论南湖大理国的冶金业

论南湖大理国的冶金业

唐宋时期，大理省的冶炼和金融业取得了长足的发展，成为当时国家冶金行业的中心之一。其发展状况表现出两个很突出的特点。一是武器制作技术十分发达,二是生产制作了大量工艺复杂、体积巨大的金属宗教艺术品。除此之外,在南诏大理国雄踞云南近600年间,对外交流非常广泛,云南的镍白铜已远销中东一带,对中外科技交流发挥了积极作用;波斯、印度的黄铜工艺和炼锌技术也传来了云南,极大地丰富了南诏大理国的冶金业内容。本文根据史料记载和笔者的实地调查,对这一问题分类作具体的论述,以就教于专家、学者。一、生成服刑人员的材料,从其中传到云南传统的铁工艺南诏时冶铁技术有很大进步,生产、生活中已大量使用铸铁,当时在滇西北修建的具有战略意义的铁索吊桥就是用铸铁链制造的。不过,南诏时铁最主要的用途还是制造武器。当时最著名的武器是铎,南诏王出征时就使用这种兵器,其记载最早见于《南诏德化碑》,内有“越析诏余孽于赠持铎骗泸江,结彼凶渠,扰我边鄙”。樊绰《云南志》卷七记载:“铎,状如刀戟残刃,积年埋在高土中,亦有孔穴旁达,出丽水,装以金穹铁簜,所指无不洞也。南诏尤所宝重,”并称为“天降铎”。华觉明先生指出这里所说的“天降铎”,无疑是陨铁所制,古代亚述语和巴比伦语中的“Parzillu”,苏美尔语和卡尔特语中的“borsa”,希伯来语的“barzel”以及埃及语中的“ba-en-pet”,都是指“天降之铁”。十九世纪末,西班牙人在墨西哥发现当地居民有用陨铁制成的刀和匕首,被视作异宝,只有部落中的显要人物才能佩带,和南诏的情形完全一样。唐段成式《酉阳杂俎》卷十云“毒槊,南蛮有毒槊,无刃,状如朽铁,中人无血而死。言从天雨下,入地丈余,祭地方撅得之”。这里更明确指出,毒槊(即铎)所用铁料是从天上坠落的,显然是陨铁,这种陨铁含镍量高,具有钢的性能。铎,在南诏塑像中能看到,如剑川县石钟山异牟寻石刻像侧,有侍者手持长戟状的兵器,就是铎。它是靠尖端处有些扭曲的兵器,这种兵器在云南传统兵器中没有,在我国传统兵器中也未见。笔者推测它来自于波斯,如在我国古籍中记载的波斯兵器“甲”可能就是铎,《周书》卷五〇说“波斯国,大月氏之别种,……兵器有甲、圆排、剑、弩、弓、箭。”《酉阳杂俎》卷四记波斯“战用象牙排、野牛角为衣甲弓矢之器。”铎和“甲”的关系留待更进一步的证据来证实。南诏时,把铎分为六种:绿婆摩求,亏云孚,铎,铎摩那,同铎,朱苛。铎还曾作为南诏的首选珍贵礼物进献唐王朝。南诏剑也是有名的兵器,它产生于隋代之前,到南诏初期已传了六七代人,南诏制造的浪剑在南诏剑中最为精利。《云南志》卷七说“南诏剑,使人用剑,不问贵贱,剑不离身”,说明南诏时佩南诏剑是很普遍的。大理素有佩剑的习惯,从洱海地区青铜时代开始就不断出土青铜剑,也可印证这一点。《云南志》卷七介绍了制造南诏剑的方法,“造剑法:锻生铁,取迸汁,如是者数次,烹炼之。剑成,即以犀装头,饰以金碧。”这段话的意义是明确而全面的,制造南诏剑的方法是:反复锻打生铁(可能是自然铁,如铎的材质),反复淬火,然后再加热炼成。这很显然是镔铁工艺。这种镔铁工艺最初是波斯萨珊朝(公元224～651年)发明的,波斯语叫做“班奈”(spaina),稍后传到古印度,并在印度一直使用至十九世纪。在我国《魏书》卷102就记载了波期国出产的镔铁,北魏时缤铁已传入我国西北边疆地区,同时还西传到欧洲。