第二节　工业矿物与岩石的研究历史

一、矿物原材料应用史

在人类的文明及进化中，天然矿物岩石原材料发挥了十分重要的作用。近年对江西万年仙人洞早期原始陶器的碳同位素定年，揭示了早在2.0万～1.9万年前，中华古人就已初步掌握了制作原始陶器的技术，并用于烹制食物（Wu et al，2012）。

在距今1.2万年前的旧石器时代，中华先民就已形成我国北方的小石片石器传统和南方的砾石石器传统。对距今1.2万～0.9万年间的新石器早期的文化研究，在湖南道县玉蟾岩、江西万年仙人洞、广西邕宁顶狮山、河北徐水南庄头、山西怀仁鹅毛口、北京怀柔转年等地，出土了原始陶器残片和磨制石器。公元前7000～前5000年的新石器时代中期，出现了玉器、彩陶、白陶等，说明先民手工业的发展。新石器时代晚期，至距今约四五千年的新石器时代晚期的晚段，可能就是传说的“三皇五帝”时代。中国历史上以中原为中心的夏文化，最初形成于“龙山时代”，即夏王朝诞生时期（刘庆柱，2000）。

中国壶的出现最早可追溯至新石器时代，如河南新郑裴李岗文化遗址出土的一件陶质小口双耳壶，高16.5cm，口径6.4cm，腹部呈球形或椭圆形，耳附于肩部，作半月形，竖置或横置，造型独特。此类陶制壶在各地新石器时代遗址都有大量出土（李明珂，2007）。

对河南偃师二里头约公元前2100～前1700年的夏王朝都城遗址的考古，发现两座各自逾万平方米的大型殿堂建筑遗址、铸铜遗址，多座包含丰富随葬品并含朱砂的墓葬，以及青铜器、大型玉器和陶质礼器等。对陕西长安的丰镐遗址的考古，发现了西周不同时期的建筑基址十余座，以及一些青铜器窖藏；对陕西扶风的周原遗址的考古，发现了西周时代的大型建筑基址，铸铜、制陶、制骨等手工业作坊遗址，以及铜器墓、铜器窖藏、占卜甲骨片和铸铭铜器。三门峡虢公墓西周晚期铁器的发现，江西瑞昌铜岭、湖北大冶铜绿山、安徽南陵与铜陵、山西中条山等地的铜矿、冶铁遗址发掘，山西侯马铸铜遗址、河南西平酒店铁矿开采、冶铸遗址的清理，反映了商周时期金属矿的开采、冶铸技术已达到相当的水平（刘庆柱，2000）。

春秋战国时代，郑国以铁铸刑鼎标志着铁器的出现。战国时，铁制工具广泛使用，比欧洲早一千多年。冶铁业的发展，表明当时的铁矿开采（如山东金岭镇铁矿）、耐火材料的使用和熔剂的选取，都达到了相当的水平。到秦代，冶铁业和铁器的使用得到了很大发展。然而，铁器普遍用于生产则是在西汉。在西汉初年，开始以煤作燃料，使钢铁质量达到了很高的水平。冶铁业是汉代三大手工业之一，考古发现以河南南阳瓦房店、巩县铁生沟、郑州古荥镇和温县招贤村的冶铁、铸造遗址最具代表性，反映出当时已发明了铸铁柔化术、块炼渗碳钢、脱碳钢和百炼成钢等技术（刘庆柱，2000）。

我国古代把矿物、岩石统称为“石”，最早记述石头的是春秋战国时期（公元前770～前221）的《山海经》。国外最先研究石头的著作，是希腊公元前500～前400年的《关于石头的论文》。春秋战国时代，出现了我国历史上最早一批记载当时利用矿物的著作，如《禹贡》《考工记》《山海经》《管子》等。《山海经》中就有水晶、雄黄等矿物名称的记载，并沿用至今。《山海经》中还记述了各种矿产的产地、用途和性质。韩非（约公元前280—前233）在《内储》中有“荆南之地，丽水之中生金”的记载。《管子·地数》篇中记载：“天下名山五千三百七十，出铜之山四百六十七；出铁之山三千六百有九。”并科学总结了金属矿产的形成规律：“山，上有赭者，其下有铁；上有铅者，其下有银；上有丹沙者，其下有黄金；上有慈石者，其下有铜金；此山之所见荣者也。”这里的赭、丹沙和慈石分别为赭石（即赤铁矿）、辰砂和磁石（即磁铁矿）。

我国最早的药典《神农本草经》载药365种，其中矿物药达41种。秦汉以来，特别是在唐宋两代采矿业大发展的基础上，颜真卿（709—784）、沈括（1031—1095）所著《梦溪笔谈》、杜绾著《云林石谱》（1133）总结了有关矿物资源的地质现象和找矿方法。至明代，《本草纲目》（李时珍，1578）、《天工开物》（宋应星，1637）两部著作则描述了多达160余种矿物的产地、性状和用途。《本草纲目》中载金石类161种，分为金、玉、石、卤石类，如加上土类，则多达200余种药用矿物。明代王士性著《广志绎》卷4记载：“浮梁景德镇，雄村十里，皆火山发焰，故其下当有陶殖应之。”陶殖即高岭土。

