“河南”何以成为中国青铜文明之母？
近年来讨论何为“最早的中国”，大都绕不开偃师二里头。不过有学者认为，文化意义上“最早的中国”远早于二里头时期。但如果对“国家”这一概念取一种平实的理解，笔者赞同将“最早的中国”指向二里头。正是二里头青铜生产所昭示的礼仪制度性走向，并经商周进一步发展，形成了不同于世界其他青铜文明的特色。我们知道，仰韶文化中已有黄铜制品，晋南陶寺遗址也发现有铜铃等器物，但这些地点都没有成为中国青铜时代揭幕之地。对此笔者曾提出“'河南’何以为中国青铜文明之母”的问题，并作了初步讨论。新近考古工作取得的进展和发表的资料，启迪我们继续思考世界古老文化之林中二里头青铜文化的特性、中国青铜时代为何历史性地选择在河洛之间揭开大幕，以及黄河流域早期金属文明的起源及其发展进程中的外部联系等论题。
一、跨文化视域下的二里头青铜文化
人类世界体系形成于何时？有学者以旧大陆西部各古代文明的文化联系为根据，提出早在5000年前世界体系已开始形成。但旧大陆西部是一个有限的地域概念，难以承载“世界体系”的内涵。对此，张弛认为，一个横跨欧亚大陆的世界体系早在青铜时代就已经迈出其全球化的脚步。他所说的“青铜时代”是全球意义上的时间框架，欧亚大陆各古代文明被置于这一时间框架中审视：“以考古学定义的青铜时代全球化是指欧亚大陆在青铜时代出现的包括技术和观念在内的广泛的文化交流和人群流动以及由此带来的种种社会变化。”新疆北部发现的中国最早的青铜时代文化是受阿凡纳切沃文化影响产生的，不能作为中国青铜时代的开始。龙山—二里头时期，从中原地区经甘青向西至新疆的丝绸之路上发现的定居聚落，可以作为“稳定的青铜时代全球化形成的标志”。
通过比较中原地区与西北地区出土的铜器数量，张弛认为“二里头文化时期中原地区无疑形成了当地的冶铜业体系，但相关遗物的发现却远不如西北地区的数量多”，而从新疆东部一直到燕辽地区所见的铜器，均与草原地带的赛依玛—图尔宾诺文化和安德罗诺沃文化有关。
全球史的宏大叙事，本质上是更广地域的跨文化观照，需要更多细节的观察与确定。巫鸿曾用“纪念碑性”这一带有浓厚西方学术色彩的词来阐释中国青铜礼器的意义：在西方，这一概念原指埃及金字塔、希腊雅典卫城、罗马万神殿这一类具有强烈视觉冲击力的“宗教性和纪念性的建构”，中国青铜礼器则“以其特殊的视觉和物质形式强化了当时的权力概念，成为最有威力的宗教、礼仪和社会地位的象征”。巫鸿进一步发问，为何古代中国与西方不同，没有用青铜去制造农具等以提高生产效率？可见，同样作为“可携性”器物，中国的青铜礼器与欧洲青铜文明中金属生产工具在功能用途上也不相同。
巫鸿《中国古代艺术与建筑中的“纪念碑性”》
在世界其他青铜文明中，最具纪念碑性的器物不是青铜制品，正说明用青铜来定义一个时代，在中国的场合其意义更为丰足；同时也说明，只用铜器数量来作青铜文明的跨文化比较是存在问题的。但目前来看，这一做法又较为常见。基于田野发掘工作统计及发掘报告出土器物表格数字形成的解读习惯定式，在比较性质相近的考古学文化时很便利，但在探索中国青铜文明起源这类复杂问题时却容易流于简单化。试想一下，二里头一件小型青铜容器所用材料就能制造大量的箭镞、耳饰、小刀，更遑论二里头已开创性地使用复杂的泥范组合方法铸造青铜器；而同时期西北地区出土铜器较多的四坝文化中，青铜制品主要是小件的饰品和工具，技术也一直停留在锤锻成型和双合范铸造的初级水平。可见，数量上的优势并不能作为技术优势的评判依据。
