以下文章若出現藍字乃本人註解。
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在我們的生活中,哪裡會使用到礦物呢?
礦物是大自然的精華,也與人類的生活息息相關,它們已被廣泛應用於人類生活的各個層面。例如,將其運用於醫學中,可以使我們的身體更健康;將其運用於工業中,可以讓我們的生活更有效率;將其運用於藝術中,可以使我們的世界更美善。礦物是人類科技與文化發展的推動器,也是人類文明進步的重要見證。
礦物藥是傳統中藥的重要組成部分,具有數千年的應用歷史。西漢末年的醫學著作《神農本草經》裡記載有數十種作為中醫常用藥物的礦物,《中華本草》共收載礦物藥114種。這些礦物資源,經過特殊加工,常見的如研磨成粉末,有些製程則更複雜,如加熱煅燒、添加其他物質等,成為藥物。在中醫藥理論指導下,這些藥物透過內服或外用,具有多種藥用效果,為人類的健康做出了重要的貢獻。
| 雌黃 產地:中國 尺寸(cm):12×7.5×9 | |
功能與主治:可用於治療惡瘡、蛇蟲咬傷、癲癇、寒痰咳喘、蟲積腹痛。 | |
雄黃 產地:中國 尺寸(cm)8×7×5 |
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功能與主治:對神經有鎮痙、止痛作用;對體內外均有殺蟲作用。 |
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| 紫石英 產地:中國 尺寸(cm):2.2x4.5x2.5 | |
功能與主治:可用於鎮心安神、溫肺、降逆氣、暖宮。 | |
黃鐵礦 產地:世界各地 | |
功能與主治:可用於散瘀止痛、接骨療傷,如活血止痛散、軍中跌打散等。 | |
| 石膏 產地:加拿大 尺寸(cm):7×5×6 | |
功能與主治:可治療中風寒熱,有解肌發汗,去除口乾舌焦、頭痛牙疼等功能,是祛瘟解熱的良藥。 | |
白雲母 (共生) 產地:阿富汗 尺寸(cm):7.5×5×6.5 | |
有安神鎮驚,止血斂瘡的作用,可用於治療虛喘、眩暈、驚悸、癲癇、寒瘧、久痢等。 | |
| 《夢溪筆談》 明 產地:中國 尺寸(cm):縱26.1 橫16.5(18.7×12) | |
簡介:北宋沈括(公元1031—1095年)撰的《夢溪筆談》是我國科學技術史上的一部重要著作,此為明代版本。卷二十六「藥議」是關於醫藥的內容,文中提及硫黃、硃砂、乳石等,其中「太陰玄精」有學者認為就是石膏。書中除了「藥議」部分,也多次提及礦物。如卷一「故事一」記述了雌黃的一個新用途,用以修改錯字。這項特徵也被引申為隨便篡奪的意思,如「信口雌黃」。 | |
花崗岩 產地:中國 尺寸(cm):8×6×5 | |
主要成分為石英、長石。多用於製造建築材料,以及雕刻、裝飾材料等。 | |
| 石灰岩 產地:中國 尺寸(cm):6.5×5×2.5 | |
石灰岩簡稱灰岩,主要成分為方解石。石灰岩被應用在建築、冶金、化工、輕工業、農業等許多領域中,是水泥工業的重要原料。 | |
石膏 產地:中國 尺寸(cm):10×12×7 | |
主要用於建築、造紙、製取緩凝劑、助熔劑等。 | |
當你打開電腦放鬆一下,或是拿起手機通電話,不要驚訝,這些電子產品也離不開礦物!
