古代中国蓝与紫的人工合成研究

战国与秦汉时期人工合成中国蓝和中国紫研究简介

马清林

（中国文物研究所，北京100029）

一、中国蓝与埃及蓝

中国蓝（或汉蓝）（Chinese Blue or Han Blue，BaCuSi₄O₁₀）和中国紫（或汉紫）（Chinese Purple or Han Purple，BaCuSi₂O₆）是古代中国科技史中独树一帜的文明成就。

埃及蓝（Egyptian Blue）作为中国蓝的同系物，是产生于公元前3500年古埃及的一种人工合成颜料，其主要成分为CaCuSi₄O₁₀。有关埃及蓝的研究已经持续了一个多世纪，有比较全面的研究结果。W．T．Chase（W．T．Chase，1971）和J．Riederer（J．Riederer，1997）对埃及蓝做了较全面的综述。

相对于埃及蓝的发现，中国蓝和中国紫在中国古代文物中的发现要晚得多。中国蓝与中国紫的发现应归功于美国佛里尔亚洲艺术馆科学研究和保护部的科学家。当时其馆藏的一部分汉代青铜器表面有彩绘颜料，部分彩绘陶器表面也有一些较少见的颜料，如紫色等。该艺术馆的科学家利用各种分析仪器解析了部分蓝色颜料的成分和结构，发现它为当时自然界中尚未发现的蓝色无机矿物，确定其化学式为BaCuSi₄O₁₀，并在1983年发表了她们的研究成果（Elisabeth West FitzHugh and Lynda A．Zycherman，1983）。依据蓝色颜料颗粒自身环境中大量Pb元素和玻璃体的事实，她们认为这是一种中国古代人工合成蓝色颜料，由于此颜料出现在中国西汉时期的青铜器和陶器上，故将其定名为汉蓝。瑞士科学家从中国蓝的化学分子式和晶体结构特点出发，认为中国蓝与埃及蓝为同系物。考虑到埃及和中国同为古代文明古国，所以将其定名为中国蓝。本文作者也认为中国蓝的命名更能表征中国古代文明成就的特点。

现代中国蓝（BaCuSi₄O₁₀）是美国伯克利大学科学家A．Pabst于1959年在研究超导材料时合成的新化合物（A．Pabst，1959）。

1994年，奥地利维也纳大学的矿物学家研究了在南非发现的天然BaCuSi₄O₁₀，并以该校一位矿物学家的名字命名这种矿物质为Effenbergerite（G．Giester and B．Rieck，1994）。

二、中国蓝与中国紫

1982年，在研究中国西汉时期中国蓝颜料的同时，美国佛里尔亚洲艺术馆的科学家对本馆、加拿大多伦多皇家博物馆、瑞典斯德哥尔摩博物馆所藏的紫色八面棒以及本馆藏品上的紫色颜料也进行了分析，发现了一种前所未见显紫色的矿物质，当时没有确定出其显色矿物质成分。直到1992年，才发表了最终的研究结果，确定出这种中国古代人工合成颜料的矿物质成分为BaCuSi₂O₆（Elisabeth West FitzHugh and Lynda A．Zycherman，1992）。作为分析样品，加拿大多伦多皇家博物馆、瑞典斯德哥尔摩博物馆所藏的紫色八面棒据说出土于河南洛阳附近的金村，研究者确定它们为西汉早期器物（注：目前看来，我认为应是战国晚期器物）。

由于中国紫相对于中国蓝少两分子的SiO₂，因此，它的稳定性比中国蓝差。

三、研究状况

与埃及蓝相比，对古代中国蓝和中国紫的研究工作相对也较少。作为中国古代人工合成的两种有美丽颜色的化合物，中国蓝出现在战国早中期，中国紫出现在战国中晚期。虽然天然中国蓝已于1993年在南非发现，但天然中国紫至今未有发现（注：由于中国紫中的铜－铜键为金属键，很难存在天然矿物）。作为中国战国与秦汉时期的人工合成化合物，中国蓝和中国紫代表了古代中国当时的科技成就。

中国蓝与中国紫自从发现以来，就受到世界上较多博物馆中科学家、大学及研究所中化学家的热切关注，共发表研究论文20余篇。美国佛里尔保护与科学研究部科学家W．T．Chase和Elisabeth West FitzHugh，美国康宁玻璃博物馆科学家Robert H．Brill（1991），美国盖蒂保护所David Scott博士，瑞士苏黎世高等理工学院G．Bayer教授，瑞士苏黎世大学无机化学研究所Heinz Berke教授（2002），以及瑞士苏黎世Hans－Georg Wiedemann教授（1997；1999），都花费了许多时间进行此项研究。尤其是Hans－Georg，Wiedemann教授，20余年来一直致力于中国蓝和中国紫的结构研究以及合成模拟。目前，后一项工作已成为苏黎世大学无机化学研究所Heinz Berke教授的一个研究项目。该项目的研究内容主要为中国蓝与中国紫的化学成分、化学结构、模拟合成方法以及各种分析方法应用研究等，尤以热分析合成与拉曼光谱微区分析为甚。

由于古代样品数量的限制，也由于未能使用更多的微区检测技术手段，目前尚未获得古代样品本身原料成分、原料配比、烧成工艺等方面比较系统的科学数据。

日本奈良国立文化财研究所科学家Takayasu Koezuka（2002）对日本Akasaka－imai（Kyoto），Arimoto Site（Okayama），Miyauchi Site（Tottori）和Minami－Hachiman（Fuku－oka）出土的管状费昂斯珠子进行了研究，发现了中国蓝（或汉蓝），并在一件日本玻璃上也发现了中国蓝。这些器物时代为公元前1世纪到公元2世纪。

在国内，关于中国蓝和中国紫的研究工作还比较少。临潼秦始皇兵马俑博物馆周铁研究员与德国科学家合作，对秦俑彩绘颜料中的中国蓝与中国紫进行了研究（T．Zhou，1999；C．Thieme 1995；C．Thieme 1999）；甘肃省博物馆马清林研究员与美国盖蒂保护所及瑞士苏黎世大学合作，对出土的中国春秋战国时期的部分料珠和料器中紫色与蓝色色粒进行了研究工作（Q．L．Ma，2001；2004）；中国科技大学左健先生（J．Zuo，2003）对陕西阳陵出土的汉代紫色颜料进行了分析。

目前，由于考古发现和科学研究工作相对偏少，因而关于中国古代最早中国蓝和中国紫的合成时间以及它们作为颜料使用的年代，目前还不能确定。但是，作为与古代中国玻砂（或费昂斯）材料制作与传播密切相关的两种古代人工合成显色硅酸铜钡化合物，尤其是中国紫，是中国古代先民的伟大创造。它们会随着中国西北地区古代玻璃研究工作和古代丝绸之路文化探索的深入，将有令人耳目一新的不断发现。作者将拭目以待“丝绸之路―玻璃之路”的浮现。

四、附　记

感谢新疆考古研究所张平先生为组织此次研讨会所做的努力。本文仅对目前中国蓝和中国紫的研究工作做了简要介绍，事实上，中国蓝和中国紫的产生与中国古代玻璃技术的发展有密切关系。对此内容感兴趣者，可参看所罗列的相关参考文献。(www.xing528.com)

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