科技分析在鹽業考古中的實踐

張小嫚 燕生東

摘 ?要：利用科技手段檢驗分析鹽業遺存是鹽業考古重要的一個環節。目前，在確定鹽業遺址、判定制鹽原料、探討制鹽工藝、分析制鹽或煮鹽工具等方面，科技分析已取得一定收獲，積累了不少經驗和方法，但也存在一些問題，仍有繼續探索的必要。

關鍵詞：科技分析;鹽業考古;收獲;問題與展望???????????中圖分類號：K854.2

文獻標識碼：A ????????????????文章編號：1003—9864（2019）03—0155—07

十多年來，隨著古代鹽業遺址的不斷發現、發掘與深入研究，學界越來越重視利用科技手段檢驗分析鹽業遺存，比如，如何判定鹽業遺址、如何判定制鹽原料、如何分析制鹽工藝（包括如何獲取制鹽原料、如何凈化和提高鹵水濃度、如何煮鹽成鹽等）、如何確定制鹽或煮鹽工具等。目前已經開展的鹽業科技分析研究工作，積累了一定經驗，取得了一定共識，但也存在一些問題。

一、利用科技分析手段如何確定鹽業遺址

從世界范圍內所發現的制鹽場所分布規律而言，鹽業遺址一般靠近制鹽原料比較豐富的地方，如海岸、澙湖、鹽礦、鹽湖、鹽泉、鹽井等周邊，也多靠近燃料來源和便于鹽制品的外運、銷售等地帶。早期鹽業生產，尤以陶器為煮鹽工具，由于煮（制）鹽陶器的使用往往是一次性的，其耗費量巨大，所以會形成較厚的、以陶片為主的廢棄堆積。在這類堆積層內，器類單一，少見生活類陶器。此外，這類遺址所見遺跡也不同于一般農耕聚落，常見工作面、鹽灶、過濾池（坑）、蒸發池、淋鹵坑以及大量草木灰堆積層等遺存^①。

鹽本身屬于易溶物質，在田野考古中很難確定鹽制品的存在。但是，制鹽原料無論是海水、地下鹵水、鹽泉水、鹽湖水、澙湖水，還是鹽堿土等等，內中含大量的鈉、鉀、鈣、鎂等堿土金屬離子以及氯離子、硝酸根、硫酸根、碳酸根、碳酸氫根等陰離子，可以形成非常豐富的鹽類。在煮鹽或者曬鹽過程中，除了氯化鈉（食鹽）析出外，溶解度較低的其他鹽類也先后從鹵水中析出，這主要是鈣、鎂的碳酸鹽。碳酸鈣、碳酸鎂等碳酸鹽極微溶于水，很容易保留下來。如果在某遺址中存在大量的、經科技分析屬于碳酸鈣、碳酸鎂等碳酸鹽類堆積現象，那么可以判斷這類遺址與鹽業生產有關。再加上考慮周邊的環境聯系，則基本能夠證實該遺址為制鹽遺存。換句話說，大量的、人工形成的碳酸鹽類物質遺存的出現，是衡量一個遺址是否為制鹽遺存的重要標志。

山東壽光雙王城商周時期鹽業遺址考古發掘中^①，在鹽灶周邊和盔形器碎片與燒土混合的垃圾堆積層中就發現了大量成片、成堆的白色垢狀物（圖1、圖2）。使用粉末X射線衍射方法對這些物質進行物相鑒定，顯示這些白色垢狀物主要為鈣、鎂的碳酸鹽，以碳酸鈣為主，還包括碳酸鎂以及碳酸鈣鎂等碳酸鹽。而經碳酸鹽氧同位素溫度計算，所見鈣鎂碳酸鹽類形成溫度在40℃～50℃以上，是人工加熱形成，而非自然形成。因此，這些以碳酸鈣為主的鈣鎂碳酸鹽類，應是煮鹽過程不斷析出、鹽工撇刮出來的物質^②。考古發現和科技分析同時證明了該遺址為古代制鹽遺存。

