紫砂的物理结构与化学成分有何特殊

紫砂市场上，有人将宜兴紫砂刻意神秘化，常常听到“我家的老泥存放了几十年”、“紫砂泥越老越值钱、一两老泥一两金”之类的说法。也有人将宜兴紫砂简单地等同于各地随处可见的普通陶土，随意贬低其价值。这两种倾向都不好，都是由于对紫砂缺乏正确的认识所导致的。

紫砂的矿物结构及化学成分究竟是什么？紫砂究竟是泥还是砂？紫砂与普通粘土有什么区别？紫砂器与普通的紫陶又有什么不同？紫砂是如何形成的？我们将尝试着从紫砂与普通粘土同与不同这两个方面来解释这些长期困惑人的问题。

一、紫砂的矿物属性

紫砂究竟是什么？我们在很多介绍紫砂的文章中经常看到这样的解释，“紫砂是一种含铁的粉砂质粘土”。但这样的解释等于没有解释，因为很多粘土都含铁，只是含铁量有高有低。含铁量高的不等于就是紫砂，紫砂也有含铁量很低的，比如本山绿泥、一部分段泥，含铁量都不高。另外“粉砂质”的限定也不能说明任何问题，很多粘土都不是单一的矿物，都含有石英、云母、长石碎屑等砂粒物。有的粘土含沙量甚至超过了紫砂矿，但并不是紫砂。这个解释最重要的一点是将紫砂矿归属于粘土一类，这是值得肯定的。紫砂也是粘土，它并不神秘！

我们知道，粘土是地球上含量较多、比较普遍的一种物质，沉积岩中70%都是粘土。普通用来盖房子烧制的砖瓦是粘土，古代先民烧陶用的是粘土，粘土也能烧制出细腻、洁白如玉的瓷器，乃至很多耐火材料的原料也是粘土。

为什么说紫砂原料也是粘土？这可以从它的矿物结构及化学成分来分析判断。

（一）紫砂的矿物结构

我们知道，紫砂矿料不全是砂，也不全是泥（较细的粘土）。因为完全是砂的原料是没有黏性的，是松散的，不可能制作成器型各异、多姿多彩的紫砂壶。完全是泥的原料有黏性，也有可塑性，但烧制成的壶也不能称之为紫砂壶，因为完全失去了紫砂独有的双气孔结构及透气性。但泥与砂也只是生活中宽泛的说法，并没有严格的区分界限。砂，可以看成是结成较大颗粒状的坚硬泥土；泥，也可以说是直径很小的粉末状的砂。

在显微镜下我们可以看到，紫砂矿料主要由两大部分组成，即粉砂碎屑及胶结它的粘土矿物。粉砂碎屑的主要成分是石英，并含有少量的黑云母、白云母、褐铁矿等。石英等粉砂碎屑孤立地分布在胶结物中，属于基底式胶结。胶结物为粘土矿物，主要成分是高岭石，并含有一定量的水云母（伊利石）、绢云母、赤铁矿等。在光学显微镜下上述矿物共生在一起，形成紫砂的胶结物。

粉砂碎屑可以说是“砂”，而胶结物就是通俗所说的“泥”。这说明紫砂原料中确实有砂也有泥。如果仅从矿物学的角度来下定义，也可以说紫砂原料属于含铁的“粘土一石英一云母”三元系统，但很多制瓷烧陶用的粘土也是三元系统，单一矿料组成的粘土其实很少。

（二）紫砂的化学成分

无论是紫砂原料中的粉砂碎屑还是属于胶结物的粘土部分，如果更进一步对其进行分子结构的化学分析，可以看出其成分主要由二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁组成。其中二氧化硅（Si02）约占50%～60%；其次是三氧化二铝（Al203）约占21.2%～ 28.8%；三氧化二铁（Fe203）约占8%～ 12%。其它还含有一些少量的氧化钙、氧化钾、氧化钠、氧化锰、二氧化钛等与及一些微量元素，总量不会超过10%。

