中國古代的礦物學(xué)

礦物和人類生活關(guān)系極其密切，我們的祖先在舊石器時代就認識和使用過十四種礦物和巖石。新石器時代認識和使用礦物巖石的品種有三十七種，玉石、銅都相繼為人們所注意和使用。

四千多年前，中國人民已經(jīng)開采銅礦石煉銅。到殷商末年，已經(jīng)鑄造出一千七百五十斤重的司母戊鼎。隨著煉制青銅的需要，錫、鉛礦也被開采使用。三千多年前，中國人民開始用隕鐵。春秋戰(zhàn)國時期，人們已經(jīng)掌握了鑄鐵技術(shù)，出現(xiàn)了塊煉滲碳鋼，鐵工具已經(jīng)在農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)中使用。石器——銅器——鐵器的演進必須以對礦物的認識演進和礦產(chǎn)的探尋、開采、冶煉事業(yè)的向前發(fā)展作基礎(chǔ)。中國古代礦物學(xué)也就從礦石生產(chǎn)中逐漸產(chǎn)生。比如：《山海經(jīng)·五藏山經(jīng)》（以下簡稱《山經(jīng)》）、《禹貢》等著作中，有關(guān)礦物知識的記載，就是從石器時代到鐵器時代對礦物的認識和使用的總結(jié)?！渡浇?jīng)》成書于戰(zhàn)國時期（公元前五世紀左右），記載了礦物八十九種，其中有金屬礦、非金屬礦和各種怪石、各色堊土；記載產(chǎn)地三百零九處，對礦產(chǎn)出處描述比較詳細，如山上、山下，山陰、山陽，水中等等；又根據(jù)礦物巖石的硬度、顏色、光澤、透明度、粗糙或平滑的程度、敲擊聲音、磁性、醫(yī)藥性能、集合體的狀態(tài)（土狀的、塊狀的、卵狀的、米粒狀的、巨大的）等等性質(zhì)來識別礦物和巖石；部分地知道了礦石的可熔煉性；有時就根據(jù)這些特性對礦物和巖石命名，如磁石、采石、瓀（ruǎn）石（軟的石頭）、丹粟（紅色粒狀）、茈（zǐ）石（紫色石頭）、白玉、青臒（hù）（黑色石頭）等等?！渡浇?jīng)》中還反映了近代礦床學(xué)上所稱的“共生現(xiàn)象”，如赤銅—礪石、鐵—文石、銀—砥礪、鐵—美玉—青堊、黃金—銀、白金—鐵、金—銀—鐵、金—玉—赭石等。以前曾經(jīng)有人把希臘學(xué)者泰奧弗拉斯托斯（約前372—前287）于公元前三世紀寫的《石頭志》（書中只記載了十六種礦物，分金、石、土三類）說成是世界上最古老的地質(zhì)文獻。其實，當《石頭志》問世時，我國的《山經(jīng)》已經(jīng)傳世二百年左右了，而且內(nèi)容比它豐富得多。

中國古代礦物知識和中醫(yī)藥學(xué)有很密切的關(guān)系。在歷代本草著作中，都收集了礦物藥，積累了豐富的礦物知識。從《神農(nóng)本草經(jīng)》到《本草綱目》，其中主要的本草著作在三十種以上。本草著作中記載了礦物的藥性，礦物的化學(xué)、物理性質(zhì)，礦物的產(chǎn)地以及鑒別、采掘方法等。這就完全有理由把各類本草著作中有關(guān)礦物知識的部分看作中國古代的礦物學(xué)著作。比如宋代寇宗奭的《本草衍義》，就利用化學(xué)變化、晶形、解理、色澤來鑒定許多礦物。明代李時珍的《本草綱目》集歷代本草著作的大成，也是古代礦物知識的總結(jié)。書中列有礦物藥二百六十六種，除水、火、土三部外，金石部所載連附錄共達一百六十多種，分金、玉、石、鹵四類，保存了不少可供研究參考的礦物學(xué)資料。書中對每種金石的產(chǎn)地、形色和采掘、鑒別方法都有不同程度的詳細記述，并且考察歷史記載，鑒別正確和錯誤，使它更加完整。