镔铁武器,是古代世界最锋利的金属制品,古今都一直十分珍重,我国国内许多民族都很擅长,12世纪辽国、金国的国号,也和镔铁有关。《金史·太祖纪》说:“辽以镔铁为号,取其坚也,镔铁虽坚,终亦变坏,惟金不变不坏……于是号大金。”南诏和波斯、印度的关系十分密切,金属制品方面的交流是相当广泛的,镔铁工艺很自然从波斯、印度传入了南诏。明末包汝楫《南中记闻》记载了云南少数民族的试刀法,说,持刀等在路旁,小牛经过,一挥,牛头落地,牛还走了十多步才跌倒。说明此刀锋利之极。先师曹元宇教授曾推断这种刀是用镔铁制成的。英国科学史家李约瑟说,日文有一个词,“从南蛮国来的钢”即表示这种镔铁,因此就存在这种可能性,日本的镔铁工艺是直接从云南传去的。有的同志认为南诏剑的制造方法是灌钢工艺,其实灌钢是把生铁和熟铁合并冶炼,和南诏剑制造工艺完全不同。郁刀在南诏武器中名气仅次于铎梢,《云南志》卷七说:“造法:用毒药、虫、鱼之类,又淬以白马血,经十数年乃用,中人肌即死。俗秘其法,粗问得其由”。我们曾指出淬白马血的原因是因为动物血中有较多盐分,冷却能力强,用以淬火可提高硬度,得到性能良好的钢。《新唐书·南诏传》说:“郁刀,铸时以毒药并冶,取迎跃如星者,凡十年乃成,淬以马血”,这段记载提到郁刀是“铸”出的,但古人“铸”字常泛指一般金属工艺,包括煅造,所以不能根据“铸”字就径认为郁刀是铸造出来的,但这里提到制造时要取炉中“跃如星者”的纯铁质,并且制造时间很长,其工艺要求是相当高的。宋李石《续博物志》又记载“郁刀,……刀剑以柔铁为茎干,不可纯用钢,纯钢不折则缺”,说明造郁刀时须先用熟铁制出刀背,再用纯钢制出刀刃,然后经过叠打(或焊接)而成。大理国时,大理制造出了闻名全国的大理刀。宋周去非的《岭外代答》和范成大的《桂海虞衡志》都对大理刀作了详细介绍,并大加赞扬。周去非说:“蛮刀以大理所出为佳。蛮人宁以大刀赠人,其小刀必不与人,盖其日用须臾不可缺。忽遇药箭,急以刀剜去其肉,乃不死,以故不与人。今世所谓吹毛透风,乃大理刀之类。盖大理国有丽水,故能制良刀云”。从这段记载看,大理刀有大刀和小刀几种,并且达到“吹毛透风”的程度,可见十分锋利。周去非认为制造好刀的原因是有丽水,这是指“丽水”可能因水质不同,淬火能力强,所以能制造良刀。范成大在《桂海虞衡志》中说:“云南刀即大理所作,铁青黑,沉沉不铭,南人最重之,”铁质为铁青黑的颜色,说明很可能铁质含量是较高的。据《宋史·大理国传》,宋神宗熙宁九年,大理国派遣使者贡刀、剑,即大理刀、南诏剑之类。《岭外代答》还记载云南刀(即大理刀)曾在广西南宁市场出售,深受欢迎。除兵器制造外,南诏时大理地区冶铁技术的另一典型代表是南诏铁柱(又名天尊柱)。此柱在弥渡县城西北的铁柱庙内,柱高3.30米,圆周长为1.05米,重量约二千一百公斤,上面的正书阳文题款表明此柱是公元872年建立的,至今已有一千一百余年的历史。该铁柱是现在所能看到的南诏大理国时期保存下来的最大金属器物。它分五段铸成,然后各段再互相焊接而成,显然这种焊接技术是相当高超的。南诏铁柱最引人注目的是整个柱子油光黑亮,毫不生锈,很值得进一步深入研究。在印度的德里,也耸立着一根巨大的铁柱,重达六千多公斤,它制造于四世纪初的芨多王朝,形制和南诏铁柱完全相同,显然南诏铁柱是由于佛教的传入受德里铁柱影响制造的。德里铁柱虽然经历了一千七百多年的风风雨雨,也是油光黑亮,毫不生锈,被喻为世界古代冶金史上的奇观。