公元前3千纪末期，塞伊玛-图尔宾诺遗存开始在额尔齐斯河中游地区崛起，该文化因发达的金属铸造工艺及辨识度极高的金属兵器、工具闻名，其中最具代表性的是铜矛、空首斧等竖銎器（有銎器）。竖銎器，与横銎器銎部开放式的结构不同，是指利用型芯铸造技术制作銎部闭合的铜器，如矛、空首斧、有銎镞等。在塞伊玛-图尔宾诺文化以前的时期，整个欧亚草原都未出现铸造的竖銎类器物。
公元前5千纪后半期到公元前4千纪初，库库泰尼-特里波列（Cucuteni-Tripolye）文化开始出现纯铜铸造的透銎斧[1]，但此类器物属于横銎器（图一，1～3）。横銎器采用两范合一芯的铸造方式，芯的设置方式比较简单，直接固定在外范上，铸造出的铜器銎部未闭合。颜那亚-波尔塔夫卡文化（Ямная-Полтавкинская культура）中的铜锛与空首斧这种带銎的器物形制较为类似，但此类铜锛是将金属片环绕锻打成銎[2]，并非铸造而成（图一，4～6）。
塞伊玛墓地、图尔宾诺墓地、罗斯托夫卡墓地等为代表的塞伊玛-图尔宾诺文化遗存出土了一大批铸造的铜矛、空首斧及铸造石范，这是欧亚草原首次集中发现如此大量的竖銎器物。因此，很多学者将竖銎器铸造技术的来源归结于塞伊玛-图尔宾诺文化遗存。
1926年，哈里森（Harrison H.S.）首次提到空首斧采用型芯铸造工艺，但并未进一步讨论型芯设置问题[3]。柴尔德（Childe V.G.）在论及塞伊玛-图尔宾诺文化有銎器物的发明时提到，内芯铸造或空心铸造技术使得制作薄壁、轻便的工具成为可能，可有效减少铸造有銎器物耗费的铜料。但该技术产生的先决条件是掌握并有效利用锡青铜。该技术使铸造有銎类工具比锻造更容易且方便，锻造铜器生产费力费时，且涉及退火及捶打过程。但是，铸造有銎类器物的难点之一在于如何将型芯准确地定位于外范上，解决这个难题需要新的技术，例如使用金属垫片，这些垫片会被一起铸造到铜器之中；或用蜡做成塞子使芯固定[4]。切尔内赫（Chernykh E.N.）、克尔亚科娃（Koryakova L. N.）、谢拉特（Sherratt A.L.）都提到这种两范合一芯铸造“銎”的技术是世界冶金史上非常重要的发明[5]。库兹米娜（Kuzmina E. E.）总结了塞伊玛-图尔宾诺文化铜器群的两点创新：锡青铜的使用和有銎器的发明[6]。克洛科娃（Korochkova O.N.）在研究峡坦亚湖-2遗址出土的塞伊玛-图尔宾诺类型金属器的基础上，提到铸造类似铜矛、空首斧之类的有銎器是利用两块外范和一块泥质内芯组合铸造；在外范通常设置两个漏斗状小孔，一个用于浇注铜液，一个用于排气[7]。莫洛金（Molodin B.V.）则认为塞伊玛-图尔宾诺类型空首斧与铜矛的铸造采用了“贯穿式”的铸造方式，即浇口位于器物的銎口部，排气孔则在空首斧的刃部或铜矛尖部，铸造成型后还需进一步锻打加工[8]。
上述研究都提到塞伊玛-图尔宾诺文化时期，欧亚草原青铜铸造技术取得了创造性的进步，尤其是型芯铸造技术的发明使得竖銎器开始成为整个欧亚草原最为重要的器形之一。但是，以往学者对于塞伊玛-图尔宾诺竖銎器铸造技术的讨论多为猜想及假设，并未真正解决竖銎器铸造的关键——外范与内芯如何设置的问题。本文将在整理欧亚草原出土竖銎器及石范、内芯的基础上，通过对铜矛、空首斧等竖銎器的分类与观察，以及石范及内芯结构的研究，讨论型芯铸造技术在欧亚草原的起源与传播，及其对中国青铜时代金属铸造技术的影响。
铸造的竖銎铜矛是塞伊玛-图尔宾诺人群独创的器形，与空首斧类似，采用了当时最先进的型芯铸造技术，即将两块外范和一块悬空的型芯组合，制作有銎器。此前，欧亚已经出现了铜矛，至少在公元前四千纪末期，迈科普文化（Майкопская культура）就出现了带铤的铜矛[9]，同时期的库罗-阿拉克斯（Kuro-Araks）文化也出现带铤的铜矛（图二；图三）。