二、科技分析手段如何確定煮鹽（制鹽）陶器

如何確定某些特殊陶器為制鹽工具，學者們利用科技分析手段進行了探索。一些學者主要是針對可能屬于制（煮）鹽陶器內外表面的鹽（NaCl）含量進行科技分析與比較。如，有學者對重慶中壩遺址出土的花邊圜底陶罐、魯北沿海陽信李屋與壽光大荒北央遺址以及內地桓臺、博興縣商周遺址出土的盔形器樣本進行了物相分析，即XRD和XRF分析測試。XRF分析結果表明，中壩遺址花邊圜底罐，李屋、大荒北央遺址盔形器內的Na元素和Cl元素含量（即鹽度）明顯高于生活類陶器和內陸地區所見同類陶器。花邊圜底罐和盔形器表面附著土樣溶解后濾液結晶體的XRD和體視顯微鏡分析，還可看出主要成分為NaCl（鹽）的白色晶體。以此可以確定，三峽地區出土的花邊圜底罐和魯北沿海地區發現的盔形器為當時的制（煮）鹽容器^③。大荒北央遺址盔形器的內壁白色沉淀物XRD分析測試結果與長江三峽中壩遺址出土的花邊陶釜內壁沉淀物還具有基本相同的以CaCO₃為主要成分的物相。這些表明，花邊圜底罐和盔形器使用功能是相同的。

壽光雙王城商周遺址出土盔形器的器底和器壁絕大多數粘附著一層厚厚的白色垢狀物（圖3）。學者使用粉末X射線衍射方法對白色垢狀物進行了物相鑒定，其主要成分為鈣鎂的碳酸鹽，以碳酸鈣為主，與鹽灶周邊和文化堆積層中發現的碳酸鹽類成分相同。碳酸鹽氧、碳同位素分析，這些碳酸鹽類的形成溫度在40℃～50℃左右。其系人工加熱形成，且系煮鹽過程中析出的碳酸鹽。從而也證明了這種盔形器是當時的煮鹽工具^①。

三、科技分析手段如何判定制鹽原料

鹽，大體可分為巖鹽、海鹽、井鹽、池（湖）鹽等。制鹽原料種類更為繁多，細分起來，有鹽礦、蒸發鹽（鹽湖水干涸）、鹽泉、內陸地下鹵水、鹽湖水、鹽湖旁的鹽堿土、海水、澙湖水、海內泥炭（如在荷蘭北部和南部，通過燃燒蘊含海水的泥炭獲得泥炭鹽）、鹽泥、沿海地下鹵水（如渤海南岸）、灘涂地上鹽堿土（斥鹵）、地下咸水上泛的鹽茅、海潮水經日曬后形成的鹽霜、海草、陸地上含鹽植物（如新幾內亞薏苡仁），等等。制鹽原料不同，制鹽工藝也就存在差異。

通過科技分析制鹽過程中撇刮出來的碳酸鹽類鍶同位素比值，可以了解其來源，進而知道制鹽原料種類。由于自然界中不同地域巖石的鍶同位素比值會有不同的漲落，不同地區不同種類巖石的鍶同位素由于形成之前Rb和Sr的含量、形成時間不一等，其鍶同位素并不相同，因此可以使用鍶同位素進行巖石的產地研究。碳酸鹽類中往往富集鍶，且鍶同位素不會在沉積過程中發生同位素分餾效應，因此可以使用鍶同位素研究碳酸鹽來源。現代海洋水的鍶同位素比值為一個固定值，為0.7092。非海相碳酸鹽由于混入了比海相碳酸鹽鍶同位素比值高的硅鋁質巖石，所以比值通常高于0.7092。學者對萊州灣南岸的壽光雙王城商周和元明時期鹽業遺址坑池淤沙、蒸發池和儲鹵坑的綠色堆積、鹽灶及生產垃圾層等出土的各類碳酸鹽物質進行了分析，結果表明，這些與制鹽有關的遺存鍶同位素比值都大于該值，因此可判定為非海相碳酸鹽。其制鹽原料不是海水，而是地下鹵水。由于其相對比值平均為0.7105，并不是很高，說明這些碳酸鹽和海相有密切的關系，介于海相和陸相之間^②。科學分析與考古發現的地下鹵水坑井完全一致。

位于浙江省寧波市大榭海島的史前末期制鹽遺址，考古人員在鹽灶旁和文化堆積層里發現了一定數量的鈣質結核。鍶同位素分析顯示，這些鈣質結核混合了海水和陸地碳酸鹽類的鍶。這說明鹽業生產原料并非直接使用海水，而應是來自海邊灘涂中含鹽量高的灘泥（鹽泥）^③。

