湖北北师大铜绿山铜铁矿床号矿体发掘简报

湖北北师大铜绿山铜铁矿床号矿体发掘简报

1979年冬天，我们在湖北省大冶铜绿山矿区挖掘了东部周一的古铜矿。铜绿山矿区的古铜矿前几年就被发现,湖北省博物馆和黄石市博物馆的同志曾配合基建作过清理工作,并且发表过发掘简报(见《考古》1974年4期;《文物》1975年2期),我们这次选择的发掘地点,在以前发掘地点的东北约一公里处,系另一矿体,生产单位将它编为Ⅶ号矿体。发掘面积为400平方米。这个地点原名大岩阴山,又称铜锣山。山顶部的高程为海拔91.90米。发掘点位于铜锣山的北坡,原高程为海拔70米以上。这个地点也蕴藏有丰富的铜铁矿床,因而有关部门将它列为近几年开采的对象,古矿井就是在生产过程中发现的。由于铜绿山矿领导的重视,发现后立即报告有关文物部门。国家文物局获悉后相应地采取了保护措施,并组织人员配合发掘。我们前往发掘时,山岗上部已被采掘机械推掉,地表高程已降至海拔53.8米。所以,在这一矿体的表面已经露出了几处古铜矿采掘点。为区别于其它几个地点,这里编为Ⅶ号矿体的一号点(图版肆,1)。在我们发掘一号点的同时,河南省博物馆、湖北省博物馆、黄石市博物馆以及昭盟文物站的同志在其它地点也进行了发掘。一号点所在位置,处于大理岩与火成岩的接触带上。这里岩石破碎、容易采掘,因氧化富集作用,矿体内含铜品位比较高,因而成为古代工匠们比较理想的开采对象。他们为了把深藏在地下的铜矿石采掘出来,在所挖的巷道中用木材制成一付付方形框架。框架外侧布衬木棍、竹编织物等作为支护,以防止围岩塌落,保证采掘者在坑道中能安全、正常地进行操作。用开拓坑道的方法采矿,所用的巷道有垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道之分。竖井即是与地面有直接出口的垂直巷道。若与地面无直接出口的垂直巷道则称为盲竖井,简称盲井,一般都在平巷的底部。平巷是指沿矿体走向开掘、无直通地面的水平巷道。斜井则是与地面相通的倾斜巷道。在这一季度的工作中,我们发掘清理了几十条巷道。无论是竖井、盲井或平巷,它们的方框支护大多保存良好,因而使我们对一号点古代矿井的结构及其在矿体内采掘的情况有了进一步的认识。这次发掘的竖井和盲井,其形制、结构基本一致。方形框架系由四根木料用榫卯法制成。两根公榫木一般选用直径6厘米左右的圆木制成(它的两端被砍削出圆形榫头)。两根母榫木则多选用径在10厘米左右的圆木对剖,然后在它们的两头凿出方形榫孔。用这样的四根木料两两穿接,就组成一付方形框架。不过,母榫木的两端还砍出锐角,以使整付框架楔入竖井外侧的围岩,把框架固定在井壁之上。这种框架的内径,大多在60厘米左右。在竖井中(盲井也一样),一付付框架的间距在40厘米上下。框架外侧四壁围岩的表面,工匠们常用拌以草茎的青膏泥涂抹,有的还围以竹编织物。同时,每壁还用径在3厘米左右的圆木棍,在上下两付框架之间别住。这样既防止了四周围岩的塌落,也有利于空气的流通。整个竖井成了一个封闭式的井筒。有些竖井的框架之间,还用竹索挂住。一般是在框架的两根母榫木上,分别吊挂两根竹索。设置竹索的目的,是为了增强竖井内框架的牢固性,使该井中的上下框架连结成一个整体。这种做法与近代采矿工艺中的吊框结构(一称悬吊式井框支架)十分相似,功用也应相同。因此,如果把这一发现看作是近代吊框结构的前身可能是合适的。诚然,就其实用价值而言,这一设施还有助于采掘者上下之便,因为它能够起到与梯子类似的作用(图版伍,1)。但是,在发现的竖井之中,也有一些差异。这主要表现在竖井底部的“马头门”结构上:有的井底设有“马头门”,有的则没有这种结构。