| 金礦石 產地:中國 尺寸(cm):8×6.5×5 | |
以金礦物及含金礦物形式產出的金,主要運用於國際儲備、珠寶裝飾。也廣泛用於現代高新技術產業,如電子技術、通訊技術、太空技術、化學技術、醫療技術等。 | |
眼睛看累了,透過玻璃,望向遠方。那麼,你又遇到了礦物,因為玻璃的成分也含有礦物:
石英 產地:南非 尺寸(cm):6.8×4.5×5.5 | |
石英廣泛用於玻璃、鑄造、陶瓷、冶金、建築、化學、塑膠、橡膠、磨料等工業。 | |
肚子餓了,捧起瓷碗享受香噴噴的美食……呃,這回,你又双叒叕用到了礦物:
| 高嶺土 產地:中國 尺寸(cm):4.5×6×4.5 | |
高嶺土(kaolin)是一種以高嶺石族黏土礦物為主的黏土和黏土岩,主要用於陶瓷、造紙、橡膠、塑膠、耐火材料等工業。 | |
對了,吃飯前,別忘了用硫磺香皂洗手消毒。哦~ 這硫磺,還是來自礦物:
自然硫 產地:義大利 尺寸(cm):14x16x7.5 | |
自然硫有時被稱為「硫黃」,硫磺本身具有殺菌滅蟲的藥理活性。 | |
如果你是女性,想打扮得美一些,戴個首飾、抹點化妝品,這些也與礦物有關:
菱鋅礦 產地:世界各地 | |
功能與主治:中藥稱為爐甘石,具有收濕止癢及治癒膿水等功效。富含微量元素和鋅,能夠抗衰老,保護活性細胞DNA免受傷害,也用於日用化妝品。 | |
古畫中的紅色主要由辰砂製成。辰砂,又稱硃砂、丹砂、硃磦。硃砂的成分為硫化汞(HgS),色澤從鮮紅色、深紅色到黑紅色都有。硃砂色彩亮麗沉穩,能讓畫面提神添彩。
| 辰砂 產地:中國 尺寸(cm):4.5×4.5 | |
赤鐵礦 產地:英國 | |
礦物顏料的黃色,主要取自雄黃與雌黃。雄黃,礦物化學式As2S4,常呈暗紅—桔紅色。雌黃,礦物化學式As2S3,常呈橘黃—檸檬黃色。雌黃和雄黃常共生在一起,猶如一對伴侶,因而常被稱為「礦物鴛鴦」。早在古埃及以及文藝復興時期,雄黃和雌黃即被用於礦物顏料。
| 雄黃 產地:中國 尺寸(cm):8×7×5 | |
雌黃 產地:中國 尺寸(cm):12×7.5×9 | |
在古代,藍銅礦作為藍色顏料被廣泛應用。它就是人們常說的石青,呈現淺藍—深藍色。藍銅礦常與孔雀石及氯銅礦共存於銅礦床的氧化帶中。
藍銅礦 產地:澳大利亞 尺寸(cm):7×10×3.5 | |
青金石是一種貴重的天然礦物顏料,在我國古代,人們很早就將它用於繪畫中。青金石,又稱金精、佛青、回青等,常含有浸染狀的黃鐵礦,似金星閃爍,故稱青金石。青金石呈現深藍色、紫色,有時為天青色或帶綠的藍色,顏色純度高,具有很強的視覺穿透性,艷麗而純粹。
| 青金石 產地:阿富汗 尺寸(cm):16×10×2.5 | |
石綠的原料為孔雀石,礦物化學式Cu2(CO3)(OH)2,一般為綠色,但色調變化較大,從暗綠、鮮綠到白色。孔雀石產於銅礦氧化帶,與藍銅礦、氯銅礦等緊密共生。孔雀石因顏色酷似孔雀羽毛上斑點的綠色而得名。