四、科技手段如何分析或檢驗制鹽工藝流程

根據考古發現的萊州灣南岸晚商至西周早期系列鹽業遺存所復原的一個完整制鹽作坊主要設施與布局（圖4），依據操作鏈理論，我們曾復原了萊州灣南岸晚商至西周早期的制鹽工藝流程：春季，鹽工從地下坑井內取出高濃度的鹵水，經鹵水溝流入沉淀池過濾、沉淀、凈化，鹵水在此得到初步蒸發，再流入蒸發池內經長時間風吹日曬，形成高濃度的鹵水。在這個過程中，部分碳酸鎂鈣析出，鹵水還得到了純化。鹽工把制好的鹵水放入鹽灶兩側的儲鹵坑，在橢圓形和長方（條）形灶室上搭設網狀架子，網口內鋪墊草拌泥，其上置放盔形器。在工作間內點火，往盔形器內添加鹵水，鹵水通過慢火加熱蒸發后，不斷向盔形器內添加鹵水。熬煮鹽過程中還要撇刮出漂浮著的碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂鉀等雜質。待鹽滿至盔形器口沿時，停火。待鹽冷卻后，打碎盔形器，取出鹽塊。最后把生產垃圾（盔形器、燒土、草木灰、碳酸鹽類）傾倒在一側。夏初雨季來臨之前，鹽工們把煮好的鹽制品運出，并撤離制鹽場所^①。

如何用陶制盔形器煮鹽，利用相關考古遺存考古和科技手段分析已經明晰化。考古學者根據相關制鹽遺跡內保存下來使用時期的堆積物，如坑井內淤土淤沙，鹵水溝和沉淀池的淤土淤沙、蒸發池和儲鹵坑的灰綠色與豆綠色沙土等，推測出了這些堆積物來源、形成過程以及所在遺跡單位所反映的功用。這些能否用科技手段來解釋或驗證，學者也進行了分析。

科技考古專家們分別從坑井、鹵水溝、蒸發池、儲鹵坑內使用堆積土系統取樣，并對其進行了成分和物相分析。XRF分析出來的所有土樣標本內SiO₂含量變化呈現出一定的規律性：坑井內淤土SiO₂含量較高，達到68%以上;鹵水溝中和沉淀池中的淤土淤沙SiO₂含量最高，達到70%以 上;蒸發池的綠色沙土降到了64%左右;儲鹵坑的綠色淤沙土最低，不到62%。SiO₂是土壤沙粒中的主要組成部分，一部分聚積在了坑井底部上層的泥沙，沿鹵水溝流入沉淀池的過程中得到了沉淀，故鹵水溝和沉淀池的上層淤土含沙量最高;鹵水在蒸發池中得到濃縮和提煉，因此，蒸發池和儲鹵坑的含沙量最低。

此外，除了坑井和鹵水溝淤土以及生土中Fe₂O₃含量較少之外，蒸發池和儲鹵坑的Fe₂O₃含量均較高，而鐵是萊州灣南岸地下鹵水的特征微量元素之一，這說明蒸發池和儲鹵坑內的Fe元素得到了富集。另外，鹵水坑井中的土樣以及生土中均未檢測到Mg，而鹵水溝、沉淀池、蒸發池、儲鹵坑土樣品中均含有Mg。這是因為地下鹵水來源于沉積古海水，含有大量的Mg²⁺離子;當鹵水被汲取到地面上以后，由于水分蒸發，鹵水濃度提高，就會有一部分Mg²⁺以溶解度較低的MgCO₃、CaMg（CO₃）式沉淀下來。如此看來，土樣中SiO₂、Fe、Mg等成分的含量變化趨勢很好地印證了考古學者對鹽業生產流程和不同遺跡功用的推測^②。

根據對物相組成的半定量分析結果顯示，地下坑井內的土樣方解石含量（CaCO₃）要高于坑池內，而蒸發坑池都比鹵水溝、沉淀池內多含有白云石（MgCO₃）的物質。由于CaCO₃的溶解度遠低于MgCO₃，因而不同遺跡中鈣鎂碳酸鹽含量存在差別，顯示出從坑井到鹵水溝、沉淀池和蒸發池的過程中，鹵水中的Ca、Mg離子濃度可能依次得到降低，從而起到了逐級提純鹵水的目的。因此，這類坑池的作用與發掘者推斷完全相同，即通過水的逐級流動，達到初步提純鹵水和提高鹵水濃度的目的。

