在探讨金属的历史使用时,一个普遍的观点是金的使用早于铜。尽管金的冶炼相对简单,但其在金属中地位独特。
埃及在古代几乎确立了金矿开采的垄断地位。特别是在努比亚沙漠,即现代埃及与苏丹的边界地区,金矿的开采相当广泛。据考古发现,该地区有超过100个金矿遗址,其中许多遗址保存着古代的洗涤台和手推磨的遗迹。这些遗迹见证了古埃及人在金矿开采和提炼方面的先进技术和丰富经验。努比亚地区的年产金量据估算达30千克,远远高于其他地区。实际上,“努比亚”(Nubia)在埃及语里的意思就是“金土地”(源自nub)。
努比亚沙漠中的金矿遗址不仅数量众多,而且保存状况良好,为研究古埃及的金矿开采提供了宝贵的实物证据。这些遗址中,最为著名的包括Ikoptos、Ombos和Apollinopolis Magna地区。在这些地区,考古学家发现了公元前14世纪的纸草文书,上面记录了金矿的开采计划。此外,在Koptos和红海之间的Wadi Fawakhir,为开矿工人及其家属建造了不少于1300间房屋的宿舍群,显示了古埃及金矿开采的规模和组织程度。
位于努比亚和埃及各地的金矿看上去都是经过了仔细的设计并且被有效地管理着。金矿的雇员们被严格地监控着,以防他们私自将矿石偷出。就连筛金石的小溪边也被严格地管理,矿石与金沙是被隔开放置的。后来,埃及人将金矿矿场称作“nub-en-set”(黄金之山),将筛选金沙的小溪称作“nub-en-mu”(黄金之河)。被过滤的金沙会被装在一个用羊毛织物编制成的大袋子中,羊毛是朝里的。然后再在带子里灌入溪水,由两个人各拿着带子的一端来回晃动。当溪水被逐渐晃出袋子时,较小的杂粒也随着溪水一起流出,但是较重的金粒则会粘附在羊毛中。
天然金主要通过两种方式产生:石英脉金和冲积砂金。石英脉金形成于地质时代的火山活动,当溶液状的黄金被带到地表中,冷却凝固后与石英矿脉混合。这些金矿往往与其他矿物混合存在,如银、铜、铁等。冲积砂金则是由于地质作用,含金矿石被剥离成小块并被水流搬运至河流、湖泊中,经过长时间的水流作用,含金矿石表面的其他矿物被剥离,残留下来的小金矿粒与泥沙混合,沉积在河床或海滩中。
(石英脉金)
提炼金的过程至少可以追溯到公元前4000年,当时已经应用了从冲积层的碎粒或破碎岩石中分离出金的技术。狄奥多罗斯描述了埃及从石英矿脉中开采和提炼金的方法,包括砸碎石块、捣成粉末、用水冲刷分离金子等步骤。这一过程涉及到将矿石砸碎成小块,接着在石臼里捣成豌豆大小,然后在手推磨上磨成粉末。将粉末放在木桌上用水缓慢冲刷,轻一点的岩石颗粒被带走,重一些的金子就留了下来,然后用海绵收集。
在高加索地区,提炼金的方法则稍有不同,采用的是将砂金冲过一层羊毛,金子颗粒会附着在羊毛所含的油脂上,这也是金羊毛传说的由来。这种方法利用了金子与其他矿物质之间的密度差异,通过水流的作用将金子分离出来。
随着技术的发展,提炼金的方法也在不断进步。例如,古埃及的矿山里,人们一般采用传统的工具和材料,如麻布袋、细木棒和石斧等。在挖掘时,矿工们用石斧砍断石头,或用沙包落锤砸碎石头,然后把碎石头装进麻布袋里,搬运到水源旁边进行洗沙。在埃及北部亚斯旺的金矿中,大型坑道是采金和运输黄沙的主要场所,根据考古学家的研究,亚斯旺的金矿开采时间距今约5,000年,其中一些金矿深达70米。
金矿的运输路线图详细标出了井、路、临时住所的位置,这表明古埃及人对金矿运输路线有着精确的规划和管理。例如,都灵莎草纸地图被认为是古代世界最早的地图之一,它详细描绘了埃及东部沙漠地区15公里长的采石路线,其中包括了周围的丘陵、贝肯石矿、金矿和定居点。
金子的采集主要由专家和矿工组成的远征队进行,矿工多为囚犯或俘虏,由士兵看管。这反映了古埃及对金矿资源的重视以及对劳动力的组织和利用。例如,一份可追溯至拉美西斯四世时期的文件提供了一份在“工程总监”的指导下对东部沙漠的Bechen山进行探险的报告,此次探险队共有8,368人,包括文官、神职人员、各部门官员、矿工、石匠等。
采金是国家事务,金匠或从国家购买原料加工,或在神职人员监督下在神庙工作。这显示了古埃及金矿开采与国家权力的紧密联系。例如,古埃及记录显示了采矿地点人力的不同分工和专业,包括工程师、矿工、铁匠、泥瓦匠、建筑师、艺术家、保安人员和船长。
古埃及人提炼金子的过程包括砸碎石块、捣成粉末、用水冲刷分离金子等步骤。在拉美西斯三世的一座神庙的藏宝室中,发现了8个大带子,7个带子中装着黄金,并且在带子上还贴有描绘这些黄金产地的标签。这些细节说明了古埃及人在金矿提炼方面的技术和方法。
早期的金件中,金子常含有银、铜、铁等杂质。这些杂质不仅影响了金子的纯度,也改变了其颜色和物理特性。例如,含有铜的金合金可能呈现出玫瑰色,而含有银的金合金则可能更为洁白。
