然中國出土之玉，大多有沁。楊伯達先生對沁有一明確定義：“沁是指古玉在瘞埋條件下受各種礦物、有機物質、水分、濕度的影響而附著的染色”。宋代著錄曾有沁字，但無書傳世。明初曹昭的《格古要論》已注意到沁色，指出玉分血玉、尸古、黑漆古、土古等等顏色，其實就是對沁色的不同叫法。此后明清許多關于玉器的文獻均提到玉沁，清代陳性在《玉紀》中更把玉沁分為多種顏色，總名“十三彩”，如有朱砂紅、雞血紅、魚肚白等，還有各種巧沁，顏色不止十三種。后劉大同在《古玉辨》中談到的沁色更比陳性多出六十種。種種色沁，我們無法一一進行研究，古人對沁的各種說法也少有科學依據。本文僅對沁中的一種，古人稱之為牛毛紋的進行一些粗淺的科學探討。
一、文獻中對牛毛紋沁的解釋
牛毛紋沁，顧名思義，就是在玉肌里中出現細如牛毛狀的沁色。最早牛毛紋的提出是在陳性的《玉紀》中，他認為牛毛紋是一種出人意料之外的巧沁，并認為是外沁之色。可以說陳性已認識到牛毛紋的成因乃外來色沁入，而非玉質本色，但對于牛毛紋如何形成不知所以，只是籠統的認為：“所謂沁者，凡玉入土年久，則地中水銀沁入玉里，相鄰之松香、石灰以及各物有色者，皆隨之侵淫于中，如下染缸，遇紅即沾紅色，遇綠即沾綠色，故入土重出之玉，無有不沾顏色者，若無水銀沁入，雖鄰顏色亦不能入玉中也。”同時又說“凡舊玉必有水銀沁入，贗舊則無，蓋玉喜水銀，玉入土中，久不透風，則朽爛體松。地中隨處皆有水銀，故水銀沁入玉之膚理”。這種把墓中水銀作為沁的首要媒介以及舊玉必有水銀沁、玉喜水銀的看法在當時玉器愛好者中流行一時，并影響了后人對沁的總體看法。對水銀沁本身在此不做深究，但牛毛紋的形成和水銀是否有關要進行科學論證。
對于牛毛紋的成因，民國二十四年張景鯤在其編著的《漢玉研究》一書中，除繼承陳說牛毛紋為外沁、巧沁之外，還認為：“凡古玉盤出，無論何色，大多有牛毛紋，此系人之精血沁入，血絲如毛，布滿玉上，故牛毛紋總系紅色，并猶多見于傳世古”。對于人精血沁入形成牛毛紋的說法，在民國似乎非常流行，同時期的劉大同在《古玉辨》中也提到：“玉器未經入土，而年已經久，滿身紅色牛毛紋，若隱若見者，是曾經多人之把玩，精神氣血凝聚而成，故質地之寶漿，含有生氣，玩之亦多雅趣。”并舉例如王氏家藏漢連環璧、某公爵家藏晉白玉壺及自己家藏白玉佛像等，“均未入土，牛毛紋極細，色微黃，審其刀工，即知為六朝故物，至唐宋之物，見者尚多”對于出土玉器中出現牛毛紋的現象，劉大同的解釋為：“玉之有牛毛紋，有受大坑水銀沁，遍體牛毛紋者，以玉質堅硬，水銀不易沁入使其全黑耳，有受地中水銀沁，其紋不甚黑者，有帶白點者，又有若傳世古之紋，帶有淺紅色，或淡黃色若隱若現，與上古迥不相同”。
對此說，武進劉心 在《玉紀補》中也講到：“凡古玉盤化，無論何色，必有牛毛紋，良由人之精神融化玉理所致，故牛毛紋總系紅色”（注5）。可以看出，民國年間，古玉的收藏家多認為牛毛紋是經人盤化、把玩時人的精血沁入所致，故牛毛紋的紅色也有了解釋，即氣血的顏色，所以在傳世古中才多見牛毛紋，同時劉大同也提到有黃色的牛毛紋，并且認為在未經盤玩的出土器上出現牛毛紋，是與地中水銀沁入有關。
以上說法，說明人們已注意到牛毛紋的存在，認為其為外力所沁，并觀察到牛毛紋多為紅色、黃色的現象，但對其成因的解釋卻實在找不出科學依據，主觀認為是人之精神氣血凝聚而成，或曰墓中水銀所沁。那么，從現代自然科學的角度來講，古玉器中的“牛毛紋”到底是什么？其形成機理如何呢？
二、對古玉中牛毛紋的地質科學分析
作者認為，要正確解決上述問題，必須從地質科學的角度認真研究以下兩個問題：
古玉中牛毛紋的形狀、分布規律及物質構成。
