北科大最新PNAS：揭秘3000年前青铜器里的锡从哪来

如果把一件商代青铜器的诞生过程“倒放”

金属还原成一份份原料

他们从哪里来呢

其中一种关键原料——锡

让考古学家追问了近百年

近日

学校科技史与文化遗产研究院刘思然教授团队

和资源与安全工程学院钟日晨教授团队

交叉学科研究成果

“商代锡物料产源百年之问的新突破”

发表于国际顶级期刊

《美国国家科学院院刊》（PNAS）

发现3000多年前淮河中游地区

商代铸铜遗址使用的锡矿石

来自1500公里以外的大兴安岭南段

从微小矿物到广域资源网络

北科大科研团队让冶金微遗存“开口说话”

让我们一起走进这场跨越山河的科学寻踪

从3000年前的炉火里见“微”知著

博物馆里精美的商代青铜器总能吸引观众驻足。但研究者们却把目光锁定在了工坊遗迹中的遗存碎屑与废弃堆积。这些“边角料”里，藏着商代青铜生产的秘密：用了什么原料、经历了怎样的加工、采用了哪些技术，都可能在海量微遗物中留下痕迹。一座工坊的生产记忆，就散落在这些细小的颗粒之间。

北科大团队从这些碎屑中寻找答案。通过对淮河中游商代铸铜遗址出土材料的精细筛选与识别，研究人员在一件冶金渣中发现了未完全反应的锡石颗粒。三千多年前的炉火，意外留下了这份珍贵的原料样本，也留下了追寻矿源的线索。从精美器物追溯到生产现场，从海量碎屑聚焦到微小矿物，商代锡料的千里来路，由此有了新的追踪起点。

▲从左到右依此为：淮河中游地区出土商代龙虎尊，铸铜作坊出土冶金微遗物，含锡石冶金渣显微CT图像

从一亿多年前的“基因”里寻找“故乡”

寻找锡石的“故乡”，先要测定它的“基因”。研究团队利用锡石U–Pb定年技术，读取矿物内部的“地质时钟”，发现这些锡石形成于约1.35亿年前。不同地区的锡矿有着不同的形成时间，测出矿物的年龄，就为寻找产地拿到了一条关键线索。

将这份“基因”信息与各地矿床及考古发现相互比对，团队把淮河中游地区商代铸铜遗址使用的锡石，追溯至1500公里以外的大兴安岭南段锡多金属成矿带。亿年前的地质活动与三千多年前的冶金生产，就这样在一颗锡石中相遇。借助现代科技，古老矿物成为跨越时间的“证人”，为商代锡料来源之谜提供了新的答案。

▲中国锡矿床成矿年龄分布图与商代锡物料流通路线

从科技史+地质的交叉融合里读懂文明来路

一颗锡石里的发现，背后是不同学科的共同求索。冶金与材料史研究团队从古代工艺和考古遗存中提出问题，地质学研究团队引入单矿物同位素年代学提供新的研究范式。北科大交叉学科研究平台将两者紧密结合，让考古现场的发现与实验室中的数据彼此印证，把散落在矿山与作坊之间的线索逐步连接起来。

从矿区调查到遗存采集，从显微观察到同位素分析，研究者用扎实的工作，为遥远的历史增添可验证的细节。让前沿技术走进古代生产现场，让交叉学科回应文明之问——北科大团队正以这样的探索，追寻青铜原料的来路，也让我们更深入地理解中华文明的创造与交流。

▲刘思然教授与钟日晨教授考察地质矿山

一块锡，为什么牵动整个青铜时代

丹麦学者Helle Vandkilde曾提出“青铜时代化（Bronzization）”的概念，认为锡矿分布不均，逼得青铜文明核心区必须靠远距离网络取锡，进而催生了公元前 2000 年前后跨欧亚大陆的文化、技术与人群交流，形成一次史前的全球化浪潮。故而学界一直致力于对各地出土青铜器中的锡物料进行溯源，还原其流通的路径与机制。

我国青铜文明源远流长，但青铜器生产所需锡物料的来源一直成谜。早在1933年，李济先生就在《殷墟铜器五种及其相关之问题》中讨论了殷墟青铜原料的可能来源。近百年后，商代锡料究竟来自何处，仍是冶金考古研究中的未解之问。北科大团队的研究成果在一定程度上回答了这一“百年之问”。显示出商代青铜工业所依赖的资源网络跨越了多个文化区域，反映出商人已具备跨区域组织、调配和运输金属资源的能力。

▲铜石并用时代欧亚大陆人群扩散和锡资源分布关系示意图（来源：Vandkilde 2016）

科学技术史学科

北京科技大学科学技术史学科起源于1974年柯俊院士带领成立的冶金史编写组，于1990年、1996年先后获批硕、博士学位授予权，是国内首个科学技术史（工学）博士点，2007年获评国家一级重点学科，2017、2021年两度入选国家“双一流”建设学科，在历次学科评估中均获评A+！历经半个世纪的沉淀，已发展为国内外知名的交叉学科重镇，承担国家重点研发计划、国家社科基金重大项目等国家级课题百余项，获国家科技进步奖1项，累计培养高水平人才500余人，持续为国家文化遗产保护战略提供人才与智力支撑！

青年教师学科交叉研究项目

北京科技大学青年教师学科交叉研究项目自2019年设立以来，坚持“鼓励交叉、自由选题、联合申报、柔性考核、择优支持”的思路，支持不同学科背景的青年教师围绕前沿问题开展合作研究。依托2021年青年教师学科交叉研究项目，科技史与地质学研究团队将矿物学、同位素地球化学的理论与方法引入考古研究，围绕中国青铜时代早期铜矿资源的开发利用、商代铜锡原料的来源与流通等问题开展合作，展现了学科交叉在推动冶金考古研究中的积极作用。

一件商代青铜器

我们看见古人的技艺

一颗残留锡石

让我们看见技艺背后跨越山河的资源联系

从微小遗存提出宏大问题

用交叉研究寻找崭新答案

北科大科研团队

正在为青铜时代的画卷补上新的笔触

《美国科学院院刊》（PNAS） 是与Nature、Science、Cell齐名，被引用次数最多的综合学科文献之一。自1914年创刊，PNAS提供具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文以及美国国家科学学会学术动态的报道和出版。PNAS收录的文献涵盖生物、物理和社会科学。