所谓“马头门”结构是在四根立柱的上部和下部,用榫接法穿接四根横木所组成的框架。每根立柱两端的公榫穿接两根横木。在这框架的外侧,除了留作门的那一面(假如这个竖井同时连接两条平巷的话,应留出两个门)外,都用直径3至4厘米的圆木棍作壁板。这种壁板与上部框架不同,所有木棍都作横向平行排列,比较紧密。马头门框架的高度,则与平巷的高度一致。一般竖井(或者说比较正规的竖井)的底部,如果有平巷与之相通,几乎都有这样的结构(图版肆,2中;伍,4;图一,1)。第二种竖井井底的结构是上面那种马头门结构的简化形式。它是将前面介绍的方形框架一直架设到井底。但在与平巷的连接处,人为地将下部一、二付框架的一根母榫木拆除,形成与平巷相通的门。当然,这种作法会影响框架的牢固性。为此,工匠们在框架内侧四角另用四根木棍作为立柱。用竹篦或草绳将它们与框架紧紧绑住,起到与“马头门”结构中四根立柱相同的作用(图版肆,2右;图一,2)。第三种井底结构形式介乎上两者之间,即井底保持一付四根横木组成的框架,四根立柱下端的公榫与框架的榫孔穿接。但上边仿照第二种固定形式,将立柱与框架绑住固定(图版肆,2左;伍,2)。第四种竖井结构是用井身的框架直接铺设至底部,不与平巷连接,因此无上面提到的三种井底结构。以上四种结构形式中,第一种是正规的支护形式,比较牢固,可以向不同方向同时开拓平巷。二、三两种结构则显然是第一种结构的简化形式。第四种则可能与采矿中遇到的情况有关。因为在这种井附近,含铜品位不高。当工匠们认为无开拓平巷的必要而中途撤走时,也就不用架设“马头门”结构了。平巷中的支护也用木材制成方形框架,穿接方法也用榫卯法,即是两根立柱的上下两端凿出公榫,分别与顶梁、地梁两端的榫孔穿接。这种结构实际上与竖井用框架的结构是一致的。平巷的框架之间,在立柱的外侧也有背板,一般是用横向平行的三至五根圆木棍。但也有在围岩表面涂抹拌有草茎的青膏泥的。在顶梁的上部,则普遍选用径约5至6厘米的圆木棍作平巷的顶板。顶板的排列,大多比较整齐紧密,方向与平巷的走向一致。顶板的长度略长于两付框架的间距,每段顶板的交接处,圆木棍多作交错排列。平巷的宽度多在0.8米左右,高则在1米上下。发掘的情况表明:并非每一个竖井的下部都有平巷与之相通。不过,每条平巷必有一个或一个以上竖井与之相连。所有竖井都是垂直的,但平巷在矿体内的走向则是多种多样:有的“一”字形;有的“丁”字形;更多的是弯弯曲曲,很不规则。平巷的底部,往往还有盲井。在发掘区内,井巷纵横交错,层层叠压,说明一号点目前所在的海拔高程,已经到了古铜矿的采掘面了。通过竖井和平巷达于矿体,从矿体中掘取矿石,大概是古今采矿业中运用坑采时所采用的共同的方法。但使发掘者特别感兴趣的是,看到了若干条平巷围绕竖井而成组出现的情况(图版伍,5;图二)。更确切地说:古代工匠们在掘进过程中,通过几个竖井在矿体中拓展平巷(从附图中看到的是七条平巷围绕三个竖井作扇面形拓展),从中有效地采掘矿石。不仅如此,平巷的底部又开掘盲井,继续向下采掘。这次揭露的一组井巷中,在不足六十平方米的范围内,巷内共发现了七个盲井。这些盲井的结构与上述第四种竖井的结构一致。盲井之间的距离多在2米左右,有的几乎是紧挨在一起,相当密集。清理过程中发现,巷道中大多塞满充填物,充填的多为红色粘土、废石、铁矿石以及废弃的支护木等等。由许多迹象判断,这些充填物并非在巷道废弃时一次充填所致,而是有先有后的。有的原来相通的两条巷道,却发现有用木棍和青膏泥等封堵的;甚至原来就是一条巷道,也有这种封堵的遗迹。这种遗迹应是这一组井巷废弃之前人为地造成的。事实上,在废巷中充填废石废料,也是进一步掘进的需要。