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2023年5月28日 星期日

天藍石Lazulite:自然界裡的藍精靈

摘自中國湖南國際礦物寶石博覽會


英文名:Lazulite

中文名:天藍石

成分:MgAl2[OH|PO4]2

晶系:單斜晶系

硬度:5~6

比重:3.08~3.38

折射率:1.60~1.64,1.64~1.67

顏色:藍色、淺藍色、深藍色、偶爾出現白色

產地:美國、印度、加拿大、巴西、玻利維亞、安哥拉、馬達加斯加、瑞典、澳大利亞、瑞士

天藍石的英文名與青金石一樣,來自波斯語中的【藍色(lazhward)】,之後以德語的【Lazurstein】定名。不過這種礦石(天藍石)是【磷酸鹽礦物】的伙伴,而青金石卻是屬於矽酸鹽礦物,因此這兩種礦石可說是截然不同的種類。

自古以來天藍石就被誤認為與青金石一樣,不過1795年德國科學家M.H.Klaroth將奧地利發現的標本分析之後,認定這是新種礦物。至於Klaroth本人,則是因為發現鈾(U)、鋯(Zr)與鈰(Ce)而家喻戶曉。


這種礦石形成於曾經發生接觸變質岩作用的石英礦脈或磷酸鹽的偉晶岩中,剖面雖然會形成四角形的雙錐狀結晶,可惜品質優良的結晶並不常見。青金石與藍銅礦(Azurite)的結晶通常都會形成相同的藍色,不過天藍色的結晶卻會與白色形成斑點狀,這也是其特徵之一。可惜的是色澤明亮的藍色石體通常都會誤看成是【藍方石】。


這個結晶體含有鐵分,會出現充滿特徵的藍色,一般可以利用(Mg,Fe2+)MgAl2[OH|PO4]2這個化學式來表現。裡頭所含的鐵能夠以任何一種比例替換成鎂,而且會隨著所含的量由淺藍色變成深藍色。當Mg<Fe的時候,就會變成【鐵天藍石(Scorzalite)Fe2+Al2[OH|PO4]2】。這個鐵天藍石是在天藍石發表之後至少過了150年,也就是1947年才被判斷是與天藍石同一系列的礦物。天藍石是種可用一般化學式A2+B3+2[OH|PO4]2表現的礦物。 A可以換成Cu,Fe,Mg,B可以換成Al,Fe,並且形成4種礦物。

①綠磷鐵銅礦Hentschelite Cu2+Fe3+2[OH|PO4]2

②重鐵天藍石 Barbosalite Fe2+Fe3+2[OH|PO4]2

③天藍石 Lazulite MgAl2[OH|PO4]2

④鐵天藍石Scorzalite Fe2+Al2[OH|PO4]2


天藍石與青金石的礦物名均來自於【Lazulius】這個中世紀的拉丁語。據說這個名稱的細微差別在於非常微妙地顏色差異。

然而當時的寶石王國之一,也就是法蘭西王國卻以「Lazulite的後面的『L』是阿拉伯語追加上去的字」這個理由,而改用【Lazurite】來稱呼藍色礦石,這就是今日最高等級的顏料【青金石】。又進一步將Lazurite的【L】去掉,就變成azurite,這就是藍銅礦的英文Azurite。整個過程雖然有點複雜 ,但這些名稱在歷史上卻擁有不可否認的事實。




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2023年5月20日 星期六

釩鉛礦:洗盡鉛華成新寵

摘自中國湖南國際礦物寶石博覽會

礦物家族之中,最美者當屬寶石,然則礦物有數千種之多,而能成為寶石者不過一二百種,絕大多數都被深埋於地下默默無聞。隨著人們對礦物晶體收藏的熱度與日俱增,許多「冷門」礦物開始嶄露頭角,逐漸走進人們的視野。釩鉛礦就是其中最典型的代表之一。

略有遺憾的科學發現

1801年,西班牙礦物學家德里奧被政府派往北美洲的墨西哥,在一所礦業學院裡擔任教授。一天,有人給德里奧帶來一塊在墨西哥某座礦山上發現的礦物,請他鑑定。德里奧看到礦物後也覺得很新奇,它的顏色為棕紅色,晶體為六邊形的棱柱狀,經檢驗發現其中含有大量的鉛元素。德里奧根據自己多年的礦物學研究經驗得出結論,這是一種新的礦物,於是給它取名為「棕鉛」,並對外宣稱這種礦物裡面含有一種以前從未見過的金屬元素,就連這種金屬元素的名字都給想好了。

為了進一步確認其成分,德里奧將這塊標本寄給了當時著名的德國地質學家洪堡。洪堡派人檢測後非常草率地得出結論:德里奧所說的所謂新金屬只不過是前些年就已經發現的鉻元素而已。可能是洪堡作為權威地質學家的影響力太大了,德里奧竟然欣然接受了他的反駁,輕易放棄了自己的觀點。

20多年後,瑞典科學家塞夫斯特朗姆在冶煉生鐵時分離出一種新元素,並用斯堪的納維亞愛神—凡娜迪斯(Vanadis)之名給它命名為vanadium,翻譯成中文就是金屬釩。 1830年,德國化學家維勒對之前德里奧提供的礦物樣品再次進行檢測後發現,其中確實存在著一種新元素,而且這種新元素恰恰就是金屬釩。遺憾的是,為時已晚,發現金屬釩的榮譽只能被歸功於塞夫斯特朗姆。德里奧因為過於迷信權威,沒能堅持「大膽假設,小心求證」的科學研究方法,最終與金屬釩發現者擦肩而過,失之交臂,也算是科學史上的一件憾事。

