婀娜多姿的變質岩

來源：地球雜誌

奇哉泰山石

到過泰山的人都知道“泰山石敢當”這一習俗，它是我國民俗史上最有影響力的民間習俗。在民俗中，凡住宅的屋門對着橋樑、巷口或道路要衝的，就在牆外立一塊小石碑，刻上“泰山石敢當”，用來避邪。西漢時的《急就篇》就寫着：“師猛虎，石敢當，所不侵，龍未央。”意思是說靈石能破解不祥。“泰山石敢當”已經被國務院批准列入首批國家非物質文化遺產名錄。

這一習俗自然是始於靈石崇拜，但爲什麼是“泰山石”呢？泰山位於山東泰安地界，主峯玉皇頂高1545米，比周圍的平原和丘陵高出1300米。拔地而起的泰山氣勢雄偉磅礴，自然景觀壯麗。自古以來，人們一直把泰山看作靈山，自秦始皇開始，歷代皇帝中自認爲政績卓越的，都到泰山封禪，一來祭拜天地，二來祈求國泰民安。因此，泰山被稱爲“東嶽神山”、“五嶽之首”、“天下第一山”。由山及石，人們對泰山石同樣推崇至甚，相傳女媧補天用的就是泰山石。有資料記載，宋代的金鑾殿是用泰山石鋪墊的，我們的人民大會堂和人民英雄紀念碑也是用泰山石奠基的，應該都是取“安如泰山”的寓意。

泰山石質地堅硬，結構細密，局部結晶顆粒較粗，色調以黑白爲主，在灰白、灰黑、灰綠、黛青、褐、黑等顏色的石面上，交織着千姿百態的白色紋理，形成了各種圖案，或凸或凹，隱約可見高山流瀑、古木枯枝、飛禽走獸、文字人物等圖像，而且畫面光潤亮澤，構圖均衡。欣賞泰山石，可以讓人領略大自然的鬼斧神工，感悟到淨化心靈，迴歸自然。

地質學家告訴我們，泰山石的學名叫“泰山雜巖”，是25億年前形成的。泰山石的岩石由兩部分組成，暗色部分以角閃巖爲主，其中的暗色礦物是黑雲母和角閃石，淺色部分是岩脈，其中的礦物是斜長石、鉀長石和石英。淺色礦物組成的條帶穿插在暗色礦物組成的塊體裏，形成網狀、條帶狀、枝杈狀、團塊狀等各種形狀，構成畫面中的白色紋路，由於暗色礦物更容易風化，所以淺色的脈體成爲凸顯的石筋，往往使畫面具有一種浮雕感。

按照德國地質學家柯塔在1862年提出的岩石成因三分法，泰山雜巖既不是火成岩，也不是沉積岩，而是變質岩，是經過變質作用形成的。

美哉大理石

能和泰山石媲美的還有大理石。

大理石主要由方解石組成，賦予岩石白色的底色。大理石中還會含有帶各種顏色的其他礦物，如：硅和鈣構成的硅灰石白裏透灰，富含鎂的滑石白色中帶着黃、綠色，含鈣、鎂、鐵的角閃石呈現綠、粉、褐、紅、黑等各色，富含鐵、鎂、錳、鈣的石榴子石呈現黃、褐、粉、紅、紫紅等各色，這些礦物賦予大理石五彩繽紛的顏色。大理石中還會發育條帶狀構造，形成複雜多變的紋理，像山水，像雲霧，像各種圖案。這些流光溢彩的夢幻紋飾爲大理石平添了無窮的魅力。因此，古人常常選取具有一定象形花紋的大理石，鑲嵌在屏風上，製成畫屏。

大理石的名字是從它的產地得來的，就像泰山石得名於泰山一樣，大理石得名於雲南大理。就像泰山石不是岩石學名稱一樣，大理石也不是岩石學的名稱，它的岩石學名稱叫大理岩。雖然作爲商品的名稱，商家用大理石泛指那些具有裝飾功能，可以加工成建築石材或工藝品的碳酸鹽巖（既包括大理岩，也包括石灰岩和白雲岩），但是，產於雲南大理點蒼山的大理石是大理岩，是地地道道的變質岩。在變質過程中，岩石整體往往發生流變，不同成分的礦物條帶形成形態各異的褶曲，使大理岩呈現出絢麗的色澤與多變的花紋。當然，也有些大理岩中沒有任何花紋和圖案，例如，北京房山的大理岩質地均勻，潔白無瑕，古人稱爲“漢白玉”。