今天，无论是在大英博物馆还是在大都会博物馆，参观者在观察古埃及、两河流域、古希腊罗马等古代文明的小型工具、兵器、装饰品以及锻打成型的器皿等铜制品时，如将其与古代中国造型复杂、体量庞大的青铜器进行对比，一定也会产生强烈的反差。欧洲在青铜生产技术上主要使用失蜡法制作神像或人像，后来则走上了制作纯粹美术品的道路；中国则普遍采用复杂的泥范组合方法大量铸造青铜礼器，以满足建立和巩固国家权力及社会秩序的需求。
二、“何以河南”：豫西青铜金属资源的重要意义
近年来，围绕二里头文化是不是夏文化、二里头遗址是不是夏都，学术界争论激烈。二里头遗址博物馆定名为二里头夏都遗址博物馆，并没有给这一争论画上句号，而是推动其进入新的高潮。李伯谦呼吁到考古发现中去寻找大禹、寻找夏朝，代表了主流观点。文献传说中关于夏代乃至五帝时代的大事件进入研究者的视野，各种论说精彩纷呈。这一争论很可能要长期持续下去，因为很难从考古发现中获得所有人都认同的证据（例如文字），并在认识上取得一致。安阳的考古发现特别是殷墟甲骨文，为商朝的存在提供了确凿证据。但如何证明夏朝的存在，仍需回顾已有成果并开拓新路径。
将二里头文化看作中国最早出现的国家形态，进而探索早期国家的形成之路，是向考古学本题的回归。刘莉《中国新石器时代——通向早期国家之路》一书，尝试解答中国最早的青铜王朝为何在中原地区产生这一重大问题。作为其逻辑起点的两项认知——二里头文化是中国最早的国家形态的考古学文化，以及将新砦期文化看作龙山文化迈向二里头文化的过渡期——也是学术界逐渐形成的共识。如此，二里头所在的洛阳盆地和新砦文化所在的嵩山地区，即构成探索中原地区国家起源的核心区域。刘莉比较晋南、山东日照地区和河南中部聚落系统的演化，在地理上开放或封闭的程度差异，聚落集团之间的竞争强弱以及战争因素等，从多个维度展开分析，最终归结到二里头国家的形成这一逻辑终点。对此，陈星灿指出：“新砦文化怎样转变为二里头文化（中心在洛阳盆地），换言之，二里头国家的具体发生过程，仍然若明若暗。”最为关键的是，既然地理上相对开放的河南中部地区更易于国家的产生，为何发生由嵩山南部向半封闭的伊洛地区的移行，并在二里头形成最早的国家形态？
二里头最早国家的诞生与中国青铜时代序幕的揭开，在时空坐标上刚好重合，二者成为一种历史同构。因此，“何以河南”之问，不仅问题本身，也包括其解答，便有了双重意义。在探索最早国家形成之路的同时，我们还可以考虑从中国青铜时代的揭幕为何选择二里头来进行探索。
目前已有研究中，考古、年代、地理、气候等方面的资料多已受到重视，但青铜金属资源与二里头国家形成的关系，还需要更多关注。关于中国青铜时代的金属资源产地，研究者注意到黄河北岸的晋南，以及更远一些的鄂赣，甚至辽西，而二里头所在的豫西地区，反而很少受到关注。中华文明探源工程启动以来，在晋南、河西、辽西以及长江中下游四个区域内，大凡属于夏商周时期的青铜矿冶遗址都得到了调查，据说总数达数百处。但豫西并不在调查计划之内，也未见实质性调查研究成果。张光直在讨论三代为何迁都时，强调青铜器和青铜原料的重要意义，认为三代不断迁都其实是为了寻找铜锡矿藏。笔者对此曾作讨论。迁都事关重大，比起就近开采铜锡，迁都的政治成本可能更高，并且这一说法的预设前提是三代主要铜锡产地都在中原地区，但实际情况并非如此。豫西地区的铜矿规模固然不及中条山，但满足早期规模不大的青铜生产没有问题。而且，由于晋南西吴壁遗址的发现，揭示出二里头也有能力利用中条山地区的铜资源。豫西地区金属资源的优势在于，除小型铜矿外，更有较为丰富的铅、锡矿。
二里头铜铃（中国考古博物馆藏）
