摘自中國湖南國際礦物寶石博覽會
礦物,是組成岩石的基本單元,它們是由地質作用所形成的天然單質或化合物,具有相對固定的化學組成,也就是說,是可以用固定的化學式來表達出來的,而且在一定的物理化學條件範圍內,性質穩定。
雖然自然界中有大約3000種礦物,種類繁多,形態各異,但實際上我們常見的也就百十種而已。如果在你面前擺幾種礦物,如何辨別它們呢?記住,首先觀察它們的顏色、透明度、光澤和晶體形態,這些是僅憑肉眼就能看到的;然後可以藉助其他簡單的儀器設備進行測量,比如礦物粉末的顏色、硬度、解理、發光性、磁性等。具體如何操作,下面且聽我細細道來。
一、看顏色
顏色識別最直觀,也是觀察的第一步。很多礦物都有自身十分獨特的顏色,比如辰砂、菱錳礦、赤銅礦、釩鉛礦等會有鮮紅的顏色,雄黃、鉬鉛礦通常為橘紅色,雌黃通常為檸檬黃色,褐鐵礦通常為褐色,自然硫、自然金、黃銅礦通常為黃色或金黃色,孔雀石、綠松石、綠柱石、橄欖石、天河石通常為綠色,青金石、坦桑石、藍銅礦、青鉛礦、方鈉石、堇青石、膽礬通常為藍色,紫水晶、鋰輝石通常為紫色,石墨、磁鐵礦、錫石、黑雲母通常為黑色,滑石、白雲石、大理石、硼砂通常為白色,石膏、冰洲石則通常為無色。
紅色菱錳礦
金光閃閃的黃鐵礦
精美的藍色螢石礦物
藍色的青金石
綠色的孔雀石
綠色的綠松石
當然,大部分礦物都不只有一種顏色,比如水晶、螢石、方解石,它們都有十分豐富的色彩種類,而且不同的礦物也常常會有相同的顏色,所以僅憑顏色是不易於辨別的。例如,黃銅礦與黃金顏色相似,但其價值與黃金相差甚遠。
金黃色的黃銅礦,與紅水晶共生
二、觀察透明度
在光照中,只有少數礦物能像玻璃一樣完全透明,比如某些種類的石英、石膏、冰洲石等,絕大部分礦物都是不透明或者半透明狀態的。比如自然金、自然銀、自然銅、方鉛礦、藍銅礦、錫石、輝銻礦、黑鎢礦等絕大部分金屬礦物都是不透明的,而月長石則為典型的半透明礦物,它又被稱為月光石,因為這種礦物表面有一種朦朦朧朧的感覺,如同月光籠罩一般。古人甚至認為它就是凝固的月光,還把它當作一種寶石。
透明的石英,黃綠色
藍銅礦,不透明
月光石,半透明
三、細究光澤
當光線照射礦物時,一部分可能會透過去,另外一部分則會被反射回來,觀察反射光的強度,即所謂的「光澤」,也能辨別某些礦物。
螢石,具有玻璃光澤
自然金,具有明亮的金屬光澤
比如自然金、方鉛礦等,是典型的金屬礦物,表面反射光線的能力很強,具有典型的金屬光澤,而長石、石英、螢石、方解石、橄欖石等絕大部分的透明礦物的光澤都類似於平板玻璃,所以被稱為玻璃光澤。纖維石膏,具有絲絹光澤
臘石,具有蠟狀光澤
此外,還有一些礦物具有非常特殊的光澤,纖維石膏的光澤類似於一束蠶絲,故而稱為絲絹光澤;塊狀葉蠟石的光澤如同石蠟,被稱為蠟狀光澤;高嶺石的光澤很弱,暗淡如土,甚至於沒有,被稱為土狀光澤。
四、辨別晶狀形態
晶體形態也是辨別礦物的最重要特徵之一。不同的礦物,往往具有不同的生長習性,有些礦物總是沿著一個方向生長,從而變成了柱狀,如輝銻礦、電氣石,或者變成了更細的針狀,如輝鉍礦。
輝銻礦,柱狀晶體
柱狀黑色電氣石
輝鉍礦,針狀晶體
雲母,可以剝成很薄很薄的片
片狀輝鉬礦
還有的更任性,朝著三個方向生長,在三維立體空間內三向等長,形成粒狀礦物,如方鉛礦、石榴石,橄欖石等,常常具有較為規則的立面體、八面體或五角十二面體等規則外形。
粒狀方鉛礦晶體
立方體的黃鐵礦晶體
實際上,在自然界中,很少有單獨的礦物晶體出現,它們通常是以礦物集合體的形式出現,比如輝銻礦的柱狀集合體、雲母的片狀集合體、陽起石的放射狀集合體等。甚至還有些礦物的晶體形態根本就看不出來,只能看到一團集合體,比如某些赤鐵礦,外表看起來就像是很多腰子聚集在一起,故而被稱為腎狀赤鐵礦。
陽起石的放射狀礦物集合體
腎狀赤鐵礦
五、識別條痕
礦物還有一個奇怪之處,很多礦物的顏色與它的粉末的顏色不一樣。通常,我們的觀察方法是:拿起礦物,然後在白色無釉瓷板上劃擦,觀察這道划痕留下的顏色,即條痕色。 比如,看起來呈黑色的赤鐵礦,它的條痕卻為褐紅色,用這一點就可以將其與同為黑色的鉻鐵礦進行區分,因為鉻鐵礦的條痕為黑色;在區別同為金黃色的黃鐵礦和黃銅礦時,也可以採用此法,條痕顏色為黑色者為黃鐵礦,若黑色中稍帶有綠色,則為黃銅礦。