埃及采金工人欣赏这种颜色的变化,并将其应用于设计中。他们能够根据不同的合金比例制造出不同颜色的金器,这种技艺在精细加工中得到体现。
后来出现的精炼金技术,其起源可能与银冶炼技术有关。古埃及人通过灰吹法将贵金属从贱金属中分离出来。灰吹法是一种古代金银共生分离和银铅分离出银的方法,主要利用银铅互熔,使银溶于铅中,通入空气,使铅氧化沉积,成为密陀僧,使银铅得以分离,且银得到提纯。
在灰吹法中,将铅加入粗金中,放入多孔的黏土坩埚中熔化,通入气流将铅和其他贱金属氧化,剩下的就是精炼的金子。这种方法在唐代之前就有使用,并在不久之后传到日本,日本的周防国大名大内义隆在1533年(天文2年)曾用改良过的精炼技术灰吹法大幅提升石见银山的产量。
狄奥多罗斯提到了一种改进的灰吹法用于去除银及其他贱金属。工人们将粗金放入黏土器皿中,加入大量铅、少量盐、锡以及大麦壳,然后用一个结合紧密的盖子盖住,再用封泥密封,在炉子中加热五天五夜。经过适当的时间冷却后,最终在容器中只剩下纯金。显然,至少在操作的第一阶段,空气是被隔绝的,碳化的大麦壳起了还原剂的作用。在此阶段,金属先熔化,银与盐反应转化为氯化银。接着,空气可能从裂缝进入使大麦壳被燃烧掉,而贱金属氧化后会被坩埚吸收。
另一种方法是将银转化为硫化银而去除。金银合金与硫的化合物例如辉锑矿以及木炭一起被加热。辉锑矿是古代人很了解的一种化合物,它的应用解释了金件中为什么会含有锑成分。转化为硫化物的银,还可通过灰吹法还原。
罗马人实施过汞齐化方法,即将金溶在水银里,然后将水银蒸发得到纯金的方法。这种方法在《圣经》中曾提到过的水银是“分离之水”(《民数记》第31章第23节)以外,汞在远古时几乎不为人所知。维特鲁维夫斯是第一个描述汞能和金相互起化学反应以及汞可以用来提取金子的科学家,他对于汞齐作了十分生动有趣的描述。
金的有损检验包括在空气中熔化后保持明亮的测试,这是一种古老的金纯度测试方法,也称为火试金法。在《埃及古文献》中,有迹象表明古埃及人已经掌握了这种技术。具体操作是将金样品在空气中熔化,观察其熔化后的颜色变化。纯金即使在高温下熔化后,其表面依然能够保持明亮的金黄色,而不纯的金会因为含有杂质而变色或变暗。这种测试方法简单直接,能够快速判断金的纯度。
试金石是一种用以测试金纯度的黑色石头,古埃及人使用这种方法来比较金样品与已知纯度金子的颜色和痕迹。在试金石上划出金痕,然后与标准金条上的划痕进行对比,从而判断金样品的纯度。纯金的划痕颜色应该是亮丽且深黄的,而含有杂质的金划痕颜色会显得较浅或带有其他色调。这种方法在古埃及被广泛使用,阿玛纳泥板(约公元前1500年)中提到过金子的纯度及其精炼和检测方法。
(阿玛纳泥板)
阿玛纳泥板是古埃及重要的历史文献,记录了古埃及与西亚强国之间的外交通信以及附庸国的信件。这些泥板不仅提供了关于古代巴勒斯坦希伯来人的历史、地理、宗教和语言的宝贵资料,也证明了旧约圣经中内容的真实性。在这些泥板中,有关于金子纯度及其精炼和检测方法的记载,显示了古埃及人对金纯度的重视和掌握的检测技术。
在乌尔时期,苏美尔文明的黄金艺术达到了高峰。例如,乌尔王陵出土的黄金珠宝,包括普比王后的黄金桂冠和各种黄金器皿,展示了当时金工艺的精湛技艺。
(普比王后的黄金桂冠)
普比王后的黄金桂冠由黄金叶子、金花、金带、金环、金发簪、金发圈组成,展现了当时金工艺的精湛技艺。王后的耳朵上坠着弯月形的黄金耳饰,这些耳饰直径约11厘米,重85克,显示了苏美尔金匠在制作大型金饰方面的高超技艺。普比王后的身上披挂着由黄金、红玛瑙和青金石珠饰组成的奢华珠衣,这些珠子围成一圈覆盖在她的脖子和腰之间,腰部还有一条由10串横向排列的珠子和其下面悬挂的金环组成的腰带。除了珠宝,普比王后的墓葬还出土了各种黄金器皿,如金碗等,这些器皿同样展示了苏美尔金工艺的精细和复杂性。
金的颜色与太阳相似,不易褪色变色,因此在古埃及文化中,黄金被认为与太阳神有关联,象征着神的恩赐和永恒。古埃及人崇拜太阳神,认为黄金能够触及到太阳神,因此黄金被赋予了神圣的象征意义。
古埃及的黄金加工技术非常先进,包括熔铸、捶打、雕刻、着色、镶接等工艺,甚至能够制作金箔、金线、金丝等。这些技术使得金器制品的纯度通常在18K到22K之间,即纯度在75%到91.7%之间。
(图坦卡蒙的金面具)
在金字塔时代的埃及,金制件工艺同样达到了顶峰。最著名的例子是图坦卡蒙的金面具,它不仅是古埃及金工艺的杰作,也是世界文化遗产的宝贵组成部分。面具由纯金制成,其金纯度约为22K,重约10.23公斤,覆盖了法老的面部,展现了古埃及金工艺的精细和复杂性。