在国外，矿物学作为一门独立研究领域，是以德国医生Georgius Agricola的著作De re Metallica Libris Ⅻ（1556）为标志。Agricola总结了许多世纪以来民间积累的观察现象，并根据自己的观察，提出了几种矿物的性质，包括颜色、透明度、光泽、硬度、挠性和解理（Zoltai ＆ Stout，1984）。在外国科学家关注于矿物外观性质的时候，中国古代科学家早已掌握了矿物的药用价值。如石膏、芒硝用作药石，在南朝梁代著名的医药学家陶弘景（456—536）的著述中即有论述。

石棉在中国古籍中称为“不灰木”“石绒”“石麻”，以石棉织成的布称为“火浣布”“火毳”。《山海经》中，就已有关于用石棉制成“火浣布”的记载。晋朝（265—420）文献记载，在周穆王时（公元前926—前922）中国即已有“火浣布”，可以投入火中烧去污垢，出火振去灰烬，使布色皓然若雪；还记载在燕昭王时（公元前310），已利用石棉纤维可以吸油而不燃的特点作为灯芯（陶维屏等，1987）。

在商周时期（公元前1600—前771），我国已掌握利用多种矿物染料为服装染色的技术，如以赭石（赤铁矿）、赤砂染红，石黄、石绿、石青作为黄、绿、蓝色染料。战国时（公元前475—前221）丹砂、石黄、雄黄、雌黄、红土、白土等矿物染料还用于漆器彩绘。对敦煌石窟壁画所使用的30余种颜料的研究表明，壁画颜料主要来自进口宝石、天然矿石和人造化合物，证实在1600多年前，我国最早将青金石、铜绿、密陀僧、绛矾、云母粉作为颜料应用于绘画中，其化学工艺技术和颜料制备技能居世界领先水平。

在8000年前的史前时代，中华先民爱玉崇玉的传统已近形成。最早的玉器出现于北方兴隆洼文化，玉器色泽纯正，磨制光滑。史前时代已熟练地掌握了琢制玉器的技术，治玉工序分为采玉、开眼、解玉、钻孔、打磨、镂刻、抛光等。史前玉器文化以北方的红山文化和南方的良渚文化最为发达（王仁湘，2007）。新石器时代出土的玉文化遗址达7000余处，出土玉器数十万件。在浙江余姚“河姆渡文化”遗址，曾出土不少以萤石制作的珠、管、玦、璜等饰物，这是我国历史上最早的美石装饰品。

在辽河上游内蒙古翁牛特旗三星他拉村和黄彀屯村，先后出土了不少以岫玉制作的管、珠、环、璧和一些墨绿色、黄色龙形及其他兽、禽形饰物。其中的玉龙属首次发现，特定名为“三星他拉玉龙”“黄彀屯玉龙”。安徽凌家滩新石器时代晚期遗址距今约5500～5300年，从1985年遗址被发现以来，四次发掘出土了大量精美玉器、陶器和石器，包括玉人、玉龙、玉鹰、玉版、玉勺、红陶土块建筑遗迹、东陵玉、玉钺及斧、玉管微雕、石钻、玉戈及玉虎首璜等。在江苏青莲岗发掘的一批5000年前的人类遗物中，有玛瑙和手镯、圆珠、圆环等。陕西姜寨出土的白玉和绿松石耳环，其时代还要早。

最早关于宝石产地的记载见于春秋战国时期的《山海经》中。此后，在先秦时代的《荀子·劝学篇》、晋代张华的《博物志》、梁代的《地镜图》中，都有找玉经验的记载。东晋葛洪的《抱朴子》记载，三国吴景帝（258—264）时发掘出一东汉（25—220）广陵豪富的大冢，棺内置云母石厚一尺，尸下有白玉璧三十枚。

和田玉古称昆山玉，以产于新疆和田（古“于阗”）地区而得名。在新疆若羌县罗布淖尔出土的新石器时代文物中，即有和田玉斧。陕西石峁龙山文化遗址出土的文物中，有用青玉制作的镰刀、玉斧等。河南安阳殷墟出土的青玉盘，雕琢精美，距今3200多年。《山海经·西山经》记载：“黄帝乃取密山之玉荣，而投之锺山之阳。瑾瑁之玉为良，坚粟精密，浊泽而有光。五色发作，以和柔刚。天地鬼神，是食是飨。君子服之，以御不祥。”其中的“密山”和“锺山”即指新疆昆仑山的密尔岱山和于阗南山。这表明早在原始社会时期，黄帝就曾采取和田玉，并发现和认识了其工艺美术性能。

独山玉产于河南省南阳市北郊的独山，又名南阳玉。在南阳县黄山的新石器时代文化遗址中，即见有距今约6000～5000年的独山玉铲、玉凿、玉璜等。在安阳殷墟出土的444件有刃石器中，7件是用独山玉制作。据《汉书》记载，当时的南阳独山称为“玉山”。现今独山东南脚下的“玉街寺”旧址，即是汉代产销玉器之处。

岫岩玉（简称岫玉）传统上指蛇纹石质玉，但也产少量透闪石质玉，因产于辽宁省岫岩县而得名。在距今约7200～6800年的沈阳新乐文化遗址，出土有用岫玉制作的刻刀。在辽宁朝阳和内蒙古赤峰一带距今约5000年的红山文化遗址，出土有用岫玉制作的手镯等多种玉器。河南安阳殷墟5号墓出土的大量玉器和河北满城汉墓出土的“金缕玉衣”的玉片，也有一部分是用岫玉制作的。

