抛砖吧。
古埃及采石和加工工艺还有很多不清楚的地方(主要是硬石加工),但大体方向是清楚的。古埃及工匠对各种石头的性质了如指掌,加工原则是用硬的处理软的,耐磨处理不耐磨的,抗冲击高的处理脆性高的。
古埃及石料加工工具一览:
西奈半岛古代铜矿很早就被大量开采,并被法老所染指,Wadi Maghara的绿松石矿山就保存了胡夫征服当地的记功铭文,这保证了铜料来源充足。
古埃及的青铜器和中国不一样的是埃及较少用青铜做礼器,大多用做工具和武器,损耗了会被收集回炉,所以保存下来的不多,大多出自墓葬。一些出土的可见:
古王国第六王朝时期出土的青铜工具分析,主要成分是砷青铜,经淬火和冷作硬化处理:
中王国时期普遍是锡青铜了。埃及缺乏锡基本要靠进口,所以周边形成了“锡矿之路”(也有资料说埃及西部沙漠发现了古锡矿)。
大都会博物馆展示的木槌,铜凿和用红色颜料起稿的石灰石(中王国时期):
凿子模具,古王国时期
石灰岩和砂岩的莫氏硬度是3-4,硬度不高,青铜的莫氏硬度约5-6.6,完全可以处理石灰岩和砂岩开凿和雕刻问题。
青铜工具对付石灰岩、砂岩之类的软石是绰绰有余的,但对花岗岩,玄武岩,片麻岩这种硬度高的岩石加工就比较困难。对于这种硬石的切割,埃及人使用一种无齿铜锯和砂子来磨开这些花岗岩,把石英砂、水、石膏做成研磨砂浆撒在铜锯下面,来回拖动铜锯,利用坚硬的砂粒,就能切割开坚硬的花岗岩。
一块玄武岩碎片的锯切痕迹 [1],从切面的锯痕和残留的铜绿观察,可证实是用磨料+青铜锯切割出来的。这种方法非常耗工时,有人估计每天大概只能切割4cm。
“砂锯法”是利用石英砂金刚砂等磨料的刻划硬度来磨开含长石石英的花岗岩,那下面这种方法是利用花岗岩断裂硬度低的特点。花岗岩虽然硬度高,但脆性显著,大力重击下矿物颗粒容易局部崩解,古埃及人利用这种特性用韧度高抗冲击高的材料比如粗玄武岩大力锤击/凿击来开采和修整花岗岩。燧石,粗玄武岩,石英岩制成的石锤石镐在采石场和采矿场遗址被发现,在阿斯旺的方尖碑开采场遗址发现了大量粗玄武岩夯锤。采石场的凹坑状痕迹就是这种夯锤锤击出来的。
这是给石材整形和打磨用的粗玄武岩石球,抛光过程还要撒上石英砂粉。
壁画展示了古埃及工匠用打磨石打磨柱子表面的操作
青铜工具比较贵重,所以工匠会自己制作细石器工具,比如在采石场发现的埃及石匠生产的石凿[2]:
这是半月形的燧石钻头,作用是绑在缀了重物的丫型棍子上掏挖石制容器内部。
埃及古采石场常见“火烧水激”法的痕迹,采石遗址中到处散落的木炭,可见是利用热胀冷缩原理裂解石材[3]:
为了快速开采体量大而且整齐的建筑石料(比如孟卡拉金字塔外包石那种体量的石材),古人更常采用的是另一种方法。花岗岩采石场的岩石被石匠凿出一排浅孔打入楔子,然后不断敲打,利用岩石抗拉抗剪力差的特点让大块花岗岩非常整齐地劈裂开来。这叫“楔裂法”,直到现在还是常见的人工采石法。
虽然早在拉美西斯二世就向赫梯索要铁器,但铁质工具在埃及普及的比较晚,二十六王朝时期随着希腊雇佣兵、商人、手工业者来到埃及,铁器等先进技术也随之传播。在尼罗河三角洲北部地区希腊人的聚居地瑙克拉提斯(Naukratis)出土希腊人的铁器[4](所以不要成天问托勒密时代的罗塞塔碑是用什么东西刻的):