黃鐵礦的條痕為黑色(左) 透明礦物菱錳礦的條痕為白色(右)
還有些礦物,比如雌黃,它的條痕色與礦物本身顯現出來的顏色一致,都為檸檬黃色。對於透明礦物而言,它們的條痕都是白色或者近乎白色的,沒有什麼鑑定意義,例如螢石,雖然它有紫、藍、綠、黃、紅、棕、黑、白等很多種顏色,千變萬化,五彩斑斕,號稱“世上最豐富多彩的礦物”,但條痕只有一種顏色——白色。
六、測試硬度
地質學家經過長期的研究發現,礦物的軟硬程度彼此不同,而且相差很大,但一般的規律是:像碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽這些含有水分子的礦物通常較軟,而不含水分子的氧化物以及矽酸鹽礦物則相對較硬。為了表示礦物的硬度大小,1812年,德國礦物學家摩斯首先提出了一種標準,即摩氏硬度,分別用1到10來表示以下十種礦物的硬度大小:滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石。這裡的硬度值並非絕對硬度值,而是按硬度的順序表示的值。
滑石,硬度僅為1
比如滑石,由於它具有典型的層狀結構,決定了它硬度很低,質軟滑膩,故而得名「滑石」,古人有時也稱它為「畫石」,李時珍認為這正是由於「其軟滑可寫畫也」。 再比如金剛石,摩氏硬度為10,是自然界中硬度最高的礦物,這意味著其它礦物在金剛石面前都顯得不堪一擊。在現代工業領域中,金剛石是十分理想的切割、研磨和拋光工具,可用於製造刀具、鑽頭和磨料等。
鑽石,即金剛石,硬度為10,號稱「硬度之王」。
根據硬度的差異,可以有效辨別礦物,比如區分黃鐵礦、黃銅礦與黃金這三者,先用手指甲來刻劃,能刻動的為黃金,因為純淨的黃金很軟,硬度比手指甲的硬度2.5~3.0還要低,其他兩種卻相對較為堅硬;然後再藉助小刀,用小刀能劃出痕蹟的為黃銅礦,劃不動的即為黃鐵礦,這是因為黃銅礦的摩氏硬度為3.0~4.0,黃鐵礦的摩氏硬度為6.0~6.5,而小刀的摩氏硬度一般為5.5,正好介於二者之間。
產在石英中間的黃銅礦
金黃色的黃鐵礦
七、觀察解理和斷口
許多礦物在受到外力打擊時,會沿著一定的方向裂開,通常,這個方向就是礦物晶體結構中原子鍵結合力最弱的部分,這就是解理面。
比如雲母,它有一個方向的極完全解理,沿著這個方向極易分裂為薄片,薄片的厚度低至0.025~0.125毫米,所以有人形像地稱它為「千層紙」。
再比如冰洲石,它有三個方向的完全解理,通常會沿著解理面開裂形成一系列斜平行六面體,即非常完美的菱形塊體,這是它十分獨特的性質。
冰洲石
但是,也有很多礦物在受到外力打擊時斷裂的方向並不固定,而是不規則的,有些為參差不齊的鋸齒狀,具有尖銳的邊緣,比如自然金,有些則像是貝殼狀,比如石英、黑曜石等。
自然金,具有鋸齒狀斷口
黑曜石,具有貝殼狀斷口
八、參考發光性
發光性,是某些礦物特有的物理性質,當它們受到外界能量的激發,如紫外線、X射線等照射下,或者遭受打擊、摩擦以及加熱等,能夠發射出可見光,如金剛石、白鎢礦、矽鋅礦、螢石等都具有這種特性。
礦物的發光性可分為兩種情況:其一,如果外界激發能量停止後,礦物即停止發光,這種光稱為螢光;其二,如果外界激發能量停止後,礦物發光還能持續一段時間,這種光稱為磷光。
螢光,最初是在螢石身上發現的。某些紫色螢石在紫外線的照射下會呈現出藍色,完全不同於它在日光下的顏色。除此之外,一些方柱石、方解石、石膏、方鈉石、水砷鋅礦、文石等也會產生螢光效應,但是地質學家總結的經驗是,用螢光效應來判別礦物並不十分靠譜,因為只有極少數礦物具有這種特徵,即使這些礦物產自同一個礦區,也不一定都能產生螢光。
螢石礦物的螢光性
有些螢石中含有硫化砷,在白天陽光照射或經過加熱之後,可以產生磷光效應,到了晚上就能慢慢地放出能量,產生微弱的光芒,並能持續數小時之久。照此推斷,古人所說的夜明珠,可能就是這種具有磷光效應的螢石。此外,部分磷灰石也具有磷光效應,加熱之後可以在黑暗中發出光芒,有幾分神秘感。
磷灰石
九、檢測磁性
具有磁性的礦物主要為磁鐵礦、磁黃鐵礦,它們能被普通的磁鐵所吸引。我國的先人在戰國時期發明的司南,可以幫助人們辨別方向,也正是利用了天然磁體礦石能指南的物理特性。
磁黃鐵礦
磁鐵礦