据了解,在历史上,人们对砚做过大量大直觉性描述,依据感官与实践人知,总结除了一套评定砚石优劣的标准,但一直没能从科学的角度进行阐述。经过现代地质学研究表明。地球上岩石可以分为三大类:*成岩、沉积岩、变质岩。歙砚就属于其中的变质岩。
*成岩,是地壳内岩浆活动形成的岩浆岩;沉积岩,即是由外力及海水中沉积物生成的水成岩;第三就是由以上两种岩石在外来因素影响下,如高温、高压等作用下,使其岩性发生变化的变质岩。歙砚石属于变质岩,未变质之前是一种水成岩,其岩性为板岩结构中的粘板岩、含粉砂板岩及粉砂质板岩。
歙砚石的地质年代为前震旦纪,距今10亿余年。其岩性为板岩由于这种变质岩既保留了原来水成岩中的矿物成分,又重新经过高压组合,砚石中云母和石英等分布密集、聚结紧凑,使得歙石纹理缜密,坚润细腻,叩之金声,抚之如玉,即所谓“金声玉德”;平均硬度达到肖氏40度(摩氏4度),比墨的硬度平均高出一倍。所以在用墨研磨时,发墨益毫,“贮墨不涸”,“磨之无声”(就是下墨快,不损笔锋,贮墨不易干涸,磨墨时噪音低的意思);同时也造就了歙砚另一个*一无二的特点,即“多年宿墨,一濯即莹”(就是歙砚虽用之年久、墨膏满面,却能洗之立净的意思)。真正具备了“涩不留笔,滑不拒墨”二德相兼的优点。
由于岩石中还有硫化银、钠、铁、锰等其他丰富的矿物成分(如砚中含高价氧化铁,砚石则成褐色、棕色,如含绿泥石则为绿色,而含黄铁矿石则呈黄色),这些都聚在岩石的胶化物中,在岩石再次形成的过程中,受压力、地热、渗透等外力的作用不同及岩石本身凝固程度的不同,使岩石呈现出不同的构造状态,从而形成了歙石千姿百态的纹理以及丰富多变的色彩,大约有百十个品种,远远超过其他各砚种。根据程明铭1985年编写的《安徽省歙砚石料评价技术要求及天然纹饰的研究》,将歙石天然纹饰分为五类,即层理纹饰:刷丝纹、玉带等;金属纹饰:金星、银星、金晕、金花等;叶理纹饰:水波纹、罗纹等;斑点纹饰:鱼子纹、紫云玉斑等;混合纹饰:眉纹等。
20世纪80年代中叶,安徽歙砚厂与北京地质大学联合对歙砚砚石产地进行了地质考察,采集了系统的地层标本和砚石标本。经偏光显微镜、电子显微镜、X射线物相分析、X射线能谱分析和电子探针等多项实验研究之后,科学地分析了歙砚砚石的矿物组成。在科学研究的基础上,揭示了砚石的发墨原理及砚锋的自磨性,总称为“歙砚的自磨刃发墨理论”,并撰文发表在1988年的《科学通报》第17期上。