| 孔雀石 產地:中國 尺寸(cm):80×50×70 | |
綠色系中的椿來自綠簾石。
綠簾石 產地:中國 尺寸(cm):9×5.5×6 | |
淺綠色的礦物顏料常取自水膽礬。
| 水膽礬 產地:智利 尺寸(cm):4.3×11×8.5 | |
礦物顏料白翠末一般來自天河石。
天河石 產地:美國 尺寸(cm):8.2×9.5×5 | |
石英是一種堅硬、耐磨、化學性質穩定的矽酸鹽礦物,化學式為SiO2。純淨的石英晶體無色透明,但常因含有一些包裹體和微量元素而顯示不同的顏色。礦物顏料的白色,會選用石英為原料。
| 石英 產地:南非 尺寸(cm):6.8×4.5×5.5 | |
方解石是分佈最廣的礦物之一,礦物化學式CaCO3,由方解石組成的石灰岩、白堊等岩石,廣泛應用於化學、建築、冶金等工業部門。方解石在距今約7000 年的仰韶文化時已開始作為白色顏料使用。從初唐開始,幾乎所有白色顏料都含方解石,甚至作為主要成分。
方解石 產地:中國 尺寸(cm): 8.5×48×9 | |
雲母種類較多, 用於研發顏料的有白雲母。白雲母呈無色或淺黃、褐色、灰、淺綠、棕紅色。白雲母研成細粉後有珍珠般的光澤。國畫界尤其是宮廷畫家,歷來重視雲母粉的使用,常在描繪雲氣、荷花、牡丹花、面孔、皮膚以及水月觀音的紗飄帶等部位使用細雲母,形成微微閃光的效果。
| 白雲母 產地:阿富汗 尺寸(cm):7.5×5×6.5 | |
滑石外觀呈白色,柔軟滑膩,因含少量的雜質也會呈現淺黃、粉紅、淺綠、淺褐等色。滑石粉具有一定功能,它能提高塗料的附著力和耐溶劑性,而莫高窟所有白色顏料樣品幾乎都含有滑石。
滑石 產地:中國 | |
了解了以上內容,讓我們來看看這些古代繪畫中使用顏色最多的是哪個顏色?猜一猜,這些顏色可能會用到哪些礦物晶體呢?
地球上的礦物多種多樣,即使是「火眼金睛」的地質研究員,恐怕也難以一眼認出礦物的真身。
但是,要掌握礦物鑑定的簡單技巧卻不難,需要的也許只是磁鐵和放大鏡這樣的簡單工具,再加上一些細緻的觀察,就能科學的鑑定出礦物。
礦物的光澤是指礦物表面對可見光的反射能力。
在具體的礦物鑑定過程中,我們會根據礦物新鮮平滑的晶面或磨光面的反光強度判定光澤的級別,礦物的光澤大致分為以下4個等級:
(1)金屬光澤:礦物具有強烈的反射能力,磨光面在自然光下有點刺眼,如方鉛礦、黃鐵礦、自然金等等;
(2)半金屬光澤:反光能力較強,似未經拋光的金屬表面,如赤鐵礦、閃鋅礦及黑鎢礦等等;
(3)金剛光澤:反光能力較強,似金剛石般耀眼的反光,如閃鋅礦、鑽石及雄黃等等;
(4)玻璃光澤:反光能力相對較弱,似普通平板玻璃表面的反光,如方解石、螢石及綠柱石等等。
礦物的光澤主要就是以上4種,但在某些礦物上也會出現一些變異光澤,這些變異光澤也是可以歸併到以上4個光澤等級中。
常見的變異光澤主要有以下幾種:
