商周制盐工艺探索论文

　　一、（略）
　　二、部分重要遗迹现象与制盐工艺分析
　　经过科技方法检测分析和研究，目前对莱州湾沿岸商周时期的制盐工艺基本流程有了初步的了解，但在对遗址中某些遗迹现象的功能的判断上还存在一些分歧。因此，有必要对其作进一步的深入研究，以期达到复原当时制盐工艺流程的目的。
　　1.涂泥圆坑及功能分析
　　有人将寿光双王城014A、014B盐灶两侧成排分布的涂泥圆坑（图三）解释为建筑用＂柱洞＂，并将其复原出＂灶棚＂（工棚）④。但是，只要认真观察的话，便不难看出此类圆坑与一般建筑用柱洞的形态差异极大，所谓＂柱洞＂的解释存在诸多矛盾。对此，已有学者指出其错误⑤。在此之前，已有学者对此类遗迹进行过研究，如寿光大荒北央遗址的发掘者指出，该址发掘出的灰坑（H1-H5）坑壁上涂有黏土，坑底遗留较多草木灰颗粒，并据此提出＂这类小坑是‘摊灰刮卤’过程中用于盛放和溶解盐土的淋卤坑＂⑥。后来，在发掘南河崖遗址时进一步认定，此类涂泥圆坑应该是＂淋卤坑或储卤坑＂⑦。尽管上述认识还只是停留在推测阶段。但可以肯定，此类遗迹应是某种具特殊用途的制盐设施。
　　为了解此类涂泥圆坑的性质和功能，我们在双王城014B遗址南侧的涂泥圆坑采集了土样进行观察研究。显微观察结果显示，坑内涂抹的黏土中包含大量炭屑颗粒，其结构与大荒北央遗址黏土坑内的物质相似。炭屑的存在暗示，当时在生产过程中曾大量使用了草木灰。进一步的化学分析结果表明，双王城014B圆坑内涂抹的黏土化学成分与盐灶两侧储卤坑池表面涂抹的黏土成分非常近似，表明二者来源相同⑧。
　　镁（Mg）、钙（Ca）两种离子在一般的卤水中含量都很高，而且也是食盐中的杂质离子。考虑到双王城014B作坊涂泥圆坑的黏土中氧化镁（MgO）、氧化钙（CaO）含量较高，特别是氧化镁含量更高，且富含炭屑颗粒，这使人很容易联想到它们是制盐过程中利用草木灰清除卤水中钙、镁离子造成的。这类涂抹黏土的圆坑应该是用于卤水提纯的某种专业设施⑨。
　　假如涂泥圆坑确实具备上述功能，那么它在制盐生产过程中如何使用呢？曾有学者推测，此类涂泥圆坑的结构与菲律宾波霍岛（Bohol）制盐作坊的提浓设施非常相似（图四）。也就是说，当时在涂泥圆坑上部应放置有某种特殊的过滤装置，在圆坑内放入制盐陶器，以承接去除杂质并经浓化的卤水熬煮制盐。双王城014A盐灶旁的涂泥圆坑内还残留有盔形器即可为证⑩。其实，在世界各地的制盐场所，一般都建有类似的过滤提浓设施，且形式多种多样。如我国古代的＂溜井＂，通过柴草和草木灰来过滤渗卤輥輯訛；北美印第安人则采用＂威克里夫（Wickliffe）漏斗＂，是在陶器内填充麦草来过滤渗卤；非洲尼日尔曼嘎地区搭建有漏斗状的木架，内壁涂抹黏土，再铺设柴草以过滤卤水（图五）。在我国西北甘肃省礼县的盐官镇盐神庙内，至今还采用上下两排的过滤柳条筐，在筐内装入富含盐分的沙土，再通过淋滤，得到浓盐水煮盐（图六）。
　　考虑到商周时期莱州湾的特殊环境和植被状况，当时极有可能是采用芦苇一类植物铺垫在涂泥圆坑上作为过滤装置，并在圆坑内放置容器以接纳浓化的卤水。或者有可能将卤水直接过滤到黏土圆坑内（坑壁涂抹有数层黏土可防渗）。推测在过滤之前还有一道利用草木灰以清除卤水中镁、钙离子杂质的工序，这或许造成一些细小炭屑颗粒伴随少量镁、钙离子杂质随卤水的下渗进入到圆坑内，并残留于坑壁黏土内。
　　2.草木灰层和白色沉淀物硬面性质及功能分析
　　在双王城014B作坊遗址南侧发现一片长逾25米的灰绿土和草木灰交互层，对此类遗迹现象的性质和功能也有两种截然不同的解释。