它可以减轻工作面(掌子面)采空区的压力,增强采掘工作的安全系数。因此,这种情况的发现,对探讨当时在巷道内进行采掘的工艺及其过程,是很有意义的。当然,充填与封堵的现象,与当时坑下的通风情况也有关系。当时没有机械通风,仅靠自然风来调节巷道中的空气。当平巷与盲井距地表已有相当距离的时候,为使作业面上不出现缺氧的情况,及早充填无用巷道并把它们封堵起来,将有助于新鲜空气顺利地流向深处的作业面,使采掘者免受窒息之苦。在这一期发掘中,我们还发现了比较完整的排水系统。水道有两种:一种是废弃的巷道或开掘较窄的巷道;另一种为铺设的木制水槽。这种水槽,大多用较粗的树干挖空后制成。水槽放置的位置:有的放在平巷的外侧,有的则置于废弃的平巷之中,顺着巷的一侧而通往排水井(图版伍,3)。当水槽不可避免地通过一个竖井时,为了不影响该竖井在提升矿石、支护用器材等方面的工作,于是将这一段水槽的上部整齐地铺垫了一层木板,使它成为一条暗槽(图版伍,6)。所有水槽在架设时,为了不使其渗水或漏水,在两节水槽的接头处和它们的底部,都涂抹和铺垫了一层青膏泥,同时,为了固定其位置,不使移动,在水槽的两侧还插立若干小木棍。甚至在敞口的木槽上部,也间隔一定距离放置一段小圆木棍。这种做法,可能为防止其它东西掉进槽内,影响流通的缘故。在上面提到的那一组中,两条水槽都按一定高差向北边的一口竖井汇合。这口竖井底部还有一层淤土、木桶、竹篮等遗物,从而表明这是一口排水井。反之,另两口竖井则是专门提升矿石、器材和人员上下之用。这次出土的遗物以竹木器居多,没有发现陶器与金属工具。在出土物中与装载或提升矿石有关的工具,有木铲、草绳、竹筐、竹篓等等(图三,1—3、5)。这次没有发现木质辘轳。以前在别的矿体的巷道中出过木质辘轳,但那些巷道的时代比一号点的矿井要晚一些。不过这里没有发现是否意味着这一时期还没有使用辘轳,还有待今后的工作进一步证实。所出的木桶、木质水槽以及木瓢,则与排水有关。此外,还发现了两件船形木斗(图三,4)。这种用具的确切用途尚不明确。目前有些地方的矿工用这种木斗进行重力选矿,或可推测古代工匠们也曾用作重力选矿,借此测定矿石中铜品位的高低以决定坑下采掘的方向。在充填物中还曾出过不少竹签,一般都很短,一端有火烧的遗迹。这些竹签是燃烧后的残余,但是否属古代工匠们在坑下作业时用于照明的物质遗存,也还有待今后进一步工作加以证实。关于VII号矿体一号点古代矿井的时代,因在古巷道内迄未发现可以断代的器皿而带来困难。我们曾采了四个标本送我所实验室作碳十四测定年代,测定的结果为:ZK一876(井2)为2705±80年,树轮校正年代为2795±130年;ZK-877(巷19)为2720±80年,树轮校正年代为2810±130年;ZK-878(巷28)为2575±80年,树轮校正年代为2635±130年;ZK-879(巷32)为2475±80年,树轮校正年代为2515±90年(以上都是距今年代,碳-14半衰期均为5730)。这四个数据中,876号标本的数值高于879号标本的数值,这与两者的打破关系不合,应认为876号数据有误差。其它几个数据如果没有误差的话,那么一号点古矿遗址主要应属春秋时代的遗存,上限则可能到西周。对湖北铜绿山古铜矿的发掘工作,湖北省和黄石市的考古工作者们作过很多工作,积累了不少资料。我们这一季度的工作,为这一课题的研究增添了一些资料,也使发掘者对古代采掘工艺有了新的认识。对于采掘对象的选择,无疑应考虑到这样两个因素:(一)储藏丰富,(二)采掘容易。古代工匠们选择大理岩与火成岩间的接触带作采掘铜矿石的场所是极为理想的。在这里,因氧化富集(或称