彭州市大寶銅礦的化學特征及其與金沙青銅器的關系

向 芳 孟繁星 蔣鎮東 王心敏 張 擎

（1.成都理工大學 沉積地質研究院，成都610059；2.成都市委統戰部，成都610015；3.長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）

發現于2001年初的成都金沙遺址，被認為與廣漢三星堆遺址一樣，是另一個古蜀國的政治經濟文化中心［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［2］。在金沙遺址中發現青銅器千余件，這些青銅器的礦質來源問題，也是商周時期數量巨大的銅料來源問題的一部分，是眾多學者一直關注、涉及商周歷史的重大學術問題。

對于古代青銅器礦質來源研究，現今使用較多的方法是利用鉛同位素的特征。該方法最早由美國康寧玻璃博物館的Brill［3］在20世紀60年代所開創；20世紀80年代，金正耀將該方法運用于中國古代青銅器的礦料來源研究，取得了突破性進展［4］，從而廣泛運用于考古研究中。

前人在［5，6］對商代包括廣漢三星堆在內的眾多遺址出土的青銅器進行鉛同位素分析時均發現，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，這種異常高值被認為與密西西比型異常鉛相同［4］。根據現今的鉛同位素數據，很難在中國找到具有密西西比型異常鉛值相同數值的礦床，最有可能的礦床只發現于云南或西南地區［4］；因此，金正耀認為商代青銅器的主要礦源最有可能來源于云南或西南地區［4］。然而，根據《華陽國志》的記載，蜀人是最早在岷江上游生活的氐羌人的后裔。而在岷山一帶盛產有銅、鐵、鉛、錫等礦產，因而有的學者認為，對于廣漢三星堆、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入到成都平原，因此其中重要的青銅器和玉石器的來源應該就近采至岷江一線的相關礦產。同時，研究也發現［7］，在金沙和三星堆遺址中出土了大量與區域淺變質作用有關的透閃石玉器，而在成都平原西北部山區廣泛分布著與此相關的區域變質巖，因此曾出產透閃石玉的汶川龍溪是最可能的索源區。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，其北部山區具有廣泛的銅礦分布，且有古代開采的記錄；因此，金沙青銅器的材質被推測有可能來自于此。為了證實這兩者是否存在有密切關系，本文對汶川大地震前采集的珍貴樣品進行了相關分析，旨在給這種猜想一個答案。

1 樣品采集和測試

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，礦區內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采歷史，據《彭縣縣志》記載：“彭縣采銅，歷史悠久。”《辭海》中也有記載“縣北多山，有銅礦，發現時代已不可考。土人曾于礦內拾得崇寧古錢，知宋已開采，近代也曾于銅廠坡發現有古人采礦冶煉遺址和崇寧古錢數千枚，可資佐證。”

位于大寶鎮（龍門山鎮）湔江西北支流發源山區的大寶銅礦，是彭州銅礦的一部分。在該銅礦分布區采集了大寶銅礦的正采礦樣、礦石堆樣品和高爐熔渣樣品，同時也采集了銅廠坡老硐廢棄礦點的銅礦和圍巖樣。樣品的主要金屬元素分析是在南京大學采用單道掃描型等離子直讀光譜儀（ICP－AES）進行測試，檢出下限為0.01～0.1 mg／L，精密度≤2%。測試結果見表1。樣品的鉛同位素是在中國地質科學院礦產資源研究所國土資源部重點實驗室完成的。鉛同位素樣品用多接受等離子體質譜法（MC－ICPMS）測定，所用儀器為英國Nu Plasma HR，儀器的質量分餾以TI同位素外標校正，樣品中TI的加入量約為鉛含量的1／2，測試結果見表2。通過以上樣品的測試，可以獲得4方面的結果：（1）不同礦點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差別；（4）通過冶煉后，熔渣和原礦在鉛同位素上有無差別。這些結果可以幫助我們獲得這樣的認識：（1）古人的青銅器在制造過程中會不會造成鉛同位素的分餾和比值的改變，利用鉛同位素來進行青銅器礦源示蹤的基礎是否成立；（2）脈石和礦石的鉛同位素比值是否相同，對于古礦點不存在礦石時，是否可以用脈石的鉛同位素代替礦石的鉛同位素，從而實現對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 測試結果及其與青銅器的關系

