常见矿物知多少

2022-09-13金荣莹李凤洋高翔

当代矿工 2022年8期

□金荣莹李凤洋 / 文高翔 / 图

中国是世界上矿产资源非常丰富的国家之一，据《中国矿产资源报告》（2021）发布的数据显示，截至 2020 年底，中国已发现矿产 173 种，其中，能源矿产 13 种，金属矿产 59 种，非金属矿产 95 种，水气矿产 6 种。中国的矿产资源不仅种类丰富，而且储备量也很丰富，储备居世界第一的矿产种类12种，有稀土、石膏、钛、钽、钨、膨润土、锡、芒硝、重晶石、菱镁矿、锑、石墨。

大自然的硬度计——莫氏硬度

科学家根据不同矿物质的坚硬程度不同引入“硬度”，硬度是指一种物质抵抗另一物质刻划的能力，也就是抗磨损的能力。1822年德国矿物学家莫斯首先创立硬度表，在矿物学和宝石学中使用的标准，挑选十种矿物利用互相刻划的方法作为衡量天然矿物硬度的标准，这就是莫氏硬度表。

莫氏硬度表

莫氏硬度是一种相对硬度，分为1到10十个级别，数字越大，硬度也越高，硬度高的矿物可以刮花硬度低的矿物。由此，一种物质的硬度可用莫氏硬度表中的矿物来刻划决定，如人的手指甲可以划伤石膏，却划不动方解石，这说明指甲的硬度在莫氏硬度2与3之间；钢制的小刀可以在磷灰石上划出伤痕，但却划不动长石，长石却可以在小刀上划出伤痕，这表明钢的硬度在5与6之间。

自然界诸多矿物软硬不一。滑石是硬度最低的矿物，硬度为1，是一种常见的硅酸盐矿物，它非常软并且具有滑腻的手感，为已知的最软的矿物，可以在地面上随意写画，代替粉笔留下清晰的线条。滑石研磨出的粉末称为滑石粉，体操、举重等项目运动员比赛时涂抹在手上起到防滑作用。

金刚石是硬度最高的矿物，硬度为10，钻石的原石，由碳元素组成，但是却比作为铅笔芯的石墨坚硬数倍，石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石，这是因为石墨和金刚石均由碳单质构成，它们互为同素异形体，即化学元素一致，但是排列结构不一样。金刚石晶体呈八面体、菱形十二面体，无色透明或带有蓝、黄、褐色。紫外光照射下发出黄、绿、紫色荧光，非常漂亮。硬度为10的金刚石与硬度为9的刚玉相比，虽然只差了一级，但是金刚石的抗磨硬度却是刚玉的140倍，这比刚玉和滑石的硬度差距还要大。

如果在野外发现一种矿物，可以将方解石刻出划痕，而在萤石表面没有痕迹，则这种矿物的硬度在3和4之间，以此类推。这样在没有精密仪器的情况下，就可以粗略测出未知矿物的硬度，对于矿物工作者的野外作业是十分实用的。

对于喜爱宝石的人可以通过了解各矿物的硬度来保养宝玉石。例如不要把硬度过低的珍珠和硬度过高的红宝石、蓝宝石存放在一起，互相磨碰容易在硬度较低的宝石上产生划痕。灰尘中含有很多细小的颗粒，这些是石英，硬度为7，硬度低于7的宝玉石上落满灰尘，千万不可直接用布擦拭，应该先吹走灰尘再去擦拭。

神奇的冰洲石

日常生活中人们可以接触到很多种矿物岩石，但具有特殊光学效应的矿物并不多，冰洲石是具有明显双折射现象的矿物，即透过它可以看到物体呈双重影像。光线通过冰洲石时，会被其内部特殊而复杂的结构分成两束，所以反射出来的影像就是“重影”了。冰洲石是一种无色或浅色透明的方解石，硬度为3，具有极为完全的菱形解理，即使裂开后，每一小块也都是菱形的，这与晶格排列生长有关。冰洲石和方解石的化学成分主要是碳酸钙，遇到稀盐酸会出现明显反应，出现大量的气泡，这些气体为二氧化碳。

方解石是一种分布很广的矿物，是石灰岩、大理岩的主要矿物成分，石灰岩可以形成溶洞，洞中的钟乳石、石笋等，其实就是地下水溶蚀石灰岩重新形成方解石构成的。由沉积作用形成的石灰岩，经过变质作用，其中的方解石常常再结晶形成晶粒比较粗大的方解石集合体，这就是大理岩。

多彩的水晶

水晶是一种石英结晶体矿物，它的主要化学成分是二氧化硅，硬度为7。发育良好的单晶为六方锥体，一般为无色透明的晶体。柱体为一头尖或两头尖，多条长柱体连结在一块，通称晶簇。紫色、粉色等彩晶是因为晶体的化学成分含有铁等微量元素；发晶、绿幽灵等包裹体水晶是因为晶体内含有其他矿物质。

紫水晶是因为含有微量铁元素，在放大镜下观察一般有色带，即颜色深浅不一成条带状。紫水晶加热可使其颜色退去变为黄水晶。粉水晶称为芙蓉石，含有极少的金红石内含物，经过打磨形成六射透星光，为芙蓉石独有。茶晶又叫烟晶，颜色为烟灰色、褐色，是白水晶通过辐射变色而得。绿幽灵水晶里面的包裹体是绿泥石，在白水晶中绿泥石呈现聚集或分散形成聚宝盆或满天星。金发晶的包裹体是金红石，颜色多呈金色，绿发晶的包裹体是绿色的阳起石或者绿碧玺，黑发晶的包裹体是黑色的碧玺，这些包裹体矿物质呈针状排列且极为纤细，像发丝一样。