对于古代青铜生产而言，锡比铜和铅都要重要。中国北方锡矿不多，主要是在南方尤其是西南地区。曾有研究者主张商代青铜工业所用的锡为河南本地所产，但河南一直以来未能发现锡矿，直到2015年才在卢氏县狮子坪—瓦窑沟一带发现了共生锡矿，此后又在洛宁、卢氏、汝阳、嵩县等地发现四个锡矿找矿远景区，并且几乎都是多金属矿集区，例如洛宁铁炉坪，除锡矿外也有铜矿和铅矿。
1984年，河南地质工作者在对1：20万重砂异常区进行检查评价时，在自然重砂测量中发现粒状铜锡合金的人工冶炼遗物，也应得到重新审视。笔者曾提出，二里头文化晚期开采的铜矿或与同时期的铅矿产地在同一地区，不过锡矿产地则尚未发现直接线索。河南地质矿产领域的这些新进展为我们深入思考并解答二里头早期青铜冶炼和铸造的关键环节等问题提供了重要证据。二里头青铜产业初期所需铜、铅、锡的产地都应在豫西地区，这正是二里头历史性地被选择为最早青铜国家所在的决定性因素之一。张光直关于青铜资源的见解，或许更适用于青铜时代早期。中国科学技术大学科技考古实验室近几年在豫西、豫西南一带展开调查研究，发现直到商代殷墟时期，仍然在开采利用豫西铅矿，但铜、锡主产地应该已经不在这里。另外，入选2019年全国十大考古新发现的山西绛县西吴壁冶铜遗址，年代早至二里头时期，说明晋南也是二里头青铜原料来源地。二里头青铜器的铅同位素分析结果表明，二里头文化晚期可能与黄河下游地区存在联系。此外，在安徽肥西大墩孜和三官庙遗址也发现了二里头式单扉铜铃和青铜兵器等，那么二里头青铜业的生产链条是否已经延伸到这些地区，尚需进一步研究。
三、金属资源考古：从“铜矿物试验期”到“铜合金试验期”
豫西地区青铜金属资源探索取得初步进展，是我们长期坚持金属资源考古研究的收获。白云翔将中国早期铜器的发现区域划分为西北、北方、海岱和中原四个地区，其中中原地区的金属遗物最早可以追溯到仰韶时期姜寨遗址的黄铜制品，黄铜制品在海岱地区的龙山文化也有发现。早期黄铜制品应来自锌孔雀石一类具有特殊形状和艳丽色彩的含锌铜矿物，属于中原地区早期“铜矿物试验期”的产品，不能作为“铜锌（合金）试验期”的证据。20世纪80年代，冶金研究者曾进行模拟实验，用孔雀石和菱锌矿混合进行冶炼，最终得到黄铜。后来的模拟实验增加红铜和菱锌矿混合，得到和姜寨黄铜片成分相近的结果。这些模拟设计都很精细，但仰韶黄铜是否如此冶炼而成仍有疑问。
模拟实验的技术路线需要复杂知识系统的支撑，包括分辨铜矿石、锌矿石和红铜（无论是自然铜还是冶炼得到的铜）的知识和能力，并掌握与“固态还原工艺”相近的技术手段。如果说早在仰韶时期就懂得利用红铜并加锌矿物冶炼黄铜合金的话，那么在一两千年的时间进程中从来没有发现红铜制品的伴出实属难解。加之陕西仰韶文化与山东龙山文化时空区隔如此之大，这一复杂的知识和技术系统几无传承的可能，说它是间隔数百年被重新发明的结果则更无可能。
中国早期铜器分布分区示意图（图源：白云翔：《中国的早期铜器与青铜器的起源》）
对冶金术起源的探索，目前主要通过考古学和冶金技术史研究两条途径。现在流行的“红铜—砷铜—锡青铜”演变模式，最早是根据西亚地区安纳托利亚的考古材料总结出来的；中国学者中，李水城、水涛推测四坝文化冶金工艺的演变大致符合这一模式。安纳托利亚地区自然铜的利用可能早到公元前六七千年，因此很多研究者认为冶金技术起源于这里，然后逐渐向全世界传播。与这种单一中心起源论相对的是各地区“独立起源说”。