梅花玉是中国历史上的名玉，因产于河南汝阳县，故又有汝州玉、汝州石之称，因其磨光后呈现美丽的梅花状图案或花纹而得名。相传东汉光武帝就视“汝州玉”为国宝。北魏郦道元的《水经注》记载：“紫逻南十里有玉床，阔两百丈。其玉缜密，散见梅花，曰宝石。”这里的“紫逻”即紫逻山，为梅花玉产地。《直隶汝州全志》称：“汝州有三宝：汝瓷、汝玉、汝帖。”此“汝玉”即梅花玉。

春秋战国时期，许多诸侯国都有自己的镇国之宝。《战国策》载：“周有砥厄，宋有结绿，梁有悬愁，楚有和璞。”和璞即和氏璧，据《韩非子》记载，系由楚国玕玉能手卞和采于荆山（今江西三清山，古称怀玉山；又今湖北武当山东南，汉江西岸漳水发源地，山有抱玉岩，传为楚人卞和得璞处），初不为人知。后由楚文王赏识，琢磨成器，命名和氏璧，成为传世之宝。春秋战国之际，几经流落，最后归秦，由秦始皇制成玉玺，即后世所称之传国玉玺。秦灭后此玉玺归于汉刘邦。入唐后不知所终。秦王政十年（公元前237年），李斯《谏逐客书》云：“今陛下致昆山之玉，有随和之宝。”后者即指“隋侯之珠”与“和氏之璧”两件瑰宝。

在宝石加工方面，大约公元前2000年，在印度曾出现经过热处理的红玛瑙和肉红玉髓。在公元前1300年的埃及土坦克人的坟葬中，有经染色的肉红色玉髓。我国先秦和秦代，已有关于宝石改善加热法的文字记载。《淮南子·淑真训》记述：“锺山之玉，炊以炉炭，三日三夜，而色泽不变。”唐宋时期宝石改善的技术已较成熟。《宝石说》记载：陈性玉记云，有受石灰沁者，其色红如碧桃，名曰孩儿面，有受血沁者，其色赤，有浓淡之别，如南枣北枣，名曰枣皮红，此外有朱砂红、鸡血红诸色，受沁之深难以深考，总名之曰十三彩。宋宜和政和间玉贾赝造，将新玉琢成器皿，以虹光草叶罨之，其色深透，红如鸡血。虹光草出甘肃大山中，其汁能染玉，用草汁入矽砂少许，罨于玉纹表裹间，用新鲜竹枝燃火逼之，则深入肤理，红光自透背，今世呼为老提油者是也，此来玉工每以极壤夹石之玉染造，欲红则入红木屑中煨之，其石性处即红，欲黑则入乌木屑中煨之，其石性处即黑，谓之新提油（章鸿钊，1930）。

我国的卤水很早即已开采。《山海经》中就有关于四川开凿盐井的记载。西晋初左思《蜀都赋》有“火井沉萤于幽泉”等句，说明在此之前已能用天然气煎煮采得的卤水。《后汉书》中有关于四川盐井出火和煮盐的记载。

石材在古代建筑上的应用，当推我国著名的安济桥（赵州桥）。桥在赵州（今河北赵县）洨河之上，建于隋朝开皇中期（591～599），跨度长37.47m，为石砌单孔大弧券桥，由工匠李春所造，历经1400余年，保存至今，在用材及建筑艺术上，即使以现代的眼光来看，也令人赞叹。可以与之媲美的，还有福建泉州用花岗石砌成的洛阳桥（建于1053～1057年，长1200m，宽5m）、安平桥（建于1138～1151年，长2251m，最大条石重25t）、著名的卢沟桥（建于1187～1192年，长212m，宽超过8m），以及由花岗石砌成的泉州双塔（建于1238～1250年）、山东历城的四门塔（建于611年）等古建筑（陶维屏等，1987）。

二、传统陶瓷工业发展史

人类制造、使用传统陶瓷制品有着悠久的历史。据考古，国外在约公元前6500年，就出现了烧制的黏土制品，而在公元前4000年左右，制陶业已大为发展。高岭土最早在我国用作陶瓷原料。对距今1.2万～0.9万年间的新石器早期的文化研究，在湖南道县玉蟾岩、江西万年仙人洞等地出土了原始陶器残片。河南新郑裴李岗和河北武安磁山出土的陶器，制于公元前五六千年。中国也是最早利用黏土烧制砖瓦的国家，在西周（公元前1100—前770），我国即已有黏土制成的瓦和铺地砖。在埃及，黏土制品出现于约公元前5000年。

在我国浙江公元前5000多年前的河姆渡遗址，发掘的陶器就有夹碳黑陶、夹砂陶等多种。史前文化分为仰韶文化（彩陶文化）和龙山文化（黑陶文化）。前者以河南渑池仰韶村新石器时代晚期遗址的有红黑花纹的彩陶片为代表，后者则以山东历城县龙山镇城子崖遗址的薄胎黑色有光泽的陶片为代表。龙山黑陶在烧制技术上有了显著进步，开始采用陶轮制坯，胎薄而均匀。黑陶中最精致的制品，表面光亮，厚仅1mm，有“蛋壳陶”之称。以上考古发掘证明，在新石器时代，中华古人就已掌握了制陶技艺。