由於大理岩的質地比較軟，自古以來就是雕刻藝術的原料，尤其是漢白玉。在公元前12世紀的商代就有用大理岩雕刻的水牛了。故宮是600多年前明代永樂年間修建的皇宮，裏面的欄杆都是用漢白玉雕刻的，保和殿後面有一塊重達250噸的雲龍石，也是用漢白玉雕刻的。天安門前後各有一對漢白玉雕刻成的華表，雲龍盤柱，橫插雲板，每一根都高10米，粗1米。矗立在天安門廣場中心的人民英雄紀念碑是用17000塊花崗岩和漢白玉建成的，在碑座的四周有10塊漢白玉大浮雕，栩栩如生地再現了從虎門銷煙到百萬雄師過大江的歷史場景。

不同於泰山石，泰山石的產地只在泰山，而大理石的產地卻遍佈全國，其中最著名的當屬雲南大理的點蒼山。北京房山的大理岩有白色和淺灰色兩種，其中白色的大理岩就是珍貴的漢白玉，淺灰色大理岩具有各種細條花紋，稱爲艾葉青。此外，全國各地都出產自己獨特的大理岩石材，如，內蒙古的蒙古黑，海南的崖州紅，遼寧的丹東綠，新疆的天山藍，四川的蜀白玉，安徽的紅皖螺，甘肅的冰島灰，河南的松香玉，雲南的水墨花，等等。

世界上其他地方也都發育了和我們大理岩成分、結構、質地相同的變質岩，英文的名字叫“Marble”，地質學家把它翻譯成純漢化的“大理岩”。在意大利佛羅倫薩市西北有個小城，叫卡拉拉，位於阿普安阿爾卑斯山腳下，那裏出露了大片的白色大理岩。公元16世紀，歐洲文藝復興三傑之一的米開朗基羅就是用這裏的大理岩雕刻出舉世聞名的《大衛》，卡拉拉大理岩也由此聞名遐邇。

“四大名硯”和岩石變質

古代文人離不開硯臺，現代書法家和國畫家也喜愛好硯臺。硯臺的實用功能是研墨，在硯臺裏把墨塊研磨成細末，叫“下墨”，而研磨下來的細末和水發生融合叫“發墨”。下墨和發墨是衡量硯臺好壞的兩項重要指標，下墨和發墨都極佳的硯臺被視爲珍品。唐代大書法家柳公權曾把甘肅洮州的洮硯、廣東肇慶的端硯、安徽歙縣的歙硯及山西新絳縣的澄泥硯列爲“四大名硯”，其中除澄泥硯外，端硯、洮硯和歙硯都是用天然石材製成的。

在地質學家眼裏，端硯的石材是泥質岩，而洮硯的石材是板岩，歙硯的石材是千枚巖化的板岩，它們正好反映了變質岩的一段形成過程。製作端硯的泥質岩是沉積岩，粒度非常細，粒間孔隙也小，因此，發墨很細，但由於石材的泥質質點間粘接不緊密，硬度小，因此下墨較慢。

安徽歙硯

經過變質作用後，泥質岩會變成板岩，開始結晶出細小的礦物，雖然人的肉眼還分辨不出，但礦物的粒度變大了，礦物質點間焊接緊密了，因此洮硯的下墨變快了，但發墨卻不如端硯細了。

板岩進一步變質會形成千枚巖，礦物顆粒結晶得更粗大了，肉眼就可以覺察到極細小的白雲母晶體，讓岩石出現絲絹光澤。歙硯石材的變質程度恰好介於板岩和千枚巖之間，礦物晶體不夠大，但已經出現絲絹光澤，使歙硯出現螺紋、眉紋等各種花紋結構，而零星結晶出的黃鐵礦顆粒成爲歙硯中的金星。

歙硯的礦物顆粒相對較粗，因此下墨能力最強，雖然紋理精細，發墨效果也很好，但還是趕不上泥質岩製成的洮硯和板岩製成的端硯。

千枚巖如果再進一步變質，就會形成片岩和片麻岩。片岩中有大量的雲母片，肉眼就能清楚地看到，這樣的石材已經不能去製作硯臺了。好硯臺講究細而不滑，澀而不粗，但片岩卻是滑而不細，既澀又粗。片麻岩就更粗了，除了含有云母等片狀礦物，還有大量長石、石榴子石等粒狀礦物，用它製作硯臺肯定是不行了，但它很堅硬，又很粗糙，山村裏生活的人們叫它“麻石”，用來做石磨和碾子。

1893年，英國地質學家巴羅在蘇格蘭高地對泥質岩的變質作用進行了研究，他指出，隨着溫度的增高，岩石中會有規律地逐步形成綠泥石、黑雲母、石榴子石、藍晶石和夕線石等礦物，（泥質）岩石也會逐漸變成千枚巖、片岩和片麻岩。後來在世界上其他很多變質岩地區也都發現了同樣的礦物變化帶，於是，人們就把這種規律性的礦物和岩石變化叫做“巴羅式變質帶”。