公元前3千纪初期的颜那亚文化出现锻造铜矛，即将金属片环绕锻打，形成銎部；公元前3千纪中期，法提亚诺沃-巴拉诺沃文化（Фатьяновская-балановская культура）也发现锻造铜矛。此外，与塞伊玛-图尔宾诺文化同时期的辛塔什塔-阿巴舍沃文化共同体（Синташ-тинская-Абашевская культура）、奥库涅夫文化（Окуневская культура）遗址出土的锻造铜矛，也是将金属片锻打环绕成銎。
塞伊玛-图尔宾诺文化遗址中同时出土锻造铜矛和铸造铜矛。切尔内赫整理了这批铜矛，根据铸造方式和形制，划分为10种类型[10]，分类标准涵盖了多种因素，如铜矛的整体造型、倒钩、系耳等，分类略显繁复，并不能很好地体现各类铜矛的地域分布状况及年代差异。因此，笔者拟采用新的标准分类（图四），本文的讨论仅限于塞伊玛-图尔宾诺大型墓地或遗址的出土材料，暂不包括采集品。
A型：锻造，将金属片环绕锻打形成銎部。罗斯托夫卡墓地、图尔宾诺墓地、塞伊玛墓地、乌斯季-盖瓦墓地及乌斯季-维特鲁加墓地各出土1件。锻造铜矛在欧亚森林草原地带并不常见，也不属于塞伊玛-图尔宾诺冶金技术传统。塞伊玛-图尔宾诺类型遗址发现的这几件锻造铜矛皆为砷铜质，銎部下方有对穿的小孔。锻造的铜矛在阿巴舍沃文化、辛塔什塔文化及彼得罗夫卡文化（Петровская культура）中都能见到，应是欧亚草原地带冶金系统的产物。
B型：铸造。为典型的塞伊玛-图尔宾诺叉形铜矛。罗斯托夫卡墓地、图尔宾诺墓地、塞伊玛墓地、列什诺耶墓地、普列奥布拉任卡-6墓地及索普卡2/4B墓地都有发现。其中只有罗斯托夫卡墓地出土的叉形矛銎部与矛叶之间有倒钩，类似的铜矛也见于额尔齐斯地区私人藏品 [11]。这类带倒钩的塞伊玛-图尔宾诺叉形铜矛是额尔齐斯河中游地区特有的器形，其他地区的塞伊玛-图尔宾诺文化遗址皆未发现。罗斯托夫卡墓地、列什诺耶墓地、塞伊玛墓地出土的叉形铜矛銎部下方有铸造产生的对穿小孔。图尔宾诺墓地出土的铜矛銎部下方没有发现对穿的小孔[12]（其中2件铜矛下方有孔，是锯出而非铸造形成）。塞伊玛墓地和图尔宾诺墓地还发现了新类型的叉形铜矛，銎部下方为素面，无平行凸棱纹和系环。乌拉尔山东西侧的塞伊玛-图尔宾诺文化墓地出土的铜矛都是锡青铜制品。根据俄罗斯学者的研究，塞伊玛-图尔宾诺铸造体系中，锡青铜的使用属于东区铸造传统[13]。因此，B型铜矛与乌拉尔山东侧冶金系统的关系更加密切，乌拉尔山西侧的叉形铜矛制作技术可能由乌拉尔山东侧传入。
C型：铸造。矛叶脊部横截面为菱形或圆形，与A型锻造铜矛形制相似，应该是塞伊玛-图尔宾诺冶金传统模仿锻造矛器形的产物。罗斯托夫卡墓地与峡坦亚湖湖-2遗址出土的矛銎部皆有对穿小孔，且铜矛銎部有一条凸起的中脊，俄罗斯学者称此中脊为“加强筋”，用来加固铜矛，防止其从中间断开[14]。这两个典型特征表明，上述两处遗址在冶金传统上可能存在密切联系。乌斯季-维特鲁加墓地与塞伊玛墓地出土的铜矛形制相似，銎部底端有一圈加厚的箍。罗斯托夫卡墓地出土的该型铜矛是锡青铜制品，其余遗址出土的皆为砷铜制品。
D型：铸造。形制与C型类似，矛叶脊部横截面为菱形或圆形，銎部下方饰有多道平行的凸棱纹，有三角形单系环，无对穿小孔。该型仅在塞伊玛墓地与列什诺耶墓地各发现1件，是B型和C型结合的产物。该型皆为锡青铜制品。
随着近年新遗址的发掘与碳十四测年数据的公布，塞伊玛-图尔宾诺铜矛的年代逐渐清晰。罗斯托夫卡墓地、索普卡墓地、普列奥布拉任卡-6墓地、乌斯季-维特鲁加墓地、峡坦亚湖-2遗址的测年数据皆已公布。乌拉尔山以东的罗斯托夫卡墓地、索普卡墓地、普列奥布拉任卡-6墓地出土B型、C型铜矛（或铸范）墓葬的测年数据集中在公元前2336～1919年；位于乌拉尔山及乌拉尔山以西地区的峡坦亚湖-2遗址及乌斯季-维特鲁加墓地出土C型铜矛墓葬的测年数据集中在公元前2026～1614年[15]（表一）。塞伊玛-图尔宾诺遗存可划分为早晚两期，早期遗存主要分布于乌拉尔山以东，以额尔齐斯河中游地区为核心分布区（同时也是起源地）；晚期遗存主要分布于乌拉尔山以西，以卡马河-奥卡河流域为核心分布区[16]。因此，乌拉尔山以东塞伊玛-图尔宾诺遗址出土的铜矛早于乌拉尔山以西塞伊玛-图尔宾诺遗址出土的铜矛。
