千米深井和古代盐矿开采:盐的“黑科技”曾有多厉害?

文化 2024-03-31 09:16:01 知道百科

在人类的历史长河中,盐一直都是一种重要的食品调味品和货币。古代盐矿开采的“黑科技”更是令人叹为观止。有史料记载,在中国,古代盐矿开采技术十分先进,一些盐井深达千米以上。在这些深井中开采盐矿需要耗费大量人力和物力,同时也展现了古代劳动者们的智慧和勇气。盐的“黑科技”究竟有多厉害?让我们一起探寻这段古老的历史。

味出于盐,盐者百味之祖也。大家也许永远也不会想到,我们古人用黑科技吃盐简直像穿越了一样,约5000年前住在海边的古人开始煮水拿盐了,但是内陆地区的人呢?约2200余年前战国末期四川人把它挖到脚上呀,竟然打了第一口盐井,里面打出来的卤水,烧开后可以得到食盐。

一、自贡:是冷吃兔之都,更是中国盐都

在现今四川盆地原为海洋,因地壳运动而周围隆起成盆地,被困其中的海水经数亿年不断蒸发、盐分大量析出而形成深厚膏盐沉积环境,并随地壳运动而逐步封存于地下。和地下水混着一大片地下卤水层浮出水面,这层卤水其实是含盐分很高液体,四川盆地之下堆积着极为丰富的卤水,那时候掘盐比掘金更过瘾。

三十年代,自贡还是个长满了井架天车

早在2000年以前,四川境内就有一幢幢盐井建置,自贡也开始出现汲卤制盐传统,汲卤制盐就是把卤水精馏成食盐。对了是那座冷吃兔的城市,实际上人家的真实身份可是大名鼎鼎的中国盐都啊。

大家可以相信,两千多年来,在古代盐工手中使用最简单的手段,在四川自贡所属55平方公里的狭小区域内,已陆续挖出盐井13000余口,架设了高达118米的井架,有些井深1000米,甚至按平均300米计算,相当于凿穿400余座珠穆朗玛峰。天然气开采300余亿立方米,食盐累计产量7000余万吨,可供当时国内1/10人食用,并成就中华美食中五味之首——咸味。

二、钻井:靠人力3年凿出千米深的盐井

唐朝及其以前,盐井开挖方法和水井开挖并无区别,战国时期“广都盐井”所代表的盐井均为“大口井浅”且通常仅有数十米深。那时技术原始,工人要到地下坑中去挖,去运,开这么口盐井耗费了大量人力,物力和财力。

盐井深度各地质年代的地层层序对照图

缓慢变浅卤水照明,人不得不挖掘更深盐井。特别是在三叠纪雷口坡组及嘉陵江组灰岩中约有2亿年前埋藏了一种色泽发黑的卤水,当地群众称它为黑卤。与卤淡量低的黄卤相比,黑卤含盐量高是盐商梦寐以求的。智慧的古人盐工想出新方法,决定凿一口小口径深井到更深处找卤水。

公元1041年至1048年北宋庆历年间盐工利用古人舂米省力杠杆原理,于是出现了冲击式顿钻凿井法这一新型开采方式,并成功地开凿出一口小深井,称“卓筒井”。

井口直径和本地楠竹粗相切,设木质碓架,由人一脚踏碓架,推动锉头上下移动产生冲击力,把深井下面的泥土岩石砸碎,然后换个别的形状工具把碎石泥土拿出来,这样周而复始直到钻到卤水层为止。

凿井锉头刀具示意图

据载,凿井用时很长,有的甚至要20多年,有的盐商更是为此而倾家荡产。

北宋时卓筒井能到井深几十乃至几百公尺,是个奇迹。卓筒井凿井工艺技术应用较西方提前约800年左右,后来经丝绸之路引入西域或更远欧洲。

以宋代卓筒井技术为代表的中国古代冲击式顿钻凿井技术,是继中国第四大发明后的又一重大发明,它是现代石油和天然气钻采技术的前身。被《中国钻探技术史》《中国科学技术史》誉为“世界现代石油钻探的鼻祖”“首创机械钻井”。

宋代卓筒井和近代钻井井身构造图

1835年(清道光十五年)的燊(shēn)海井作为冲击式顿钻凿井技术的代表,就是完全依靠人力,历时3年最终凿成一口超千米的盐井,深度达1001.42米,正当燊海井冲破千米井深大观之时,同期美国还打了21米井。10年以后美国才用类似凿井技术挖出518米左右盐井深度的纪录,燊海井标志着中国古代钻井工艺的成熟。

自贡盐井各朝代开凿深度演变图

盐井开凿才刚刚起步,古代盐工是通过何种方式,把深井下面的卤水和凿井过程中形成的碎石、泥土等收集在地下呢?