白陶最初发掘于河南安阳距今约3000年的殷商时代的遗存，同时发现施釉的陶器与之共存。至秦代（公元前246—前206），曾以大量砖瓦修建长城，这是陶器制品用于建筑的开始。秦俑坑的发掘，证明秦代的制陶工艺已非常发达，大批尺寸类同真人真马的精致陶俑，当时已能成型和烧制得完美无缺。秦始皇陵兵马俑坑是20世纪最重大的考古发现之一，号称世界第八大奇迹，被联合国教科文组织列为“世界文化遗产”。

汉代（公元前206—公元220）是我国陶器制造很发达的时代。历经商周至战国原始瓷的发展期，汉代的原始瓷器品种大为增多。汉代的绿釉陶器是以铜化合物为着色剂的低温铅釉制品。原始瓷器则是以铁为着色剂的青釉器，故称为原始瓷器，它是青瓷的前身。近年来在浙江德清县火烧山考古发现了一处西周晚期至春秋晚期的原始青瓷窑址。发掘揭露了3条龙窑床，是目前已发掘的最早的原始瓷龙窑遗迹。浙江上虞出土的瓷器制于公元一世纪的东汉。东汉晚期，浙江地区的陶瓷工艺进步较快，由于采用瓷石为原料制胎和窑炉温度的相应提高，越窑已开始制作瓷胎致密、釉层较厚而光润美观的青瓷。这是我国陶瓷史的一个重要转折。

唐代（618—907）我国文化颇为发达，由于生活需要和当时禁用铜器的结果，陶瓷制造业有了更大的发展。以越窑青瓷（浙江绍兴）和邢窑白瓷（河北邢台）为鼎盛时期。浙江当时为瓷器的制造中心，制品以铁为着色剂的青釉为主。唐代的三彩器也很有名。近年发现的景德镇附近的胜梅亭窑，在唐代已经能烧制质量较高的瓷器。

宋代（北宋960—1127，南宋1127—1279）以来，我国南北各地的窑业继承唐代传统，得到了极大发展。当时，河北曲阳县的定窑、彭城镇的磁州窑，陕西耀县黄堡镇的耀州窑，河南临汝县的汝窑、禹县的钧窑，浙江的龙泉窑及江西的景德镇窑均负盛名，为其后各时期窑业的发展奠定了基础。

定窑与磁州窑产品以白色为主。定窑尚有黑色及紫色制品，并以刻花、印花装饰著称；磁州窑则有白器和黑器产品，并有在白釉上用黑色、赭色、茶色等色料作画，开创了用笔彩绘的装饰方法。汝窑制品以卵青色为主，器物通体有极细纹片；其釉呈青色，是我国烧瓷技术采用铁还原着色的划时代发展。耀州窑以青器为上，近似汝窑产品，装饰多用凸雕与印花，如串纸莲、莲瓣碗等，简朴壮美，为其他窑所不及。钧窑产品的釉面色调种类较多，如葱绿、茄皮紫、鹦哥绿、猪肝红以及窑变等。钧窑在我国制作红铜釉最早，著称于世。龙泉窑继承唐代越窑的优良传统，制造青瓷，誉满海内外。相传龙泉窑创建者为章姓兄弟：“哥窑”产品呈淡青色、炒米黄色，有“百圾碎”及“鱼子”等裂纹釉，冠绝当时；而“弟窑”产品以青色与翠色为主，胎较薄，纯翠如美玉，紫口铁足，但少纹片。

景德镇窑起源于南北朝的陈代（557—589），发展于唐代，至北宋景德年间始置镇；当时大量生产“色白花清”的影青瓷。北宋末年开始红釉器的制作。至南宋年间，则仿定窑而生产白釉瓷器。南宋以后，特别是从明代开始，景德镇成为我国瓷业中心。明代以来，历代王室都在这里设过御窑厂，至今仍为我国重要的瓷器产地之一。

唐宋以来，铜和陶瓷茶具逐渐代替金、银、玉制茶具，陶瓷工艺兴起是茶具改进发展的根本原因。《宋稗类钞》说“唐宋间，不贵金玉而贵铜磁（瓷）”。铜茶具相对金玉来说，价格更便宜，煮水性能好；陶瓷茶具盛茶能保持香气，因而易于推广，受大众喜爱。唐代陆羽的《茶经》中尤其推崇青瓷，“碗，越州上，鼎州次，婺州次……或者以邢州处越州上，殊为不然。若邢瓷类银，越瓷类玉，邢不如越一也；若邢瓷类雪，则越瓷类冰，邢不如越二也；邢瓷白而茶色丹，越瓷青而茶色绿，邢不如越三也”。可见早在唐代，士大夫文人讲究“察色、嗅香、品味、观形”（吴天麟等，2007）。

