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圖說礦物顏料

 家有學子 2022-01-27

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顧名思義,組成這一概念的兩個詞,“礦物”與“顏料”,其實已經是對其的定性——它與礦物有著密不可分的關系,同時又屬于顏料中的一類。所以,在進入具體關于礦物顏料內容的介紹之前,我們首先來看一下有關于礦物和顏料的知識:


礦物:

在科學發(fā)展史上,礦物的定義曾經多次演變。從當代的定義來看,礦物是指在各種地質作用中產生和發(fā)展著的,在一定地質和物理化學條件下處于相對穩(wěn)定的自然元素的單質和他們的化合物,它是組成巖石和礦石的基本單元。同樣,礦物一般是自然產出且內部質點(原子、離子)排列有序的均勻固體,絕大多數(shù)礦物都是晶體。


顏料:

顏料對我們而言,是一個既熟悉又陌生的概念。我們很了解它,因為它出現(xiàn)在我們生活的方方面面。顏料可以被應用在美術,涂料,化妝品制作和工業(yè)制成品的填充與著色中,然而,顏料是如何產生的?它又為何可以呈現(xiàn)出如此多樣的紛繁復雜的顏色?這些問題都值得我們進一步思考。


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顏料的分類:
(1)據(jù)不同的化學組成,顏料可以被分為無機顏料和有機顏料。

無機顏料是指主要成分為無機物的顏料,還包括各種金屬氧化物、鉻酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽和硫化物等。礦物顏料屬于無機顏料的范疇。

有機顏料的成分是不溶性有機物,通常以高度分散狀態(tài)加入底物而使底物著色,一般取自植物和海洋動物。

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我國古代的胭脂便是一種最具代表性的有機顏料。古時的胭脂一般是由一種叫做“紅花”或“紅藍花”的植物制成。在花開之時把紅花整朵摘下,然后放在石缽中反復杵槌,紅藍花的花瓣中含有紅、黃兩種色素,淘去黃色后,鮮艷的胭脂便被制成。


知識點補充:

有機顏料作為不溶性有機物的特性,其實也是有機顏料與染料的根本區(qū)別。這一根本區(qū)別就在于,染料能夠溶解在所用的染色介質中,而顏料則既不溶于使用它們的介質,也不溶于被著色的底物。所以,要區(qū)別一種繪畫顏料中含的是哪一種成分,可以先將它放置在透明試管中并溶于水中,在燈光下用手指在試管前移動,如果有陰影出現(xiàn)就是顏料,沒有陰影出現(xiàn)就是染料,因為顏料不溶,微粒子會漂浮在水中,不能受光的粒子會呈現(xiàn)出暗色,而染料是完全溶于液體的,不能產生陰影。


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(2)依據(jù)不同的來源,顏料可以被分為天然顏料和人工合成顏料。

礦物顏料中有天然顏料,也有人工合成顏料。礦物顏料的來源主要有兩類:一類是用天然礦石經選礦,粉碎,研磨,分級,精制而成,主要用于繪畫,工藝品,仿古,文物修復等。另一類是天然礦產品經過一系列化學處理加工而制成的化工合成顏料。


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那么,什么樣的礦物能做礦物顏料呢?

鑒定什么樣的礦物能做礦物顏料,條痕是重要的決定因素。條痕是指礦物粉末的顏色,測試時將礦物放在無釉瓷板上,輕輕摩擦后,看其留下的粉末痕跡顏色,進行辨識。礦物的條痕可以與其本身的顏色一致,也可以不一致。如赤鐵礦的外觀顏色有鐵黑,褐紅等色,而條痕卻統(tǒng)一是櫻紅色。黃銅礦和黃鐵礦外表雖然是黃色,但它們的條痕卻近似黑色。外表的顏色可能是風化或者是礦化的顏色,不是該礦物本身的顏色。所以,采取這種方式能夠將其他因素可能造成的干擾降到最小,從而突出表現(xiàn)出礦物的自色。它是比較固定的,在鑒定過程中常作為可靠依據(jù)。

