“祥符元寶”等唐宋錢幣，又對冶鐵遺物進行了碳十四測年。兩者結合，判斷出這些冶鐵高爐的年代距今已有900-1000年。

　　所以，雖然評上的是2014年度“新發現”，但其實前前后后的准備工作已經經過了十年的時光。十年磨一劍，大庄科礦冶遺址群的工作也証明了考古工作者科學、嚴謹的態度。

　　遼代“首鋼”

　　先進工藝印証《天工開物》

　　水泉溝冶鐵遺址共發現遼代冶鐵爐7座，其中發掘了4座。它們從類型上可以分為兩類：1號和3號爐橫截面呈圓形，爐體高大﹔2號和4號爐橫截面呈長方形，爐體略小。

　　其中，3號冶鐵爐保存較好，是國內迄今唯一發現的具有完整圓周結構的冶鐵爐。它採用單風口傾斜向下鼓風，爐身內收明顯，有明顯爐身角、爐腹角，其收口式結構符合常規設計。同時由於爐身的收縮程度明顯大於遼代之前的夯土豎爐，可以起到更好的保溫作用。

　　這種圓形豎爐可以在盡量低能耗的條件下，通過受控的爐料與煤氣流的逆向運動，高效地完成還原、造渣、傳熱及渣鐵反應等過程，得到化學成分和溫度較為理想的生鐵，供下一步工序（鑄造、煉鋼）使用。一座3號爐，展現了爐型設計、科學配料、鼓風技術和爐內氣流控制的完美結合。

　　如果按照遼代爐容×單位爐容產量的方法計算，3號爐可日產鐵約1.2噸。年產量以連續順產5個月計，約180噸。

　　此外，2號爐的雙鼓風口結構也是首次在考古中發現。已發掘的4座爐子，爐內結構完好，鼓風口清晰可見。它們豐富了古代冶鐵豎爐爐型體系，在中國古代冶鐵高爐的爐型演變過程中起到了承前啟后的關鍵作用。

　　在水泉溝遺址中，專家還發現了兩種炒鋼爐。一種是在3號冶鐵爐后直接炒鋼，將爐渣入炒鋼爐，這樣就近煉鋼可以減少能源和物料消耗，是一種先進的炒鋼工藝。在水泉溝的這項考古發現之前，這種鋼鐵聯合生產的最明確証據來自明末宋應星《天工開物》中的記載。這一發現從實物角度將中國的鋼鐵聯合生產至少提前了約500年。還有一種是獨立炒鋼，即把鐵渣運至遠一些的炒鋼爐再炒鋼。

　　遼代設“五京”，北京是其中之一的“南京”。從此，北京從中原王朝的邊疆重鎮一躍成為北方游牧民族王朝的陪都，揭開了它歷史上嶄新的一頁。大庄科礦冶遺址群所在區域歷史上是宋遼之間的戰場前沿地帶。這些遺址既可能是生產兵器等軍用產品，也可能生產生活用具。它們還是冶鐵技術自中原地區向邊遠地區傳播的証據之一。遼滅國以后建立的西遼國，是中國古代生鐵技術向西方傳播的重要力量之一。所以這項發現必將深化冶鐵技術交流與傳播的研究。

　　《遼史·食貨志》中記載：“太祖征幽、薊，師還，次山麓，得銀、鐵礦。命置冶”，意思是：遼太祖到幽州、薊州（今北京）打仗，班師的途中，在山根下面發現了銀、鐵礦，便命人開發。這也和大庄科的情況高度一致。因為大庄科處於燕山余脈中，且也發現了銀礦。《遼史》素以簡略著名，但近年來的多項考古發現証明，雖簡可信。所以，雖然不能說《遼史》上的記載就一定是大庄科，但可以說大庄科遼代礦冶遺址群的發現印証了文獻上的記載。

　　試想900多年前，在遼代的大庄科地區到處高爐林立，人們繁忙地拉著風箱，冶煉出一爐爐鐵水，再運到別的地方，鑄造出一批批的兵器和馬具，維系著遼王朝統治。其地位一點也不亞於今天已遷出北京的首鋼公司。

　　科技應用

　　現代科技在考古中的全程參與

　　不得不提的是，這次發掘工作的一大亮點就是現代自然科學技術和方法在考古中的全程參與——在冶金考古領域，首次開展了基於三維激光掃描的爐型復原、引入專業軟件對爐內冶煉工藝進行數值模擬輔助分析和冶鐵實驗考古。

