彭州市大寶銅礦的化學(xué)特征及其與金沙青銅器的關(guān)系

向 芳 孟繁星 蔣鎮(zhèn)東 王心敏 張 擎

（1.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，成都610059；2.成都市委統(tǒng)戰(zhàn)部，成都610015；3.長(zhǎng)慶油田公司第一采氣廠，陜西 靖邊718500；4.成都市考古研究所，成都610071）

發(fā)現(xiàn)于2001年初的成都金沙遺址，被認(rèn)為與廣漢三星堆遺址一樣，是另一個(gè)古蜀國(guó)的政治經(jīng)濟(jì)文化中心［1］，它的存在為解讀古蜀文明的起源和演化歷史提供了重要證據(jù)［2］。在金沙遺址中發(fā)現(xiàn)青銅器千余件，這些青銅器的礦質(zhì)來(lái)源問(wèn)題，也是商周時(shí)期數(shù)量巨大的銅料來(lái)源問(wèn)題的一部分，是眾多學(xué)者一直關(guān)注、涉及商周歷史的重大學(xué)術(shù)問(wèn)題。

對(duì)于古代青銅器礦質(zhì)來(lái)源研究，現(xiàn)今使用較多的方法是利用鉛同位素的特征。該方法最早由美國(guó)康寧玻璃博物館的Brill［3］在20世紀(jì)60年代所開(kāi)創(chuàng)；20世紀(jì)80年代，金正耀將該方法運(yùn)用于中國(guó)古代青銅器的礦料來(lái)源研究，取得了突破性進(jìn)展［4］，從而廣泛運(yùn)用于考古研究中。

前人在［5，6］對(duì)商代包括廣漢三星堆在內(nèi)的眾多遺址出土的青銅器進(jìn)行鉛同位素分析時(shí)均發(fā)現(xiàn)，商代青銅器中存在有 N（206Pb）／N（204Pb）、N（207Pb）／N（204Pb）、N（208Pb）／N（204Pb）的異常高值，這種異常高值被認(rèn)為與密西西比型異常鉛相同［4］。根據(jù)現(xiàn)今的鉛同位素?cái)?shù)據(jù)，很難在中國(guó)找到具有密西西比型異常鉛值相同數(shù)值的礦床，最有可能的礦床只發(fā)現(xiàn)于云南或西南地區(qū)［4］；因此，金正耀認(rèn)為商代青銅器的主要礦源最有可能來(lái)源于云南或西南地區(qū)［4］。然而，根據(jù)《華陽(yáng)國(guó)志》的記載，蜀人是最早在岷江上游生活的氐羌人的后裔。而在岷山一帶盛產(chǎn)有銅、鐵、鉛、錫等礦產(chǎn)，因而有的學(xué)者認(rèn)為，對(duì)于廣漢三星堆、成都金沙文明而言，由于古蜀人的遷移路線是沿岷江河谷進(jìn)入到成都平原，因此其中重要的青銅器和玉石器的來(lái)源應(yīng)該就近采至岷江一線的相關(guān)礦產(chǎn)。同時(shí)，研究也發(fā)現(xiàn)［7］，在金沙和三星堆遺址中出土了大量與區(qū)域淺變質(zhì)作用有關(guān)的透閃石玉器，而在成都平原西北部山區(qū)廣泛分布著與此相關(guān)的區(qū)域變質(zhì)巖，因此曾出產(chǎn)透閃石玉的汶川龍溪是最可能的索源區(qū)。有著4 000多年文明歷史的彭州市位于孕育了燦爛古彭文明的古老湔江上，其北部山區(qū)具有廣泛的銅礦分布，且有古代開(kāi)采的記錄；因此，金沙青銅器的材質(zhì)被推測(cè)有可能來(lái)自于此。為了證實(shí)這兩者是否存在有密切關(guān)系，本文對(duì)汶川大地震前采集的珍貴樣品進(jìn)行了相關(guān)分析，旨在給這種猜想一個(gè)答案。

1 樣品采集和測(cè)試

彭州銅礦位于四川盆地西緣龍門山褶皺帶中南段的大寶山區(qū)，礦區(qū)內(nèi)廣泛出露的地層為前震旦系白水河群下部的馬松嶺組，為一套巨厚的變質(zhì)程度為綠片巖相、原巖為淺海相火山碎屑巖系，夾少量次火山巖、碎屑巖及碳酸鹽巖的巖性組合。銅礦主要為中小型黃鐵礦型銅鋅礦床，兼采金、銀［8］。彭州銅礦有著古老的開(kāi)采歷史，據(jù)《彭縣縣志》記載：“彭縣采銅，歷史悠久?！薄掇o?！分幸灿杏涊d“縣北多山，有銅礦，發(fā)現(xiàn)時(shí)代已不可考。土人曾于礦內(nèi)拾得崇寧古錢，知宋已開(kāi)采，近代也曾于銅廠坡發(fā)現(xiàn)有古人采礦冶煉遺址和崇寧古錢數(shù)千枚，可資佐證?！?/p>

