山东制盐遗址考古的分析

自古至今,食盐的生产(现代称为食盐化工)都在国计民生中占据着重要地位①。春秋时期,盐成就了齐晋等国的霸业;而从西汉武帝开始一直到明清,它与铁构成了国民经济的两大支柱,一直为官府所操控而不允许私人经营。而考古研究更是将我国官营食盐生产的年代推进到了殷墟时期。最近对山东寿光双王城②以及东营南河崖制盐遗址的考古③发掘,表明早在商末周初,食盐的生产可能就已经是一种官府控制的行为。我国古代食盐生产工艺一直都是以文献记载为主。而相关文献中有关制盐工艺都是相对晚近的记载,对于我国早期文明制盐工艺的流程缺乏文字证据,因此这一点需要考古学证据加以补充。法国、英国等在18世纪就已经开始对盐业遗址进行发掘和保护,而中国的盐业考古起步相对很晚,只是从上世纪90年代开始,在重庆中坝遗址的发掘过程中,发现该遗址堆积特厚,但文化遗物却非常单一,李水城先生以敏锐的学术眼光判断出该遗址应该是古人的制盐业遗存,从而拉开了中国盐业考古的序幕④。食盐的生产虽然是一个相对简单的操作过程,但是其中蕴含着一系列的复杂物理化学变化,包括取卤、提浓、除杂、煎(晒)等每一步都会涉及到物理或者化学变化⑤,因此在研究古人制盐工艺时,要深入分析这其中的每一步必然产出的遗迹遗物。同时,由于食盐极易溶解于水,在埋藏过程中,大部分都会由于雨水和地下水的冲刷而淡化消失。因此在实际考古过程中,考古学家很难在遗址中发现食盐的遗留,这对于遗址性质的判断造成了很大的障碍。以上这些情况使得科技手段应该而且也必须介入到盐业考古当中。

制盐遗址性质判定的最重要化学证据

盐业考古最基本的问题是当考古学家面对着出土遗物单一、文化堆积深厚的遗址,如何科学判断这类遗址的性质,即首先的问题是如何判断这类遗址是用来制盐的。根据文献记载,按照成盐方式,古代制盐工艺主要可以划分为两大类:煮(煎)盐和晒盐⑥。从两种工艺的出现时间看,煮盐要早于晒盐。早期煮盐工艺主要应用于海盐、井盐的生产;而晒盐则主要被应用于池盐的生产。直到宋元以后,海盐的生产才逐渐改用晒的工艺。因此确定制盐遗址的科学根据应该是制盐的最终产物中是否有可能存在保留至今的一些遗迹现象,可以用来判断遗址性质并恢复制盐工艺。目前为止,可见的科技考古分析主要集中在陶器表面含盐量的检测之上⑦。关于这一点,我们曾经指出一些遗址如山东的阳信李屋、大荒北央等遗址因地处高盐碱地区,本身盐碱化程度很高,因此陶器表面的盐并不一定是制盐时期的遗留;同时食盐是极易溶于水的物质,即便是制盐陶器,由于长期埋藏于地下,随着地下水的流动,附着在陶器上的盐很易溶失。因此,这些陶器表面的盐晶体是由于后期埋藏过程中土壤的盐碱浸入还是制盐时遗留下来的,结果是值得考虑的。

单纯分析陶器的含盐量或者NaCl元素在器壁截面的分布情况来判断陶器是否和制盐相关,其结论可能会存在一定的疑问⑧。并且根据一些学者的模拟实验,在用陶器煮盐的过程中,由于陶器的高气孔率和吸水率,使得卤水很快就渗入到陶器器壁并且渗出器表,在煮盐时会很快就在器表形成食盐结晶⑨。因此分析陶器的含盐量与制盐是否有关是存在一定问题的。综上所述,只有找到煮盐遗迹中可能会遗留下来不易流失的物质遗存,才能作为遗址是否和制盐相关的标志。同时,我们还提出只有考古和科技分析的密切配合,针对不同考古现象设计不同的科学分析方法,分析不同的考古遗物,才能真正比较全面客观地反应遗址的真实面貌。2008年,由山东省文物考古研究所和北京大学考古文博学院联合发掘的寿光双王城制盐遗址,全面揭露出商周时期渤海南岸制盐工业的考古学文化面貌,为我们了解商末周初制盐工艺提供了非常合适的契机。通过科技分析和考古发掘相互配合,我们初步复原了该遗址的制盐工艺流程中几个重要的问题。由于有关制盐工艺问题的相关研究文章已经发表,本文仅从利用寿光双王城制盐遗址中各个环节的分析结果来复原当时的制盐工艺流程的角度,来探讨科技手段如何能够在盐业考古过程中最大地发挥作用。根据地下卤水的成因理论,卤水的主要形成原因是由于海陆变迁时期,海水退却,部分仍留在内陆的海水通过水气界面蒸发,浓度增加,比重加大,下沉渗流至泥沙层中聚集,再经环境变化,逐渐形成。由于卤水为离子浓度很高的硬水,内中有大量的钠、钾、钙、镁等碱金属和碱土金属离子以及氯离子、硝酸根、硫酸根、碳酸根以及碳酸氢根等阴离子,可以形成种类丰富的盐类。