塞伊玛-图尔宾诺类型铜矛銎下方是否存在对穿小孔很可能与铜矛的铸造技术相关。根据发掘出土的铸范及铜矛特征，型芯设置方式可分为两种。第一种是将带有泥芯撑的内芯卡在外范凹槽中，以此固定内芯，避免内芯在外范中位移；这样铸造的矛銎下方有对穿的小孔。第二种是将一块上粗下细的内芯直接插入外范中，内芯的结构类似蘑菇；这样铸造的矛銎下方无对穿的小孔。
A型矛銎下方有对穿小孔，但铜矛为锻造。B型矛中，罗斯托夫卡墓地、塞伊玛墓地、列什诺耶墓地出土的铜矛銎下方有对穿小孔，图尔宾诺墓地发现的2件铜矛銎下方小孔是锯出而非铸造形成[17]。C型矛中，只有罗斯托夫卡墓地出土的3件和峡坦亚湖湖-2遗址出土带有“加强筋”的1件在銎下方有对穿小孔，且这4件为锡青铜制品。图尔宾诺墓地、塞伊玛墓地、乌斯季-维特鲁加墓地、列什诺耶墓地出土的该型铜矛在銎部下方没有对穿小孔，峡坦亚湖-2遗址也发现1件没有对穿小孔的铜矛（图五）。没有对穿小孔的铜矛皆为砷铜制品。D型铜矛銎下方皆无对穿的小孔。
前述第一种型芯设置方式可根据卡兰特尔Ⅺ遗址、索普卡-2/4V墓地出土的铜矛铸范进行复原。卡兰特尔Ⅺ遗址出土石范铸造出的铜矛属于B型，銎部饰三道凸弦纹。石范在銎下方靠近底部有两条对称的凹槽，凹槽直径约0.5～0.7厘米。索普卡-2/4V墓地427号墓葬出土的B型铜矛铸矛石范銎下方靠近底部也有两条对称的凹槽，直径约0.5～0.6厘米。2件石范的凹槽作用是定位型芯（图六），在铸造过程中，将带有泥芯撑的内芯卡在外范凹槽中，以此固定内芯，避免内芯在外范中位移[18]。这样铸造的铜矛銎部较薄，厚度较均匀，但銎部下方会因设置泥芯撑形成对穿小孔。关于小孔的作用，温成浩认为小孔可能只是铸造过程的副产品，并非有意为之[19]；但图尔宾诺墓地出土的2件铜矛銎部下方发现被锯出的小孔[20]，因此对穿小孔很可能为了将矛头更加牢固地固定在木杆上有意设置。
塞伊玛-图尔宾诺类型铜矛中，还有一部分铜矛銎部没有对穿小孔，这类铜矛铸造用第二种方式[21]，即将一块上粗下细的内芯直接插入外范中。塞伊玛-图尔宾诺类型空首斧皆用这种方式。萨穆西遗址出土的一批泥质内芯[22]有助于复原此类型芯的铸造过程（图七）。
根据我们对铜矛铸范与型芯设置方式的复原（图八），可知乌拉尔山以东的B型铜矛皆采用第一种型芯设置方式；在乌拉尔山以西地区，列什诺耶墓地及塞伊玛墓地的B型用第一种，图尔宾诺墓地的B型则用第二种；所有的B型皆为锡青铜制品，与乌拉尔山东侧冶金系统关系更加密切，乌拉尔山西侧的B型制作技术很可能由乌拉尔山东侧传入。乌拉尔山以东的C型皆采用第一种，为锡青铜制品；乌拉尔山以西的C型皆用第二种，为砷铜制品。峡坦亚湖-2遗址出土的铜矛全部为C型，且两种型芯设置方式都有发现，用第一种铸造的为锡青铜制品，用第二种铸造的为砷铜制品。D型铜矛采用第二种方式，为砷铜制品[23]（表二）。综上所述，乌拉尔山以东地区出土的塞伊玛-图尔宾诺铜矛皆采用第一种型芯设置方式，乌拉尔山及其以西地区出土铜矛两种型芯设置方式都有，型芯设置方式与合金成分相关，采用第一种的全为锡青铜制品；采用第二种的大多为砷铜制品。
乌拉尔山以东的塞伊玛-图尔宾诺文化遗存早于乌拉尔山以西的塞伊玛-图尔宾诺遗存，额尔齐斯河中游地区是塞伊玛-图尔宾诺遗存的起源地。罗斯托夫卡墓地与索普卡-2墓地作为塞伊玛-图尔宾诺早期遗存的代表性遗址，这两处墓地出土的铜矛皆采用第一种方。