位于大寶鎮(zhèn)（龍門山鎮(zhèn)）湔江西北支流發(fā)源山區(qū)的大寶銅礦，是彭州銅礦的一部分。在該銅礦分布區(qū)采集了大寶銅礦的正采礦樣、礦石堆樣品和高爐熔渣樣品，同時(shí)也采集了銅廠坡老硐廢棄礦點(diǎn)的銅礦和圍巖樣。樣品的主要金屬元素分析是在南京大學(xué)采用單道掃描型等離子直讀光譜儀（ICP－AES）進(jìn)行測(cè)試，檢出下限為0.01～0.1 mg／L，精密度≤2%。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。樣品的鉛同位素是在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國(guó)土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成的。鉛同位素樣品用多接受等離子體質(zhì)譜法（MC－ICPMS）測(cè)定，所用儀器為英國(guó)Nu Plasma HR，儀器的質(zhì)量分餾以TI同位素外標(biāo)校正，樣品中TI的加入量約為鉛含量的1／2，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。通過(guò)以上樣品的測(cè)試，可以獲得4方面的結(jié)果：（1）不同礦點(diǎn)銅礦的主要元素特征；（2）礦石、脈石、熔渣的元素特征；（3）礦石和脈石在鉛同位素上有無(wú)差別；（4）通過(guò)冶煉后，熔渣和原礦在鉛同位素上有無(wú)差別。這些結(jié)果可以幫助我們獲得這樣的認(rèn)識(shí)：（1）古人的青銅器在制造過(guò)程中會(huì)不會(huì)造成鉛同位素的分餾和比值的改變，利用鉛同位素來(lái)進(jìn)行青銅器礦源示蹤的基礎(chǔ)是否成立；（2）脈石和礦石的鉛同位素比值是否相同，對(duì)于古礦點(diǎn)不存在礦石時(shí)，是否可以用脈石的鉛同位素代替礦石的鉛同位素，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)古代青銅器的礦源研究。

表1 樣品的主要金屬元素含量Table 1 Main metal elements content of the samples

表2 樣品的鉛同位素值Table 2 Pb isotope values of the samples

2 測(cè)試結(jié)果及其與青銅器的關(guān)系

為了便于討論，將作者以前所測(cè)定的金沙遺址青銅器的相關(guān)數(shù)據(jù)列于表3、表4（具體測(cè)試方法等見(jiàn)文獻(xiàn)［6］）。

從表1可以看出，無(wú)論是礦石、脈石和高爐熔渣中均含有銅、鉛和錫元素，高爐熔渣和相應(yīng)礦石的鉛含量基本相同，說(shuō)明銅的冶煉對(duì)鉛的含量沒(méi)有太大影響。而相同地區(qū)礦石和脈石中鉛和錫元素的含量也是基本相同的，表明在沒(méi)有礦石的地方，圍巖的鉛和錫的含量也可以大致代表礦石的鉛和錫含量，因此可以用圍巖的鉛和錫含量來(lái)代替古礦點(diǎn)礦石的特征。

對(duì)比表1和表3可以發(fā)現(xiàn)，大寶銅礦區(qū)的銅、鉛、錫比例和金沙青銅器的比例相差很遠(yuǎn)，說(shuō)明金沙青銅器不可能是直接利用該銅礦冶煉而成的。即使可能，由于金沙青銅器中的鉛和錫含量較高，因此在冶煉中也必須加入另外的鉛礦和錫礦才行。

表3 金沙青銅器的主要金屬元素含量Table 3 Main metal elements content ofbronze wares at the Jinsha site

表4 金沙青銅器鉛同位素測(cè)試結(jié)果（1）Table 4 Test results of Pb isotope of bronze wares at the Jinsha site（1）

從表2數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，5個(gè)樣品的鉛同位素組成幾乎是相同的。同時(shí)，高爐熔渣和相應(yīng)礦石鉛同位素的相同說(shuō)明了冶煉過(guò)程對(duì)鉛同位素不會(huì)造成分餾，因此青銅器的制造過(guò)程不會(huì)造成青銅器與銅礦石鉛同位素的差異，從而表明利用鉛同位素來(lái)進(jìn)行青銅器礦源示蹤的基礎(chǔ)是成立的。而礦石和脈石中鉛同位素的相同則表明，無(wú)論用脈石還是礦石，均可以進(jìn)行青銅器礦源的示蹤研究；同時(shí)，這也說(shuō)明，現(xiàn)今有大型銅礦的地方并不一定是古代銅礦的開(kāi)采地，因?yàn)楣湃舜罅块_(kāi)采過(guò)的銅礦產(chǎn)地可能只有圍巖或脈石的殘余，因此，應(yīng)重視除現(xiàn)今銅礦開(kāi)采地以外的、具有鉛同位素異常的其他含銅巖石的研究。

