对中国端砚石质的研究
凌井生
据史料记载和考古发现，中国在公元前11世纪就出现了章鸿氏砚。后又出现用纸、木、漆、骨、陶（瓷）、蚌壳、金属（金、银、铁、锡）以及水晶、玉石、岩石等为原料制作的砚。但这些砚仅作为容器使用，并无研墨的功能。到唐代中期，大部分均被淘汰出局，取而代之的是既能盛墨汁又能磨（研）墨的石砚。据清代马丕绪编撰的《砚林脞录》一书的记载，吉林、江苏、安徽、江西、浙江、福建、湖北、湖南、河南、山东、山西、陕西、甘肃、四川、广东、广西、新疆、贵州、台湾等19个省（区）的石砚数达到88种，并出现了一批石质较好的砚，如山东的红丝砚、广东端砚、安徽歙砚、甘肃洮砚等。为了弄清这些名砚石材的地质特征，科学地解释和定位，1996年原地矿部委托中国地质大学（北京）牵头，组织全国相关的地质单位开展《中国名砚地质学》专题研究，本人曾参与这个项目的研究工作，并具体负责端砚的研究，下面我就将其端砚部分的成果介绍给大家。
端砚为中国四大名砚之一，自宋代晚期自今，居砚坛之首800余年，今仍兴盛不衰。清代的一批文人，如陈令、陈恭尹、屈大均、马丕绪等，在归纳以往史书描述端砚特征的基础上，依据实践经验与体会，对端砚特征作过较全面准确的定性描述，并各自发表在文章内。本人依据这些文献资料，把各自的内容串在一起，叙述如下：
中国端砚具有“质刚而柔，体重而轻，体质之美，千奇百变，秀而多姿。着水研墨油油然，若与墨相恋，墨合愈坚者，其恋石也弥甚。温软嫩而不滑，发墨不耗，用不损毫，墨汁幼滑，细腻油润，停墨浮艳，永不腐朽。握之稍久，掌中水滋，摩之寂寂无纤响，按之若小儿肌肤，尝心悦目”。
上述描述是古人特别是官府的翰林学士，社会上众多的读书人、墨客、应试者等，数百年磨墨用砚积累的实践经验。从我们的研究获得的数据，证实古人对端砚石料的定性评定是科学的。
1、端砚有三个品种：紫端、绿端和白端。我们常讲的端砚是紫端砚。它是用肇庆端溪砚石矿床的紫色岩石制作的。岩石名称为含铁质水（绢）云母板岩。
2、砚石的基本色为紫色。次为灰、青黄、紫红、紫蓝、紫青、猪肝紫等。由于砚石中所含铁离子的阶位变化，导致砚石的颜色多变以及大量的色斑花纹。
3、组成砚石的基本矿物成分为水云母，包括少量的绢云母，当其含量达到60%以上时，就可以成为砚石。
水云母属粘土类矿物，其化学成分为KAL2[（Al，Si）Si3O10（OH）2•nH2O]。矿物颜色为白色，显珍珠光泽，有滑腻感。电子显微镜下观察，砚石中的水云母是互相交织在一起的鳞片集合体，其粒径5-25微米，水云母中有小部分已转化为绢云母。水云母是含水的矿物，是导致端砚石滋润的原因。
4、砚石中含有恰到好处的铁矿物和石英碎屑，是导致端砚石品花纹变幻无穷和下墨如风的原因。铁矿物呈粉尘状，分布极不均匀。石英碎屑呈棱角状，均匀分布。
5、端砚石为硅酸盐类岩石。主要硅酸盐成分为硅、铝、铁、钾等，属富铁、钾、贫钙的硅酸盐类岩石。其中SiO2占56-66%；Al2O3占16-24%；K2O占5-8%；铁质4-9%。
6、端砚石的肖氏硬度平均52，最小37，最大60；体积密度平均2.78（g/cm3），发墨量平均6.67（mm3/min）,饱和吸水率（WG）0.6（%）。
7、砚石中的石品花纹按性质划分，其品种达20余种，因为每一种花纹的形态、大小、位置和组合的差异导致端砚的唯一性非常突出，从第一方端砚问世到现今，无一方是相同的，所以，具有无穷的工艺美术创作条件。
广东肇庆的砚石矿床形成于4亿年前的泥盆纪中期滨岸潮坪环境，原始物质为潮坪低处的胶泥，经过固结成岩等一系列地质作用和成岩后的岩浆气热变质作用，构造作用，使胶泥转变成水云母型粘土岩和板岩，出露地壳浅部后又遭受水、气风化等退变质作用，历经数亿年的地质演化，最后才形成现在的端砚石矿床。
作者：凌井生（广东省719地质大队原总工程师、肇庆市端砚协会顾问）