20世纪60年代以来，这两种观点展开激烈交锋，东亚特别是中国冶金术的起源是争论焦点之一。其中，穆利的观点有一定代表性：“冶金术在中国的发端已表明与我们在古代世界其他地区所看到的并无明显差异。这没有证明或者反对冶金术在东亚独立发明的观点，但却把争议置入一个更具论证性的框架之中，而且应该永久性地推翻了中国与西方在早期冶金技术发展方面截然不同（并因此分道扬镳）的主张。”这种观点看似中立，实际上强调的是单一中心起源模式的普适性。河西走廊发现的早期砷铜器被认为是支持穆利观点的新证据。笔者团队分析二里头铜器中一件可能是锥的残段的样品，含砷4.5%，还有一件铜圈含砷1.8%。梅建军认为，二里头铜器中发现砷铜，显示中原与西北地区可能存在某种技术上的联系及文化交流。
欧亚大陆砷铜冶金研究地理形势（图源：崔春鹏、李延祥、潜伟：《近年国外早期砷铜冶金的研究进展》）
很多研究者将“红铜—砷铜—锡青铜”假说推崇为人类冶金术起源和早期发展的规律，红铜、砷铜被看作世界各地区进入青铜时代前的必经阶段。但它是否符合实际尚值得讨论。西亚是研究人类冶金术起源的重要地区，而伊朗东南部的雅赫亚（Tepe Yahya）是三大早期铜冶金中心之一，世界上最早的砷铜制品即出土于这里。这一砷铜制品是一把长8.6厘米的锥子，时间在公元前4300年前后，其中含砷1.43%，并包含微量的铅、锌、锑与银，化学成分与该地约公元前4千纪中叶出现的其他低砷铜制品相似，因此可以判断是由冶炼金属而非天然金属制成。该地铜矿资源比较丰富，但缺乏砷铜矿物资源，因此推断这件砷铜锥是从其他地区输入的。
公元前4千纪中叶雅赫亚出现的大批砷铜器也应来自外部地区，因为尚未在该地发现砷铜冶炼矿渣。雅赫亚地区从公元前7000年即开始利用自然铜资源制作铜针和饰物，到砷铜器大量输入时，利用自然铜的红铜时期已长达数千年。就雅赫亚的案例而言，其红铜时期符合模式标准，但因为本地缺乏砷铜矿物资源，完全依靠外地输入砷铜器，其砷铜时期是变了味的。如果一个地区没有自然铜资源，就不可能出现红铜时期；如果没有砷铜矿物资源，又没有外部输入，也不可能出现砷铜时期。可见，早期冶金术的演进呈现何种样态，当地铜金属资源是一个决定性因素。
笔者曾经提出，中国不存在“红铜时期”，世界上也不存在普遍适用的“红铜—砷铜—锡青铜”模式。对此，还可作进一步申论。第一，四坝文化虽然发现较多的砷铜器，但它们与铅锡青铜、锡青铜、红铜器物等并存，缺乏清晰的考古地层关系来证明红铜、砷铜和锡青铜的逐次演进；第二，其中的红铜器是否属于利用自然铜，目前尚不明确。此外，如仰韶—龙山文化的黄铜制品，以及中亚地区纳马兹加（Namazga）文化遗址所出公元前2千纪中叶的黄铜制品，还有马家窑文化最早的青铜刀，都难以放进上述模式。有考古学家甚至怀疑仰韶文化黄铜器在考古地层上的可靠性，还有研究者干脆将之一概作为“偶然”和“例外”来处理。
鉴于“红铜—砷铜—锡青铜”模式并不具备普适性，应用中难免出现削足适履、方枘圆凿的情形，本文尝试提出“铜矿物试验期—铜合金试验期—青铜工业”这一新的模式，以期准确理解人类早期金属利用和冶炼活动的现象及规律。
自然界的铜矿物品类繁多，基本可以分为自然铜、氧化铜矿物和硫化铜矿物几类。硫化铜矿物是地球上铜矿藏的主体矿物，自然铜分布最为有限。美国密歇根州的基维诺半岛是世界著名的自然铜产区，中国除滇东北有分散的自然铜资源外，其他地区很少有自然铜产出。所以，就自然铜资源而言，安纳托利亚和雅赫亚是很特殊的个案，出现一个相当长的红铜时期有其资源基础。自然铜主要加工技术之一的锤锻，本质上是石器时代基础性的锤击技术，它与一般石器的锤击不同之处在于，石器锤击是为了获得尖劈、锋刃等可以使用的几何形状；自然铜在锤击之下因其良好的延展性而发生形变，从而得到预设的工具或饰品形状。