金正耀等［4］認(rèn)為，商周青銅器中存在有3種鉛同位素組成：（1）密西西比型異常鉛，N（206Pb）／N （204Pb）＝23.699～20.933；（2）異 常 鉛，N （206Pb）／N（204Pb）＝19.678～19.117；（3）普通鉛，N（206Pb）／N （204Pb）＝18.880～16.881。從表4和表5可以看出，所測(cè)定的金沙青銅器大部分具有密西西比型異常鉛組成，即N（206Pb）／N（204Pb）＞20；其次有少量異常鉛和普通鉛組成。

對(duì)比表1和表4、表5的數(shù)據(jù)可以清楚發(fā)現(xiàn)，大寶銅礦的鉛同位素組成和金沙青銅器明顯不同：一方面，大寶銅礦的鉛同位素不存在有N （206Pb）／N（204Pb）＞20的密西西比型異常鉛，同時(shí)也沒(méi)有 N （206Pb）／N （204Pb）為 19.678～19.117的異常鉛；另一方面，大寶銅礦的N（206Pb）／N （204Pb）比金沙青銅器中具有普通鉛組成的同位素值偏低，因此，金沙青銅器的銅礦石來(lái)自于彭州市大寶山大寶銅礦的可能性極小。這一結(jié)果與上述用銅礦石和青銅器的主要金屬元素分析的結(jié)果相同。

表5 金沙青銅器鉛同位素測(cè)試結(jié)果（2）Table 5 Test results of Pb isotope of bronze wares at the Jinsha site（2）

由于金沙遺址和三星堆遺址相距不遠(yuǎn)，且金沙青銅器的鑄造工藝技術(shù)被認(rèn)為沿襲了三星堆青銅器的傳統(tǒng)技法，兩者的文化內(nèi)涵也有著不可分割的延續(xù)性，因此有必要在此簡(jiǎn)要分析一下三星堆青銅器與金沙青銅器、大寶銅礦之間的關(guān)系。根據(jù)前人資料［9］，三星堆青銅器中含錫量普遍偏低，質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多未超過(guò)9%，只有極個(gè)別青銅器達(dá)15.71%；鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)多在10%～25%之間，有的甚至高達(dá)32.71%。而金沙青銅器中，錫的質(zhì)量 分 數(shù) 主 要 為 9.56% ～14.49%，最 高 為24.75%；鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.05%～7.98%，個(gè)別高達(dá)13.18%。這種金屬元素含量和三星堆青銅器的明顯不同，具有相對(duì)高錫低鉛的特征。對(duì)比大寶銅礦的金屬元素含量也可看出，三星堆青銅器的金屬元素含量與之差別較大，不可能直接由大寶銅礦冶煉而成。前人的資料顯示［5］，三星堆青銅器的鉛同位素分布在19～19.6和19.8～24.4這2個(gè)區(qū)間，主要集中在21.5～24.0區(qū)間，即主要以異常鉛和密西西比型異常鉛含量為主。對(duì)比金沙青銅器和大寶銅礦的鉛同位素可以看出，三星堆青銅器的鉛同位素與金沙青銅器的相似，雖然在金屬元素的含量上不同，但這種不同可能是鑄造工藝上的差異造成的。由于鉛同位素不會(huì)受人為因素的影響，因此這種相似性反映出兩者在礦源地上的延續(xù)性。三星堆青銅器的鉛同位素與大寶銅礦的差異則表明，與金沙青銅器一樣，礦質(zhì)來(lái)源于彭州銅礦的可能性很小。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)位于古蜀文明發(fā)源地帶彭州市大寶鎮(zhèn)大寶銅礦的礦石、脈石、高爐熔渣的主要金屬元素和鉛同位素的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)銅的冶煉對(duì)鉛的含量及同位素比值沒(méi)有太大影響，利用鉛同位素來(lái)進(jìn)行青銅器礦源示蹤的基礎(chǔ)是成立的。同時(shí)，脈石和礦石鉛和錫的含量以及鉛同位素比值的近似表明，在礦石已被采完的古礦區(qū)，可以利用圍巖特征進(jìn)行青銅器礦源示蹤研究。

對(duì)比大寶銅礦與金沙青銅器的主要金屬元素和鉛同位素比值發(fā)現(xiàn)，兩者的主要金屬元素比值和鉛同位素比值存在較大的差異，金沙青銅器的礦質(zhì)取自于以大寶銅礦為代表的彭州銅礦的可能性很小。同時(shí)，將已有數(shù)據(jù)和前人對(duì)三星堆青銅器的研究相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)三星堆青銅器與金沙青銅器的鉛同位素比值相似，均以密西西比型異常鉛為主，而與大寶銅礦的鉛同位素比值差異較大，其取源于彭州銅礦的可能性較小。

感謝劉興詩(shī)教授和闞璦珂博士在樣品采集和相關(guān)問(wèn)題討論中給予的重要幫助。

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