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礦物顏料的發(fā)色原理——以繪畫作品為例

礦物顏料常常被應用在美術作品之中,畫家將礦物顏料以種種技巧涂抹在畫布之上,創(chuàng)造出一幅幅美麗的畫作。而究其原理,當應用于美術作品中時,礦物顏料主要是靠膠講顏色定到畫面??磕z將顆粒與顆粒之間的接觸點粘結在一起,期間留有空隙,透過這些空隙,顏色顆粒自身發(fā)出的屈折光與外部給予的反射光,還有空隙中透出的下一層顏色的折光,在相互交錯中產生出一種透明與不透明夾雜的混合效果,這也是礦物顏料在運用中的魅力之所在。礦物顏料在繪畫中的用色方法,正確的應該是從底層向表層由細粒子向粗粒子發(fā)展。越底層的顏色顆粒要略細,膠要略濃,越上層的顏色顆粒越粗,膠要略淡,這樣才能使顏色顆粒達到最好的發(fā)色效果。否則,若顆粒與顆粒的排列較為混亂,光的折射在其中便不能得到最好的揮發(fā),從而影響顯色效果。


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(顯色效果較好)

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(顯色效果較差)

與此同時,繪畫作品中的顏色飽和度需要經過反復幾次的罩色之后才能達到,同一顏色的增加只會增添色彩的飽和度,但是不同顏色的疊加則會產生微妙,豐富的色彩變化。

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印象派大師莫奈的繪畫作品《干草垛》,用的就是色彩并置的技術。這種技術可以使觀者獲得色彩混合和震蕩的獨特的視覺感受。與先前古典主義那種追求精確逼真的繪畫觀念不同,以莫奈為代表的印象派畫家強調瞬間的視覺印象,在他們的畫作中,我們可以直觀感受到光與影的流淌。印象派繪畫吸引人的正是它的朦朧和色彩變化的微妙,倘若想在印象派繪畫中尋找逼真的一面,那么就要遠看。而當近看時,我們就能夠觀察到色點與色點并置而產生的混色效果。論及它的作者,莫奈不只滿足于能夠畫他所看到的事物和按照他所看見的那種方式來做畫;他想要創(chuàng)造一種獨特的效果。色彩并置法的使用,為整部畫作營造出一種撲朔迷離的神秘色彩效果,也為觀賞者提供了一種獨特的審美享受。


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莫奈《干草垛》作品節(jié)選

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敦煌藏經洞絹畫中使用的朱砂顏料

紅色系天然礦物顏料

紅色系礦物顏料主要種類有辰砂(也稱朱砂)、赤鐵礦、片沸石、紅色泥灰?guī)r等,此處就最常見和最主要的辰砂和赤鐵礦進行介紹。

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首先是辰砂,它又名朱砂、丹砂、朱磦等,其主要成份為硫化汞,還常夾雜雄黃、磷灰石、瀝青質等。其中含有的砷、鉛、銻等都對人體有害。因此它的化學式可以書寫為為HgS。

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從圖中可以看出它呈鮮紅色,有時表面現(xiàn)鉛灰色的錆色,條痕紅色;屬于三方晶系,晶體常見為柱狀、菱面體晶形或板狀,雙晶最為常見,呈矛頭狀穿插雙晶。集合體呈不規(guī)則粒狀,塊狀及粉末狀和皮殼狀等。

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中國古代匠人們在朱砂的制造和提純方面,也取得了許多的經驗。在制作朱砂的過程中,會出現(xiàn)多種顏色,上層發(fā)黃,下層發(fā)暗,中間的朱紅色彩最好,而許多出土的朱砂恰恰為朱紅。
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東漢以后,隨著煉丹術的發(fā)展, 人們對無機化學反應的認識提高到了一個新的水平,開始人工合成硫化汞,它主要用硫磺和水銀,在特制的容器里進行升華反應取得。需要注意的是硫化汞需要在低溫熱液中形成,并且在堿性介質中沉淀。