(1)油脂光澤:某些具有玻璃光澤或金剛光澤的淺色透明礦物,在其不平坦斷面上所呈現的如同油脂般的光澤。如石英,其晶面上通常表現出玻璃光澤,但其隨機的斷面上卻出現特徵的油脂光澤。
(2)珍珠光澤:淺色透明礦物上出現的如同珍珠表面柔和而多彩的光澤,如雲母和透石膏等;
(3)絲絹光澤:無色、淺色、具有玻璃光澤的透明礦物上呈現的似絲織品般的光澤,如孔雀石;
礦物的顏色就是礦物跟可見光作用的產物,有的礦物顏色比較典型,僅憑顏色就可以與其他礦物區分開來。
如硫化物中的黃鐵礦、雌黃、雄黃等,還有碳酸鹽中的孔雀石、藍銅礦等,都可以透過其典型的顏色就可以鑑別出來。
然而,自然界中的大部分礦物單憑顏色是鑑別不出來的,如矽酸鹽類和氧化物類的礦物,不少都是透明無色的,或者不同的礦物可能出現相同的顏色。
因此,顏色只能作為少數礦物的診斷性鑑定特徵。
礦物的力學性質是指礦物在外力(如敲打、擠壓及刻劃等)作用下所表現出來的性質,包括解理、裂開和斷口。
其中,解理和裂開是比較難理解的,靠肉眼難以分辨二者。
解理是礦物受到超過彈性限度的應力作用,沿著礦物一定結晶學方向劈裂成一系列光滑平面的性質,破裂開的光滑平面稱為解理面。
解理是礦物晶體的特性之一,主要受晶格種類、化學鍵型及其強度及分佈的控制,解理面常沿著晶體內部化學鍵最弱的方向產生,會使礦物剝離成一片一片的。
如氯化鈉的晶體主要有帶正電荷的Na+和帶負電荷的Cl-組成,Na+和Cl-在相互垂直的3個方向上的平面上以1:1的比例均勻分佈,那麼每個方向上的平面上電荷的代數和為0,這樣的平面也稱為「電性中和面」。
三個方向每個方向上有無數個相互平行的「電性中和面」,相互平行的「電性中和面」面內靜電力較強,但相互平行的相鄰的「電性中和面」之間的靜電力較弱,導致氯化鈉晶體的解理沿著這3個互相垂直的方向產生。
因此,當氯化鈉晶體受到外力發生破裂時,容易沿著這3個方向破裂開形成一個垂直的「三面凹角」。
像上圖螢石(CaF2)的八面體形態也是跟解理形成的破裂面有關。由於螢石在特定的方向上具有相鄰的同號離子層,同號離子層間存在靜電斥力導致該方向聯結力較弱。
因此,當受到外力的作用時,螢石就會沿著這些方向發生破裂,這些方向跟圖中八面體形態螢石各個面的方向一致。
對於石墨晶體來說,它產生解理的原因跟氯化鈉和螢石有所不同。
石墨在微觀上呈現層狀的結構,層內主要為共價鍵,也有部分是金屬鍵,但層與層間為分子鍵,層間的分子鍵力遠小於層內的鍵力。
因此,石墨的解理沿著層間薄弱的分子鍵層產生。
然而,僅具有金屬鍵的礦物晶體是不會發育解理的。
由於在金屬晶體中,金屬陽離子均勻分散在自由電子形成的「海洋」裡,當晶體受力時只會發生晶格的滑移而不會引起鍵的斷裂,所以金屬晶體常表現出延展性而不會發育解理。
對於礦物解理的觀察與描述,通常包括解理的方向、組數、夾角及解理的等級等4個面向。
解理的方向跟礦物晶體的微觀結構有關,需要比較專業的結晶知識,在此就不做介紹了。那什麼叫解理的組數和夾角呢?
