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中国古代的矿物学和采矿技术

[作者:杨文衡]  [2007/8/3]
中国古代的矿物学和炼丹也有密切的关系。古代炼丹家对矿物药的认识,是矿物学的重要组成部分。后代讲炼丹的著作,不仅记载了一些矿物名称,解释了炼丹药的隐名,而且记载了矿物的产地和鉴别方法。比如晋代葛洪的《抱朴子内篇》对黄金、云母、雄黄的鉴别就是很有科学道理的。他说:“黄金入火,百炼不消;埋之,毕天不朽。”他把黄金的化学稳定性作了恰当的描述。对云母,当时的人多不能分别,而葛洪却有一套鉴别方法,说是“法当举以向日,看其色,详占视之,乃可知耳。”这是我国最早记载直接看反射光颜色来区别云母种属的方法。唐代炼丹著作《金石簿五九数诀》特别强调鉴别矿物药的重要,说:“夫学道欲求丹宝,先须识金石,定其性质,知美恶。”正因为书的作者深感鉴别矿物的重要,所以书中除了记载矿物产地外,还记载了各种矿物的鉴别方法,说明颜色、光泽、形状、透明度、反射光的颜色、粗细感觉程度、敲击声音、磁性、污染性、火焰色、燃烧气味、味觉等等。唐代梅彪著的《石药尔雅》,主要是解释炼丹药的隐名,剥掉炼丹家故意加在矿物药名上的神秘色彩,为炼丹药名的通俗化作出了贡献。

中国古代矿物学和绘画所使用的颜料有一定关系。古人对矿物颜料的认识是古代矿物学的组成部分。汉代墓室壁画使用的矿物颜料有石青、石绿、赭石、石黄、朱砂等。魏晋隋唐壁画使用的矿物颜料是赭石、黄土、石青、石绿、白垩、朱砂、孔雀蓝、煤黑、高岭土、蓝铜矿、绿泥石、氧化铝、青金石,密陀僧(PbO)、黄铜粉、绛矾(Fe2O3)、金、银、银朱(硫化汞)、铅粉(碱式碳酸铅)等①。制造陶瓷的原料和彩绘着色剂都和矿物有关。这方面的矿物知识也是中国古代矿物学的重要内容。我国在新石器时代早期已有陶器,原料是陶土,包括红土、沉积土、黑土或其他粘土。从仰韶文化晚期起,已出现白陶,原料是瓷土和高岭土。商代中期出现了原始瓷器,原料是高岭土或瓷土。东汉出现了瓷器,原料是瓷石或瓷土,它是一种含石英-高岭-绢云母类型的伟晶花岗岩风化后的岩石矿物。由于瓷土中含铁量的不同,出现了青瓷、白瓷和黑瓷。宋代出现了紫砂器,原料是一种质地细腻、含铁量高的特殊陶土,属于高岭-石英-云母类型。陶瓷的彩绘呈色剂也和矿物有关。比如仰韶文化彩陶彩料,经光谱分析得知,赭红彩中的主要呈色元素是铁,黑彩中的主要呈色元素是铁和锰。因此估计赭红彩料可能是赭石,黑色彩料可能是一种含铁很高的红土,或乌金土和紫金土。白色彩料可能是一种配入熔剂的瓷土。商周釉陶器表面上的釉,是用天然的碳酸钙矿物配合粘土制成的。这种石灰釉是后世青瓷釉的鼻祖。青瓷釉由石灰石和瓷土配制而成。在石灰釉里,铁是主要呈色元素,其次是钛和锰。商周时期还发明了铅釉,以铅的化合物作为基本熔剂,主要呈色剂是铜和铁。铜使釉呈现翠绿色,铁使釉呈现黄褐和棕红色。在铅釉中加入少量含钴或含锰的矿物,还会得到蓝、紫等各种不同色调的低温釉。在陶瓷色料应用上,钴仅次于铁、铜,像唐三彩的蓝色,就是用钴呈色的。此外天蓝釉、霁青釉都加入了钴。宋代发明的青花釉,主要呈色剂是氧化钴(CoO),矿物学上叫钴土矿。瓷器上的釉上彩粉彩类,色料在我国采用不纯的矿物原料,如青矾、黄丹、铜花等作为呈色剂,配以石末、牙硝、铅粉等炼成熔块,磨细制成,大约有二十多种。①

中国古代的探矿理论
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中国古代有比较系统的探矿理论。最著名的是战国时期的《管子·地数篇》。它总结了一些矿床中矿物的分布规律,指出可以根据矿苗和矿物的共生关系来寻找矿床。

书中说道:“山,上有赭者,其下有铁;上有鈆(“鈆”是“铅的异体字——引者注)者,其下有银;一曰上有鈆者,其下有鉒银;上有丹砂者,其下有鉒金;上有慈石者,其下有铜金。此山之见荣者也。”又说:“上有丹砂者,下有黄金;上有慈石者,下有铜金;上有陵石者,下有鈆、锡、赤铜;上有赭者,下有铁。此山之见荣者也。”所谓“山之见荣”,就是矿苗的露头。此外,在唐代张守节的《史记正义》中,所引《管子》文字略有不同:“山上有赭,其下有铁;山上有铅,其下有银;山上有银,其下有丹;山上有磁石,其下有金也。”

上引三段文字互有出入,夏湘蓉等把它们归纳成六条,称作“管子六条”:第一,山上有赭,其下有铁;第二,山上有磁石,其下有铜金;第三,山上有铅,其下有银;第四,山上有丹砂,其下有黄金;第五,山上有陵石,其下有铅、锡、赤铜;第六,山上有银,其下有丹。六条中,第一、二两条是三段文字所共有。第三、四两条是两段文字所共有。第五、六两条却是一段文字仅有的。“管子六条”包括铁、铜、锡、铅、金、银、汞七种金属矿产,分组说明它们的上下关系,是西汉以前找矿采矿实践中得出的经验总结。“管子六条”中所说的上下关系,包含三种意义:

第一,一个垂直的矿体或一条矿脉,山上露头中出现某种矿物,可能对下面赋存的另一种主要矿产起到指示作用,这种指示矿物在古代称作“苗”或“引”。又某些多金属矿体(脉)的上部和下部富集的矿种有所不同,这种垂直分带现象,在古代也是有所认识的。

第二,山上出现的某种矿物和山下出现的另一种矿物,分别产于不同的地层或岩石中,既不同属于一个矿体,成因上又没有明显的联系,属于这种情况的上下关系,仅仅是一种空间位置的相对关系。

第三,山上赋存有某种原生矿床,而山下出现另一种砂矿,这也是一种上下关系。这种关系也不一定和矿床成因有联系。

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第 1 楼 幻想
感谢艺术中国,都是好东西啊,深深感谢精神支持中国。
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