中国古代的探矿理论

    中国古代有比较系统的探矿理论。最著名的是战国时期的《管子·地数篇》。它总结了一些矿床中矿物的分布规律，指出可以根据矿苗和矿物的共生关系来寻找矿床。

    书中说道：“山，上有赭者，其下有铁；上有鈆(“鈆”是“铅的异体字——引者注)者，其下有银；一曰上有鈆者，其下有鉒银；上有丹砂者，其下有鉒金；上有慈石者，其下有铜金。此山之见荣者也。”又说：“上有丹砂者，下有黄金；上有慈石者，下有铜金；上有陵石者，下有鈆、锡、赤铜；上有赭者，下有铁。此山之见荣者也。”所谓“山之见荣”，就是矿苗的露头。此外，在唐代张守节的《史记正义》中，所引《管子》文字略有不同：“山上有赭，其下有铁；山上有铅，其下有银；山上有银，其下有丹；山上有磁石，其下有金也。”

    上引三段文字互有出入，夏湘蓉等把它们归纳成六条，称作“管子六条”：第一，山上有赭，其下有铁；第二，山上有磁石，其下有铜金；第三，山上有铅，其下有银；第四，山上有丹砂，其下有黄金；第五，山上有陵石，其下有铅、锡、赤铜；第六，山上有银，其下有丹。六条中，第一、二两条是三段文字所共有。第三、四两条是两段文字所共有。第五、六两条却是一段文字仅有的。“管子六条”包括铁、铜、锡、铅、金、银、汞七种金属矿产，分组说明它们的上下关系，是西汉以前找矿采矿实践中得出的经验总结。“管子六条”中所说的上下关系，包含三种意义：

    第一，一个垂直的矿体或一条矿脉，山上露头中出现某种矿物，可能对下面赋存的另一种主要矿产起到指示作用，这种指示矿物在古代称作“苗”或“引”。又某些多金属矿体(脉)的上部和下部富集的矿种有所不同，这种垂直分带现象，在古代也是有所认识的。

    第二，山上出现的某种矿物和山下出现的另一种矿物，分别产于不同的地层或岩石中，既不同属于一个矿体，成因上又没有明显的联系，属于这种情况的上下关系，仅仅是一种空间位置的相对关系。

    第三，山上赋存有某种原生矿床，而山下出现另一种砂矿，这也是一种上下关系。这种关系也不一定和矿床成因有联系。

    由于“管子六条”是实践经验的总结，因此，它是符合实际的，有科学价值的。各条的科学价值是：

    第一条，无疑是从采矿实践中总结出来的经验。它基本上适用于邯郸、邢台式、大冶式和某些鞍山式铁矿。

    第二条，是古人从开发铜矿中总结出来的经验。适用于铜绿山类型的铜矿。

    第三条，这里的“铅”主要指方铅矿，“银”指自然银或辉银矿。自然银主要是次生的，赋存于铅银(或银铅)矿床上部的氧化带中。《楚雄县志》说：“铅乃银之母，银乃铅之精也。”辉银矿的成因有次生的，也有原生的。原生辉银矿经常和方铅矿共生。

    第四条，丹砂和自然金在汞或金的原生矿脉中，除少数外，一般不存在共生关系。这条规律，对于原生脉金矿床来说，没有实际意义。不过先秦时期的汞矿或金矿都以砂矿为主。在汞和金共生的砂矿床中，这条规律是确切的，是反映实际情况的。

    第五条，陵石，《太平御览》地部三引作绿石，就是孔雀石。因此，这条规律适用于以铅为主的铅锌铜多金属矿床，上有绿石、下有锡的现象也是存在的，而上有绿石、下有赤铜是实际情况的确切反映。

    第六条，也是古代采矿经验的总结。这种银在上、汞在下的上下关系，是两种矿产赋存于时代不同的两个地层中的上下关系，而不是一个矿体(脉)中金属矿产的垂直分带关系。

    除了“管子六条”外，古人对矿物和围岩的关系也有所认识，并且把它用于找矿。比如唐代陈藏器把粉子石作为金矿的标志(见《本草纲目》卷八)。宋代，苏颂把白石作为辰砂矿的标志(见《重修政和经史证类备用本草》卷三)。

    清初孙廷铨(1616—1674)在《颜山杂记》中记载了人们利用岩层和矿床的关系找矿，说：“凡脉炭者，视其山石，数石则行，青石、砂石则否。察其土有黑苗，测其石之层数，避其沁水之潦，因上以知下，因近以知远，往而获之为良工。”这段话的意思是：凡是找煤矿的人，必须先观察山上的岩石性质。假如山上有页岩出现，就可能有煤。如果山上全是石灰岩、砂岩，就没有煤。当看到土地上有黑色的煤层露头时，就要仔细测量煤层上下岩石的层次，避开涌水。从上面的岩层情况推测地下的各种情况，从近处的岩层情况推测远处的各种情况。这样去找煤矿就容易找到。这样的人才是优秀的煤矿勘探者。

    在探矿理论方面，南北朝的梁代出现了新的理论著作，体现了新的方向。这就是有名的地植物找矿著作——《地镜图》。《地镜图》原书已佚，现在只能从后人的引文中看到它的部分内容。它的主要观点是把地下的矿床和地表的植物联系起来，是现代指示植物找矿或生物地球化学找矿方法的肇端，是一个很有科学价值的新创见，新理论。当然，这个新理论也是逐步产生的，并不是突然出现的。往上追溯，我们发现，《荀子·劝学篇》就说过：“玉在山而草木润”，首次提出了山上赋存的矿物和周围植物生态有关的思想。晋张华《博物志》也说：“山，……有谷者生玉”。到《地镜图》，内容就大大充实了。书中说道：“二月中，草木先生下垂者，下有美玉。五月中，草木叶有青厚而无汁，枝下垂者，其地有玉。八月中，草木独有枝叶下垂者，(下)必有美玉。有云，八月后草木死者亦有玉。十二月中，草木独有枝叶垂者，下有美玉。山有葱，下有银，光隐隐正白。草茎赤秀，下有铅；草茎黄秀，下有铜器。”唐代段成式(？—863)对它作了初步的整理，说：“山上有葱，下有银；山上有薤，下有金；山上有姜，下有铜锡；山有宝玉，木旁枝皆下垂。”(《酉阳杂俎》卷十六)这些记载，不一定完全和实际相符，但是他所指出的利用指示植物找矿的方向是对的。

    对中国古代利用指示植物找矿理论的发明和发展，英国科学史家李约瑟曾经作过恰当的评价，他说：“中国人在中古代所进行的观察，确实可以说是仍在迅速发展中的、范围十分广阔的现代科学理论和科学实践的先驱。”