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本文作者：崔剑锋 单位：北京大学考古文博学院
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輯訛輥。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訛輥。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。#p#分页标题#e#
遗迹单位功能判断
1.双王城遗址盐灶小坑的可能功用盐业考古不同遗迹中碳酸钙（镁）的含量高低，也对我们在分析一些遗迹单位（或遗迹现象）在整个遗存中所处的地位提供了重要的判别信息。以寿光双王城为例，在制盐作坊的发掘过程中，对称分布于盐灶两侧的数十个圆形小坑的功用一直存疑。关于这些小坑，发掘者认为应是搭建灶棚时挖掘的柱洞。但亦有学者认为这些小坑很有可能和盐灶两侧的大方坑的功能近似，是制盐的遗迹，可能和提高卤水浓度有关。为了确证这些小坑的功用，我们取得了014B南侧两个经过解剖的小坑内壁的土样，进行了相关的化学分析。土样的显微镜观察结果显示，这些黏土中包含有大量的木炭颗粒，同时土样的含沙量很高，并不适合做防渗水的胶泥类黏土使用。化学分析的结果表明两块黏土的化学组成非常近似，说明二者的来源是相同的。同时两块黏土的Al2O3（三氧化二铝）含量较低，这表明和显微观察的结果相似，黏土的含沙量较高，而土质含量则相对较低。这两块黏土的另一个重要特点是其所含有的CaO（氧化钙）和MgO（氧化镁）的含量相比较高，尤其是MgO的含量。和遗址周边生土的对比分析结果表明，小坑内黏土的MgO和CaO的含量较其他遗迹的黏土显著提高，特别是MgO，含量高出一倍以上，这一点是需要注意的。由于这两种离子在卤水中含量很高，而又是食盐中的杂质离子，因此这两块黏土很有可能是提纯卤水后的产物。小坑内之黏土富含Mg、Ca离子，同时土壤中包含了大量的木炭颗粒，使我们很容易联想到加入草木灰去除Mg、Ca离子的措施。因此这些小坑的作用很可能是使用草木灰去除Mg、Ca离子杂质，同时提高卤水纯度的。这和遗址周边大量存在的草木灰池可能具有类似的功能。
2.双王城014B盐灶南侧草木灰堆积坑池功用判断双王城014B遗址南侧坑池的草木灰堆积的产生原因以及坑池的功能也是研究者争论的问题。一些研究者认为这类草木灰是燃料灰，因此这类坑池是垃圾坑；而另一些学者则认为这种坑池是摊灰刮卤的刮卤摊场。但均未找到有力的证据。此次我们也从坑池中取了部分土样和草木灰样品进行了初步的分析。结果对坑池功能的判断提供了重要的科学依据。堆积从下至上分别为沙质土层、绿色淤积土层、草木灰和钙华层交替堆积层。其中01层为厚度约10厘米左右的钙化层，内夹杂大量红色碎陶颗粒，其余03、05、07层与01层近似，均为钙化明显的堆积，而双数层则为草木灰层，且草木灰层厚远较钙化层为厚，09层为绿色淤积土层，10层为沙质土层。每层都取得一定量的样品，使用ED-XRF对这些土样进行了元素含量的分析，由于不同层的主要物质不尽相同，如草木灰层大量的都是植物的草木灰，而主要元素的含量无法进行比较因此将结果都和SiO2相比较后，进行比较，结果参见下表。根据分析结果，绘制了几种主要元素在各个地层中随着层位变化的变化关系。各种元素随着地层的变化而出现极为规律的变化。其中CaO的变化自上而下呈现规律的高→低→高→低的变化，直至第9层和第10层降到最低点，且含量基本一致。这和钙化层的分布规律相同。其中草木灰层中钙的含量远比钙化层为低，而绿色淤土层和下部的砂质黏土层则基本接近。如果绿色淤土层来自于卤水，而砂质黏土层就是原生土层的话，则说明通过草木灰的过滤，可能将卤水中所含钙的杂质降低到和原生土层接近的水平。
同时MgO的含量和氧化钙的含量完全相同，这是由于Ca和Mg的同一主族的元素，二者为伴生元素。这一点反映出Ca和Mg等杂质主要在草木灰层的上部结晶，而除掉了相当部分的杂质。和Ca、Mg趋势接近的还有Fe，但由于Fe的含量在各层中都比较接近，所以现在还无法特别肯定其变化趋势是由于草木灰的过滤，还是本身取样的问题。Na2O和Cl的变化则和钙镁的变化完全相反，呈现出钙化层中很低而草木灰层特别高的趋势。特别值得注意的是，在整个从最上层的钙化层01层到最下层的草木灰层08层总体有一个升高的趋势。到了08层，达到了含量变化的最高点，这一点似乎反映出草木灰强烈的吸卤能力。与钠和氯变化一致的还有，钾（K2O），硫（SO3）等。这些元素都是易溶于水，而存在卤水水溶液中，因此和氯、钠一样都溶解在卤水中，从而被草木灰所吸附。而09层绿色淤土层中有明显下降，但其含量仍高出10层原生土层不少，其含量均为原生土层的2倍以上。这说明绿色淤土层在淤积前应主要是氯化钠含量较高的卤水。绿色淤土层主要是卤水中所含的泥沙的淤积物。根据以上各种元素的变化规律，可以得到以下重要的结论：草木灰层的主要作用可能仍是去除钙镁杂质，最终卤水中钙镁离子的含量可以达到很低的水平。绿色淤土中的钙镁离子含量和其下的砂质原生土层接近，接近草木灰层的钙镁离子含量的一半，说明卤水中钙镁离子含量已经被大大地降低了，达到了卤水净化的目的。而这个结论同时也为其他学者的现场分析所证实輲訛輥。草木灰层中氯钠等元素的含量远比钙化层为高，则说明草木灰层有强烈吸卤的作用，这显然是后世“淋灰法”的基本原理，但从现场观察看草木灰层一直都没有被利用，说明当时可能并没有将吸附了卤水的草木灰取出淋卤，但这并不说明当时没有发现草木灰吸卤的功效。比较可能的是当时的盐工在草木灰表面直接淋卤，即用卤水再次浇淋草木灰，这样既可提高卤水浓度，又去除了卤水的杂质，可谓一举两得。巧妙的将草木灰的吸卤功能和除杂功能融为一体，达到了高效利用原料的目的。
绿色淤土层的氯、钠含量高于生土层，说明这一层的卤水主要含有这两种元素，因此整个遗迹的功用可能是在坑池之上铺垫大量草木灰，然后将卤水浇淋其上，钙镁杂质在草木灰之上结晶，形成碳酸钙镁的沉淀，卤水同时被草木灰大量吸附，通过再次浇淋卤水将其冲至池子底部，而形成较为纯净的同时浓度较高的卤水，再进入煮卤阶段。综上所述，利用现代科技手段分析，对寿光双王城遗址各类遗迹进行的研究，初步揭示出商周时期采用地下卤水制盐的工艺流程。初步研究结果表明，商周时期煮盐所用卤水为地下卤水，制盐过程为慢火煎煮。其工艺流程是首先从卤水井内汲取卤水，但不是将卤水直接注入盔型器煎煮，而是通过在地表设置的坑池通过日晒去除部分杂质，最后再经蓄卤坑池提浓后才进入煎煮阶段。进入西周时期以后，采用草木灰淋滤以提高卤水浓度、去除杂质，制盐工艺有了进一步的提升。