為了便于討論，將作者以前所測定的金沙遺址青銅器的相關數據列于表3、表4（具體測試方法等見文獻［6］）。

從表1可以看出，無論是礦石、脈石和高爐熔渣中均含有銅、鉛和錫元素，高爐熔渣和相應礦石的鉛含量基本相同，說明銅的冶煉對鉛的含量沒有太大影響。而相同地區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代替古礦點礦石的特征。

對比表1和表3可以發現，大寶銅礦區的銅、鉛、錫比例和金沙青銅器的比例相差很遠，說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試結果（1）Table 4 Test results of Pb isotope of bronze wares at the Jinsha site（1）

從表2數據可以發現，5個樣品的鉛同位素組成幾乎是相同的。同時，高爐熔渣和相應礦石鉛同位素的相同說明了冶煉過程對鉛同位素不會造成分餾，因此青銅器的制造過程不會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進行青銅器礦源示蹤的基礎是成立的。而礦石和脈石中鉛同位素的相同則表明，無論用脈石還是礦石，均可以進行青銅器礦源的示蹤研究；同時，這也說明，現今有大型銅礦的地方并不一定是古代銅礦的開采地，因為古人大量開采過的銅礦產地可能只有圍巖或脈石的殘余，因此，應重視除現今銅礦開采地以外的、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。

對比表1和表4、表5的數據可以清楚發現，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，同時也沒有 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自于彭州市大寶山大寶銅礦的可能性極小。這一結果與上述用銅礦石和青銅器的主要金屬元素分析的結果相同。

表5 金沙青銅器鉛同位素測試結果（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，且金沙青銅器的鑄造工藝技術被認為沿襲了三星堆青銅器的傳統技法，兩者的文化內涵也有著不可分割的延續性，因此有必要在此簡要分析一下三星堆青銅器與金沙青銅器、大寶銅礦之間的關系。根據前人資料［9］，三星堆青銅器中含錫量普遍偏低，質量分數大多未超過9%，只有極個別青銅器達15.71%；鉛的質量分數多在10%～25%之間，有的甚至高達32.71%。而金沙青銅器中，錫的質量 分 數 主 要 為 9.56% ～14.49%，最 高 為24.75%；鉛的質量分數為1.05%～7.98%，個別高達13.18%。這種金屬元素含量和三星堆青銅器的明顯不同，具有相對高錫低鉛的特征。對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個區間，主要集中在21.5～24.0區間，即主要以異常鉛和密西西比型異常鉛含量為主。對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，礦質來源于彭州銅礦的可能性很小。

3 結論

通過對位于古蜀文明發源地帶彭州市大寶鎮大寶銅礦的礦石、脈石、高爐熔渣的主要金屬元素和鉛同位素的測定，發現銅的冶煉對鉛的含量及同位素比值沒有太大影響，利用鉛同位素來進行青銅器礦源示蹤的基礎是成立的。同時，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，可以利用圍巖特征進行青銅器礦源示蹤研究。

對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現，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，金沙青銅器的礦質取自于以大寶銅礦為代表的彭州銅礦的可能性很小。同時，將已有數據和前人對三星堆青銅器的研究相對比，發現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。

感謝劉興詩教授和闞璦珂博士在樣品采集和相關問題討論中給予的重要幫助。

［1］王方.金沙遺址出土青銅器的初步研究［J］.四川文物，2006（6）：51－57.

［2］向芳，王成善，蔣鎮東，等.成都金沙玉器的稀土元素特征及材質來源［J］.地球科學與環境學報，2008，30（1）：54－56.

［3］Brill R H.Ancient Glass［J］.Scientific American，1963，209（5）：120－126.

［4］金正耀.晚商中原青銅器的礦料來源研究［D］.合肥：中國科技大學，1984.

［5］金正耀，朱炳泉，常向陽，等.成都金沙遺址銅器研究［J］.文物，2004（7）：76－88.

［6］向芳，蔣鎮東，張擎.成都金沙遺址青銅器的化學特征及礦質來源探討［J］.地球科學與環境學報，2010，32（2）：144－148.

［7］成都市文物考古研究所.金沙淘珍——成都市金沙村遺址出土文物［M］.北京：文物出版社，2002.

［8］匡學文，吳春明.四川彭縣銅礦巖石地球化學特征及成礦環境探討［J］.四川地質學報，1996，16（4）：331－339.

［9］楊華.對川西地區早期青銅器鑄造原料來源問題的研究及其認識［J］.西南師范大學學報：哲學社會科學版，1997（2）：31－36.