三、取卤:天车和定滑轮的绝佳搭档

为了把千米以下的卤水打出碗口大小的地下,古代盐工就创造出汲卤筒。

原为楠竹去节而开,其基部装有精巧机关,为熟牛皮制成的单向阀即牛舌。置于井中,因汲卤筒有重力作用,卤水还有浮力作用。相互作用下,卤水顶开阀流入汲卤筒,待充满卤水后。汲卤筒往上升,依靠卤水本身重力,然后关闭此阀,筒内卤水便被打出来,用钩水器将筒底牛皮顶开,卤水便会直接倾泻下来。

汲卤筒工作原理图(据中国国家地理)

利用和汲卤筒相同的单向阀基本原理,盐工制作了扇泥筒专用于抽取凿井过程中所形成的碎石泥土。凿井时,人将水注入井中,并和凿井时形成的碎石泥土拌和成泥。又用扇泥筒上下多次重复提动,让泥注入筒中,再吸取泥,从而达到凿井、抽取泥的交替作用,继续深化盐井的目的。

为使每次能抽取较多卤水,汲卤筒也越做越大,装满卤水的汲卤筒多达数百斤乃至数百斤。想把这么重的汲卤筒举得更高。要靠那些又高又结实的天车。天车为采卤用重要生产装备。由数根杉木联结而成,用竹篾绳扎成一个大支架竖在井口上方。在历史上,自贡一带有数万辆天车问世,可谓盐厂一大奇观。

自贡公里深处的一口盐井,就这样人工凿就了

天车的高度一般在数十米左右。最高可达118米,折合39层。在一个没有机械纯凭人力的时代,可想而知盐工们当年搭天车是多么困难与危险。曾经有位外国游客在首次见到天车时,感叹天车是“东方埃菲尔铁塔上”。

天车时,盐工当年用一大型定滑轮,使上升汲卤筒受力变为水平方向受力。此外,地面附近还设有定滑轮,改变受力方向。再将拴有汲卤筒的绳子一圈圈缠绕到大车上,使用牛来牵引大车转动。它如同汽车发动机一样,拉着绳子把汲卤筒抬起来,古人盐工等神仙操作大大地节省人力。

燊海井现有牵引大车一辆,高达2.5米、直径4.5米。是用杂木混合而成。那时候靠4-5头奶牛拉大车旋转,提一桶卤水约需半小时。天车与大车相伴走过了近2个世纪,完好地保留下来。

四、煮卤:天然气当燃料

卤水打好以后,又要进行最后的环节:煮卤做盐。

一、人要用踩踏提卤水车把卤水送到高晒卤架上,让卤水慢慢地流下来,卤水从细细的竹枝中流入地上晒卤台。本实用新型不仅能够滤除其中一些杂质,而且还能够使用阳光进行曝晒。蒸发卤水中一部分水,使卤水浓度进一步增加,从而可以极大地节约熬煮时间。

用于运输盐卤的笕管和用于升降盐卤的升卤站

盐工们把日晒过的高浓度卤水用输卤管输送到灶房内,输卤管还是一种竹子制成的管子。由于竹子直挺挺无法拐弯,智慧的盐工就在要拐弯之处设计出一种工具。笕窝能充当中转站,去灶房卤水都放在大锅里。

自贡传输盐卤用笕管穿过许多笕窝而到达四面八方

更奇的是古人烧水不烧柴,而烧气。

您没有听错吧,我国发现并利用天然气较早,哪里有卤水,哪里就经常蕴藏着天然气,东汉至蜀汉,临邛的井盐生产者在开凿盐井过程中,发现了天然气资源,并创建了人类历史上最早的天然气井——临邛火井。

人们竟然利用竹子的根与根连接在一起,制作天然气运输管道并将其运输到大锅下,烧开并蒸发掉里面的水,最后形成白白的盐结晶,于是便掌握了核心科技。

火井天然气遗迹

记录这一丰功伟绩的,首推《华阳国志》。书中生动地记载了当时利用天然气煮盐的情形:临邛“有火井者,夜光映其上,人欲其火,先投以家火,顷许之,如雷贯耳,烈焰出而通耀十里。用竹筒盛其光藏,能拽行则终日不熄。井里有二,一干一水。取井火烧开,一斛(器量名,古时以十斗为斛)水得到五斗盐;家火烧熟,所得不多。器量的名称,古代用十斗作斛)水得五斗盐;家火煮之,得无几也。”

欧洲最早使用天然气的国家是英国,它开始于1668年,临邛人使用天然气的历史更不用说追溯到汉代了,甚至从晋代(281——420)开始就已经比英国人提前了一千多年。因此,可以这样认为:中国发明和使用天然气历史较早。

结语:钻井,提卤,煮卤成盐,分离杂质等等...一粒井盐历经千年传奇,在中国人衣食住行中,都隐藏着先人留给我们的无限智慧。



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