商周制鹽工藝探索
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本文作者：彭鵬 單位：北京大學(xué)古代文明研究中心、普林斯頓大學(xué)藝術(shù)與考古系
一、（略）
二、部分重要遺跡現(xiàn)象與制鹽工藝分析
經(jīng)過科技方法檢測分析和研究，目前對萊州灣沿岸商周時期的制鹽工藝基本流程有了初步的了解，但在對遺址中某些遺跡現(xiàn)象的功能的判斷上還存在一些分歧。因此，有必要對其作進(jìn)一步的深入研究，以期達(dá)到復(fù)原當(dāng)時制鹽工藝流程的目的。
1.涂泥圓坑及功能分析
有人將壽光雙王城014A、014B鹽灶兩側(cè)成排分布的涂泥圓坑（圖三）解釋為建筑用“柱洞”，并將其復(fù)原出“灶棚”（工棚）④。但是，只要認(rèn)真觀察的話，便不難看出此類圓坑與一般建筑用柱洞的形態(tài)差異極大，所謂“柱洞”的解釋存在諸多矛盾。對此，已有學(xué)者指出其錯誤⑤。在此之前，已有學(xué)者對此類遺跡進(jìn)行過研究，如壽光大荒北央遺址的發(fā)掘者指出，該址發(fā)掘出的灰坑（H1-H5）坑壁上涂有黏土，坑底遺留較多草木灰顆粒，并據(jù)此提出“這類小坑是‘?dāng)偦夜嘻u’過程中用于盛放和溶解鹽土的淋鹵坑”⑥。后來，在發(fā)掘南河崖遺址時進(jìn)一步認(rèn)定，此類涂泥圓坑應(yīng)該是“淋鹵坑或儲鹵坑”⑦。盡管上述認(rèn)識還只是停留在推測階段。但可以肯定，此類遺跡應(yīng)是某種具特殊用途的制鹽設(shè)施。
為了解此類涂泥圓坑的性質(zhì)和功能，我們在雙王城014B遺址南側(cè)的涂泥圓坑采集了土樣進(jìn)行觀察研究。顯微觀察結(jié)果顯示，坑內(nèi)涂抹的黏土中包含大量炭屑顆粒，其結(jié)構(gòu)與大荒北央遺址黏土坑內(nèi)的物質(zhì)相似。炭屑的存在暗示，當(dāng)時在生產(chǎn)過程中曾大量使用了草木灰。進(jìn)一步的化學(xué)分析結(jié)果表明，雙王城014B圓坑內(nèi)涂抹的黏土化學(xué)成分與鹽灶兩側(cè)儲鹵坑池表面涂抹的黏土成分非常近似，表明二者來源相同⑧。
以上成分分析結(jié)果見表一：
鎂（Mg）、鈣（Ca）兩種離子在一般的鹵水中含量都很高，而且也是食鹽中的雜質(zhì)離子?？紤]到雙王城014B作坊涂泥圓坑的黏土中氧化鎂（MgO）、氧化鈣（CaO）含量較高，特別是氧化鎂含量更高，且富含炭屑顆粒，這使人很容易聯(lián)想到它們是制鹽過程中利用草木灰清除鹵水中鈣、鎂離子造成的。這類涂抹黏土的圓坑應(yīng)該是用于鹵水提純的某種專業(yè)設(shè)施⑨。
假如涂泥圓坑確實具備上述功能，那么它在制鹽生產(chǎn)過程中如何使用呢？曾有學(xué)者推測，此類涂泥圓坑的結(jié)構(gòu)與菲律賓波霍島（Bohol）制鹽作坊的提濃設(shè)施非常相似（圖四）。也就是說，當(dāng)時在涂泥圓坑上部應(yīng)放置有某種特殊的過濾裝置，在圓坑內(nèi)放入制鹽陶器，以承接去除雜質(zhì)并經(jīng)濃化的鹵水熬煮制鹽。雙王城014A鹽灶旁的涂泥圓坑內(nèi)還殘留有盔形器即可為證⑩。其實，在世界各地的制鹽場所，一般都建有類似的過濾提濃設(shè)施，且形式多種多樣。如我國古代的“溜井”，通過柴草和草木灰來過濾滲鹵輥輯訛；北美印第安人則采用“威克里夫（Wickliffe）漏斗”，是在陶器內(nèi)填充麥草來過濾滲鹵；非洲尼日爾曼嘎地區(qū)搭建有漏斗狀的木架，內(nèi)壁涂抹黏土，再鋪設(shè)柴草以過濾鹵水（圖五）。在我國西北甘肅省禮縣的鹽官鎮(zhèn)鹽神廟內(nèi)，至今還采用上下兩排的過濾柳條筐，在筐內(nèi)裝入富含鹽分的沙土，再通過淋濾，得到濃鹽水煮鹽（圖六）。