▲紫砂的化学成分示意图

二、紫砂与粘土比较分析

（一）宜兴紫砂与宜兴普通陶土比较

宜兴不仅产紫砂，也是中国陶都，是古代均窑及青瓷的重要产地。从现有的考古发掘看，古代先民在新石器时代就开始在太湖之滨的宜兴一带制陶烧陶。“掇土为陶”是很普遍的现象。因为宜兴除了紫砂矿之外还遍布着大量制陶用的粘土，如甲泥、白泥、嫩泥等。应该说是先有制陶用的普通陶土，后来才发现了一种特殊的陶土——紫砂。紫砂与普通陶土在化学成分及矿物结构上又有什么不同呢？

由上分析可以看出，紫砂原料除了紫泥、红泥等铁含量稍高于其它陶土外，其余化学成分可以说与其它普通陶土相差无几。但铁含量并不是区别是否紫砂的标志。在本山绿泥及段泥中铁含量并不高，有的不到2%，还不及陶土中的嫩泥及甲泥含铁量高。

（二）紫砂与高岭土比较

紫砂矿原料属于粘土，制瓷用的主要原料高岭土也属于粘土。我们可以对两者进行比较。高岭土(Kaolin)一词来源于中国江西景德镇高岭村产的一种可以制瓷的白色粘土而得名。高岭土矿是高岭石亚族粘土矿物达到可利用含量的粘土或粘土岩。

高岭石或高岭土原矿一般含有粘土矿物和非粘土矿物两类。粘土矿物主要是高岭石族矿物(高岭石、地开石、珍珠石、7 Å埃洛石和10 Å埃洛石)，其次是水云母、蒙脱石和绿泥石。非粘土矿物主要为石英、长石和云母等碎屑矿物，以及少量的重矿物及一些自生和次生的矿物，如铝的氧化物和氢氧化物（三水铝石、一水硬铝石和一水软铝石等）、铁矿物（褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿）、钛的氧化物（钛铁矿、金红石等）、有机物（植物纤维、有机泥炭及煤）等。

高岭土理论化学式Al2O3•2SiO2•2H2O。高岭土的化学成分中含有大量的Al2O3、SiO2、H2O和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。从理论上分析，高岭石的化学成分应为：二氧化硅(SiO2)占到46.5％，三氧化二铝（Al2O3）占到39.5％，水（H2O）占到14％。

如果仅从矿物结构及化学成分来分析，紫砂与高岭土可说非常接近。两者都有属于“砂”的石英、云母、褐铁矿等矿物，也都有属于“泥”的粘土矿物，如高岭石、水云母等。化学成分也主要是二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁等。

（三）宜兴紫砂与广西钦州坭兴陶土比较

广西钦州坭兴自古以来也盛产陶器，称为“坭兴陶”，是我国四大制陶基地之一。坭兴陶的原料主要取钦江两岸的紫泥与白泥互相配比而成。据广西第三地质队勘测和化验，钦州所用的陶土与宜兴紫砂相似，其主要矿物成份为水云母（伊利石），并含有不等量的高岭石、石英及云母屑、铁质等。尚有少量的氧化镁、氧化钙、氧化钾、氧化钠以及其他着色氧化物。

从数据对比看，钦州坭兴陶所用的泥料的化学成分及其数据与宜兴紫砂非常相近。由此可见，钦州坭兴陶茶壶所用的原料与宜兴紫砂壶的原料非常非常接近，可以说是“基本上一致”。有人因此说：“按矿物学结构的角度来看，紫砂泥和其他许多陶土一样，主要是含硅、铝、钛、铁及一些颗粒不等的盐类物质，只存在组合比例和颗粒构成上的一些区别，因此，只要黏土和矿粒级比合适，可塑性大致在可制作的范围之内的泥料，都是可以用传统紫砂工艺来制成杯、壶、盆、罐等器皿的。”