成份经科学工作者分析过,为铁中含有锰、硫、磷等元素,并没有渗入不锈合金元素。用现代物理学知识分析,我们认为最大的可能是这些铁柱的表面形成了有纳米级结构的致密层作为保护膜,这层膜会阻碍基体电化学腐蚀过程,因此其抗蚀性得到显著提高。所以铁柱铸成后必然经过一系列表面化学处理技术。这种经过表面处理技术的铁器可举另一个例子:太原晋祠铁人也是不锈蚀的,但有个铁人被取下部分样品而遭锈蚀,显然这个铁人原先不生锈的原因决不是加入不锈合金元素,更不是铁柱质地纯,只能是经过表面化学处理技术后增强了表面抗蚀性。印度古代冶铁技术一直很发达,我们还认为,这种表面化学处理技术很可能是从印度传入南诏和我国内地的。二、《唐显山》规定了大量的铸造工艺,高约八米,也有打天工气像。请看南诏大理国时期,铁器已普遍使用,兵器和生产工具已全部使用铁器,青铜则被大量用于铸造佛教器物。一件件巨大的宗教艺术品,显示了当时青铜冶铸业仍然十分兴旺发达。这一时期青铜冶铸的代表性器物是崇圣寺的梵钟和雨铜观音像。崇圣寺的梵钟流传了一千年,毁于清咸丰年间,原钟上题款为“维建极十二年次辛卯三月丁末朔廿四日庚午建造”,即公元871年铸造的。据笔者所知,国内的梵钟,一般都是宋元以后制造的,崇圣寺的梵钟应是我国最早的梵钟之一。此钟现虽已不存,但铜钟表面铸的波罗密梵经及六大天王像都已墨拓在清王昶的《金石萃编》和院福的《滇南古金石录》中,现在大理州博物馆陈列有这些拓片的全貌。明清时期有关这面梵钟的文献不少,如《徐霞客游记》称:“楼有钟极大,径可丈余,而厚及尺,为蒙氏时铸,其声可八十里”。杜钧在《金石萃编》跋尾云:“铜钟高丈余,在大理府崇圣寺前楼,钟铸做两层,……”。根据吴承洛《中国度量衡史》,明清以后中国长度度量变化很小,所以由以上记载,我们推算梵钟的主要尺寸是,总高:一丈余,约3.5米;最大直径:一丈余,约3.5米;厚度:一尺,约0.3米。现在国内最大的梵钟是被誉为“钟王”的北京觉生寺明永乐大钟,它的尺寸和重量是,主体总高:约6.0米;最大直径:3.3米;厚度:0.101～0.22米;重量:9.4万斤。和明永乐大钟相比,崇圣寺铜钟的高度较低,但钟体更厚,口径可能更大,重量应相差不大。明陈鼎《滇黔记游》说大钟重十万斤,虽有些偏大,但五～六万斤总是有的。明天启《滇志》载明初官吏钱能见了崇圣寺铜钟后称其为“宇内罕有”,确实,它也可以说是明代以前我国的“钟王”,是南诏杰出的科技成就之一。过去根据明末宋应星《天工开物》的记载,曾普遍认为我国古钟(包括崇圣寺梵钟)是用失蜡法铸造的。但吴坤仪对30多具梵钟的研究结果表明,梵钟绝大多数是用泥范法铸造而成的,很少采用失蜡法。崇圣寺梵钟的尺寸很大,估计更是不会采用失蜡法。铸造铜钟大体上包括铸蒲牢、制内外芯、总体合范、浇铸等步骤,据我们对大型空心器的模拟实验,铸造这种大型空心器极不容易,很易冲毁,要有相当高超的技术才行。南诏大理国的佛像铸造工艺则以崇圣寺雨铜观音为代表。明清时记载雨铜观音的文献很多,都明确说高约八米。如李元阳《崇圣寺略记》说:“唐代铜铸观音像,高二十四尺。”明谢肇淛《滇略》说:“崇圣寺观音像,高二丈许,蒙氏董善明者,籲天愿铸。是夕天雨铜,取以铸像。”清王昶在《金石萃编》跋中也肯定了雨铜观音像高二丈四尺。1966年崇圣寺中被毁的一个观音像也称为雨铜观音,如今大理中年人以上见过的人不少,其高约2米,和历史记载差别很大。