考慮到商周時期萊州灣的特殊環(huán)境和植被狀況，當(dāng)時極有可能是采用蘆葦一類植物鋪墊在涂泥圓坑上作為過濾裝置，并在圓坑內(nèi)放置容器以接納濃化的鹵水?；蛘哂锌赡軐Ⅺu水直接過濾到黏土圓坑內(nèi)（坑壁涂抹有數(shù)層黏土可防滲）。推測在過濾之前還有一道利用草木灰以清除鹵水中鎂、鈣離子雜質(zhì)的工序，這或許造成一些細(xì)小炭屑顆粒伴隨少量鎂、鈣離子雜質(zhì)隨鹵水的下滲進(jìn)入到圓坑內(nèi)，并殘留于坑壁黏土內(nèi)。
2.草木灰層和白色沉淀物硬面性質(zhì)及功能分析
在雙王城014B作坊遺址南側(cè)發(fā)現(xiàn)一片長逾25米的灰綠土和草木灰交互層，對此類遺跡現(xiàn)象的性質(zhì)和功能也有兩種截然不同的解釋。
第一種觀點認(rèn)為，這類遺跡現(xiàn)象屬于“廢棄的坑池”或“煮鹽傾倒燃料灰燼的場所”輰訛輥。但這種解釋難于成立之處在于：1）此類堆積均呈水平狀，分布較均勻，分層也很明顯，顯然不是傾倒垃圾的雜亂形態(tài)；2）盡管在草木灰層夾雜有少量的紅燒土和盔形器殘片，但為數(shù)不多，而且草木灰也很純凈；3）草木灰層之間分布有明顯的鈣化層（鈣、鎂含量很高），這些鈣化層內(nèi)的鈣、鎂等離子只能來自鹵水。而鈣化層被分成數(shù)層夾在上下兩層草木灰之間，說明鹵水曾在不同時間內(nèi)的不同層位存在。其架構(gòu)很像是利用草木灰富含碳酸根離子與鹵水中鈣、鎂離子發(fā)生反應(yīng)，將碳酸鈣或碳酸鎂沉淀，以清除雜質(zhì)造成的。
第二種觀點認(rèn)為，此類遺跡為“刮鹵攤場”。如南河崖遺址和大荒北央遺址的發(fā)掘者就持此觀點，并將此類遺跡現(xiàn)象與《熬波圖》、《天工開物》等歷史文獻(xiàn)中記載的“攤灰刮鹵”等海鹽生產(chǎn)制作技術(shù)相聯(lián)系輱訛輥。其根據(jù)是，草木灰具有“聚鹵”（通過草木灰吸附鹽分將其刮取并淋濾濃鹽水）和“除雜”（Mg、Ca等離子）的特殊作用輲訛輥。
為了驗證上述說法，我們在雙王城014B遺址南側(cè)草木灰堆積東部刮出一個剖面。剖面清楚地顯示出堆積自下而上分為：沙質(zhì)土層、綠色淤積土層、草木灰和鈣化層交替堆積層。鈣化層包括01層、03層、05層、07層，草木灰層包括02層、04層、06層、08層。其中，鈣化層厚約10毫米；草木灰層比較厚；綠色淤土層（09層）質(zhì)地堅硬（用手鏟刮拭很難插入）；沙質(zhì)土層（10層）則較松軟（圖七）。