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辰砂的曲折率很大為2.91-3.27,曲折率決定了顏色是否透明,所以朱砂色是覆蓋率很強的不透明色,同時它鮮艷而沉穩(wěn),具有防腐性,廣泛應用于古今壁畫中,如莫高窟、西千佛洞、新疆伯孜克里克石窟等中的壁畫,還有一些畫作中,如長沙馬王堆漢墓帛畫等,當然它也可以用于染色,用朱砂涂染的物品,也一直被認為是珍品。


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其次再來介紹一下赤鐵礦,它又名赭石,其主要成份為氧化鐵,化學式可寫作Fe2O3。
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從圖中可以看出赤鐵礦呈現(xiàn)出鋼灰--鐵黑色,隱晶質或粉末狀的赤鐵礦呈暗紅—鮮紅色。條痕色為櫻桃紅或紅棕色;屬于三方晶系,常呈顯晶質的板狀、鱗片狀、粒狀及隱晶質的致密塊狀、鮞狀、豆狀、腎狀、粉末狀等集合體形態(tài)。其中紅色粉末狀的赤鐵礦為鐵赭石或赭色赤鐵礦。

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利用赤鐵礦制取顏料的流程主要是這樣幾步:選用品位在 56 % 以上 、色澤紅艷的赤鐵礦石 , 利用穎式、 錘式破碎機先將原礦碎至 2-3mm。再經球磨機磨到-200目占 60 % 然后進行搖床選礦,將選得的精礦用振動磨細磨得-10um的產品經板框壓濾機脫水烘干后再碎解即為鐵紅顏料。需要注意得是,用來生產天然氧化鐵紅顏料的主要原料是赤鐵礦但并非所有的赤鐵都可以用來生產,只有顏色為紅色且色澤鮮艷的赤鐵礦,而礦物的色澤又與赤鐵礦中氧化鐵的含量、其它礦物成分的含量以及赤鐵礦物的晶體結構有關。

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關于赤鐵礦顏料得用途主要有:用赤鐵礦粉涂成的紅色石珠、魚骨、獸牙等裝飾品在山頂洞文化遺址中就有發(fā)現(xiàn) 。赤鐵礦在新石器時期彩陶文化中廣泛應用,是構成彩陶的主色調之一。

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(彩陶)

含 Fe2O3 的紅土呈現(xiàn)紅色稱為紅土,也稱鐵紅、土紅、土朱,是紅色中較為沉穩(wěn)發(fā)暗的一種,紅土易找且不用加工便可使用,因而紅土是歷代洞窟中應用最普遍的一種顏料。敦煌北涼至隋代的大部分洞窟的壁畫底色就使用了紅土,紅色耐久醒目,藝術效果強烈 。繪制年代可追溯到戰(zhàn)國時期的世界遺產廣西花山巖畫使用鐵紅繪制人物動物等,具有極強的藝術感染力。

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藍色系天然礦物顏料

在紅、黃、藍三種顏色中,藍色光的波長最短,在自然界的動植物中頗為罕見,于是人們能找到能作為藍色顏料的天然物質非常有限。為此,人類對藍色顏料的尋找,經歷了從礦物質到植物再到合成的過程。


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群青——青金石


礦物概述
青金石在自然界中多數(shù)存在于青金巖中,為一種架狀硅酸鹽礦物,含硫酸根、硫離子、氯離子,化學式:(Na,Ca)8[(S,Cl,SO4,OH)2|(Al6Si6O24)]

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結構與形態(tài)