澄泥硯是“四大名硯”中唯一不是用石材製成的硯臺。唐代的澄泥硯是用山西新絳縣汾河裏撈上來的細泥製成的。古人從河牀中取泥，淘洗澄清成細泥，再放在絹袋中在河水裏繼續經受沖洗，兩三年後再取出做成硯臺坯，晾乾後放進窯裏用火煅燒，恰當的火候使硯臺的硬度介於陶和磁之間，出窯後再精雕細琢，成爲下墨和發墨極佳的澄泥硯，作爲貢品納入皇宮。

後來，由於製作工藝複雜，燒窯火候又難以掌握，澄泥硯失傳多年，直到20世紀70年代日本訪華團提出要買幾方澄泥硯，才引起國內相關部門的重視，開始重拾這門兒手藝，市面上出現了山西絳州澄泥硯，山東魯柘澄泥硯，河南虢州澄泥硯等。

會“變臉”的變質礦物

看過川劇的人一定對“變臉”印象深刻，一個角色竟然可以秒變成十來種不同的臉譜。變質礦物真會“變臉”嗎？當然會啦。

變質作用的英文是“metamorphism”，詞根“meta-”的意思是“變”，詞根“-morph”的意思是“形狀、形貌”，兩個詞根加起來，這不就是“變臉”嗎？所以，“metamorphism”按照字面的意思就成了“變臉作用”，相應地，變質岩成了“變臉巖”，變質礦物成了“變臉礦物”！

當然，地質學家不會這樣去直譯，因爲在變質過程中發生變化的不僅僅是外部的形貌，還有內部的結構構造和成分。例如，前面講過的泥質岩變質形成的“巴羅式變質帶”，其中很多礦物的變化都反映了化學成分的變化。

在構成變質岩的礦物中，最典型的“變臉”要數紅柱石、藍晶石和夕線石了。這三種礦物的化學成分都是Al2SiO5，但在不同的溫度和壓力下，它們會相互轉變。當溫度增高後，紅柱石和藍晶石就會消失，“變臉”成夕線石，而當壓力變大後，紅柱石和夕線石也會消失。同一種化學成分，在不同的溫度壓力下竟會形成不同的礦物，這種現象叫“同質異象” 。

這種“變臉”還出現在其他礦物中。例如，石英、柯石英和斯石英是SiO2的同質異象。它們的“變臉”主要靠壓力的變化。石英在壓力增大到一定程度後會“變臉”成柯石英，在壓力再增大後，會“變臉”成斯石英。在這三種同質異象的礦物中，只有石英是人們很早就認識的，而天然形成的柯石英和斯石英直到1960年和1962年才分別在美國亞利桑那州的大隕石坑中被發現。

作爲同質異象礦物，其相互“變臉”的“本事”是由溫度和壓力的變化磨鍊成的。同樣，變質岩石的“變臉”也是由溫度和壓力的變化促成的，更確切地說，是高溫和高壓促成了變質礦物間的轉化。高溫高壓僅是相對於常溫常壓而言的，常溫常壓一般指25攝氏度和1大氣壓（相當於1.013巴）。

紅柱石、藍晶石和夕線石相互轉變的最低溫度和壓力值爲500攝氏度和4千巴（相當於4000大氣壓），而形成柯石英和斯石英的最小壓力分別是25千巴（大約相當於25，000個大氣壓）和100千巴（大約相當於100，000個大氣壓），這樣的超高壓在地表上是難以達到的，只有受到隕石衝擊時，地表才能形成這樣大的壓力。

變質岩是奇妙的。雖然人類從200多萬年的石器時代就已經接觸到變質岩，但真正開始認識變質岩只有200年的時間。在18世紀末地質學界著名的“水火之爭”中，“火成論”旗手赫頓用大量的觀察事實駁倒了“水成論”，但“水成論”陣營的人怎麼也沒想到，在赫頓所說的“火成岩”中，竟然有不少變質岩。這當然不能怪赫頓拿假證據唬人，因爲在那個年代，人們心中只有火成岩和水成岩。

“變質作用”這個術語是布埃在1820年引入的，而“變質岩”這個術語經萊伊爾《地質學原理》（1830~1833年）的出版流行起來。從那以後，對變質岩的認識越來越深入：1893年，巴羅在蘇格蘭高地變質岩區繪製了世界上第一幅變質礦物變化帶圖；1920年，埃斯科拉首先提出了變質相的概念；1961年，都城秋穗提出“雙變質帶”概念，把變質作用和板塊構造聯繫起來；1984年，肖邦在阿爾卑斯山發現造山作用形成的柯石英，提出了“超高壓變質”概念，並指出密度小的大陸塊可以深俯衝到地幔深處……

至今，地質學家們還在努力工作着，或許明天就會有新的發現，揭示出更多的奧祕。