上述層位的09層（綠色淤積土層）很有可能為鹵水沉積層輥輳訛。最初在坑池內(nèi)盛放鹵水，待用草木灰清除鹵水中的鈣、鎂雜質(zhì)后，形成草木灰沉積的08層。在其上板結(jié)形成水平狀的鈣化層（07層）。此時若再用此坑池來處理鹵水，鹵水已不可能進(jìn)入最早形成的09層，否則已經(jīng)形成的草木灰層（08層）則會破壞，而不是像如今這般整齊的沉積層。此時，鹵水可能直接積聚在板結(jié)的鈣化層（07層）上。以上情況與山西運城池鹽的生產(chǎn)流程非常之相類。如后者采用“硝板”納鹵曬鹽。硝板主要由白鎂鈉礬，由芒硝、硫苦等結(jié)晶礦物組成，經(jīng)過長期沉淀形成，非常堅硬輴訛輥。由于鹵源各異，形成的硝板礦床也不盡一致。如貯鹽飽和鹵水的圈子，硝板中氯化鈉含量較多；若是過濾圈子，硝板中硫酸鹽含量較多，硝板厚薄不一，成分不一，各處各異，各層各異輵訛輥。雙王城014B遺址南側(cè)的“白色硬面”成分未必與運城鹽池的硝板相同，但也相當(dāng)堅硬，物理性能較為相似。因此，將鹵水納入014B南側(cè)坑池內(nèi)堅硬的鈣化層進(jìn)行處理不僅可能，也是可行的。
為進(jìn)一步明確“草木灰層和白色沉淀物硬面”的性質(zhì)和功能，我們對這部分遺存按正方向布“十字探溝”，以了解草木灰及下層綠色淤土分布的范圍（圖八）。
經(jīng)發(fā)掘解剖可知，草木灰層的分布呈不規(guī)則長條狀，長約45米，寬窄不一，最寬處達(dá)18米。綠色淤土層與草木灰層的分布大致重合，但范圍稍大。東———西向探溝（T1）長約20米，東端起自現(xiàn)代排水溝，剖面可見分為數(shù)層的草木灰，層與層之間夾雜著很薄的白色硬面層。草木灰層厚約40厘米，距探溝東端7米處厚65厘米。此后，草木灰層漸漸變薄，距東端13米處消失。綠色淤土層位于草木灰層之下，厚5~10厘米，在距東端約5米處消失。南———北向探溝（T2）長24米。北端無草木灰層，但有綠色淤土層。距北端2米處，下層綠色淤土層被后期堆積所打破，距北端5米處再現(xiàn)，厚約20厘米，向前延伸3米消失。在兩條探溝交匯處變薄，向南逐漸消失。草木灰層在距探溝北端約10米處出現(xiàn)，厚約50~60厘米，至南端逐漸變薄，逐漸消失。其間夾雜一層淺灰色土（圖九）。
上述堆積現(xiàn)象顯示：首先，草木灰層和綠色淤土層分布范圍大面積重合；其次，凡草木灰層和綠色淤土層重合部分，綠色淤土層均被草木灰層所疊壓；第三，在探溝和現(xiàn)代溝渠中間部位的草木灰層和綠色淤土層堆積較厚，四周（尤其是南部）變薄，直至消失。草木灰層和綠色淤土層堆積略顯不同的是，綠色淤土層在趨薄的同時也逐漸變淺，大致呈底部較平的倒置“斗笠”（〕）狀，結(jié)構(gòu)像坑池。而草木灰層在趨薄的同時，底部深度則變化不明顯，大致呈頂部較平的正向“斗笠”（“〔”）狀，不像坑池，更像是“攤場”。
經(jīng)采用EDXRF對各層土樣進(jìn)行元素含量分析，并將各種氧化物成分與SiO2比較，得出幾種主要元素在各地層隨層位變化的關(guān)系圖（圖一○）輶訛輥。
圖一○結(jié)果表明，氧化鈣（CaO）、氧化鎂(MgO)的變化自上而下呈現(xiàn)出富有規(guī)律性的高（鈣化層）———低（草木灰層）———高（鈣化層）———低（草木灰層）變化趨勢，直至第9層（綠色淤積土）和第10層（沙質(zhì)土）降至最低點。這表明，通過草木灰過濾可將鹵水內(nèi)所含鈣雜質(zhì)大大降低。而氧化鈉（Na2O）和氯離子（Cl）及一些易溶于水的如鉀（K）離子和鈣（Ca）、鎂（Mg）的變化趨勢則相反，前者在鈣化層中含量很低，在草木灰層中含量很高。此外，氧化鈉（Na2O）和氯（Cl）等易溶于水的元素從最上面的鈣化層（01）到最下面的草木灰層（08）呈現(xiàn)總體升高的趨勢，08層達(dá)最高點，這反映出草木灰具有強(qiáng)烈的聚鹵能力。09層（綠色淤土）的氯化鈉含量也超出原生土層2倍以上，表明綠色淤土很有可能是由富含氯化鈉的鹵水淤積而成輷訛輥。但也可能是由鹵水下滲所致。據(jù)此大致可知，草木灰層的主要作用是將鹵水中的鈣、鎂離子含量降低到較低的水平輮訛輦。