明代（1368—1644）景德镇的制瓷工艺继承了历代的优秀传统，在技术和艺术上都有了极大发展。从原料开采、精选、胎釉配方改进、成型、干燥到烧成和装饰等一系列工艺过程都有显著改进。如当时已能烧制“半脱胎”和“大龙缸”等大型制品。自宋景德年间置镇以来，景德镇各王室的瓷厂所烧造的，均以各皇帝的年号作为款识，如明代“成化年制”、清代“康熙年制”等，其制品即称之为“成化窑”“康熙窑”。制品有白瓷，以钴为着色剂的青花白瓷，铜为着色剂的霁红釉、釉里红以及釉上五彩。当时仿制的宋代各窑制品，釉色精美。

清代（1616—1911）窑场分布更广，但仍以景德镇为中心。其制瓷技术继承了明代的优秀传统并加以发展。清初，17世纪中叶至18世纪末，景德镇的制瓷技术达到历史上的空前水平，制品种类更为丰富。除明代已有的品种外，尚有釉上粉彩，各种低温和高温颜色釉，并因供应出口的需要，也从事“洋瓷”的专门制作。清代乾隆以后，陶瓷工业生产逐渐低落，制品质量随之下降。除景德镇外，清代尚有广窑、宜兴窑、建窑、博山窑等。

宜兴陶器起源于宋代。其产品属于炻器类，表现出精湛的装饰艺术。宋、明时期尚有建窑（福建）及广窑（广东）等窑场多处。明洪武二十四年（1391）九月，太祖朱元璋下诏废团茶，改贡叶茶，从而确立了叶茶泡饮法的主导地位。叶茶取代抹茶带动了茶具在各方面的变化，也使直接用瓷壶或紫砂壶泡茶叶饮用成为时尚。“茶壶”之说即出现于此时。实物证据和史料记载，紫砂壶的出现是在明代。明人周高起的《阳慕茗壶录》记载，明代嘉靖制紫砂器艺人龚春的出现，把中国紫砂器推向一个新的境界。龚春少时从金山寺一和尚学制陶器，勤于捏制，终成大家。成宜兴紫砂制作一代宗师后，其作品被称为“供春壶”，当时有“供春之壶，胜于金玉”之美称（李明珂，2007）。清代宜兴紫砂壶制作仍兴盛不衰，亦多名师。如嘉庆、道光年间的陈鸿寿（字曼生），所制茶壶名“曼生壶”。历史上曾有“一壶重不数两，价重每一二十金，能使土与黄金争价”之说（吴天麟等，2007）。

硅酸盐玻璃的制造是一种古老技艺。早在石器时代，人类就已应用天然玻璃黑曜。在约公元前1.2万年，已出现釉面石珠。成型玻璃则见于公元前7000～前5000年。大约在公元前1500年，埃及已有稳定的玻璃工业。我国有关玻璃制作的最早记述见于东汉，王充的《论衡》说，术士熔炼五种石块，铸成阳燧，可在日光下取火。据考古，在广州市象岗山发掘出秦末汉初（约公元前210～公元前110）南越王国第二代王赵昧的陵墓，其随葬品中有一块浅蓝色透明的平板玻璃，长9.5cm、宽4.5cm、厚0.3cm，与现今的玻璃无异。这是目前所知我国最早的平板玻璃。

我国对耐火材料、冶炼熔剂和石墨的使用也很早。在西汉（公元前206—公元25）中晚期的河南巩县铁生沟遗址中，即发现由耐火黏土掺石英等制成的耐火砖，且其种类多样，用于不同的炼炉及炼炉的不同部位。铁生沟遗址中，对熔渣的化验说明，当时冶铁已使用了碱性熔剂。铁生沟出土的铁攫，具有与现代球墨铸铁的Ⅰ级石墨相当的带放射状的球状石墨。这是我国古代铸铁技术的杰出成就，也是石墨在冶炼业中的最早应用，而现代球墨铸铁是1947年才研制成功的（陶维屏等，1987）。北宋（960—1127）定窑（今河北曲阳）使用白云石作釉料，南宋（1127—1279）景德镇则开始用石灰石作釉料。

在水泥制造技艺方面，埃及人最早以煅烧石灰作为灰浆使用。罗马人则用煅烧石灰和白榴火山灰混合，制造出一种天然的水硬性胶凝材料。其后这一技术似乎失传了。大约在1750年，英格兰人重新发现了轻烧的黏土质石灰的水硬性质。1824年，Joseph Aspdin申请了关于Portland水泥制造工艺的专利，现今所用工艺与之基本相同。

然而，用人造轻骨料和胶凝材料作为建筑材料，在我国却有十分悠久的使用历史。在距今7000～5000年的甘肃秦安大地湾新石器文化遗址中，发掘出我国年代最早的类似殿堂式的房屋建筑，其主室的地坪光洁平整，分四层制作，其中一层就是用人造轻骨料作集料的混凝土，胶凝材料是人工烧制的当地料礓石。人造轻骨料具有容重小、保温、防潮等优点，中华先民在5000多年前竟会使用，实乃建筑史上的奇迹（陶维屏等，1987）。

三、材料应用与社会发展

人类对天然矿物原材料的应用，是人类社会发展的物质基础和文明进步的重要标志。

1.天然矿物原材料的应用是人类社会发展的物质基础

据考古研究，距今170万年前的云南元谋人，就已懂得选择质地坚硬的石英岩打制石器。在山西峙峪发掘出土的距今2.8万年的旧石器时代的峙峪人文化遗物中，已出现了琢磨过的石簇。在距今1.2万～0.9万年间的新石器时代早期，则使用打制为主、局部磨光的石器，开始出现原始陶器。公元前7000～前5000年的新石器时代中期，新出现的玉器、彩陶、白陶等，说明了先民手工业的发展；骨笛、陶祖和契刻的龟甲，则反映了先民的文化与精神生活。新石器时代晚期，是我国氏族社会的繁荣时期，也是中华古代文明逐渐形成的时期。

