维拉盆地砷铜冶炼传统的考古学新解：圣巴巴拉与萨哈拉遗址的技术特征与区域意义

为解决伊比利亚东南部铜石并用时代冶金技术传统缺乏系统认知的问题，研究人员对圣巴巴拉和萨哈拉遗址的炉渣、矿石及技术陶器开展pXRF、SEM-EDS和XRD分析，揭示维拉盆地以砷铜生产（含砷量达6% As）为核心的两步法冶炼工艺，证实当地采用高耐火黏土制作功能分化的坩埚类型，为理解伊比利亚早期冶金技术传播与社会组织提供关键证据。

　　

在伊比利亚半岛东南部的维拉盆地，铜石并用时代（3100-2250 cal. BC）的冶金活动一直被视为早期金属技术发展的关键环节。这片面积约320 km²
的流域不仅拥有丰富的铜矿资源，还集中了阿尔米萨拉克、拉斯皮拉斯等著名遗址，但长期以来，区域冶金传统的整体特征仍模糊不清。由于缺乏系统研究，学者们甚至无法确认东南伊比利亚与其他地区（如西南或东北部）是否属于同一技术体系，更遑论探讨冶金生产的社会影响——比如生产规模的控制、资源获取方式等核心问题。

针对这一研究空白，由格拉纳达大学等机构组成的研究团队对圣巴巴拉和萨哈拉两处遗址的考古冶金材料展开多方法分析。通过整合pXRF（便携式X射线荧光）、OM（光学显微镜）、SEM-EDS（扫描电镜-能谱）和XRD（X射线衍射）数据，并与邻近遗址的已有成果对比，首次系统揭示了维拉盆地砷铜冶炼技术传统的全貌。这项发表于《Journal of Archaeological Science: Reports》的研究不仅确认了当地独特的"两步法"冶炼工艺，更通过技术陶器的显微结构分析，展现了史前工匠对材料性能的深刻认知。

研究团队选取了23件代表性样本进行深入分析，包括7件铜矿石、6件炉渣、5件坩埚残片（4件开放式平底坩埚和1件深型长坩埚）、1件大型铜颗粒及2件锥子。通过表面成分筛查与显微结构观察，结合矿物相鉴定，构建了从原料选择到金属成品的完整技术链条。

铜矿石特征
分析显示，圣巴巴拉和萨哈拉的铜矿以含砷矿物为主，包括橄榄铜矿（olivenite，Cu₂
AsO₄
OH）、锌橄榄铜矿（zincolivenite）等，同时存在少量硫砷铜矿（enargite，Cu₃
AsS₄
）包裹体。矿石中检测到锌（最高1.49%）、钴（0.33%）等杂质，与当地Cerro Minado和Pinar de Bédar矿区的特征相符。值得注意的是，Zájara样本中发现的银-溴包裹体（Ag-Br）为矿源追踪提供了新线索。

技术陶器的突破性发现
研究首次明确区分了两种功能迥异的坩埚类型：开放式平底坩埚用于初炼，其宽大表面便于多人协作鼓风；而深型长坩埚专用于重熔，其竖长结构能有效减少熔融金属泼溅。SEM-EDS数据显示两类坩埚均采用异常高铝（Al₂
O₃
平均35%）的耐火黏土制成，但深型坩埚的碱金属含量更高（13.2%），导致其耐温性略低。这种材料选择反映了对当地更新世红色黏土（含16-18% Al₂
O₃
）的深度利用，可能经过淘洗和石英掺合等预处理。

冶炼工艺的重构
炉渣显微结构揭示了典型的"低效但够用"的冶炼策略：开放式坩埚在相对氧化气氛中运行，产生富含磁铁矿（Fe₃
O₄
）和铜铁矿（delafossite，CuFeO₂
）的高粘度炉渣，导致铜颗粒（含砷0-31.1%）被大量包裹。随后，工匠通过粉碎炉渣回收金属颗粒，在深型坩埚中进行二次熔融以获得成分均匀的砷铜（平均含砷3-6%）。这种两步法工艺虽造成显著铜损失（炉渣含铜量高达40.1%），但通过增加操作频次而非优化单次效率来满足需求，体现了"够用即止"的生产理念。

社会技术意义
该研究颠覆了传统认知中"低效即原始"的观点：尽管冶炼效率不高，但维拉盆地工匠已掌握矿物精选、耐火材料优化、设备功能分化等关键技术决策。坩埚形态与功能的精准对应，反映出对几何特性与热力学关系的经验性理解。从社会维度看，冶金活动分散于居址空间，与粮食加工等日常活动共存，支持"家庭作坊式生产"模式；而Cerro Minado矿源被多遗址共享的现象，暗示可能存在季节性的集体采矿活动。

这项研究为伊比利亚冶金技术比较建立了新基准。未来通过与东北部（使用钙质黏土坩埚）及西南部（可能存在专业化生产）传统的系统对比，将能揭示史前技术知识传播的动力学机制。正如作者强调的，维拉盆地的案例证明，技术传统的保守性可能恰恰是适应社会环境的最优解——当金属需求有限且燃料稀缺时，"低效但稳定"的工艺反而成为可持续的选择。