我很怀疑这不是历史记载的雨铜观音像,高约八米的雨铜观音像可能已和梵钟同毁于咸同年间崇圣寺被毁事件中。雨铜观音和大理众多铜像一样,都属于器形相当复杂的器物,它们应是使用云南传统熔模铸造法(即失蜡法)铸造的。其工序包括:制内模,云南产白蜡,可再配以牛油和松香等;制外范:在蜡模上涂泥范,上泥4次～10次不等;熔模:使蜡模烧失;烘干:使范坚固;浇铸:佛像的冒口一般放在背部和底座;铸后加工,碎范、在铸件上打磨、去刺、作色、贴金等。南诏大理国铸造佛像的数量极大,据《南诏野史》记载,南诏丰佑时铸佛像一万一千四百尊,用铜四万零五百九十斤。郑买嗣也铸佛一万尊。大理国时段思平亦“好佛、岁岁建寺,铸佛万尊。”如此巨量地铸造佛像,当时必有巨大的冶炼工场。1992年元月,笔者在大理市挖色乡进行冶金史调查时,发现了巨大的古代冶铜的冶炼工场和采矿遗址,如在挖色乡凤尾箐发现1号地点、2号地点、3号地点,离地深1尺～3尺处(修路和挖水沟时暴露出来)分别有脉长8米;脉长30米,宽10～15米,厚1～2米;脉长宽80×50米,厚1米左右的巨大古铜矿渣遗址三处。在挖色乡海印也发现一些古代采铜矿硐,这些硐还开有气眼,硐外往往有一些掉下的巨石,为火烧法烧下,矿硐旁亦有无数孔雀石块。离矿硐100余米处还有一个宽6米、高7米的巨大炼炉,旁边有成堆的矿渣、炼渣及灰烬块。这是云南省首次发现的古冶炼遗址。挖色乡的居民大都是在明代时搬来的,据我们对该地老人广泛调查,没有一个人知道或听说这些矿硐和冶炼遗址的掌故和历史的。我们还翻检了明清时期丰富的大理地方文献,也没有发现这些古冶遗址的任何线索。可以肯定,这些巨大的古冶遗址的时代应在元代以前,最大的可能性应是南诏大理国时期的冶铜工场。同时也是南诏大理国时期巨量的铜矿料的产地。三、中西方的“中国铜”南诏大理国时,云南的特产镍白铜仍一直在开采着,《旧唐书·舆服志》载:“自馀一品乘白铜饰犊车”,表明白铜在唐代仍很珍贵,这里指的白铜普遍认为是镍白铜而非炼丹术士炼出的砷白铜。因砷白铜化学性质很不稳定,日久砷质将挥发而变成黄色,而镍白铜耐腐蚀,很适于装饰马车。南诏时云南镍白铜还远销中东的波斯、阿拉伯一带。据劳费尔研究,波斯人和阿拉伯人称来自中国的白铜为“KharSini”(又写做XarSini),意即“中国铜”,他们还传言说中国人用这种合金制造镜子和箭镞,以为受这种箭镞损害的人,往往性命难保。波斯文还有isfidruj这个词,意思是“白铜”,它直译了汉语的意义。迪马石奎于1325年著书解释Xar-Sini为一种中国产的金属。因这种白铜可以作器皿用,显然是镍白铜。阿拉伯伟大的炼金家贾伯(Jabir)曾把矿物分为“精英”、“金属体”、“矿体”几类,“金属体”就包括铅、锡、金、银、铜、铁、“中国铜”。引人注目的是,在贾伯的大量著作中,有一本书叫做《中国铜之书》(Kitabal-Kharsini),说明贾伯对来自中国的镍白铜有很系统的研究。阿拉伯另一个大炼金家拉茨(al-Razi)和中国学者有很密切的交往,他曾把古罗马盖伦的书籍送给中国学者,他的著作中也提到了“中国铜”。镍铜共生矿在世界上分布很少,只有中国西南和加拿大少数地区有此类矿床。所以唐代波斯、阿拉伯不仅和秦汉时的大夏一样,从云南进口镍白铜,而且还对镍白铜进行了科学研究。四、古印度的炼锌工艺黄铜即铜、锌合金,大约于南北朝时从波斯传入我国。