然中国出土之玉，大多有沁。杨伯达先生对沁有一明确定义：“沁是指古玉在瘗埋条件下受各种矿物、有机物质、水分、湿度的影响而附著的染色”。宋代著录曾有沁字，但无书传世。明初曹昭的《格古要论》已注意到沁色，指出玉分血玉、尸古、黑漆古、土古等等颜色，其实就是对沁色的不同叫法。此后明清许多关于玉器的文献均提到玉沁，清代陈性在《玉纪》中更把玉沁分为多种颜色，总名“十三彩”，如有朱砂红、鸡血红、鱼肚白等，还有各种巧沁，颜色不止十三种。后刘大同在《古玉辨》中谈到的沁色更比陈性多出六十种。种种色沁，我们无法一一进行研究，古人对沁的各种说法也少有科学依据。本文仅对沁中的一种，古人称之为牛毛纹的进行一些粗浅的科学探讨。
一、文献中对牛毛纹沁的解释
牛毛纹沁，顾名思义，就是在玉肌里中出现细如牛毛状的沁色。最早牛毛纹的提出是在陈性的《玉纪》中，他认为牛毛纹是一种出人意料之外的巧沁，并认为是外沁之色。可以说陈性已认识到牛毛纹的成因乃外来色沁入，而非玉质本色，但对于牛毛纹如何形成不知所以，只是笼统的认为：“所谓沁者，凡玉入土年久，则地中水银沁入玉里，相邻之松香、石灰以及各物有色者，皆随之侵淫于中，如下染缸，遇红即沾红色，遇绿即沾绿色，故入土重出之玉，无有不沾颜色者，若无水银沁入，虽邻颜色亦不能入玉中也。”同时又说“凡旧玉必有水银沁入，赝旧则无，盖玉喜水银，玉入土中，久不透风，则朽烂体松。地中随处皆有水银，故水银沁入玉之肤理”。这种把墓中水银作为沁的首要媒介以及旧玉必有水银沁、玉喜水银的看法在当时玉器爱好者中流行一时，并影响了后人对沁的总体看法。对水银沁本身在此不做深究，但牛毛纹的形成和水银是否有关要进行科学论证。
对于牛毛纹的成因，民国二十四年张景鲲在其编著的《汉玉研究》一书中，除继承陈说牛毛纹为外沁、巧沁之外，还认为：“凡古玉盘出，无论何色，大多有牛毛纹，此系人之精血沁入，血丝如毛，布满玉上，故牛毛纹总系红色，并犹多见于传世古”。对于人精血沁入形成牛毛纹的说法，在民国似乎非常流行，同时期的刘大同在《古玉辨》中也提到：“玉器未经入土，而年已经久，满身红色牛毛纹，若隐若见者，是曾经多人之把玩，精神气血凝聚而成，故质地之宝浆，含有生气，玩之亦多雅趣。”并举例如王氏家藏汉连环璧、某公爵家藏晋白玉壶及自己家藏白玉佛像等，“均未入土，牛毛纹极细，色微黄，审其刀工，即知为六朝故物，至唐宋之物，见者尚多”对于出土玉器中出现牛毛纹的现象，刘大同的解释为：“玉之有牛毛纹，有受大坑水银沁，遍体牛毛纹者，以玉质坚硬，水银不易沁入使其全黑耳，有受地中水银沁，其纹不甚黑者，有带白点者，又有若传世古之纹，带有浅红色，或淡黄色若隐若现，与上古迥不相同”。
对此说，武进刘心 在《玉纪补》中也讲到：“凡古玉盘化，无论何色，必有牛毛纹，良由人之精神融化玉理所致，故牛毛纹总系红色”（注5）。可以看出，民国年间，古玉的收藏家多认为牛毛纹是经人盘化、把玩时人的精血沁入所致，故牛毛纹的红色也有了解释，即气血的颜色，所以在传世古中才多见牛毛纹，同时刘大同也提到有黄色的牛毛纹，并且认为在未经盘玩的出土器上出现牛毛纹，是与地中水银沁入有关。
以上说法，说明人们已注意到牛毛纹的存在，认为其为外力所沁，并观察到牛毛纹多为红色、黄色的现象，但对其成因的解释却实在找不出科学依据，主观认为是人之精神气血凝聚而成，或曰墓中水银所沁。那么，从现代自然科学的角度来讲，古玉器中的“牛毛纹”到底是什么？其形成机理如何呢？
二、对古玉中牛毛纹的地质科学分析
作者认为，要正确解决上述问题，必须从地质科学的角度认真研究以下两个问题：
古玉中牛毛纹的形状、分布规律及物质构成。
