最近，我去参观了宜兴丁蜀“黄龙山矿源展示馆”（照片1），该馆在2024年10月才建成开馆（图1），坐落于最著名的“四号井遗址”边上（照片2，3）。宜兴市于2016 年11 月被列为第二批国家全域旅游示范区创建单位，该馆的建成为宜兴的旅游业增添了一张特色名片，为人们了解宜兴的历史提供了一个新的视角。在黄龙山矿源展示馆内，陈列了大量的紫砂原的样品以及历史上该地先民开采紫砂矿的场景（照片4，5）。在早些时候就建成的宜兴陶瓷博物馆，也有大量紫砂壶以及紫砂矿料的展示（照片6）。在所有紫砂泥料类型中，由于“四号井底槽清”紫砂料的采矿难度、稀缺度及其紫砂品质的代表性，用这原料制成的紫砂壶，价格最高，已成为广大紫砂壶壶友或玩家的最爱。
我们知道，构成地壳表层的岩石，根据成因，可以分成三个大类：火成岩，沉积岩和变质岩。用于制作宜兴紫砂壶的紫砂矿料属于沉积岩。所以这里主要讨论沉积岩的问题。沉积岩是由沉积在河、海、湖水盆地中或陆地上的物质经固结而形成，这些物质可以产生于生物或非生物，来源于陆地和海洋，沉积岩的特征是具层状或层理结构，常夹有动植物化石。沉积岩在地层年代学上的一般规律是位于下部的地层相对古老，上部的地层相对年轻。
然而，关于紫砂矿的成因这类科学问题，在矿源展示馆的介绍中并没有给予应有的重视和介绍。我们可以想象一下，当学校组织中小学生去展示馆游览和参观，看到的只是一些缺乏科学元素的东西，描述紫砂矿料的术语多是一些地方土话和紫砂从业者的行话，是否缺少了什么重要的科学元素？因此，网络上有些紫砂壶直播营销者也常信口开河，说其中紫砂矿料的成因是火山形成的，其中的云母又是海洋中贝壳产生，云云。这对普通人，特别容易对普通壶友和青少年爱好者的科学观产生误导。
在地质学上，宜兴的紫砂岩层位于“五通群”的地层之中，这一地层形成于古生代的晚泥盆纪-早石炭纪。我自己第一次认识这一地层是在1979年，那年我南京大学二年级，有一个月的野外普通地质实习，地点在江苏宁镇山脉地区。1964年江苏区测队把这一地层称为“五通组”，我们当时实习教学材料也用五通组这一名称（那时的实习材料的名称与下列2014年出版的材料基本相同，见参考文献1）。早在1919年，我国第一代地质学家丁文江就首次把这一地层命名为“五通山石英岩”，命名地点在浙江省长兴县煤山镇五通山，该地层“为一厚度相当大的红色石英岩系，具有砂质页岩和杂色砂岩，厚度不小于500米 ”，并被写入丁文江与叶良辅合著的1:100万地质图中（注：叶良辅（1894-1949,1920年留学美国）是民国时期浙江大学史地系教授，也是我导师杨怀仁教授（1917-2009）的研究生导师（注3）。1975年高中毕业后，我去宜兴山区上山下乡插队落户，周围山区几乎都覆盖着五通群地层。我每次回宜兴，用山泉水泡茶，其水源地小流域的母岩也是五通群地层。
研究沉积岩，除了摸清楚它的空间分布特征及其与上下地层之间的相互关系等这些基本信息外，地质学家首要探索的问题是：该地层是在什么环境中形成的？是陆相的还是海相的？还是海陆交互相的？如果是陆相的，是河相的还是湖相？还是沿海三角洲相或滨海冲积-海积平原？如果是河相的，是河床相的还是河漫滩相的？等等。即通过沉积地层中包含的信息，来重建当时的区域环境。所以，沉积环境（Depositional Environment）和沉积岩与沉积相（Sedimentary Rocks and Sedimentary Facies）就成为地质学家研究沉积岩的重要课题或科学分支。在2010年发表在科学网的一篇纪念文章中（参考文献3），我曾赞美古代中华地质学的领先于世界，吐槽晚清以后的落后。如北宋时期（960-1127）沈括在他的《梦溪笔谈》中，根据远离大海的河北太行山山崖间呈水平带状分布的双壳类海相化石等证据，推断出这一带是远古时代的海滨。而华北平原是由黄河、漳水、滹沱河、桑乾河等河流所携带的泥沙沉积而形成的，从而正确论述了华北平原的形成原因；通过观察了浙江东部雁荡山诸峰的地貌特点，明确地指出了其成因是水流侵蚀作用；通过观察研究地下发掘出来的类似竹、桃核、芦根、松树、鱼蟹等化石，指出它们是古代动植物的遗迹，并推论了古代的自然环境。在今天的地质学看来，沈括的这些观点，都是建立在沉积环境与沉积相基本原理之上的科学研究。在欧洲，直到中世纪文艺复兴时期，意大利人达·芬奇对化石的性质才开始有所论述，比沈括晚了四百多年。
