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地爐煉銅采用的是最為古老的火煉法，用夾雜沙子、植物根莖的黏土搭建地爐，把選好的礦石（硫化礦）放入爐內，燃木炭熔煉，等火候成熟，取精煉銅液，棄去煉渣，即得煉好的初銅。(圖一、圖二)。地爐煉銅完成后，再進行溶銅澆范。將準備好的銅塊放入石墨坩堝后，用地爐加熱溶銅，然后倒入準備好的墨魚骨范內，得到所需的銅鑄藝術品。（圖三、圖四）
圖一? 冶煉后所得銅塊
圖二? 煉銅地爐
圖三? 溶銅場景
圖四? 澆筑墨魚骨范的場景
02
相關檢測及分析
在整個冶煉過程結束后，為了弄清楚煉銅過程對于遺跡遺物和周邊環境的影響，我們用手持X射線熒光光譜儀（以下簡稱XRF）對熔銅所用的石墨坩堝、冶煉后的地爐遺跡以及地爐周邊的土壤環境分別進行檢測。（圖五、六、七）
圖五? 石墨坩堝的現場檢測
圖六? 解剖后的溶銅石墨坩堝
圖七? 石墨坩堝口沿處的白色物質
表一? 石墨坩堝XRF分析
通過檢測數據發現，在坩堝口沿和內部能檢測出少量的銅元素殘留，可能因為石墨坩堝密度較大、孔隙率小，表面光滑，故銅液在坩堝上殘留得較少。古代的澆范容器一般多為陶制，孔隙較石墨坩堝更大，可能在澆鑄過程中的銅元素殘留會多于我們此次所用的石墨坩堝。另外，坩堝口沿的白色物質經檢測應為溶鑄黃銅過程中黃銅內的鋅元素蒸發冷凝所形成（黃銅的熔點934-967℃略高于鋅的沸點906℃）。
表二 ?地爐底面及剖面XRF分析
通過檢測數據得知，地爐剖面無銅元素，但底部銅含量較高。推測底部的銅元素殘留主要是因為這次火煉法煉銅在技術上還存在一些不足，導致冶煉后礦石未充分利用，礦渣中殘留的銅元素較多。地爐剖面的檢測結果是偶然還是具備一定的規律性，一次實驗不能說明問題，這需要由大量實驗的檢測數據結果來判斷。（圖八）
圖八? 解剖后的地爐
圖九? 地爐周圍土壤網格檢測
表三 ?地爐周邊環境檢測
對地爐周邊環境的網格狀檢測僅在砸礦篩礦區和澆范區檢測到有銅元素，其它區域均未檢測到。地爐周邊環境網格狀檢測的初衷是為了了解冶煉過程對周邊環境的影響，通過檢測結果得知，這種小規模的地爐冶煉除了能留下一堆燒土遺跡外，對緊鄰地爐周邊土壤的元素組成并沒有明顯的改變。但是在圍繞煉銅進行的其它工作的區間內（C1和C4檢測點），檢測到了一些有關聯的信息，例如銅含量的突變，這為判斷地爐的用途提供了依據。（圖十）
圖十? 對周邊土壤環境的檢測
03
一點思考
地爐煉銅作坊所需的工作區間規模很小，作坊廢棄后留下的環狀燒土堆積往往跟灶臺堆積很相似，所以在實際的田野考古發掘中遇到環形紅燒土遺跡僅憑肉眼很難辨別其實際用途。這時，就需要傳統田野考古、礦冶考古、科技考古、文物保護 、科技史等多學科的工作人員合作來進行判定。
考慮到本次檢測過程是建立在一個小范圍理想化的遺跡區間內來進行的，而實際的礦冶遺址、遺跡現象所處的環境遠比實驗場所環境復雜，所以此次的檢測工作以及所得數據并不能完全適用于發掘過程中現場遺跡類型的判定，但還是能提供一些思路和方法，遇到環形燒土遺跡時，可以選擇以遺跡為中心，呈網格狀在周邊開展調查工作，看能否發現與冶煉相關的信息。
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