真的是这样的吗？只是制作工艺上的差别吗？我们知道，除了广西钦州坭兴之外，还有广东潮州、云南建水、重庆荣昌等地都产紫陶。所使用的粘土原料如果仅从矿物构成及化学成分来看，与宜兴紫砂确实没有太多的差别。如果也使用宜兴制作紫砂壶的拍打及镶接成型法，是不是就可以制作出与宜兴没有任何差别的紫砂壶来呢？答案是否定的！

三、各地紫陶器与宜兴紫砂壶比较分析

宜兴紫砂壶的传统成型工艺是采用拍打及镶接成型，被称为“脱空成型法”。这一成型方法创始于明代的紫砂大家时大彬，与各地紫陶的成型工艺都不同，因而被列为国家非物质文化遗产保护名录。无论是潮州的朱泥壶、广西钦州的坭兴陶，还是云南建水紫陶及重庆荣昌紫陶，基本都是手拉胚成型或泥浆灌注模具成型。宜兴紫砂制作的成型方法与各地不同，不仅仅是出于工艺上的别出心裁，实在也是由紫砂矿料的性质所决定的。宜兴紫砂原矿砂性大而泥性小，如果采用手拉坯成型及灌浆成型都很难完成，除非将紫砂颗粒完全磨成泥粉，或者添加高岭土，降低其砂性而增大泥性，但这样烧出来的壶又失去了紫砂特有的透气性。宜兴紫砂壶因其透气性好而被誉为“茶具之首”，除了紫砂原矿具有较大颗粒结构的“砂性”外，要保证壶坯烧结后的透气性能，拍打成型及明针功夫，也最为有利于双气孔结构的形成。由此可知，选择这种特别的工艺也是由原料的性质及实用性双方面来决定的。潮州朱泥壶及云南建水紫陶等，其原料泥性重而砂性小，自然可采用简单的手拉坯成型，但烧结后透气性都很差，高温烧结后基本无透气性，远不如宜兴紫砂。

四、紫砂与粘土的根本区别是什么

宜兴紫砂属于粘土的一种，从矿物构成及化学成分来看，与各地的陶土及制瓷的高岭土并没有什么本质的区别。这就是为什么即便在仪器上用科学的方法也不能检测区分出来的原因，因为紫砂与粘土，它们的矿物结构及化学成分基本一致。

但宜兴紫砂又与其它制陶用的粘土很不一样，而是一种很特殊的粘土。它的特殊性就在于它有很强的砂性，其它粘土则泥性较强而砂性弱。这种砂性不仅是指所有粘土都共同含有的石英、云母、长石碎屑等粉砂质矿物成分，还在于宜兴紫砂经由亿万年不断结晶和矿化后所产生的新的大量颗粒聚合体，称为紫砂的“团粒结构”。这种特殊的团粒，为紫砂所独具，从而使其砂性远远超过其它的普通陶土。

▲圆圈中即为结构致密紧实的紫砂团粒结构

▲通过电镜扫描，观察到烧成之后的紫砂团粒结构。团粒的边缘 即形成开放性气孔

普通陶土的构成=石英颗粒+无团粒结构的粘土+铁氧化物+其它微量元素氧化物

紫砂的构成=石英颗粒+具有团粒结构的粘土+铁氧化物+其它微量元素氧化物

基于这种原料上的差别，宜兴紫砂采用了脱空成型法，而其它泥性较重的各地陶土则通常采用相对比较简便省事的手拉坯成型及灌浆成型。因此，宜兴紫砂壶烧成后能形成独特的双气孔结构，透气性较好，而其它各地的紫陶烧结后基本无透气性。砂与泥的区别决定了制壶的工艺不同，也决定了其透气性能的不同。可以说，经由矿化与结晶，形成新的颗粒性聚合体，即团粒结构，这才是宜兴紫砂与普通陶土最本质的区别所在。

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