还有一种加工技术是退火处理，自然铜经过长时间高温灼烧，冷却后物理性能得以改善。退火是一个“石头”与火的结合过程，这类经验经过长期积累并尝试应用于其他种类的铜矿物（例如西亚的砷铜矿、仰韶—龙山的锌孔雀石）的时候，“石头”就会变出金属来。因此，包括砷铜在内的各种原始青铜、黄铜等所谓“脏铜”（Dirty Copper，亦即不纯的铜），都会在这一阶段出现。
新石器时代晚期各地区有的出现砷铜，有的出现黄铜，有的则是锡青铜或铅锡青铜，这与当地铜矿资源条件有关，也可能跟本土社会文化及生活方式所能提供的原始技术条件有关。因此，中国早期黄铜、锡青铜、砷铜、红铜各种材质并存，反映的正是铜矿物试验期的特点。铜合金试验期所发生的，是从前期铜矿物直接熔炼得到“脏铜”，到有意识寻求合乎要求的铜合金的转变。在中国，中原核心区从新石器时代中晚期以来逐渐凝聚的礼制精神在新出现的物质材料上找到了表达形式，复杂的泥范组合浇铸技术要求铜溶液具有良好的流动性，因此铅青铜先于锡青铜而生，并很快达到技术成熟。早前的“先进”地区，虽然因砷铜矿物的耗尽而进入锡青铜时期，但其应用仍然停留在工具和小件饰品的制作上，如我们在伊朗大多数地区所看到的一样。在社会需求的强力推动下，在铜合金试验期之后，中国快速进入青铜工业时期，创造出辉煌灿烂的青铜文明。
以上是对新理论框架所作的简短描述，由此出发，诸如远距离技术联系和传播问题就容易理解了。例如，二里头较晚阶段的砷铜器物能否作为其与西北地区存在技术联系的证据？李延祥等关于二里头冶铸遗物的分析结果，表明它们更有可能是本地偶尔采用含砷铜矿物冶炼铸造的，因此不宜对其作过度解读。
二里头文化后期发展出成熟的铅青铜铸造技术，意味着铜合金试验期已经进入新阶段，它与豫西地区常见的铜铅共生矿有直接关系。另外，锡青铜合金技术的试验期虽然也开始于二里头文化，但可能直到殷墟二期才完全稳定，比铅青铜合金技术晚很多。二里头文化早期的铜器材质种类复杂，正是由于当时找到的铜矿物品类杂多导致。豫西地区铜锡铅、铜铅、铜锡矿物共生，为二里头文化早期铜矿物试验期提供了资源保障，也直接导致了产品材质的复杂。因此，对于少数所谓“特殊合金”的夏商铜器，如何正确认识其“特殊性”至关重要。例如，汉中地区出土数百件含高放射成因铅的商时期青铜器，其中小部分属于“特殊合金”材质的本地器物，如果据此认为所有汉中所出青铜器，甚至包括殷墟及其他地区所有的含高放射成因铅青铜器物的金属原料都来自汉中，显然经不起推敲。
长孙樱子新近对主张商代高放射成因铅来自汉中的所谓“新秦岭说”进行了讨论，澄清了相关问题。二里头末期有一件残铜片，铅同位素分析结果表明也属于高放射成因铅。近年来在河西地区发现有类似铅同位素组成的铜矿，能否将这件器物跟河西的铜矿相联系，还是应该慎重。因为铜矿含高放射成因铅很常见，在商代青铜器中发现的高放射成因铅已经可以确定来自铅矿，而这种铅矿是十分罕见的。将来自铜矿的高放射成因铅说成是商代所用高放射成因铅的新类型，混淆了问题的实质。另外，中条山铜矿峪铜矿即含高放射成因铅，西吴壁冶铜遗址在夏商时期一直持续使用，所以二里头这件残铜片原料来自晋南的可能性更大，也更合理。
20世纪八九十年代，铅同位素方法开始应用于二里头、殷墟等重要遗址出土铜器的分析研究，是中国科技考古从聚焦于技术研究拓展到资源考古新学科方向的嚆矢。经过近40年发展，目前已成为科技考古最为活跃的研究领域之一。未来三代考古的很多重要课题，如青铜金属资源开发、物资交流网络和技术传播等，都需要包括铅同位素技术在内的各种现代科技方法的参与和应用。