根据现在我国地质学界的发现与研究，五通群由两层组成：（1）五通群下部（早期）的砂岩地层为“观山组”，在该地层中，石英成分含量很高，达90%以上，砂颗粒之间为硅质胶结物，硬度大，抗风化，其间也分布有厚度不大的砾质石英砂岩和石英砾岩，其中砾石含量变化很大，分选性好和磨圆度较高。在宜兴乌龟山、凤凰山的一些夹层中，发现有植物化石，在观山组地层中，泥岩、粉砂质泥岩呈夹层分布，但所占比例极少，颜色除五通砂岩本身具有的紫红色外，可呈灰绿色或其它杂色；（2）五通群上部（晚期）是擂鼓台组地层，为一套杂色页岩、砂质页岩夹薄层石英砂岩。砂质页岩中长发育铁锰结核，顶部常发育薄层含铁细粒石英砂岩，含腕足类、鱼、植物及孢子等化石。在底部，以砂质页岩、 薄层石英砂岩与下伏观山组厚层石英砂岩分界。
依据上述的地质资料，我个人认为：宜兴紫砂矿形成的年代在五通群地层堆积的年代范围内，时代跨度在晚泥盆纪至早石炭纪之间，绝对年代为大约距今（BP）3.0亿年前后。当时宜兴是陆地沉积环境，即河流、湖泊，或滨海滨海过渡环境，沉积物是陆源的。提供这些陆源泥沙的母岩曾经经受了长期的强烈风化，所以留下了富含坚硬和稳定的石英矿物颗粒，并经过强烈的流水作用，被流水所搬运、磨圆、分选与堆积。宜兴丁蜀镇的紫砂矿层主要分布在五通群厚层石英砂岩的夹层内，其中目前国内紫砂界相关媒体和广大壶友追捧的底槽清砂料，形成的时间相对要早一些，分布的位置要更深一点，当时的动力环境和沉积环境更为特殊一点。值得指出的是，这些夹层也显示在五通群形成时期沉积环境的变化，它明显有别于形成厚层石英砂岩时期的环境。
目前对五通群地层与当时沉积环境的科学认识，是20世纪初以来几代中国地质工作者的成果。同时，我们必须认识到，我们对宜兴紫砂矿的沉积环境依然很少，许多还是未知数。沧海桑田，变化是永恒的主题。就连最基本的位置都在变化，当时宜兴在地球上的坐标是什么（经纬度）？由于年代久远，大陆漂移和多次造山运动，已经完全改变了宜兴这块地的空间坐标。事实上，地球的南北极也在经常转换和改变位置。另外，依据我们人类有限的经历和体验，我们无法想象在五通群地层沉积的时候，地球表面有什么样的动力和环境？什么样的地貌、气候和水文等动力环境，才能够塑造和堆积如此空间范围和时间跨度（地层厚度）的五通群石英砂岩？
有人会说，你说大约3亿前后，能精确一些吗？不能！这个我们可以用最新的地质年代提供一个形象的比较。比如，我们要研究距今7000-3000年之间（属于第四纪中的全新世中期））的新时期文化遗址，如黄河流域的仰韶文化与浙江的河姆渡文化，用放射性碳14同位素对这一时期的地层测年，如误差如能达到正负10年以内的话，那就是不得了的进步。同样，如果我们有一个测年方法，能使五通群的测年精度到正负1%这么精确的话，那也有300万年误差。我们知道第四纪（Quanternary）一共也只有300万年，第四纪也称人类纪，人类的产生和演化整个历史也只有300万年。目前，对中生代以前古老岩层还是要注重深入研究较细一级的地层划分，强调不同地区的地层对比，搞清楚它们之间的相对先后关系。对新生代的地层，特别是第四纪时期的地层，比较精确的绝对年代测量才有可能和具有现实意义。例如：在全新世中期（距今6000年左右），古气候研究表明当时的地球表面平均气温比现在高约2摄氏度，海平面高约1-2米。用高新技术获得那时古大气圈内的二氧化碳气体的浓度，可以极大改善我们认识温室气体对全球气候影响的认识。
图1 宜兴市政府公告
图2 四号井入口
图3 四号井宽街遗址
图4 重建紫砂采掘矿井内的情景
图5 紫砂矿料陈列柜
图6 中国宜兴陶瓷博物馆
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