水晶颜色很多，种类丰富，但是矿产较少，故列为彩色宝石范畴，男女老少因个人喜好佩戴不同颜色或种类的水晶寓意带来美好事物。中国的水晶王是纯天然白水晶，重达3.5吨，1958年采于江苏东海，现存于中国地质博物馆。

愚人金黄铁矿

黄铁矿是地壳中分布最广的一种硫化物矿物，多形成于火山岩系，主要成分是二硫化亚铁，硬度为6～6.5。黄铁矿颜色极其漂亮，浅黄铜色且具有金属光泽，与金矿难辨真假，常被误认为是黄金，故又称为愚人金。但是黄铁矿和自然金也并不完全没有关系，很多地方的黄铁矿和金矿是相伴相生的，在黄铁矿的附近可以找到含有黄金成分的矿石，也可预测金矿的富集程度。发育良好的黄铁矿呈立方体、八面体、五角十二面体，如此规整的形状就像是经过工匠精心打磨过的，据此，初学者在野外也可轻松鉴别出这个矿物。

条状绿纹孔雀石

孔雀石因颜色酷似孔雀羽毛斑点的颜色而得名。原石是含铜的碳酸盐矿物，硬度为3.5～4，矿物含铜量高，所以多呈现蓝绿、深绿、墨绿等颜色相间，形成同心圆状或条纹状、放射状的花纹。孔雀石原石以其独有的颜色、条纹、环带为其鉴定特征，且碳酸盐矿物遇盐酸起泡的特点也不易与其他矿物相混淆，几乎没有仿冒品。铜矿矿区多盛产孔雀石，孔雀石是原生铜矿地表风化的产物，颜色醒目，地质学上孔雀石作为寻找铜矿的找矿标志，即在孔雀石多的地区，地下会藏有更多没有风化的铜矿。颜色艳丽、硬度低易研磨成粉末制成绘画颜料，著名山水画《千里江山图》中的石绿就是孔雀石。

祭祀之宝青金石

青金石是一种复杂的岩石混合物，碱性铝硅酸盐矿物，以青金石矿物为主的岩石，含有少量的黄铁矿、方解石等杂质组成的矿物集合体，硬度为5.5。青金石以青金石矿物的蓝色为主，也因为含有白色脉状矿物质方解石和金属光泽矿物质黄铁矿颗粒，在光线的照射下犹如一片幽蓝中分布着闪闪星光璀璨夺目。

中国地质学家章鸿钊在《石雅》中盛赞：“青金石色相如天，或复金屑散乱，光辉灿灿，若众星之丽于天也。”点点繁星缀于蓝天。青金石的这一颜色特性，自古以来就被尊为礼天之宝，是帝王祭天所用之物。阿富汗、智利等国更将青金石视为国石。

青金石是天然蓝色颜料的主要原料，我国早已在壁画中广泛使用青金石粉制成颜料进行彩绘，如敦煌莫高窟的壁画就以青金石作为颜料，色彩得以千年不变；西藏的唐卡也运用青金石作为绘画原料。

矿物鸳鸯

自然界矿物共生现象十分常见，雄黄和雌黄均形成于无岩浆或远离岩浆活动区，低温热液的矿脉中，两者经常共生在一起，形影不离。品质较好的雄黄称为明雄黄，它在光照下不稳定，易发生光化反应，产生黄色粉末状物质，为同质多象的拟雄黄。雄黄和雌黄名字的由来是古人认为雄黄只出现在山的阳面，雌黄只产于山的阴面，显然这并不正确。

雄黄和雌黄的颜色十分特别，称得上是地球上颜色最醒目的矿物，自然产出的橘红色的雄黄与柠檬黄色的雌黄对比鲜明，共生在一起时甚是好看。但是千万不要被它们艳丽的色彩迷惑，雄黄的化学成分是四硫化四砷，雌黄的化学成分是三硫化二砷，所含化学成分相似，都是含砷的硫化物类矿物，均为有毒的矿物，加热到一定温度后在空气中可以被氧化为三氧化二砷，即为剧毒的砒霜。

自古人们对于雄黄和雌黄的应用就很广泛，端午饮雄黄酒的习俗在长江流域极为盛行，在白酒或自酿的黄酒里加入微量雄黄，饮用或涂抹于身体各处，意在消毒防病。安宫牛黄丸里也含有雄黄。雌黄在古代作为“涂改带”使用，因为古代纸张颜色与雌黄颜色相似，并且雌黄硬度低，约为1.5～2，易研磨为粉末，可用于涂抹书上的错字，成语“信口雌黄”也与雌黄有关。此外，绘制敦煌壁画使用了大量雌黄作为颜料。

夜明珠萤石

萤石的主要成分是氟化钙，这个矿物主要源自火山岩浆的残余物中，岩浆冷却过程中分离出的氟与周围岩石中的钙结合形成氟化钙，后经冷却结晶就是萤石。萤石晶体呈立方体、八面体、或菱形十二面体，较多出现穿插双晶，即两个晶体相互贯穿所构成的双晶现象，硬度为4，质地较脆。颜色多变，有紫红、翠绿、浅蓝色等，无色透明的萤石稀少且珍贵。夜明珠就是萤石的一种，部分萤石受到阳光的照射后吸收能量，夜晚释放这些能量形成发光萤石，如慈禧老佛爷钟爱的夜明珠就是萤石，也许是因为了解萤石硬度太低，不适合制作成首饰佩戴，制作成摆件更为合适。外国对于萤石利用的历史也很久远，早在1556年德国矿物学家就发现在钢铁冶炼中加入萤石可以去除硫、磷等杂质。