人类进入红铜时代，亦称铜（金）石并用时代，在美索不达米亚和埃及等地始于公元前4000年，在我国始于公元前2000年，代表性的如齐家文化遗址。青铜（红铜与锡的合金）时代，在美索不达米亚和埃及等地始于公元前3000年，在我国至少为商代（公元前16—前11世纪），已建立奴隶制国家，有相当发达的农业和手工业，并已有文字。

人类进入铁器时代，即进入有文字记载的文明时代。在国外，最早锻造铁器的是赫梯王国，约在公元前1400年。在我国，到春秋末年（公元前5世纪），大部分地区已使用铁器。

在新石器时代晚期，商代由玉制工具演化，出现了大批玉器。至殷商时代，玉石被大量用于制作各种礼器和佩饰。不少历史学家认为，在石器时代和青铜时代之间，大致相当于新石器时代晚期，可称其为“玉器时代”。

2.天然矿物原材料的应用是中国古代四大发明的物质基础

中华先民对天然矿物物理性能的利用至少可追溯到公元前3世纪以前。战国时，已有用天然磁铁矿琢磨而成的指南针，称为“司南”。其最早的记载见于约公元前3世纪的《韩非子·有度》。北宋沈括的《梦溪笔谈》中，对于磁石磨成的指南针已有详细记载。

我国古代不少矿物是因炼丹术而利用的。火药就是伴随着炼丹术的发展而问世的。在东晋（317—420）葛洪的《抱朴子内篇》中，就有用云母等炼制“长生仙药”的记载。硫黄、芒硝最早出现在唐代（618—907）的炼丹术中。在八九世纪前后的《真元妙道要略》中，记载有将硫黄、硝石与蜜混在一起燃烧，可以“焰起，烧手面及屋宇”。蜜加热而成炭，此即为硫黄、硝石与炭混合而成的原始黑火药。

殷墟甲骨文是一种十分成熟的文字。然而，与其说它代表着汉字的成熟，不如说其反映着文字载体的突然改变。文字发展是一个十分缓慢的过程，因而汉字的起源应远在殷墟甲骨文之前。许多专家认为，良渚文化的多字陶文和龙山文化的丁公陶文已是成熟的文字。安徽蚌埠的双墩遗址距今7000多年，考古发现了很多陶碗碎片，每个碗底有一个字，发现了600个字符，而且文字形态可与甲骨文相互参照（杨义，2009）。对距今约9000年的河南贾湖遗址的考古研究，更发现可能是最早的汉字笔迹的刻画符号（王昌燧等，2003）。

唐兰在《古文字导论》中曾推论“汉字有一万年的历史”。从龙山出土的黑陶尊外部表示太阳初升景象的合体字来看，汉字最晚在距今约5000年的新石器时代晚期就已经创造出来了（鲁毅，2007）。十余年前，在山西陶寺城址的考古发掘中发现了迄今为止中国最为古老的文字遗迹，即在陶寺城址的晚期居址中出土的一件残破的陶扁壶，其正面鼓腹部和平直背面分别用毛笔蘸朱砂书写的一个“”字和两个字符，即“”。有一种观点认为扁壶上的三个字符可以隶定为“”。“”又即“明文”，可解释为是记述尧的功绩与德慧，并用朱书的方式传诸于后世，弘扬于九州。同时出土的还有龙盘、土鼓、特磬、彩绘陶簋、玉琮、玉璧、玉佩、玉兽面、玉钺、玉戚等礼器、祭器等。这些考古发掘使尧、舜、禹的时代成为确凿的历史。从尧的酋邦制时代至今约4800年（申维辰，2004）。由此可知，在殷墟甲骨文之前，用作记录文字信息的载体材料已有陶器！而国人使用毛笔和朱砂（辰砂）书写文字，居然始于远古尧的时代！

此外，还出土一件至为宝贵而近乎精美的铃形青铜器，这是中原地区龙山文化中唯一的一件具有成熟造型的青铜器。它长6.3cm，宽2.7cm，高2.65cm，成分中含铜量97.8%，含铅1.54%，含锌0.16%（申维辰，2004）。陶寺遗址属于考古学上龙山文化的晚期，根据现有的测年资料，其时代大约是从公元前2600年到公元前2200年（李学勤，2007）。由此可见，中华先民至少在距今4200年以前，就已掌握了较成熟的青铜制作技术。

商周时代，又把需要保存的文字铸在青铜器上，或刻在石头上，称为钟鼎文、石鼓文。到了春秋末期，则开始使用新的书写记事材料“简牍”。把文字写在简牍上，较之刻在甲骨上、石头上或铸在青铜器上，要方便得多，只是要“连篇累牍”，十分笨重。当时，已有用绢帛作书写材料的，但绢帛价格昂贵，连孔夫子都感叹“贫不及素”。素即绢帛。