　　第一种观点认为，这类遗迹现象属于＂废弃的坑池＂或＂煮盐倾倒燃料灰烬的场所＂輰訛輥。但这种解释难于成立之处在于：1）此类堆积均呈水平状，分布较均匀，分层也很明显，显然不是倾倒垃圾的杂乱形态；2）尽管在草木灰层夹杂有少量的红烧土和盔形器残片，但为数不多，而且草木灰也很纯净；3）草木灰层之间分布有明显的钙化层（钙、镁含量很高），这些钙化层内的钙、镁等离子只能来自卤水。而钙化层被分成数层夹在上下两层草木灰之间，说明卤水曾在不同时间内的不同层位存在。其架构很像是利用草木灰富含碳酸根离子与卤水中钙、镁离子发生反应，将碳酸钙或碳酸镁沉淀，以清除杂质造成的。
　　第二种观点认为，此类遗迹为＂刮卤摊场＂。如南河崖遗址和大荒北央遗址的发掘者就持此观点，并将此类遗迹现象与《熬波图》、《天工开物》等历史文献中记载的＂摊灰刮卤＂等海盐生产制作技术相联系輱訛輥。其根据是，草木灰具有＂聚卤＂（通过草木灰吸附盐分将其刮取并淋滤浓盐水）和＂除杂＂（Mg、Ca等离子）的特殊作用輲訛輥。
　　为了验证上述说法，我们在双王城014B遗址南侧草木灰堆积东部刮出一个剖面。剖面清楚地显示出堆积自下而上分为：沙质土层、绿色淤积土层、草木灰和钙化层交替堆积层。钙化层包括01层、03层、05层、07层，草木灰层包括02层、04层、06层、08层。其中，钙化层厚约10毫米；草木灰层比较厚；绿色淤土层（09层）质地坚硬（用手铲刮拭很难插入）；沙质土层（10层）则较松软。
　　上述层位的09层（绿色淤积土层）很有可能为卤水沉积层輥輳訛。最初在坑池内盛放卤水，待用草木灰清除卤水中的钙、镁杂质后，形成草木灰沉积的08层。在其上板结形成水平状的钙化层（07层）。此时若再用此坑池来处理卤水，卤水已不可能进入最早形成的09层，否则已经形成的草木灰层（08层）则会破坏，而不是像如今这般整齐的沉积层。此时，卤水可能直接积聚在板结的钙化层（07层）上。以上情况与山西运城池盐的生产流程非常之相类。如后者采用＂硝板＂纳卤晒盐。硝板主要由白镁钠矾，由芒硝、硫苦等结晶矿物组成，经过长期沉淀形成，非常坚硬輴訛輥。由于卤源各异，形成的硝板矿床也不尽一致。如贮盐饱和卤水的圈子，硝板中氯化钠含量较多；若是过滤圈子，硝板中硫酸盐含量较多，硝板厚薄不一，成分不一，各处各异，各层各异輵訛輥。双王城014B遗址南侧的＂白色硬面＂成分未必与运城盐池的硝板相同，但也相当坚硬，物理性能较为相似。因此，将卤水纳入014B南侧坑池内坚硬的钙化层进行处理不仅可能，也是可行的。
　　为进一步明确＂草木灰层和白色沉淀物硬面＂的性质和功能，我们对这部分遗存按正方向布＂十字探沟＂，以了解草木灰及下层绿色淤土分布的范围。
　　经发掘解剖可知，草木灰层的分布呈不规则长条状，长约45米，宽窄不一，最宽处达18米。绿色淤土层与草木灰层的分布大致重合，但范围稍大。东———西向探沟（T1）长约20米，东端起自现代排水沟，剖面可见分为数层的草木灰，层与层之间夹杂着很薄的白色硬面层。草木灰层厚约40厘米，距探沟东端7米处厚65厘米。此后，草木灰层渐渐变薄，距东端13米处消失。绿色淤土层位于草木灰层之下，厚5~10厘米，在距东端约5米处消失。南———北向探沟（T2）长24米。北端无草木灰层，但有绿色淤土层。距北端2米处，下层绿色淤土层被后期堆积所打破，距北端5米处再现，厚约20厘米，向前延伸3米消失。在两条探沟交汇处变薄，向南逐渐消失。草木灰层在距探沟北端约10米处出现，厚约50~60厘米，至南端逐渐变薄，逐渐消失。其间夹杂一层浅灰色土（图九）。
　　上述堆积现象显示：首先，草木灰层和绿色淤土层分布范围大面积重合；其次，凡草木灰层和绿色淤土层重合部分，绿色淤土层均被草木灰层所叠压；第三，在探沟和现代沟渠中间部位的草木灰层和绿色淤土层堆积较厚，四周（尤其是南部）变薄，直至消失。草木灰层和绿色淤土层堆积略显不同的是，绿色淤土层在趋薄的同时也逐渐变浅，大致呈底部较平的倒置＂斗笠＂（〕）状，结构像坑池。而草木灰层在趋薄的同时，底部深度则变化不明显，大致呈顶部较平的正向＂斗笠＂（＂〔＂）状，不像坑池，更像是＂摊场＂。
