铜冶炼工的实验无意间推动了铁器时代的到来

在对位于格鲁吉亚南部、拥有三千年历史的Kvemo Bolnisi冶炼遗址的考古遗迹进行重新分析时，研究者们注意到该遗址曾在1950年代首次被发掘，考古团队发现了大量赤铁矿（铁氧化物矿物）和冶炼渣。由于现场存在许多铁氧化物，早期考古学家曾认为这里是早期铁制品的生产地点。

不过，最新分析结果对此提出了质疑。事实上，Kvemo Bolnisi的冶炼工人以不含铁的铜矿矿石为原料，在冶炼炉中加入赤铁矿作为助熔剂，这一加入有助于铜金属从杂质中更容易分离出来。研究人员认为，他们并非是在冶炼铁，而是在提升铜的提取效率。此发现进一步印证了长期以来的观点——铁冶金技术的起源可以追溯到铜工人。科学家目前已经证明，古代冶炼师确实曾刻意向熔炉中加入含铁物质，这为随后铁的冶炼奠定了关键技术基础。

在铁器时代大规模铁制品出现之前，早期人类早已知晓铁这种金属。例如，青铜时代的铁器，包括图坦卡蒙所用的匕首，其刀刃为铁制、手柄则为黄金和水晶。但这些早期铁器所用的铁均来自陨石坠落地球的金属铁。由于稀缺，铁曾被视为比黄金还珍贵的物品。

随着提取铁冶金技术的发展，情况发生了巨大变化。尽管自然界的金属铁极为罕见，但铁元素在地壳中极为丰富。人类能够从铁矿石中提取铁并加工成工具、武器，这是人类历史上最具决定意义的技术变革之一。铁器时代的到来并非一蹴而就，但它终结了青铜时代，孕育了亚述、罗马等铁器军队，并最终推动了工业革命时期的铁路与钢结构建筑。

关于Kvemo Bolnisi遗址的进一步发现，克兰菲尔德大学考古科学访问学者Dr. Nathaniel Erb-Satullo表示：“铁是全球范围内最具工业价值的金属，但由于缺乏文字记载、铁易于锈蚀，以及相关铁生产遗址研究极少，加之铁的起源一直难以考证。这使得Kvemo Bolnisi遗址的发现极为重要——铜冶炼过程中的铁氧化物，是这些冶炼工人对铁氧化物有了概念并进行了冶炼实验。这些铜工人的试验极有可能对铁冶金的发展起到了关键推动作用。”

Erb-Satullo补充到：“我们通过现代地质与材料科学技术能够窥见古代材料科学家的思想，通过冶炼渣——这一看似不起眼的废弃物，解读他们所进行的科学实验。”

值得注意的是，闪闪发光的赤铁矿物因其外表特征可能曾吸引古代矿工和勘探者的注意。研究团队通过扫面电子显微镜分析了样品的化学成分、矿物结构与微观组织，进一步还原了古代冶炼工人的操作流程。

本项研究论文《铁在青铜时代铜冶金中的作用：高加索地区矿冶遗址对铁发明的启示》（论文作者：Nathaniel L. Erb-Satullo 和 Bobbi W. Klymchuk），于2025年9月26日发表在《考古科学杂志》（Journal of Archaeological Science）。项目获得了英国安卡拉研究院、Gerda Henkel基金会及美国南高加索研究院资助。