中國古籍中，比較重要的礦物巖石著作還有宋代杜綰的《云林石譜》、明代陶宗儀的《輟耕錄》、宋應(yīng)星的《天工開物》以及某些《硯譜》。

《云林石譜》重點是講園庭裝飾和鑒賞的巖石以及制硯、制各種用器、珍品、文物等的石頭，描述石頭的大概形狀、顏色、聲音、硬度、文理、光澤、晶形、磁性、透明度、吸濕性、風(fēng)化程度、化學(xué)作用等。它所記石類有：第一，比較純的石灰?guī)r類，曾經(jīng)被水侵蝕、有特別形狀、可以作假山用的石頭近二十種；第二，石鐘乳類；第三，含有長石的石灰?guī)r或砂巖；第四，含有錳質(zhì)或鐵質(zhì)的石灰?guī)r或砂巖；第五，比較純的石英巖、砂巖、瑪瑙等；第六，葉蠟石、云母、滑石類；第七，頁巖和硯石類；第八，比較純的金屬礦物和玉類；第九，化石類。這確實是一部比較全面而專門的礦物巖石著作，特別偏重于沉積巖、變質(zhì)巖的研究，是名副其實的《石譜》。至于陶宗儀所注意的礦物都屬于寶石類?！短旃ら_物》研究的重點是五金、鹽、各類粘土、石灰?guī)r、煤炭、各種礬石以及在軍事工業(yè)上起重大作用的礦物，而把珠玉放在最后，這種安排，體現(xiàn)了作者貴五金賤珠玉的思想?！短旃ら_物》對礦物研究的特點是：不僅記載礦物名稱、種類、性狀，而且詳細記載探礦、開采、冶鑄技術(shù)。它是中國古代百科全書式的科學(xué)技術(shù)著作。此外，中國古代各類歷史專著、地方志、博物志、筆記等，也記載有豐富的礦物學(xué)資料。

中國是世界上最早發(fā)現(xiàn)和使用石油的國家之一。明確記載石油產(chǎn)地的是《漢書·地理志》。秦漢時期的高奴縣（今延安一帶）人民，發(fā)現(xiàn)延河的支流洧水的水面上有可燃燒的液體，便“接取用之”（《水經(jīng)·河水注》）。東漢時候，人們又在酒泉延壽縣南山流出的泉水中發(fā)現(xiàn)了石油。由于這種液體裝在器皿中“始黃后黑”，有如漆狀，所以當?shù)厝私兴笆帷保◤埲A：《博物志》，《續(xù)漢書·郡國志》引）。這種“石漆”不僅“燃之極明”，而且“膏車甚佳”，可以作車軸的潤滑劑。北魏和唐代，我國新疆庫車和甘肅玉門一帶，相繼發(fā)現(xiàn)了石油，勞動人民對石油的開采和性能有了進一步的認識。北宋出現(xiàn)了石油軍用加工廠，用石油作主要原料造軍用武器。“石油”的名稱，是沈括明確提出的。沈括還試驗成功了用石油煙制墨（《夢溪筆談》卷二十四）。南宋，石油的一種固態(tài)照明產(chǎn)品——石燭問世。關(guān)于石油的藥用功能，明代李時珍作了記載。那時四川、陜北一帶的人民已經(jīng)開始煉油。這些記載是很寶貴的，總結(jié)起來，可以看出我國人民對石油的發(fā)現(xiàn)、認識、使用、開采是一步步提高的。