關于蒸發池和儲鹵坑內的綠色沙土問題，有機碳分析結果表明，其內有機碳含量遠遠高于沉淀池、鹵水溝和坑井內堆積物，說明灰綠色土在形成過程中富集了有機物。土壤的有機物應來自于生物殘體。鹽田內一般自然滋生著藻墊即藻席，春末夏初，鹵水在蒸發池內長時間風吹日曬，形成了較穩定的靜水環境，這非常利于藻類生長。蒸發池里滋生了大量的藻類，從而在坑池底部形成藻墊，并富集了大量的有機質。在長期埋藏的過程中，有機質發生分解，將土壤中的高價金屬離子還原，尤其是Fe³⁺被還原為Fe²⁺，從而使土體的色調偏綠，這與海相沉積中某些沉積層偏綠的成因一致^①。這也從另一角度證實了蒸發池、儲鹵池的存在。

浙江省寧波大榭島上的史前末期海鹽遺址，在大型人工堆筑土臺發現了數量較多的鹽灶，出土了一定數量的煮鹽工具陶盆形器，以及配套使用的支腳。煮鹽工具陶盆形器較為特殊，其形體碩大，均為大敞口、淺斜腹、大平底，陶胎羼和料有夾植物和貝殼碎屑，器胎較厚，火候低，陶質疏松。在鹽灶坑表層發現黃白色硬化物，鹽業生產廢棄堆積也見黃白色塊狀硬化物。人工土臺和黃白色硬化物的粒度、無機元素地球化學和重礦物分析結果顯示，土臺邊緣廢棄堆中的堆土和白色硬化物具有灘涂鹽泥性質，鹽灶坑表層的白色硬化物為Ca、Sr和Ba的碳酸鹽、硫酸鹽結集，為鹵水煎煉過程中的沉淀。這些是當時人們利用淋鹵煎煉工藝進行海鹽制作活動的證據^②。

五、問題與展望

目前，科技分析手段在鹽業考古中，無論從方法上，還是成果上，都取得了一定進步和較大成績。但也存在不少問題，還有繼續探索的必要。

1. 關于大量的、撇刮出來的白色碳酸鹽類物質遺存為判斷制（煮）鹽遺存的重要標志問題

上文已經提及，遺址中存在大量的、經科技分析屬于碳酸鈣、碳酸鎂等碳酸鹽類堆積現象，就可以大體判斷這類遺址與鹽業生產有關。這是一個很好的預設，但在實際考古中也還存在一定問題。比如，寧波大榭錢山漾文化、萊州灣龍山文化時期制鹽遺址，僅見類似料姜石的黃色或黃白色鈣狀塊，未見白色的碳酸鹽塊。這也可能與時代早、制鹽規模不大有關系。但壽光雙王城元明時期鹽業遺址群規模宏大，碑刻和文獻記錄表明這里隸屬于官臺鹽場，考古發掘了上萬平方米，發現近百座鹽灶，在鹽灶旁和廢棄堆積中也未見到撇刮出來的碳酸鹽類。僅在鹽灶一側多見有比較規整的圓形小坑，內堆滿白色鈣化物（圖5），在編號Z5火門口還發現一段長0.35米的管狀鈣化物（圖6）。白色鈣化物呈蜂窩狀，質地較輕。鹵水在熬煮過程中會析出硝酸鹽、碳酸鈉和碳酸鎂類，即硝堿類。硝堿在古代是軟化獸皮、制造紙張和火藥的重要材料。白色鈣狀物蜂窩空隙應是硝堿被水溶解后所形成的。看來，上述圓形小坑和管狀鈣化物可能為專門收集和儲放硝堿使用的^③。換句話說，早期鹽業生產，可能把煮鹽過程中撇刮出來的白色碳酸鹽類作為垃圾扔掉，在晚期卻單獨收集起來，留作它用。故在萊州灣南岸元明時期鹽業遺址內就很少見到碳酸鹽類堆積。也就是說，遺址內沒有發現大量碳酸鹽類堆積現象，也不能否定其為鹽業遺存。

2. 關于用科技手段判斷煮鹽陶制工具問題

已有學者通過分析陶器的NaCl含量來推斷其為煮鹽用的陶器。然而，需要指出的是，食鹽極易溶于水，煮鹽陶器長期埋藏于地下，隨著地下水的流動，食鹽極易溶失。此外，鹽業遺址多處于高鹽堿地區，煮鹽陶器埋藏在周邊鹽堿化程度很高的土壤內，鹽類又很容易浸入陶胎內，因此，單純分析陶器的含鹽量或Na、Cl元素在器壁截面的分布情況來斷定煮鹽工具，其結論存在較大疑問^①。