屬于似長石類礦物方鈉石礦物群的一員,晶系為等軸晶系,完好的晶型極為罕見,大多呈塊狀。結晶為晶質集合體,常呈粒狀結構,塊狀構造。


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物理性質

常見顏色為中至深微綠藍色至紫藍色,常有銅黃色黃鐵礦、白色方解石、墨綠色透輝石、普通輝石的色斑。之所以會有這樣的顏色是因為含有S?3離子。

拋光面呈玻璃光澤至蠟狀光澤。
摩氏硬度為5.0至5.5;密度為2.75(±0.25)g/cm3 。
折射率一般為1.50左右,有時因含方解石,可達 1.67。

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應用實例

青金石顏料還應用在許多知名的藝術作品中。


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克孜爾壁畫中大量應用青金石顏料

新疆由于與阿富有臨近,得以優(yōu)先在壁畫中大量使用名貴的青金石作為顏料。

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早期的敦煌壁畫中也有大量青金石顏料的使用。


這里提到的石青的原料是什么呢?

石青的原料是藍銅礦,因為其飽和度沒有群青這么高,和其他顏色混合容易變成綠色,雖然應用廣泛,油畫中并不認為石青算是一種好顏料。
那么石青為什么容易偏綠呢,下面簡單介紹一下藍銅礦。

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石青——藍銅礦

礦物概述

藍銅礦是一種堿性銅碳酸鹽礦物,在中國古稱石青。常與孔雀石一起產于銅礦床的氧化帶中。

如圖,藍銅礦呈深藍色,且有玻璃光澤。土狀塊體為淺藍色,光澤暗淡。

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晶體化學

藍銅礦化學組成為Cu3[CO3]2(OH)2,是晶體屬單斜晶系的碳酸鹽礦物。

理論組成(wB%):CuO69.24,CO225.53,H2O5.23。成分相當穩(wěn)定。
由于藍銅礦的生成主要是巖石中的銅礦物的氧化產生銅綠,把整塊巖石染成了綠色,即堿式碳酸銅CuCO3·Cu(OH)2俗稱銅綠。它是淺綠色細小顆?;蚴菬o定形的粉末,它是銅在空氣中生成銅銹的主要的成分。
這種粉末有毒,不穩(wěn)定,于473K(200℃)時分解:
CuCO3·Cu(OH)2=2CuO+CO2↑+H2O
分解后變成黑色的氧化銅。
其不溶于水但溶于酸生成對應的銅鹽:
CuCO3·Cu(OH)2+4H=2Cu2+CO2↑+3H2O
此外還能溶于氰化物、銨鹽等生成能溶于水的絡離子。
藍銅礦因風化作用,使CO2減少,含水量增加易轉變?yōu)榭兹甘?/section>

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結構與形態(tài)

屬斜方柱晶類,晶體常呈短柱狀、柱狀或厚板狀。集合體呈致密粒狀、晶簇狀、放射狀、土狀或皮殼狀、被膜狀等。


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物理性質

深藍色,土狀塊體呈淺藍色。晶體呈玻璃光澤,土狀塊體呈土狀光澤。貝殼狀斷口。

硬度3.5~4。性脆。相對密度3.7~3.9。
藍銅礦偏光鏡下:淺藍至暗藍色。

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產狀與組合

產于銅礦床氧化帶、鐵帽及近礦圍巖的裂隙中,是一種次生礦物,常與孔雀石共生或伴生產于銅礦床氧化帶中,是含銅硫化物氧化的次生產物。

藍銅礦因風化作用,使CO2減少,含水量增加易轉變?yōu)榭兹甘?,所以藍銅礦分布沒有孔雀石廣泛,以至孔雀石依藍銅礦呈假。

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敦煌壁畫中的石青顏料


應用實例

比如迭戈·德·席爾瓦·委拉斯凱茲的畫作中,就利用了藍銅礦粉末制成的藍色顏料。相傳他畫筆下的色彩都由他的調色板中鉛白、藍銅礦、朱紅、紅湖、赭石、炭黑這些顏料調成。


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《公主瑪麗亞·特蕾莎》

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《紡紗女》


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綠色系天然礦物顏料


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石綠

國畫顏料中的“石綠”指的是孔雀石(或硅孔雀石)。這是一種在銅礦中常見的礦石之一,以華麗的類似孔雀尾羽的青綠色花紋著稱??兹甘c藍銅礦有互相轉變的能力。在密閉、干燥、二氧化碳充足的地下環(huán)境中孔雀石會轉變?yōu)樗{銅礦,而不具有上述條件時,藍銅礦就會轉變成孔雀石。