玉中牛毛纹与雕琢纹饰之间的空间关系，即是牛毛纹穿插玉器上的雕刻线条？还是玉器上的雕刻线条穿插牛毛纹？
前者的研究可以解决牛毛纹的形制力学机制问题；而后者的判断则可以解决牛毛纹是在玉器加工之前的玉料中就已存在还是加工成器后才形成的问题。
（一）、古玉中牛毛纹的形状、分布规律及形成机制分析
作者选用一件江苏出土的战国玉凤为样品，对分布其上的牛毛纹进行了详细的研究。该玉凤长11.4厘米，宽6厘米，厚0.6厘米，为三凤一体佩。一面凤浅浮雕，杏眼，尖长勾喙，爪两趾，身成S形，身上满饰长勾连涡纹及网格纹，关节处以涡纹表示，尾端还饰一草叶纹。
另一面相对处也为一凤头，但凤眼以双圈阴线刻划，身体以三条阴刻弧线及双“二”字纹刻划，尾端为另一凤头，故此面为双凤联体。器为白玉，但整器遍布细密的红褐色的牛毛纹。放大观察（60倍），可清楚地看出所谓牛毛纹沁色就是分布于玉器肌理的微细牛毛状裂隙中的铁质氧化物呈色（反射光下可见红色反射色），而非所谓水银呈色。 放大镜下（放大10倍）可见牛毛纹产状不甚稳定，单条“牛毛”往往延伸不远（一般不超过5毫米）即行消失，且单条“牛毛”短而弯曲，若干条“牛毛”则常以侧列关系出现。
从牛毛纹的形态及分布规律来看，所谓古玉上的牛毛纹就是分布于玉石上的被铁的氧化物充填了的一系列张性裂隙（张节理）。我们知道玉就是自然界中分布的美观、坚韧、稀少的岩石（石之美者），玉和其它岩石一样在形成过程中及形成后一直受到地壳应力的作用，而玉石中的张裂隙（节理）是由于在一个方向的张应力超过了玉石的抗张（拉）强度，因而在垂直于张应力方向上产生的裂割式的破裂面。
张应力作用的方向也是伸长应变方向，因此可以认为张裂隙的产生是与某一方向上的伸长应变量超过了玉石所能承受的限度有关。张节理形成后，含有铁的氧化物的地下水溶液渗入其中，铁的氧化物充填在裂隙中便形成了所谓牛毛纹，若充填的铁质氧化物是还原态下的褐铁矿，则牛毛纹充填色为黄色，若褐铁矿进一步氧化成赤铁矿，则牛毛纹充填色为红色，而非古人云人之精神气血所为。
作者利用木板对玉器上“牛毛纹”的形成进行了模拟实验，在引张应力作用下木板上产生了大量“牛毛纹”张裂隙。后使用浓灰水使其渗入木板上的牛毛状张裂隙内从而就形成了白色的“牛毛纹”。
（二）、古玉中牛毛纹与古玉雕琢纹饰之间的关系
在显微镜下，我们可以清楚的看到凤纹玉佩上的牛毛纹被玉器上的雕刻纹饰所穿插。这表明玉器上牛毛纹的形成在先，雕刻纹饰在后，也就是说牛毛纹存在于尚未雕琢的玉石中。这一现象说明古玉中牛毛纹的有无与玉器的年代、入土与否等无直接关系，其“牛毛状”裂隙是在玉矿生成时就产生的，一旦脱离了玉矿本体，即使变成河中籽料也不会再生成牛毛裂隙，进一步讲，埋藏在古墓中的玉器并不会生成牛毛纹，只不过长年埋在地下，其周围含有铁质氧化物的地下水渐渐顺着这些“牛毛状”裂隙渗入，使其致色，故能被人肉眼看到，成为一种显性的牛毛纹，如果雕琢古玉的玉料上没有“牛毛状”裂隙，古玉即使年代再老，入土时间再长，其上也不可能形成牛毛纹。故古人文献中提到的牛毛纹乃人之精神气血渗入之说完全是人们的臆想，和水银沁入也没任何关系，只是玉料上的张裂隙极其细微，如无充填色进入，是肉眼难以观察到的，这可能也会导致玉工在选料时注意不到这些肉眼看不到的张裂隙，成器后随着时间的推移，铁质氧化物的逐渐渗入而成为被人们看的到的牛毛纹。
综上所述，古玉中的牛毛纹就是在玉料成器之前由于地球应力的作用形成的细微“牛毛状”张裂隙，成器后由于深埋地下，被周围铁质氧化物渗入致色形成的，其形成在先，致色在后。
作者在构思及写作本文过程中，得到了南京大学地科系郭继春 李加贵 张学云、陈武教授、胡文瑄和朱文斌博士的启发和指导，在此向他们表示衷心的感谢！