在卤水湖形成的过程中,溶解度最低的一些盐类最先从卤水中析出,主要是钙、镁的碳酸盐,这是由于钙镁的碳酸盐,特别是碳酸钙在水中的溶解度相当低。所以在富含卤水的区域,有大量的灰岩和白云岩等碳酸岩存在⑩。推而广之,卤水的形成原理提示我们在制盐工艺中,一定有相当量的钙镁碳酸盐会产生。其形成原理就如我们日常煮水,时间长了很容易在水壶底部形成主要成分是碳酸钙的水垢。而卤水中阴阳离子的含量是日常饮用淡水的数千倍甚至上万倍,因此煮卤水要比蒸发淡水更容易且一定会析出各种盐类。由于氯化钠为制盐的最终目的物,而其它的氯化物、硝酸盐等盐类很容易再次溶于水,通常情况下制盐遗址内此类遗迹非常不容易保存,只有碳酸钙、碳酸镁等碳酸盐极微溶于水,很容易保留至今。如果在某遗址中大量存在类似的遗迹现象,应该可以判断这类遗址至少和蒸发硬水有关,若和周边的环境联系,则能够很容易的证实该遗址是否是制盐遗址。见诸报道的在遗址中发现大量碳酸钙镁沉积物的例子非常之多。如重庆中坝遗址曾经发现在第三期的土中存在大量钙化物的现象。根据和汉代煎盐铁盘中的白色沉积物以及现代制盐工厂废弃物的分析比较,证明这些遗迹都是碳酸钙(镁)盐,应该都是制盐的过程中形成的辑讹辊。而对德国南部铁器时代一些地点出土的制盐陶器进行分析,显示这些陶器内都遗留有灰白色的碳酸钙,体积占到总容积的三分之一以上,研究者认为这是煮盐过程中形成的輰讹辊。我们最近对四川盐源制盐遗址调查取样的分析结果,也表明该遗址中存在着大量的碳酸钙类沉积物。显然,钙镁碳酸盐的大量存在应该是判断一个遗址是否是制盐遗址的最好的证据。

制盐工艺的判断

双王城遗址中大量碳酸钙(镁)遗迹现象的发现,不仅证实了该遗址的性质确为制盐遗址,同时亦使得我们能够依据这些碳酸盐进行制盐工艺的进一步推断。我们分析了碳酸盐的O、C和Sr同位素的比值。根据O同位素比值,我们计算了这些碳酸钙的形成温度,结果表明盔型器和盐灶周围的碳酸盐形成温度为50℃左右,而宋元时期的碳酸盐形成温度则为80℃。结合煮盐所用工具以及碳酸盐结晶于食盐之前的情况,我们推断商周时期制盐温度在60℃左右,而宋元时期铁盘煎盐可以达到沸腾状态。同时,O和C同位素以及Sr同位素的结果都证明,煎盐所用卤水为地下卤水而非海水,这一点不支持最初的煮海为盐的假设,而与考古发现地下卤水井的事实完全吻合。此外,对于O14A的遗址周边砂土堆积中碳酸盐矿物的分析结果显示,从坑井到方坑(蓄卤池)的整个水流过程,可能是一个杂质逐步去除的过程,当然在如此短暂的流动时间,不可能如晒盐一样将碳酸盐和硫酸盐等不溶杂质全

部除去,但是其含量也得到了大大降低。综上所述,制盐遗址中大量的碳酸盐对于复原制盐工艺有着相当重要的作用,由于它是制盐过程中直接生成的,而且也是唯一能保存下来的遗存,是制盐遗迹的直接证据,因此在以后的研究中需要我们特别地加以关注。