玉中牛毛紋與雕琢紋飾之間的空間關系，即是牛毛紋穿插玉器上的雕刻線條？還是玉器上的雕刻線條穿插牛毛紋？
前者的研究可以解決牛毛紋的形制力學機制問題；而后者的判斷則可以解決牛毛紋是在玉器加工之前的玉料中就已存在還是加工成器后才形成的問題。
（一）、古玉中牛毛紋的形狀、分布規律及形成機制分析
作者選用一件江蘇出土的戰國玉鳳為樣品，對分布其上的牛毛紋進行了詳細的研究。該玉鳳長11.4厘米，寬6厘米，厚0.6厘米，為三鳳一體佩。一面鳳淺浮雕，杏眼，尖長勾喙，爪兩趾，身成S形，身上滿飾長勾連渦紋及網格紋，關節處以渦紋表示，尾端還飾一草葉紋。
另一面相對處也為一鳳頭，但鳳眼以雙圈陰線刻劃，身體以三條陰刻弧線及雙“二”字紋刻劃，尾端為另一鳳頭，故此面為雙鳳聯體。器為白玉，但整器遍布細密的紅褐色的牛毛紋。放大觀察（60倍），可清楚地看出所謂牛毛紋沁色就是分布于玉器肌理的微細牛毛狀裂隙中的鐵質氧化物呈色（反射光下可見紅色反射色），而非所謂水銀呈色。 放大鏡下（放大10倍）可見牛毛紋產狀不甚穩定，單條“牛毛”往往延伸不遠（一般不超過5毫米）即行消失，且單條“牛毛”短而彎曲，若干條“牛毛”則常以側列關系出現。
從牛毛紋的形態及分布規律來看，所謂古玉上的牛毛紋就是分布于玉石上的被鐵的氧化物充填了的一系列張性裂隙（張節理）。我們知道玉就是自然界中分布的美觀、堅韌、稀少的巖石（石之美者），玉和其它巖石一樣在形成過程中及形成后一直受到地殼應力的作用，而玉石中的張裂隙（節理）是由于在一個方向的張應力超過了玉石的抗張（拉）強度，因而在垂直于張應力方向上產生的裂割式的破裂面。
張應力作用的方向也是伸長應變方向，因此可以認為張裂隙的產生是與某一方向上的伸長應變量超過了玉石所能承受的限度有關。張節理形成后，含有鐵的氧化物的地下水溶液滲入其中，鐵的氧化物充填在裂隙中便形成了所謂牛毛紋，若充填的鐵質氧化物是還原態下的褐鐵礦，則牛毛紋充填色為黃色，若褐鐵礦進一步氧化成赤鐵礦，則牛毛紋充填色為紅色，而非古人云人之精神氣血所為。
作者利用木板對玉器上“牛毛紋”的形成進行了模擬實驗，在引張應力作用下木板上產生了大量“牛毛紋”張裂隙。后使用濃灰水使其滲入木板上的牛毛狀張裂隙內從而就形成了白色的“牛毛紋”。
（二）、古玉中牛毛紋與古玉雕琢紋飾之間的關系
在顯微鏡下，我們可以清楚的看到鳳紋玉佩上的牛毛紋被玉器上的雕刻紋飾所穿插。這表明玉器上牛毛紋的形成在先，雕刻紋飾在后，也就是說牛毛紋存在于尚未雕琢的玉石中。這一現象說明古玉中牛毛紋的有無與玉器的年代、入土與否等無直接關系，其“牛毛狀”裂隙是在玉礦生成時就產生的，一旦脫離了玉礦本體，即使變成河中籽料也不會再生成牛毛裂隙，進一步講，埋藏在古墓中的玉器并不會生成牛毛紋，只不過長年埋在地下，其周圍含有鐵質氧化物的地下水漸漸順著這些“牛毛狀”裂隙滲入，使其致色，故能被人肉眼看到，成為一種顯性的牛毛紋，如果雕琢古玉的玉料上沒有“牛毛狀”裂隙，古玉即使年代再老，入土時間再長，其上也不可能形成牛毛紋。故古人文獻中提到的牛毛紋乃人之精神氣血滲入之說完全是人們的臆想，和水銀沁入也沒任何關系，只是玉料上的張裂隙極其細微，如無充填色進入，是肉眼難以觀察到的，這可能也會導致玉工在選料時注意不到這些肉眼看不到的張裂隙，成器后隨著時間的推移，鐵質氧化物的逐漸滲入而成為被人們看的到的牛毛紋。
綜上所述，古玉中的牛毛紋就是在玉料成器之前由于地球應力的作用形成的細微“牛毛狀”張裂隙，成器后由于深埋地下，被周圍鐵質氧化物滲入致色形成的，其形成在先，致色在后。
作者在構思及寫作本文過程中，得到了南京大學地科系郭繼春 李加貴 張學云、陳武教授、胡文瑄和朱文斌博士的啟發和指導，在此向他們表示衷心的感謝！
