矿物颜料那些事——浮翠流丹（朱砂）

内容来源：石头科普工作室

原文撰稿：扁舟

原文美编：可然

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中国对于红色的使用，是其他国家无法相比的。在诸多色彩中，唯有红色被冠以“中国”^[1]。

朱红色是我国重要的传统色彩之一。在古代，朱红色是正色。在汉代阴阳五行中，朱红色象征朱雀，指南方。朱红是由一种不透明的朱砂制成，得名于朱砂之红，因此名为“朱红”。最纯正的朱砂出自中国，中国也是最早从天然朱砂矿中提炼出色彩并进行运用的国家。朱红从上古开始使用，上至甲骨文字、春秋诸侯盟书、皇帝御批、皇家宫墙，下至官宦或者富硕人家的朱红色大门、女子作搽粉的胭脂与装饰，朱红贯穿我国五千年历史，上至皇权贵族、崇宗祭祀，下至平民百姓、日常生活。那一抹红色如同升起的太阳长盛不息，因此朱红也被称为“中国红”，其中更是包含着红火、热闹、祥和的寓意。这次就让我们来聊聊朱砂的故事。

中国红

甲骨文与侯马盟书

花钿与胭脂

朱砂，又称辰砂（正式矿物名称）、丹砂、赤丹、汞沙，是硫化汞（HgS）矿物，含汞86.2%。在中国古代，它还是炼丹的重要原料，在古代品质最佳的朱砂产自辰州（今湖南沅陵等地），因此得名辰砂^[2]。朱砂、丹砂，是人们根据其颜色特征而命名的。优质辰砂矿呈大红色，有金刚光泽至金属光泽，呈致密的块状和半透明的板状或犬牙状^[3]。

辰砂矿

中国是辰砂主要产出国，世界其他产地有西班牙阿尔马登、意大利尤得里奥、美国加利福尼亚的沿岸山脉等。在我国，近20个省、自治区、直辖市均有汞矿分布，主要产区以贵州铜仁、湖南新晃等为中心。辰砂含汞量高达86.2%，因此是汞矿的重要组成部分^[4]。

我国的汞矿床有以下几个特点：

从前寒武纪（前寒武纪始于最早的地质阶段，结束于约5.7亿年前）到第三系（新生代第三纪形成的地层），几乎各时代地层中均有汞矿化现象。按储量计算，以产于寒武纪者最多，约占全国汞矿总储量的80%以上，其次为泥盆纪、震旦纪和二叠纪。汞矿的成矿时代为中、新生代，成因以热液矿床为主。

汞矿的围岩（相对于某种地壳物质周围的岩石）为沉积岩，最主要的是海相环境的滨海、海湾和浅海相沉积石灰岩、白云岩、页岩、砂岩，多以海相沉积的碳酸盐岩为主（海相沉积指海洋环境下，经海洋动力过程产生的一系列沉积，包括来自陆上的碎屑物，海洋生物骨骼和残骸，因此常以碳酸盐沉积为主），矿物成分简单。最常见的矿物是辰砂、石英、白云石、方解石，产于其中的汞矿约占总储量的80%以上，产于碎屑岩和岩浆岩中者甚少，产于碳酸盐岩中的汞矿与沉积相中的硬石膏和有机质密切相关。

地台区和地槽区内均有汞矿分布，尤以扬子准地台最为重要。大部分汞矿都与深大断裂有关，并主要产于其旁侧的拗陷区内，多以单一汞矿为主。部分矿床中，汞与其他元素伴生，常见伴生有汞锑、汞砷、汞金等。

几乎所有重要的产于沉积岩中的汞矿床周围，均未发现与汞矿有成因联系的岩浆岩。汞矿化离火成岩体都十分遥远，几乎没有矿区有火成岩体分布。从区域上看，汞矿床的产出和岩浆的侵入层位上二者也颇不一致，二者可以说是水火不相容。

据与辰砂共生的脉石矿物包裹体均一法测定结果，汞矿的成矿温度一般为90~160 ℃^[6]。

辰砂矿（汞矿）是典型的低温热液矿物，因此成因上与近代火山地质作用有关，但是几乎所有重要的产于沉积岩中的汞矿床周围，均未发现与汞矿有成因联系的岩浆岩，那么瑰丽鲜艳的辰砂是如何形成的呢？