孔雀石的主要成分為堿式碳酸銅,與藍銅礦一樣屬于單斜晶系。晶體形狀多變。
顏色為翠綠、草綠、暗綠不等,硬度較低適宜研磨成色粉。
由于石綠的曲折率極低,并且穩(wěn)定性極好,具有發(fā)色鮮艷,保存持久的特性,在世界上得到廣泛使用。歐洲大教堂里的彩色玻璃圖化,經常會使用孔雀石做綠色顏料。另外我國的著名國畫《千里江山圖》中大量使用了石綠。

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《千里江山圖》

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敦煌壁畫中的石綠顏色


綠松石

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綠松石。綠松石的質地不很均勻,顏色有深有淺、有綠有藍。最常見的綠松石色與清涼的“薄荷綠”相似。其中常有淺色條紋、斑點或棕黑色鐵線紋路。致密程度也有較大差別,多孔隙者疏松,適做研磨,空隙少者致密堅硬,可雕塑把玩。在石器時代晚期已被中國古人所飾用。

一般來說,綠松石是一種含水的銅鋁酸鹽類礦物,化學式如下:(五水堿式磷酸銅鋁),理論成分氧化磷占34.12%,氧化鋁占36.84%,氧化銅占9.57%,水占19.47%。

但是自然界產出的綠松石在成份上與理論有很大差別。

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屬三斜晶系,通常呈致密的隱晶質塊體。


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顏色多變,如圖是一種用于把玩的綠松石品種,國內稱“唐三彩綠松石”


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一般硬度5-6,紫外光下可發(fā)淡綠到藍色的熒光。

由于綠松石本身非常名貴,因此由綠松石制成的顏料雖然從穩(wěn)定性和發(fā)色上來說都是上乘之選,卻并沒有得到廣泛普及。目前僅存的綠松石顏料廣泛應用于西藏唐卡的繪制。此前提到的《千里江山圖》里也大量使用綠松石粉末,對青綠色進行調和,畫面至今仍鮮艷奪目。


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(西藏唐卡)

我國古代礦物顏料的發(fā)展與演變

我國使用礦物來制作顏料的歷史悠久且礦物種類多樣,讓我們以繪畫中的三原色——紅、黃、藍為例來探討我國古代礦物顏料的發(fā)展與演變的問題。
首先用于紅色的礦物顏料有:辰砂、赤鐵礦。
辰砂又稱朱砂、丹砂、赤丹、汞沙、馬牙朱(上等朱砂),是硫化汞(HgS)礦物。含汞86.2%,是煉汞最主要的礦物原料;其晶體可作為激光技術的重要材料。還是中藥材,具鎮(zhèn)靜、安神和殺菌等功效。中國古代用它作為煉丹的重要原料。過去以產在辰州(今湖南沅陵等地)的品質最佳而得名。辰砂的色調為大紅和朱紅,是古代紅色首選。在殷墟甲骨文時期,就已經使用辰砂來記錄文字了,東漢以后,開始使用化學方法來生產辰砂,。秦兵馬俑的紅色、肉色、褐色都含有辰砂,魏晉南北朝之后的寺院、石窟的一些壁畫也都有使用辰砂。

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(殷商甲骨上的辰砂)

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(秦兵馬俑上的辰砂)