當然，在使用陶器煮鹽過程中，陶器內壁和底部會粘附一層厚厚的白色垢狀物，通過分析其是否為碳酸鹽類來確定煮鹽工具，比較可靠些。但是，大榭錢山漾文化煮鹽工具盆形器和萊州灣南岸龍山時期煮鹽工具罐形器內壁均沒有附著白色垢狀物，不知屬于什么原因，還有進一步科學實驗和分析的必要。

3. 關于利用鍶同位素比值來判定制鹽原料問題

利用鍶同位素比值來分析制鹽原料問題是一個很好的創見。上文已經提及，古代制鹽原料非常豐富。位于東部沿海地區的古代鹽業生產場所，有些學者認為其制鹽原料是海水。其實，在海灘上制鹽，可用原料還有澙湖水、地下鹵水、灘涂地上鹽堿土（鹽茅）、潮水經日曬后形成的鹽霜以及海草、鹽泥、海內泥炭等。原料不同，制鹽工藝流程也就會存在差異。這些原料都可以用鍶同位素比值來驗證。目前，各種制鹽原料的鍶同位素比值還沒有測試過，渤海沿岸地區也只有海水和壽光雙王城商周時期制鹽原料的數據，缺乏當今曬鹽所用不同深度的地下鹵水以及澙湖水、鹽堿土等鍶同位素比值。只有各種相關數據增多了，通過進一步比較、分析和驗證，也才能通過鍶同位素比值數據直接確定古代制鹽原料。

4. 關于用科技手段復原制鹽工藝流程問題

某地區古代制鹽工藝流程，在考古發掘和研究上，要從鹽業生產操作鏈考慮有關問題。如，鹽業生產所在地有什么原料，制鹽原料的鹽度是否有必要提高或提純，如何獲取原料，如何凈化鹵水和提高鹵水濃度，如何煮鹽或曬鹽，以及煮鹽所需什么燃料、鹽工居住和生活何處等。這些過程和工作內容會留下不同的遺跡、遺物，或者說，不同遺跡、遺物代表不同制鹽功能設施。這樣就組成了完整的制鹽遺存證據鏈。每個時代，制鹽原料、獲取原料方法、制鹵方式和成鹽（煮鹽）方式，留下來的制鹽遺跡和遺物不一樣。復原某一地區某一時段的制鹽工藝流程，無論從考古發掘和研究上，還是科技分析上，需要建立完整的證據鏈，而不是就某一點或某種設想單獨分析。上述壽光雙王城商周時期制鹽工藝復原結果，無論是考古發掘和研究，還是科技分析，均為建立在完整證據鏈得出來的結論，可算是一項比較成功的案例。

當然，類似的分析和研究仍需深入和積累經驗。如，萊州灣南岸地區晚商至西周早期、東周時期、兩漢魏晉時期、元明時期，乃至清代，同樣利用地下鹵水，發現的凈化鹵水和提高鹵水鹽度、鹽灶、鹽池（清代為曬鹽）等制鹽遺存、遺物，乃至煮鹽工具都不一致，反映出每個時代都有不同的制鹽工藝。這都需要在扎實田野考古的基礎上，以鹽業生產操作鏈為指引，系統采樣，系統科技分析，構建完整的、多重的證據鏈，才能得出真實的、可靠的結論。

總之，利用科技手段檢驗分析鹽業遺存在鹽業考古中發揮著重要作用。考慮制鹽工藝時代性、復雜性、地域性特點，仍需繼續探索各種科技分析手段和方法，逐步形成操作性較強的、多重的方法和理論，不斷積累材料和數據，進一步把鹽業科技考古推向規范化、科學化。

（責任編輯：周 ?聰）

Practice of Science and Technology Analysis in Salt Industry Archaeology

ZHANG?Xiaoman??YAN?Shengdong

Abstract： The use of scientific and technological means to test and analyze the remains of the salt industry is an important part of the salt industry archaeology. At present， in the determination of salt industry sites， salt raw materials?and salt making or boiling?tools， the exploration of salt production process，?scientific and technological analysis has achieved certain gains?and?accumulated a lot of experience and methods， but there are still some problems?that need to be explored in a deeper way.

Key words： scientific and technological analysis; salt industry archaeology; harvest; problems and prospects