中國古代的礦物學(xué)和煉丹也有密切的關(guān)系。古代煉丹家對礦物藥的認識，是礦物學(xué)的重要組成部分。后代講煉丹的著作，不僅記載了一些礦物名稱，解釋了煉丹藥的隱名，而且記載了礦物的產(chǎn)地和鑒別方法。比如晉代葛洪的《抱樸子內(nèi)篇》對黃金、云母、雄黃的鑒別就是很有科學(xué)道理的。他說：“黃金入火，百煉不消；埋之，畢天不朽。”他把黃金的化學(xué)穩(wěn)定性作了恰當?shù)拿枋?。對云母，當時的人多不能分別，而葛洪卻有一套鑒別方法，說是“法當舉以向日，看其色，詳占視之，乃可知耳?！边@是我國最早記載直接看反射光顏色來區(qū)別云母種屬的方法。唐代煉丹著作《金石簿五九數(shù)訣》特別強調(diào)鑒別礦物藥的重要，說：“夫?qū)W道欲求丹寶，先須識金石，定其性質(zhì)，知美惡?！闭驗闀淖髡呱罡需b別礦物的重要，所以書中除了記載礦物產(chǎn)地外，還記載了各種礦物的鑒別方法，說明顏色、光澤、形狀、透明度、反射光的顏色、粗細感覺程度、敲擊聲音、磁性、污染性、火焰色、燃燒氣味、味覺等等。唐代梅彪著的《石藥爾雅》，主要是解釋煉丹藥的隱名，剝掉煉丹家故意加在礦物藥名上的神秘色彩，為煉丹藥名的通俗化作出了貢獻。

中國古代礦物學(xué)和繪畫所使用的顏料有一定關(guān)系。古人對礦物顏料的認識是古代礦物學(xué)的組成部分。漢代墓室壁畫使用的礦物顏料有石青、石綠、赭石、石黃、朱砂等。魏晉隋唐壁畫使用的礦物顏料是赭石、黃土、石青、石綠、白堊、朱砂、孔雀藍、煤黑、高嶺土、藍銅礦、綠泥石、氧化鋁、青金石，密陀僧（PbO）、黃銅粉、絳礬（Fe2O3）、金、銀、銀朱（硫化汞）、鉛粉（堿式碳酸鉛）等①。制造陶瓷的原料和彩繪著色劑都和礦物有關(guān)。這方面的礦物知識也是中國古代礦物學(xué)的重要內(nèi)容。我國在新石器時代早期已有陶器，原料是陶土，包括紅土、沉積土、黑土或其他粘土。從仰韶文化晚期起，已出現(xiàn)白陶，原料是瓷土和高嶺土。商代中期出現(xiàn)了原始瓷器，原料是高嶺土或瓷土。東漢出現(xiàn)了瓷器，原料是瓷石或瓷土，它是一種含石英—高嶺—絹云母類型的偉晶花崗巖風(fēng)化后的巖石礦物。由于瓷土中含鐵量的不同，出現(xiàn)了青瓷、白瓷和黑瓷。宋代出現(xiàn)了紫砂器，原料是一種質(zhì)地細膩、含鐵量高的特殊陶土，屬于高嶺—石英—云母類型。陶瓷的彩繪呈色劑也和礦物有關(guān)。比如仰韶文化彩陶彩料，經(jīng)光譜分析得知，赭紅彩中的主要呈色元素是鐵，黑彩中的主要呈色元素是鐵和錳。因此估計赭紅彩料可能是赭石，黑色彩料可能是一種含鐵很高的紅土，或烏金土和紫金土。白色彩料可能是一種配入熔劑的瓷土。商周釉陶器表面上的釉，是用天然的碳酸鈣礦物配合粘土制成的。這種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，鐵是主要呈色元素，其次是鈦和錳。商周時期還發(fā)明了鉛釉，以鉛的化合物作為基本熔劑，主要呈色劑是銅和鐵。銅使釉呈現(xiàn)翠綠色，鐵使釉呈現(xiàn)黃褐和棕紅色。在鉛釉中加入少量含鈷或含錳的礦物，還會得到藍、紫等各種不同色調(diào)的低溫釉。在陶瓷色料應(yīng)用上，鈷僅次于鐵、銅，像唐三彩的藍色，就是用鈷呈色的。此外天藍釉、霽青釉都加入了鈷。宋代發(fā)明的青花釉，主要呈色劑是氧化鈷（CoO），礦物學(xué)上叫鈷土礦。瓷器上的釉上彩粉彩類，色料在我國采用不純的礦物原料，如青礬、黃丹、銅花等作為呈色劑，配以石末、牙硝、鉛粉等煉成熔塊，磨細制成，大約有二十多種。