端砚：端砚石的物理化学特征

宏砚堂 / 2008-02-13

端砚石的物理化学特征

凌井生在《中国端砚——石质与鉴赏》一书中曾对肇庆（古端州）的二种砚台石质，即紫端石、绿端石作过详细的论述，现摘录如下：

紫端石

颜色：

 紫端石的基本色调为紫色，古人曾用多种赞美词，形容紫端石的紫色，如紫石英、紫玉英、紫云、紫泥……等。紫端石的致色矿物为铁矿物，包括主要的红色赤铁矿和黑色磁铁矿、褐色褐铁矿、绿色绿泥石以及未完全氧化的黄色菱铁矿等。因为铁矿物分布不均匀，组合比例不一，导致颜色也深浅不一，浓淡有别，有的显兰，有的显青，有的显灰，有的如猪肝等等，看石色时，因环境条件不同，粗面和光面上看又有差别，致使紫端石的颜色在紫的基调上千变万化，可谓色彩斑斓。但随砚石中铁矿物的减少，砚石的石色也趋灰且单调。

矿物成分：

 组成紫端石的矿物主要是黏土矿物类的水白云母以及水白云母变质的绢云母。还有少量的铁矿物、高岭石（？）和石英碎屑。铁矿物主要为赤铁矿，其次为磁铁矿、菱铁矿、绿泥石及褐铁矿等。砚石中含少量的白云母碎片、长石碎屑、锆石、电气石、金红石等。

 水白云母：属类似于云母的 黏土矿物，又称伊利石。化学式：KAL2[AL.si3o10(OH)2.nH2O]。白色、珍珠光泽、有滑腻感。肉眼和显微镜无法分辨，人们通常称为黏土矿物或泥质。在电子显微镜下观察，其形态为鳞片状，片径0.005-0.025毫米。水白云母是白云母的水化产物，即水化了的层状构造矿物，颗粒非常细，含有结构水和吸附水，是富水的矿物，这些特征导致端砚石含水，石质细腻、娇嫩、滋润，所以，端砚石中水白云母量的多少，决定砚石的优劣，是划分砚石等级的重要指标。

 绢云母：砚石中的绢云母是水白云母变的，化学式：KAI2[ALsi3O10](OH)2,绢云母常与水云母混在一起，很难估计其含量，含量高时砚石显丝绢状白色。绢云母比水白云母稍粗，一般0.01毫米，在光学显微镜下可以认出来，硬度2.5-3，绢云母强烈的丝绢光泽常使人觉得砚石有蒸汽挥发。绢云母是鱼脑冻、蕉叶白、冰纹、冰纹冻等石品的主要矿物成分。

 石英：组成砚石的重要矿物成分之一。化学式：sio2，硬度7，是摩氏硬度计中的标准硬度矿物，比重2.56-2.66。石英为碎屑状，是砚石最初沉积是混入物，大部分粒径在0.01毫米左右，偶尔有0.2毫米，甚至更粗一点，有条状、棱角状、亦有浑圆的。石英含量的多少，是衡量砚石石质的重要指标。

赤铁矿：组成砚石的重要矿物成分之一。赤铁矿，又称红铁矿、赭石。化学式：Fe2O3，晶体颜色为铁黑色——钢灰色。土状或粉末状的为赭红色。硬度3左右。比重5-5.3。砚石中的赤铁矿为赭红色的微粒状，粉末状、雾状，粒径0.01毫米以下，少量0.03毫米左右。

磁铁矿：端砚石的主要铁矿物之一。化学式：Fe3O4，其中FeO占31%，Fe2O3占69%。呈铁黑色，硬度5.5-6，比重4.8-5.3，有磁铁性，可为永久磁铁吸引。磁铁矿表面闪兰光。砚石中磁铁矿与赤铁矿共生，微粒状、粉末状，粒径小于0.01毫米。在不同的氧化还原条件下可与赤铁矿相互转化。

褐铁矿：是含二价铁（Fe++）的黄铁矿、菱铁矿、绿泥石等铁矿物的氧化物。化学式：Fe2O3.nH2O，黄褐色或深褐色。

黄铁矿：又称硫铁矿。浅黄铜色。出现于石品花纹内，而且很难发现，因为绝大部分已氧化为褐铁矿。化学式：Fes2。

菱铁矿：仅局部出现与砚石灭。化学式：FeCO3,呈粒状集合体，浅褐色，硬度3.5-4.5，常与绿泥石共生，在氧化环境下易转变为褐铁矿。

绿泥石：化学式：(Fe.Mg)3(Fe++.Fe+++)[ALsi3o10](OH)8，常与其它铁矿物组成集合体，如五彩钉。矿物呈微晶状、深灰——黑色，富镁时为瓶绿色，硬度3。