而除了直接使用礦石,人們還使用含F(xiàn)e2O3的紅土,它因呈現(xiàn)紅色稱為紅土,也稱鐵紅、土紅、土朱,是紅色中較為沉穩(wěn)發(fā)暗的一種,紅土易找且不用加工便可使用,因而它是歷代洞窟中應用最普遍的一種顏料。它的繪制年代可追溯到戰(zhàn)國時期的世界遺產廣西花山巖畫使用鐵紅繪制人物動物等,敦煌北涼至隋代的大部分洞窟的壁畫底色就使用了紅土,紅色耐久醒目。

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(戰(zhàn)國時期廣西花山巖畫)

然后是用于黃色的礦物顏料:土黃、雄黃、雌黃、金。
土黃是顏色純凈、結構松軟的褐鐵礦,褐鐵礦是鐵的氫氧化物的聚集體,呈黃色、褐色、褐黑至紅褐色;常呈致密塊狀、腎狀、鐘乳狀、葡萄狀、結核狀、鮞狀、土狀等,褐鐵礦是針鐵礦(FeOOH)、纖鐵礦(FeOOH)、水針鐵礦(FeOOH·nH2O)、水纖鐵礦(FeOOH·nH2O)和更富于水的氫氧化鐵凝膠體以及鋁的氫氧化物、泥質物質的混合物,因礦物顆粒很細,不易分開,統(tǒng)稱為褐鐵礦。土黃又名黃赭石。土黃顏料的顏色從純黃到暗黃、暗棕深至棕紅色之間變化,雜質含量愈低,顏料的質量顏色愈好。北魏時期的石窟中就已經使用這樣的土黃了。

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太原王家峰北朝壁畫墓墓室東壁的牛車圖

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雄黃,亦稱雄精、雞冠石、黃金石、熏黃。礦物化學式As4S4,常呈暗紅—桔紅色,條痕淺橘紅色。

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雌黃,礦物化學式As2S3,橘黃-檸檬黃色,條痕鮮黃色。雌黃和雄黃經常共生在一起,猶如一對伴侶,因而得名。不過值得注意的是,雌黃在古代還用作“涂改液”,這也是“信口雌黃”的由來。

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金,礦物化學式Au,顏色和條痕均為金黃色。東漢許慎在《說文解字》中言“金,五色金也。黃為之長。久埋不生衣,百錬不輕,從革不違,西方之行,生于土,從土左右。注:象金在土中形?!倍藗冏钤缡褂媒鹱鳛橥苛希呛退y一起混合做成金泥來做封禪用的。


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(唐簪花仕女圖)

最后是關于藍色的礦物顏料:.青金石、石青。
青金石,又名金精、佛青、回回青、藍赤、天然群青等,常含有浸染狀的黃鐵礦,似金星閃爍,故稱青金石。青金石,礦物化學式(Na,Ca)8[AlSiO4]6[SO4,S,Cl]2,深藍色、紫色,有時為天青色或帶綠的藍色。中國近現(xiàn)代地質學奠基人章鴻釗在《石雅》中對青金石的贊美道:“青金石色相如天,或復金屑散亂,光輝燦燦,若眾星之麗于天也?!彼谙某瘯r期可能就已經被使用,《尚書·禹貢》就言“黑水、西河惟雍州.......厥貢惟球、琳、瑯玕?!闭馒欋撜J為瑯玕是青金石波斯語的音譯,這也許也是早期我國對外交流的證據(jù),雖然《尚書》里記載的遠古歷史事件需要考證,但由于其成書年代約在戰(zhàn)國時期,成書年代較早,且所記錄的事件未必是空穴來風,加之西漢時期明確有記載使用青金石,所以青金石在我國的使用歷史也是令人驚嘆的。

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(敦煌莫高窟隋朝第404窟)

顏料是人們用于藝術創(chuàng)造、美化生活的重要材料。顏料的多樣性和復雜性,是人類的文明的體現(xiàn)。希望這篇報告能夠激發(fā)大家靈感的火花,去尋找礦石顏料與中國悠久歷史文明的蹤跡。

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