对汞矿成因，国内外一直有多种争议，其中主要有沉积、升华、岩浆低温热液三种观点。由于我国辰砂矿以贵州及其周边区域为最，接下来我们就以贵州为例，来聊聊辰砂矿是如何形成的吧！

辰砂矿，即硫化汞（HgS）。追本溯源，我们就可以从汞（Hg）这种元素的来源来推断辰砂的形成，汞矿具有沉积成因的性质，因此沉积物质的来源，一般有以下两方面：

沉积物质来源：

遭受风化剥蚀的母岩，如古老的变质岩、沉积岩、火成岩及矿床(点)等。这些含汞的原石遭受风化作用后，其内的汞重新沉积形成新的汞矿，这类更原始的含汞矿质可能是汞金属的第一个来源。

火山作用，如海底火山喷发中带有的汞逐渐沉积，形成汞矿。火山喷气和所形成的带有汞元素的火山岩系逐渐沉积形成，这些物质也可能在后期的风化作用中成为新的汞矿沉积岩中汞的来源。

无论如何，汞本质上作为一种金属元素，其形成与火山热液作用等地质活动密不可分。

那么为什么汞矿的原始矿物多与火山活动有关，但是在贵州几乎所有重要的产于海相沉积岩类的汞矿床周围，均未发现与汞矿有成因联系的岩浆岩呢？对此我们可以提出猜想：这些汞物质，发生了迁移和富集，离开了原有的区域，并在新的区域富集沉淀，最终形成汞矿。

根据地质学家分析，贵州辰砂汞矿的形成主要有三个阶段：汞的出现、热液成矿、富集沉淀成矿。

贵州辰砂汞矿形成的三个阶段

汞的出现

汞，作为一种金属，它的出现与岩浆活动有着密切关系。正是火山岩浆活动，将汞带入地表，从任何角度看，火山岩浆活动几乎是所有地表已知金属的“母亲”。

热液成矿的阶段

根据地质学家对汞矿中包裹体的研究发现，贵州汞矿的均一成矿温度范围是80~200℃，主要温度数据落在90~100℃和145~160℃两个区间内，以后者为主。贵州汞矿虽分布甚广，但温差不大，平均在136~167℃左右，这就确定了贵州汞矿属于低温热液成矿，而这些热液很可能是一种低温高盐度气液类型的地下水热液，这些低温热液则与地质活动息息相关。

在多源汞质初步富集的基础上，在地壳运动的过程中，大量热能随之产生，这些热能产生的地下水热液逐步溶离围岩中的矿质，不停地循环流动，在适宜的物理化学条件和适当的构造条件下，使汞开始在一定区域内富集^[7]。

贵州活动性断裂与地热分布关联^[8]

富集沉积成矿

在寒武纪时期，我国南方广为浅海，在板块运动的作用下，海水首先侵入滇东，逐渐向北东扩大，在“川滇古陆”“雪峰古陆”四周形成稳定的广阔的浅海环境，当时贵州区域大体经历的是一次从早到晚的完整的海侵、海退旋回。

对比贵州省的构造位置图以及矿带示意图，我们可以发现，二者的分布具有明显的重合性，寒武纪时期长时期地质作用不仅为这片土地带来了丰富的汞元素，引发的海侵和海退也使贵州地区富集了大量来自陆源、火山以及地壳深处所提供的汞元素。同时，构造活动产生的褶皱、断裂、裂隙也成为汞成矿富集的重要位置。这就是为什么几乎所有汞矿带、矿田、矿床甚至矿体都严格受褶皱、断裂、裂隙的控制。而分散在各种岩石中的金属元素汞，或者是含汞的化合物以及有机汞的配合物，甚至连同金、锑、砷、铅、锌、铜等在适当的大地构造和岩相古地理的条件下反复迁移和聚集，富汞沉淀被深部环流的地下水热液溶蚀淋滤，在有利的构造、岩层组合部位再次富集，最终定型形成矿床^[9]。

这就最终解释了，为什么赋存在贵州区域寒武系中的汞矿带(区)大多位于古陆边缘、古海潜沟内、海底隆起及下陷带间内，这些位置正是各类沉积物容易聚集的位置，而矿床或其最富集的地段，常位于沉积带内，因此古地质运动不仅促使汞的产生和富集，其塑造形成的良好地理条件更推动汞在特定区域富集，沉积成矿。