三门峡虢国墓地M2009出土铁刃铜器的科学分析及其相关问题

三门峡虢国墓地出土铁刃铜器是中原地区较早的用铁证据。利用金相显微镜、扫描电子显微镜—能谱仪(SEM-EDS)、电子探针(EPMA)等多种方法,对三门峡虢国墓地M2009出土的3件铁刃铜器进行了科学检测分析。结果显示,铜骹铁叶矛(STG001)铁质部分可见硅酸盐与氧化亚铁共生夹杂,且沿着加工方向拉长,其材质为块炼铁。铁刃铜削(SGT002)和铜内铁援戈(SGT003)残留铁金属颗粒中均检测出较为显著的Ni和少量Co,SEM-EDS线扫描分析显示Ni和Co在各相之间存在高低交错的分布特征,判断其材质为陨铁,其Ni含量处于铁陨石ⅢC和ⅢD之间,原始结构应属极细粒八面体铁陨石(Off)或无纹铁陨石(Ataxite)类型。样品STG001和SGT002铜质部分均保留较为典型的锡青铜铸造组织形态,基体为已腐蚀的α固溶体,残余(α+δ)固溶体均匀分布,铜铁结合处无明显的晶粒变形和再结晶现象,显示该区域未经历铸后的冷热加工。由此推断,铁刃部分应是先锻打加工成形后,嵌入铸造铜质部分的组合陶范,通过铸接的方式与铜质部分紧密结合而形成铜铁复合器物。简要梳理了中国早期铁金属的使用证据,指出陨铁和人工冶铁制品在虢国墓地的同时出现,显示了该时期在研究中国铁冶金技术起源和传播中的重要地位。西北地区在早期块炼铁技术传播中扮演了重要角色,而生铁技术在中原地区的产生则与商周青铜铸造技术传统关系密切。