《后汉书·蔡伦传》记载：“自古书契多编竹简，其用缣帛者谓之纸，缣贵而简重，并不便于人。伦乃造意，用树肤、麻头及蔽布、渔网以为纸。元兴元年奏上之。帝善其能，自是莫不以用焉，故天下咸称‘蔡伦纸’。”自此，即把蔡伦向汉和帝献纸的那一年（105）作为纸诞生的年份。

《中国考古学·秦汉卷》根据20世纪以来的考古发现指出，早在蔡伦之前的西汉时期，中国已创造出了麻质植物纤维纸。随着西北丝绸之路沿线考古工作的不断进展，在陕西、甘肃、新疆等地许多西汉遗址和墓葬中发现西汉不同时期制造的古纸。这些古纸不但都早于蔡伦纸，而且有些纸上还有墨迹字体，说明已用于文书的书写。这说明，早在公元前2世纪西汉初期我国已经有造纸技术，而且应用于包装、书写和绘图等领域，比东汉蔡伦造纸早两三百年（刘庆柱等，2010）。

对东汉麻纸的模拟试验表明，其制造工艺至少要经过浸湿、切碎、浸灰水、蒸煮、洗涤、舂捣、再洗涤、打槽、抄纸、晒纸、揭纸等十多道工序。如果用渔网等作原料，还必须有石灰碱液蒸煮这样加强对纤维的腐蚀度和净化度的工序，这正是后世化学制浆技术的滥觞。在古代多种类型的纸中，只有用植物纤维制造的蔡侯纸对世界造纸工业及人类文明传播产生了深远影响。

纸的推广使用，使书籍、文献资料的数量猛增，有力地促进了科学文化知识的传播。在印刷术发明之前，由于著书的增加引起抄书之风盛行，促进了书法艺术的发展和汉字字体的变迁。中国独特的传统水墨和彩墨绘画，也是和纸的特殊品种——宣纸密切相关的。魏晋以后，纸逐渐取代帛简而成为占支配地位的书写材料（王渝生，1999）。

纸还是我国古代另一项重大发明——印刷术出现的物质前提。沈括在其《梦溪笔谈》中记载，宋代庆历年间（1041—1049），毕昇发明活字印刷，“其法：用胶泥刻字，薄如钱唇，每字为一印，火烧令坚”，排版印刷。显然，活字印刷术的发明，与使用以黏土类原料制成的陶质材料有关。元大德二年（1298年），农学家王祯在其撰写的《农书》卷尾附“造活字印书法”一文中明确记载，“近世又铸锡作字，以铁条贯之，作行，嵌于盔内，界行印书”。这一记载足证中国在13世纪末，已有金属活字印刷。

中国开始应用雕版印刷术比欧洲大约要早800年，而毕昇发明的活字版印刷术则比古登堡使用的金属活字早400年。这在汉文、波斯文及西方文献中都有明确记载（史金波等，2000）。西班牙著名作家门多萨16世纪出版的《中华大帝国志》中，明确提出古登堡的活字印刷术是从中国辗转传入德国的。德国人约翰·古登堡用铅锡合金制作拉丁文活字，于15世纪中期印制了《四十二行圣经》，对活字印刷的发展和在欧洲的传播作出了重要贡献。

3.矿物材料的应用促进了对外文化交流

汉唐王朝被誉为中国古代史上的黄金时代，又是中外文化交流最为广泛的时代。考古学对波斯萨珊王朝银币、东罗马金币、金银器、玻璃器、外销瓷、佛教遗物等的研究，对丝绸之路的考察，揭示出秦汉至元明时代中国与中亚、西亚、东欧、南亚、东亚乃至北非地区的文化交流。

中国瓷器作为我国古代的伟大发明之一，对世界各国的影响很大。远在公元前一世纪的东汉时期，我国就掌握了制瓷技术。在英语中，陶瓷china一词系由中国China转化而来，而作为陶瓷主要原料的高岭土kaolin和主要组成矿物高岭石kaolinite，又都是以中国瓷都景德镇的陶瓷原料产地高岭村来命名的。英国是欧洲瓷业先进国家，但在1755年发现康沃尔等地的高岭土之前，其所用的高岭土一直由中国输入（陶维屏等，1987）。

7世纪初，中国瓷器由海路传到埃及等国，阿拉伯人把瓷器传到了中亚及西亚各国。埃及人从法特米王朝（969—1171）开始仿造中国瓷器。此后，阿拉伯、土耳其、意大利、荷兰等国也都能仿制中国瓷器。

南宋时，荷兰人到福建泉州贩瓷器运往欧洲，我国广东商人也曾向欧洲出口瓷器。15世纪起，欧洲一些国家如葡萄牙人，来到了东方将瓷器运往欧洲。1602年，荷兰曾在印度设立东印度公司，承运中国瓷器贩往西方。

梁贞明四年（918），朝鲜学会了中国的制瓷技术，并在康津设窑厂，能仿制越窑、汝窑、磁州窑、龙泉窑等各窑制品；到15世纪能仿制景德镇的青花白瓷。此后，制瓷技术由朝鲜传入日本。南宋嘉定十六年（1223），日本人加藤四郎左卫门氏随道元禅师到我国福建学习制陶技术6年，回国后在濑户地烧制黑窑炻器，后人称之为“濑户物”。明正德（1506—1522）时期，日本人伊势松板五郎在景德镇居住5年学习制作青花白瓷，归国后在有田设窑烧制陶瓷。清初日本也曾有人来我国学习瓷器制造技术。