以氯化鈉晶體為例,氯化鈉晶體的解理面都是沿著立方體6個面的,主要有3個方向的解理面,我們就可以認為氯化鈉晶體具有3組解理。
它的3組解理都是互相垂直的,所以氯化鈉晶體解理的夾角就是90°。
以此類推,螢石的解理面構成八面體的形態,所以螢石發育4組解理,解理夾角約為109°。
而解理的等級是根據解理產生的難易度和完好性劃分的,按照解理面的連續性及光滑程度的高低分為極完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理及極不完全解理等5個等級。
一般來說,只有前面3個等級的解理對礦物的鑑定才有意義,後面的不完全解理和極不完全解理意義並不大。
如雲母、石墨及透石膏常發育極完全解理,方鉛礦及方解石常發育完全解理,普通輝石及藍晶石發育中等解理。由於不同的礦物的微觀結構不一樣,所以礦物發育的解理方向、組數、夾角及解理等級會有所差異。
因此,礦物的解理不僅能有效的鑑定礦物種屬,也可以在一定程度上揭示礦物的微觀結構。
礦物的裂開從表像看酷似解理,肉眼很難區分,但二者形成的機制是完全不同的。
解理的產生只跟礦物晶體的固有結構有關,而礦物的裂開是沿著礦物內雜質層或雙面結合面產生的,並不是礦物本身固有的特性。
因此,裂開並不穩定,在某種礦物上可以出現,也可以不出現。
磁鐵礦是一種常發育裂開的礦物,由於在其特定方向上含有呈面狀分佈的鈦鐵礦微晶層,導致這些方向上結合力較為薄弱。
磁鐵礦的裂開面也是構成八面體的形態,不少人會判斷將其判斷為解理,因為肉眼無法區分裂開和解理,所以像磁鐵礦這種少數發育裂開的礦物需要記住。
如果礦物內部不存在跟晶體結構有關的薄弱結合面,也不存在薄弱的雜質層或雙晶結合面,則其受力後將沿任意方向破裂開形成各種不平整的斷面,這種不平整的斷面就成為斷口。
礦物發育隨機的斷口,說明礦物內部各方向的鍵力是近於相等的,但斷口無法反映礦物的內部結構特徵,只能作為礦物鑑定的輔助依據。
斷口依其形態可分為貝殼狀斷口、鋸齒狀斷口、參差狀斷口等等。
礦物的力學性質中,硬度也是鑑定礦物的比較重要的特性。
礦物的肉眼鑑定通常採用的是莫斯硬度,莫斯硬度採用相互刻劃度量的相對硬度。 具體的做法是挑選10種硬度遞增的礦物作為標準礦物,莫斯硬度選用的標準礦物硬度由低到高分別是滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長石、石英、黃玉、剛玉及鑽石等(莫斯硬度分別為1到10),將待測礦物與以上標準礦物進行相互刻劃就可以確定待測礦物的莫斯硬度。
比如說,如果我們拿到一塊電氣石,如何透過表格中的莫斯硬度計來確定電氣石的莫斯硬度呢?
首先,我們得選擇電氣石單晶體較新鮮的面,依序採用莫斯硬度較高的標準礦物去刻劃待測礦物電氣石。在刻劃的過程中,我們發現鑽石、剛玉及黃玉等都能刻得動電氣石,而石英卻刻不動電氣石,說明電氣石的莫斯硬度處於石英和黃玉之間,所以電氣石的硬度應該為7~8。
但我們要了解的是,莫斯硬度只是一種相對硬度,不代表礦物的絕對硬度。兩個不同的礦物莫斯硬度可能只相差一個等級,但其二者的絕對硬度可能有數百倍的差異。
然而,在實際的鑑定工作中,我們並沒有使用摩斯硬度計去度量礦物的硬度,而是採用較簡單的工具。
通常我們採用的是小鋼刀和指甲去度量待測礦物的莫斯硬度。