　　專業名詞高冷不好懂？其實不難弄明白：例如，“專業軟件對爐內冶煉工藝進行數值模擬輔助分析”就是用計算機對豎爐內部狀態進行數值模擬，包括均等透氣性條件下的三維模擬、考慮軟熔帶整流后的全爐流場二維模擬、爐內溫度場模擬等。此前這項技術隻有一位英國學者實踐過，因此不僅是國內首次，也是亞洲首次。

　　而“冶鐵實驗考古”則是根據3號爐的數值，按比例在山西復建了一座冶鐵爐，並進行了冶鐵實驗。真刀真槍煉了幾把鐵，同時對爐內溫度、鼓風、煤氣實時監測。

　　此外，還進行了礦石的科技分析、通過爐渣分析看冶煉技術等。這些結果表明遼代工匠已經有了很好的耐火技術和渣鐵分離技術。

　　對地層孢粉的分析說明，遼代的大庄科廣種栗樹。這些栗樹並不是為了吃果實，而是在冶鐵過程中可以提供充足的燃料。從孢粉分析還可以看出，遼代之前，這裡的主要樹木是冷杉。而栗樹比冷杉燃燒時火力更猛，更適於做燃料。大庄科的植被茂盛恐怕是它能成為冶煉遺址的重要原因。根據推算，當時每產1噸鐵需要燃料木炭6-8噸。而日后這處遺址的凋零，可能也和燃料用盡有關。

　　獲選理由

　　系統、完整展現了遼代冶鐵工業生產情況

　　遼代的採礦遺址不是第一次被發現，煉鐵爐也不是第一次被發現，但從採礦、冶煉，到工匠們工作、居住場所的“一條龍”遺址群，大庄科鄉可以說是獨一份，不僅反映了遼代冶鐵制鋼工藝的流程，也展示了當時冶煉業生產生活的組織管理情況。此次能夠入選“全國十大考古新發現”，各路專家們也是看中了他的全面性和系統性。

　　大庄科礦冶遺址群能夠入選“十大”，除了他的全面性和系統性，也與近年來社會和學界對手工業考古越來越重視息息相關。而且冶煉與制陶等手工業有著明顯不同，拋開后來大規模生產的制陶業不說，最初誕生的手工制陶全套過程都可以由一人完成，去山上挖筐土就是原料，手捏就可成型，院子裡點一堆火就能燒成。但一枚不起眼的銅片、鐵片背后，就是一個完整的產業鏈，從最初礦料的開採，到礦料的加工冶煉，再到澆筑成型，直至最終產品運輸，進入使用環節，每一步都要耗費大量的人力物力，需要強有力的機構進行組織協調。隨著考古學研究的深入，學者們不再滿足於對器物進行分析，而是想要更進一步探尋人類社會發展的內在規律，冶金考古也正是在這樣的背景下日漸興盛。由於鋼鐵在整個冷兵器時代都享有極高的地位，換句話說，就像現在的鈦合金或超輕碳纖維之類的，屬於高新技術產業，所以對鋼鐵冶煉的研究也成了冶金考古研究中的重中之重。

　　據《金史》記載，此次大庄科礦冶遺址所處的遼代“以鑌鐵為號”，更是將鋼鐵作為了一朝的象征。創立遼代的契丹族原是游牧於遼水之上的民族，本就好打獵之類的活動，而且遼宋長期對立，對鐵箭鏃、鐵刀等武器的需求量特別的大，發現這一時期的冶鐵遺址又怎能不重要。大庄科礦冶遺址群就相當於挖出了遼代的“高新技術開發園區”，為我們完善古代冶鐵技術體系打造了重要的一環。

　　故宮博物院前院長、著名考古學家張忠培教授一直關心這項發現，他評價，“大庄科礦冶遺址群不是僅僅發掘了幾座冶鐵爐，而是發現了從採礦到冶煉的遺跡，並且找到了冶鐵工匠工作、生活、居住的地方，遺址類型比較系統、豐富，取得了重要成果，填補了遼代冶鐵史的空白，具有重要意義。”

　　本版供圖/郭京寧（本文作者系北京市文物研究所副研究員，2011年、2012年水泉溝考古發掘工作領隊）