但筆者也考慮到，草木灰層之間的鈣化層也可能是在后世長期的沉積中才逐漸形成的，起初或許并不存在。于是我們對坑池諸層位取樣，并做年代測定，結(jié)果如表一。
表一的測定結(jié)果顯示，草木灰諸層的年代大致為距今3000年上下，與014B作坊遺址年代相符。唯最上層鈣化物年代距今1210年，表明此層形成時間很晚，這有可能是由于吸附大量鹵水中鈣、鎂離子的草木灰長期暴露、與空氣中的二氧化碳反應(yīng)所致輯訛輦。另一方面，07層鈣化物年代與草木灰層接近，暗示其下幾層“白色硬面”是早期形成的?？梢?，當(dāng)時處理鹵水的攤場可能直接建在板結(jié)的“白色硬面”上。在各草木灰層之間存在一批或數(shù)批鹵水處理層，盡管并未留下明顯的痕跡（如綠色淤積土層），但“白色鈣化層”的存在表明這里曾存放過鹵水，否則高含量的鈣、鎂離子就無處溯源了。
3.鹵水處理工藝分析
就目前的資料看，雙王城014B遺址及南河崖、大荒北央遺址很可能使用了“攤灰刮鹵”的方法制鹽。其制鹽流程可能如下：從井中汲取鹵水，在攤場鋪設(shè)草木灰作為“媒介”，將鹵水潑灑在草木灰上，經(jīng)日曬蒸發(fā)，使鹽鹵富集于草木灰內(nèi)，如此反復(fù)，待草木灰內(nèi)的含鹽量逐漸增高。與此同時，鹵水中的鎂、鈣等雜質(zhì)也在草木灰上結(jié)晶，形成碳酸鹽沉淀。通過淋濾設(shè)施獲得高濃度鹵水，并將草木灰內(nèi)所含的碳酸鎂、鈣等雜質(zhì)沉淀到坑池底部；最后，將提濃的鹵水經(jīng)熬煮成鹽。
鹽灶兩側(cè)的涂泥圓坑應(yīng)是淋濾鹵水設(shè)施輰訛輦，坑壁黏土中所含炭粒和鎂、鈣離子雜質(zhì)是隨著鹵水的淋濾過程被帶入坑內(nèi)的。
令人不解的是，在雙王城014A遺址未發(fā)現(xiàn)“草木灰層和白色沉淀物硬面”，但存在成組的坑池。也許當(dāng)時人們先從鹵水井內(nèi)汲取鹵水，倒入作坊外側(cè)的淺池進(jìn)行初步蒸發(fā)，以提高鹵水的鹽分。無獨有偶，在雙王城SS8商周制鹽作坊遺址也未見“草木灰層和白色沉淀物硬面”，卻有至少2個疑為存放鹵水的坑池。由于坑池面積大，未能全部清理，僅僅做了解剖?？映氐撞枯^平整，池壁斜直，深20~40厘米?？拥淄磕ǚ罎B漏的紅色黏土。池內(nèi)堆積淺灰褐色淤土，土質(zhì)松散，夾雜少量黏土及草木灰、燒土塊等。這與“草木灰層和白色沉淀物硬面”結(jié)構(gòu)截然不同。
在目前已發(fā)掘的五座商周時期的制鹽作坊遺址（雙王城014A，雙王城014B，雙王城SS8，南河崖，大荒北央）中，雙王城014A、SS8兩地未發(fā)現(xiàn)“草木灰層和白色沉淀物硬面”遺跡，但有成組的鹵水坑池。雙王城014B、南河崖、大荒北央三地都有“草木灰層和白色沉淀物硬面”遺跡，卻罕見鹵水坑池。初步的斷代研究表明，雙王城014A、SS8兩座遺址屬商代晚期，雙王城014B、南河崖、大荒北央三處遺址稍晚，為西周前期。這似乎暗示，在商末周初之際，萊州灣沿岸的制鹽工藝曾有過一次重要的變革，開始采用“攤灰淋鹵”的新方法以獲取高濃度的鹵水，熬煮制鹽。