　　经采用EDXRF对各层土样进行元素含量分析，并将各种氧化物成分与SiO2比较，得出几种主要元素在各地层随层位变化的关系图（图一 ）輶訛輥。
　　结果表明，氧化钙（CaO）、氧化镁(MgO)的变化自上而下呈现出富有规律性的高（钙化层）———低（草木灰层）———高（钙化层）———低（草木灰层）变化趋势，直至第9层（绿色淤积土）和第10层（沙质土）降至最低点。这表明，通过草木灰过滤可将卤水内所含钙杂质大大降低。而氧化钠（Na2O）和氯离子（Cl）及一些易溶于水的如钾（K）离子和钙（Ca）、镁（Mg）的变化趋势则相反，前者在钙化层中含量很低，在草木灰层中含量很高。此外，氧化钠（Na2O）和氯（Cl）等易溶于水的元素从最上面的钙化层（01）到最下面的草木灰层（08）呈现总体升高的趋势，08层达最高点，这反映出草木灰具有强烈的聚卤能力。09层（绿色淤土）的氯化钠含量也超出原生土层2倍以上，表明绿色淤土很有可能是由富含氯化钠的卤水淤积而成輷訛輥。但也可能是由卤水下渗所致。据此大致可知，草木灰层的主要作用是将卤水中的钙、镁离子含量降低到较低的水平輮訛輦。
　　但笔者也考虑到，草木灰层之间的钙化层也可能是在后世长期的沉积中才逐渐形成的，起初或许并不存在。于是我们对坑池诸层位取样，并做年代测定，结果如表一。
　　表一的测定结果显示，草木灰诸层的年代大致为距今3000年上下，与014B作坊遗址年代相符。唯最上层钙化物年代距今1210年，表明此层形成时间很晚，这有可能是由于吸附大量卤水中钙、镁离子的草木灰长期暴露、与空气中的.二氧化碳反应所致輯訛輦。另一方面，07层钙化物年代与草木灰层接近，暗示其下几层＂白色硬面＂是早期形成的。可见，当时处理卤水的摊场可能直接建在板结的＂白色硬面＂上。在各草木灰层之间存在一批或数批卤水处理层，尽管并未留下明显的痕迹（如绿色淤积土层），但＂白色钙化层＂的存在表明这里曾存放过卤水，否则高含量的钙、镁离子就无处溯源了。
　　3.卤水处理工艺分析
　　就目前的资料看，双王城014B遗址及南河崖、大荒北央遗址很可能使用了＂摊灰刮卤＂的方法制盐。其制盐流程可能如下：从井中汲取卤水，在摊场铺设草木灰作为＂媒介＂，将卤水泼洒在草木灰上，经日晒蒸发，使盐卤富集于草木灰内，如此反复，待草木灰内的含盐量逐渐增高。与此同时，卤水中的镁、钙等杂质也在草木灰上结晶，形成碳酸盐沉淀。通过淋滤设施获得高浓度卤水，并将草木灰内所含的碳酸镁、钙等杂质沉淀到坑池底部；最后，将提浓的卤水经熬煮成盐。
　　盐灶两侧的涂泥圆坑应是淋滤卤水设施輰訛輦，坑壁黏土中所含炭粒和镁、钙离子杂质是随着卤水的淋滤过程被带入坑内的。
　　令人不解的是，在双王城014A遗址未发现＂草木灰层和白色沉淀物硬面＂，但存在成组的坑池。也许当时人们先从卤水井内汲取卤水，倒入作坊外侧的浅池进行初步蒸发，以提高卤水的盐分。无独有偶，在双王城SS8商周制盐作坊遗址也未见＂草木灰层和白色沉淀物硬面＂，却有至少2个疑为存放卤水的坑池。由于坑池面积大，未能全部清理，仅仅做了解剖。坑池底部较平整，池壁斜直，深20~40厘米。坑底涂抹防渗漏的红色黏土。池内堆积浅灰褐色淤土，土质松散，夹杂少量黏土及草木灰、烧土块等。这与＂草木灰层和白色沉淀物硬面＂结构截然不同。
　　在目前已发掘的五座商周时期的制盐作坊遗址（双王城014A，双王城014B，双王城SS8，南河崖，大荒北央）中，双王城014A、SS8两地未发现＂草木灰层和白色沉淀物硬面＂遗迹，但有成组的卤水坑池。双王城014B、南河崖、大荒北央三地都有＂草木灰层和白色沉淀物硬面＂遗迹，却罕见卤水坑池。初步的断代研究表明，双王城014A、SS8两座遗址属商代晚期，双王城014B、南河崖、大荒北央三处遗址稍晚，为西周前期。这似乎暗示，在商末周初之际，莱州湾沿岸的制盐工艺曾有过一次重要的变革，开始采用＂摊灰淋卤＂的新方法以获取高浓度的卤水，熬煮制盐。