在此之前,曹魏时钟会所撰《刍荛论》及晋王嘉《拾遗记》中都提到了“输石”一词,皆指金黄色矿石,不可把它和铜锌合金混淆。关于南诏大理的黄铜情况,据《南诏德化碑》记载,有“大军将大石告身赏紫袍金带”、“大总管兼押衙小石告身赏二色绫袍金带”。这里“石”作为一种饰物,显然应是黄铜而不是矿石。并且只有大军将和大总管才赏“输石”告身,据《德化碑》记载,其他仓曹长赏小银告身,军将户曹长赏小铜告身。显然“石”的价值超过银和铜,说明当时黄铜还是很珍贵的东西。现在所知道的云南产黄铜的确切时间是在明代,据顾祖禹《读史方舆纪要》中说:“宁州水角甸山在州东百三十里,地名备录村,产芦(炉)甘石,旧封闭。嘉靖中,开局铸钱,取以入铜,自是复启”,因此,嘉靖时云南生产的黄铜是由炉甘石(ZnCO3)直接加入赤铜中点化而成。南诏时,“输石”是很珍贵的,文献中还没有生产这种金属的记录(直到南宋末,我国仍没有大量冶炼铜锌合金),推测很可能是由波斯、印度传入。古罗马帝国至迟在公元前45年就利用菱锌矿粉与红铜合炼,大量制得铜锌合金,并铸造了黄铜币,至公元二世纪,罗马帝国的版图已扩展到两河流域的上游,黄铜技术无疑已传到波斯,罗马人、波斯人炼制“石”早于中国,而且是很精通的。据玄奖《大唐西域记》记载西域、印度许多邦国都有巨大的“石”佛像,而且古印度早在公元7～8世纪就已有炼锌技术,所以古印度的炼制“输石”工艺无疑也是相当成熟的。南诏和波斯、古印度的交往相当密切,这些黄铜及制作工艺无疑是从波斯、印度沿南方丝绸古道输入的。至南诏末期,古印度的炼锌技术很可能已传入云南滇东北一带,以后再传入内地。1983年,中国科技大学的许笠赴云贵边界的赫章县妈姑地区对传统炼锌工艺进行考察,发现这一带地区很可能在五代时(南诏末期)就已开始炼锌。许笠引用的民国初年《威宁县志》提到“窝铅”镰厂(“镰”音Lian,是云南贵州对锌的俗称)。赵匡华认为这个厂名与我国明代史籍中称“锌”的“倭铅”、“倭源”皆诣音(铅古音yan),可能是从倭铅、倭源这些称谓承袭的。笔者看法正相反:可能倭铅、倭源这些称谓是从窝铅承袭而来,锌最早在云贵一带称为窝铅(yan),镰(lian)是“窝铅”的切音,因为是从少数民族地区来的,所以士大夫们才冠以“倭铅”、“倭源”的称谓。这反证出中原的炼锌技术应来自于云南、贵州一带。据梅建军同志介绍,印度有关炼锌术的最早文献是公元7～8世纪行于世的《Rasaratrakara》,这本书据认为是更早期的公元4世纪印度伟大科学家Nagariuna所作。至于印度古代的炼锌遗址则在印度西北部拉贾斯坦邦的扎瓦尔发现,这是一个很完整、规模相当大的炼锌遗址,经C14测定并经树轮校正,上限为11世纪到13世纪之间。古印度炼锌工艺和近代云南会泽传统炼锌工艺的原理是相同的,都是采用泥罐蒸馏,在冶炼炉中以外加热方式冶炼,冶炼温度相近,但冷凝方式不同,印度采用下冷凝方式,而中国则是上冷凝。其实,就蒸馏方法而言,印度和中国都先后出现过“上凝式”与“下凝式”,如印度早期炼汞是“上凝式”,7～8世纪的炼金文献又是“下凝式”;而中国的炼汞方法也先后出现过“下凝式”与“上凝式”。以上情况表明,印度炼锌的“下冷凝”和云南炼锌的“上冷凝”并不是两者技术体系的差别。而其他方面的相同正好表明印度和云南炼锌技术具有渊源关系。我们认为很可能云南炼锌技术就是在南诏末从古印度传来的,以后又再传入我国内地。五、云南砂金开采及银矿、金融工具云南金沙江一带盛产黄金,南诏时期采金业是十分发