铁白云石：一般呈细脉状，化学式：Ca(Mg.Fe)[Co3]2.玻璃光泽。白色或灰白色，硬度3.5。在氧化环境下矿物表面容易析出氧化铁。

高岭石：化学式：(AL2Mg3)[si4o10][OH]2.nH2O,为富水的黏土矿物。以白色为主或带浅红、浅绿、浅褐、浅兰等色，硬度接近1，甚软，有滑感，颗粒非常细，很难辨认。

钛矿物：砚石的微量矿物，有金红石和白钛石。

白云母：呈碎片状，粒径小于0.1毫米，硬度2.5-3，是砚石中的碎屑物之一。

化学成分 

  紫端石主要由硅、铝、铁、镁、钾及微量的钙、钛、钠、磷等组成氧化物。其含量分别为：二氧化硅(SiO2)58.66-65.22%;三氧化二铝（AL2O3）15.67-19.88%；三氧化二铁(Fe2O3)4.04-7.49%;氧化铁（FeO）0.71-2.03%;氧化镁(MgO)1.83-3.37%；氧化钾（K2O）4.84-6.14%；氧化钠(Na2O)0.13-0.24%；二氧化钛（T1O2）0.78-0.81%;氧化钙（CaO）0.13-0.24%;五氧化二磷（P2O5）0.08-0.20%；氧化锰（MnO）0.00-0.09%;砚石中含硫酸根0.01-0.02%\灼烧量3.29-4.32%\水溶盐1%以下。Fe2O3与FeO的比值为2.28-10.55。上述数据表明，端砚石为富铝的硅酸盐。除富铝外，还富铁富钾，贫钙，Fe2O3大于FeO，K2O大于Na2O。砚石的灼烧量3.29-4.32%，表明水的含量比较高。

物理参数

 内容包括硬度、容重、显孔隙率、饱和吸水率、抗压强度、抗剪强度等，测试结果如下：

 摩氏硬度：2.8-3.5（4个样）

体积质量：2.7-2.82（克/平方厘米）

显孔隙率：0.93-3.49%

饱和吸水率：0.36-0.59%

抗压强度：860-1154（千克/平方厘米）

抗剪强度：181-212（千克/平方厘米）

从上述测试数据，可以看出紫砚石的如下物理特征：

1、              强度适中，比墨条的硬度（2.2-2.4）稍硬，但比刻刀的硬度（约5）低一倍左右。致使端砚下墨快、易雕刻。

2、              显孔隙率小，饱和吸收率低，说明砚石的矿物细、粒间间隙小，开型或小开型裂隙不发育，使砚石蓄水不涸。

绿端石

宋代米元章的《砚史》说：“绿石带黄色，亦为砚，多以为器材，甚美。而得墨快，少光彩。”这是最早绿石性质的文章，后人也一直沿用这个称呼。

绿端石主要有白云石组成，次为水白云母、石英碎屑、磁铁矿、方解石等矿物。白云石为碳酸盐类矿物，化学式：Ca.Mg[(Co3)]2,灰白色，因常含杂质而县绿色，有时在绿色基调背景还会显浅黄、浅褐，硬度3.5-4，比重2.8-2.9，绿石中白云石呈微晶等粒状，粒径0.01毫米以下，水白云母、磁铁矿、石英、方解石充填在白云石颗粒间。绿端石中氧化镁（MgO)占（15%），氧化钙（CaO）15%，二氧化硅(SiO2)30%，三氧化二铝（AL2O3）11%，三氧化二铁(Fe2O3)4%，氧化铁（FeO）3%，氧化钛0.3%。绿端石风化后常形成木纹、同心纹以及黄红色石皮，有很强的观赏性。

 

白端石

白端石，古书上简称白石。是肇庆（古端州）端砚的三种砚材之一。

白端石产于肇庆七星岩石牌村附近石山，地质图上称为壶天灰岩。

经鉴定，白端石属碳酸盐岩，为准同生泥晶粉晶——白云岩。岩石呈白色或浅灰白色，主要矿物成分，白云石98%，方解石2%。化学成分中：CaO占30.37%，MgO占20.87%，AL2O3占0.12%，Fe2O3占0.11%，SiO2占0.83%，MnO占0.005%，K2O占0.025%，Na2O占0.06%，SO3占0.03%，P2O5微量，酸不溶物1.065%。

 

 

 

 

 

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