一般認為,指甲的莫斯硬度為2.5,小鋼刀的莫斯硬度為5.5。如果指甲能刻劃動待測礦物,就認為待測礦物硬度<2.5;如果指甲刻不動,但小鋼刀能刻劃得動,就認為待測礦物硬度在2.5~5.5之間;如果小鋼刀都刻劃不動,就認為礦物的硬度>5.5。
礦物的硬度是礦物成分和結構的外在體現,為礦物鑑定過程中較為重要的鑑定特徵。
礦物還有彈性與撓性、脆性和延展性等特性,這些特性也能反映礦物晶體的內部結構。
礦物的彈性指的是礦物在外力的作用下發生彎曲形變,外力撤除後在彈性限度內能自行恢復原狀的性質;礦物的撓性是與彈性相對的,在外力撤除後形變不可恢復。
彈性和撓性多出現在具有層狀結構的礦物中,如黑雲母和蛭石在外觀上十分相似,但前者具有彈性而後者具有撓性。黑雲母和蛭石在外觀上都是深色的片狀礦物,但用手將兩者分別掰彎到一定程度,雲母能恢復到原來的狀態而蛭石不能。
因此,利用礦物的彈性和撓性能將雲母和蛭石區分開來。
礦物的脆性和延展性也是相對的,脆性指的是礦物受外力作用時容易發生破裂的性質;而礦物的延展性分為延性與展性,延性是指礦物受外力拉引易成為細絲的性質,而展性是指礦物在碾壓下易形成薄片的性質,礦物的延性和展性通常並存,統稱為延展性。
自然界大多數礦物都具有脆性,如螢石、黃鐵礦、石榴石、方解石等;而含有金屬鍵的礦物往往具有延展性,如自然金、自然銀、自然銅及輝銅礦。那麼,怎麼判斷一種礦物是具有脆性還是具有延展性的呢?通常,我們會使用小鋼刀直接刻劃礦物表面,如果留下光亮的溝痕,不出現礦物粉末或碎粒,表示此礦物具有延展性; 若刻劃後出現粉末或碎粒,表示此礦物具有脆性。
礦物的相對密度(比重)和磁性等在肉眼鑑定礦物中也同等重要。
礦物的比重是指純淨的單一礦物在空氣中的質量與4℃時同體積的水的質量之比。 根據礦物比重的定義,比重與密度的數值是相同的,但沒有單位。肉眼鑑定礦物時,通常是經驗用手掂重,將礦物的比重分為3個等級:
(1)輕:比重小於2.5,如石墨、石鹽及石膏等礦物;
(2)中:比重在2.5~4之間,大部分非金屬礦物的比重處於這個範圍,如石英、螢石、方解石等;
(3)重:比重大於4,具有金屬光澤的礦物多比重比較大,如黃鐵礦、方鉛礦、天然金等。
礦物的比重主要取決於其組成元素的原子質量、原子或離子的半徑及結構的緊密程度等。對於結構相同的不同礦物來講,一般是組成元素的原子質量越大,比重就越大; 而原子或離子半徑越大,礦物的比重會相應降低。用手掂礦物的時候,比重輕的礦物會感覺有點發飄,而比重大的礦物比較墜手,而比重中等的礦物感覺處於兩者之間。 因為我們是用手去感覺礦物的比重而不是重量,所以在掂比重的時候一定要考慮礦物的體積。用手掂礦物的比重不是那麼的準確,比如說有些礦物的比重處於輕與中之間或者中與重之間,這時我們很難確礦物的比重具體處理哪個級別,這個時候我們可以用「輕~中」或「中~重」去描述礦物的比重。
少數礦物還具有磁性,如磁鐵礦、鉻鐵礦等都有磁性,這種特性使其容易與其他礦物區分開來。礦物的磁性也有強弱之分,例如具有強磁性的磁鐵礦,用小鋼刀去觸碰時就能感覺到比較強的吸引力;而磁性弱的鉻鐵礦,用小鋼刀去觸碰時吸引力不明顯,但刮下粉末後可以用小鋼刀吸引住。
鑑定礦物最重要的就是掌握方法,沒有誰牛到光憑眼睛看就能鑑定出礦物的;用眼睛看,也需要觀察很多現象,不只是形態、顏色、光澤。不少礦物初學者就簡單的把形態、顏色、光澤等這幾種作為礦物的典型鑑定特徵,實際上到了野外,很多礦物長得不是你想的那個樣子。在野外很多時候,還需要透過岩石礦物組合去判斷,而不是只看礦物本身。