维京时代矿物志
提起维京人，我们脑海里会浮现出一群身材魁梧、满脸胡须、挥舞长剑的北欧海盗形象。公元750～1100年期间，他们曾经生活在如今是丹麦、挪威和瑞典的北欧地区，是当时大海上令人闻风丧胆的海盗。不过，维京人不仅是烧杀抢掠的凶徒，也是技法老练的工匠和航海知识丰富的水手。维京人对各种矿物的利用，不但帮助他们称霸欧洲数百年，也影响了整个世界。
维京，指的并不是一个民族或国家，而是生活在斯堪的纳维亚半岛不同部落的总称。在中世纪中前期，维京势力突然扩张。在维京时代350年的漫长岁月里，他们大肆劫掠、殖民欧洲沿海和内陆地区，足迹甚至踏上过今天的加拿大。北欧丰富的森林资源和矿产资源为维京人提供了充足的燃料、船材和武器原料。随着维京人和外部世界的交流越来越频繁，他们的眼界也越来越宽。又因为人口不断增加，要获取足够的食物，只有走出斯堪的纳维亚，向外扩张。
维京人能够大肆扩张，靠的竟然是不起眼的铁。维京人的武器加工技术享誉当时整个欧洲，而他们制作武器所使用的铁矿石叫做“沼泽铁”。在河流溪水的溶解作用下，高山上含铁矿石中的铁元素被流水带到下游沼泽。瑞典南部是维京人重要的沼泽铁矿区，这里聚集了大量泥炭沼泽。
铁矿石为什么会集中在沼泽里呢？这是因为，一方面，酸性的沼泽水有利于铁化合物形成沉淀;另一方面，低溶解氧的水体有利于泥炭层底部的厌氧微生物富集铁元素。在生化反应作用下，溶解在沼泽水体中的铁元素，被泥潭中茁壮成长的厌氧亲铁微生物吸收、代谢并排出，产生了不溶于水的铁化合物沉淀，不断积累增大就形成球状沼泽铁。
维京人寻找沼泽铁没有太大难度。沼泽铁富集的区域一般都有嗜热菌存在，它们的代谢过程会在沼泽水表面形成一层油性彩虹薄膜——被称为“铁油膜”。这种明确的标记让维京人能够很方便地发现沼泽铁。维京人只要挖开泥炭层，就能很容易地获取铁结核。虽然沼泽铁混杂有许多杂质，但再生速度却非常快，因此每一代人都能在同一个沼泽中反复收获。
维京人在夏天开采沼泽铁，接下来，斯堪的纳维亚漫长冬季让他们有充足的时间冶炼钢铁。首先，维京铁匠会烘烤这些铁豆子，增加表面的气孔率。矿石气孔率越高，表面积越大，和一氧化碳的接触越充分，还原效果也就越好。接下来，完成初步处理的豆子会被送入小型木炭炉中。木炭燃烧的热量将铁矿石熔成不纯净的中间产物——“花朵”。
“花朵”中还混有许多硅酸盐杂质，因此要去除。在反复冶炼过程中，维京铁匠学会了用雪橇腿等工具敲击“花朵”，目的是压实并尽可能除去其中的气体（钢材中的气体会让钢变脆）。就这样，“花朵”经过反复敲打并折叠，大部分的硅酸盐杂质被除去。残留的少量硅酸盐能在铁器外层包裹上一层玻璃状薄膜，从而提高耐腐蚀性。最终得到的产品被称为“锻铁”——一种耐腐蚀性强的优质低碳钢。锻铁被维京人用来制作斧头和耕犁等农具，锻铁铆钉被用于造船，锻铁制成的大刀和长矛刃口锋利、耐用。
虽然维京人生产和打仗都离不开铁，他们最喜欢的金属还是银。维京人对银制品的迷恋到了让人猜不透的程度——考古学家都知道，维京人的藏宝处必有银制品。1999年，瑞典哥特兰岛的维京人藏宝处出土了大量银戒指、银臂章、银锭、银片等银制品，总重量约为30千克，此外还出土了约1.4万枚伊斯兰银币（年代为公元6～9世纪）。
无比迷恋银制品的维京人，很大程度上维持了整个欧洲的白银流通。在维京时代，欧洲的白银总量并不多，照理说银这种稀缺贵金属本无法作为流通物。但喜欢白银的维京人硬是通过掠夺和收取纳贡的方式，搜刮到了大量白银。根据古代法兰克和盎格鲁一撒克逊的文字记载估算，在200多年间，仅法国和英国上交的纳贡，就为维京人贡献了大约62吨白银。
维京人还喜欢将白银制成各种首饰，最常见的是胸针。普通人家穿戴的胸针造型简单，采用开放模具浇注工艺，价格较低。富裕人家佩戴的是用更复杂的失蜡法铸造工艺制成的胸针。精品胸针在失蜡法铸造的基础上，还要辅以掐丝、压花和穿线等工艺。维京银匠为了更加凸显白银洁白闪耀的光泽，会在银制品外围捶打或蚀刻线条，并在其中填充“乌银”（一种由银的硫化物制成的黑色膏状物）。有了灰暗乌银的衬托，白银制品显得更加光亮。
维京人还喜欢佩戴各种次宝石，其中最典型的例子要数琥珀。波兰和立陶宛的波罗的海沿岸是全世界最大的琥珀产区，维京人航行可以很容易到达这里。后来，在维京人的藏宝处中也被发现大量琥珀原石和琥珀工艺品。
煤精石是一种特殊褐煤，海洋沉积环境中少量出产。因为煤精石的密度和可加工性类似琥珀，维京人甚至相信煤精石就是黑色琥珀。
作者：段景颐
来源：《大自然探索》2019年第01期