从17～18世纪近200年的时间里，欧洲刮起了一场狂热的“中国风”，对中国商品、工艺品的追逐风靡欧洲。特别是景德镇陶瓷受到众多王侯的珍爱，被视为“东方魔玻璃”，成为上流社会显示财富的奢侈品。仅在18世纪的100年间，输入欧洲的中国瓷器就达6000万件以上。18世纪30～40年代，欧洲每年的丝绸进口量多达7.5万余匹（柴野，2009）。

青瓷因其质地细腻、釉色青莹，16世纪以来出口法国时，人们用当时风靡欧洲的名剧《牧羊女》中的女主角雪拉同的美丽青袍与之相比，故又称龙泉青瓷为“雪拉同”，视为稀世珍品（吴天麟等，2007）。17世纪中叶（1695），欧洲的法国首先仿制中国瓷器，制成的“软质瓷”像乳白玻璃，类似我国的建窑产品。1708年，德国迈森国家瓷厂的J.F.Botger从欧洲撒克逊人手中得到了硬质瓷的制造方法，开始制造瓷器。这是欧洲瓷器制造的新纪元。当时也仿制过宜兴的陶器，称之为“红瓷器”。康熙五十一年（1712）和康熙末年（1722），法国传教士Le P. d’Entrecolles曾两次以神父身份，搜集了景德镇制瓷工艺的详细材料，对欧洲瓷器的制造起了很大的作用。

中国的造纸术于7世纪初经朝鲜传入日本，8世纪中叶经中亚传到了阿拉伯，欧洲造纸则始于15世纪中期。迄今世界各国沿用我国传统方法造纸已有1000年以上的历史。

4.矿物材料应用促进了人类文化事业的发展

对矿物原材料的应用及相应的生产活动，在很大程度上影响了中华文明的形成。

新石器时代玉制工具的发展，直接导致了“玉器时代”的到来。中国古代的文明又被称为礼乐文明。中华音乐的历史可上溯到8000年以前。1986～1987年在河南舞阳的贾湖挖掘了一批用猛禽翅骨制作的骨笛共18支，经测定距今已有7920（±150）年的历史。这批骨笛有7音孔或8音孔，其中最完整的一支长23.6cm，可以吹奏出六声音阶的乐音（王南等，2008）。2001年4月发现的贾湖二孔骨笛，经14C测定，更被认定是9000年前的物件，是迄今世界考古界发现的最早的二孔骨笛，证明了早在新石器时代早期，这里就已经创造了发达的音乐文明（杨雪梅，2009）。古代吹奏乐器埙是利用天然黏土烧制的，故又称陶埙。有球形或椭圆形等数种，音孔一至三五个不等。其最早的制作年代至少应在距今7000年以前。

在商代（公元前16—前11世纪），出于祭祀、礼仪的需要，相应地出现了由玉石制作的单一“特磬”，其后，则出现了三个一组的“编磬”。到青铜时代，在西周（约公元前1046—前771）则不仅出现了十余个相次成组的“编磬”，同时由于青铜材料技术日臻成熟，到西周中期，相应出现了由青铜制作的十余个相次成组的“编钟”。显然，中国古代打击乐器的发明与成熟，与当时对天然岩石材料、合金材料的应用直接有关。

舞蹈的起源与萌芽可远溯至人类发展的洪荒期。1973年，青海大通县上孙家寨出土于马家窑类型墓葬的那只广为人知的彩陶盆，为我们“复活”了约5000年前原始先民舞蹈的直观形象。其内壁的带纹上绘有三组舞人形象，五人一组手携手，踏着统一步伐，体态鲜活，生机盎然。那摆向一致的鸟羽兽毛头饰、尾饰，显示出动作节奏的一致性，联系更早出土的陶鼓、陶哨、陶埙……可以想见其奏乐起舞的情景。此场景与《尚书·舜典》中记载的“……击石捬石，百兽率舞”可相互参照，提供了远古狩猎生活和图腾崇拜的印迹（资华筠，2009）。

古代对天然矿物资源开发利用的生产活动，还相应地促进了不同时期的文学创作。东汉时辛延年的《羽林郎》诗，描写酒家胡女“长裙连理带，广袖合欢襦。头上蓝田玉，耳后大秦珠”。不仅反映了当时珠宝饰品的普及，而且此类饰品的国际贸易状况由此可见一斑（大秦即罗马帝国）。唐代诗人李白（701—762）于天宝十三载（754）漫游池州时，所写《秋浦歌》组诗第14首：“炉火照天地，红星乱紫烟。赧郎明月夜，歌曲动寒川。”秋浦县属唐代池州所辖，在今安徽省贵池县西南。《新唐书·地理志》载，秋浦是唐代开炉冶炼银、铜的产地之一。

由此可见，材料是人类文明与社会发展的物质基础与先导；人类社会发展中的生产实践，对材料不断地提出新性能的需求，是新材料发展的原动力；而每一类关键新材料的问世及利用新材料水平的飞跃，都又极大地促进了社会发展的进程和人类文明的进步。