鉛礦床的次生礦物

現在回過頭來看,德里奧當時命名為「棕鉛」的樣品其實就是釩鉛礦,也被稱為褐鉛礦。它是形成於鉛礦床氧化帶上的一種次生礦物,通常為明亮的橘紅色,人們有時也會發現棕紅色、棕黃色、灰色或無色的礦物,但其條痕(粉末的顏色)為淺黃色,晶體為長短不等的棱柱狀,邊緣為極其規則的六邊形,棱柱內常有中空現象。這些特點使得釩鉛礦較容易辨識。

釩鉛礦,產於摩洛哥(攝影:馬志飛)

目前,我們已知地球上有60多種含鉛礦物,釩鉛礦只是其中的一種,常與其他含鉛礦物共生,比如白鉛礦、鉛礬、鉬鉛礦、鉻鉛礦、砷鉛礦、磷氯鉛礦等。釩鉛礦由鉛、釩、氧和氯這4種元素組成,如果我們仔細觀察它的化學式Pb5(VO4)3Cl就會發現,它與砷鉛礦(化學式為Pb5(AsO4)3Cl)和磷氯鉛礦(化學式為Pb5(PO4)3Cl)十分相似。的確如此,這三者不僅成因相似,都形成於鉛礦床的氧化帶,而且晶體結構相似,釩酸根、砷酸根和磷酸根陰離子具有相同的電荷,大小也基本相同,所以在礦物結構中的釩(V)、砷(As)、磷(P)可以互相置換替代。並且隨著其中所含的釩、砷和磷數量多少的變化,其顏色、比重也會逐漸發生變化,但晶型基本不變。這三者的主要區別是:釩鉛礦常為橘紅色,砷鉛礦多為黃色,磷氯鉛礦則多為翠綠色。

不斷提升的身價

早在2000多年前的秦漢時期,我國人民就已經對釩鉛礦有所認識並加以利用了。現存的秦始皇陵兵馬俑看起來灰頭土臉的,實際上它們原本都有彩繪,可謂千人千面、絢麗多姿,只不過歷經幾千年之後,彩繪逐漸剝落。

考古學家研究發現,古人描繪這些彩俑用到的都是礦物顏料,如紅色的硃砂、綠色的孔雀石、藍色的藍銅礦等。至於黃色,則用到了並不常見的釩鉛礦,令人匪夷所思。 2004年,我國考古學家在西安理工大學曲江校區發掘了一座西漢時期的壁畫墓,對壁畫的顏料進行研究後發現,其中的黃色顏料裡含有大量鉛元素和釩元素。經進一步研究發現,這種黃色顏料就來自釩鉛礦。後來,考古學家在西安發掘的唐朝宰相韓休的墓葬壁畫裡也發現了黃色的礦物顏料釩鉛礦。種種跡象表明,我國陝西一帶存在釩鉛礦,而且很早就被人們所熟知。

到了現代,釩鉛礦主要用來提煉金屬釩。如果按照在地殼中的重量百分比來看,釩的含量並不低,排名位居第21位,列於鈦、錳、鋇、鍶、鎢等元素之後;但它不以自然元素的形式存在,而是以化合物的形式存在於岩石礦物中,較為分散,釩鉛礦就是其主要的礦物,大量聚集時便可作為釩礦石。


金屬釩是製造高速鋼合金的重要原料,這種合金材料具有超高的硬度、極佳的韌性和抗腐蝕性,雖然用釩製造合金可能比添加鉻或錳更昂貴,但釩合金的性能更好,應用價值更高。釩鉛礦還是提煉金屬鉛的次要礦物,只是重要性不及方鉛礦,偶有利用。

秦始皇陵兵馬俑身上的彩繪用到的黃色顏料來自釩鉛礦

近年來,在礦物收藏熱的推動之下,目光敏銳的商人打破了釩鉛礦狹隘的工業應用途徑,精心包裝之後給它找到了新的定位,使之搖身一變成為越來越多的人所熱衷的收藏品。由於釩鉛礦顏色鮮豔,晶體形態規則,光澤明亮,組成的晶簇時常能構成有趣的圖案,如同互相嵌合的機械齒輪,具有很高的觀賞和收藏價值。不過,釩鉛礦的硬度很低,只有2.5~3,十分嬌嫩,稍有磕碰就會被破壞。目前墨西哥、摩洛哥、納米比亞、美國等多個國家都有釩鉛礦床,而收藏價值最好的釩鉛礦標本主要來自摩洛哥,在收藏界享有盛譽,市場價格也逐年攀升。



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2023年5月14日 星期日

礦物晶體有放射性嗎?

 摘自中國湖南國際礦物寶石博覽會


礦物晶體有放射性嗎?很多人都會提出這樣的疑問。事實上,絕大部分礦物晶體都沒有放射性,只有極少數含鈾、釷等放射性元素的礦物有放射性。通常這些放射性礦物的價格昂貴,普通人很少有機會能接觸到。

很多放射性礦物非常美麗,在國外的自然博物館和礦展上經常可以看到它們的身影。這些展出的放射性礦標並未有裏三層外三層的特殊保護,但是也未見觀眾因恐懼而不敢上前觀賞。

為何在國外,觀眾能那麼近距離地欣賞放射性礦物?是他們在拿健康開玩笑,還是我們恐懼過了頭?


關於放射性的一些常識:

天然本底輻射

天然放射性元素是構成自然界的組成部分,在各類岩石、土壤、水體、大氣、乃至人體中都有不同數量的放射性元素存在。這些天然存在的微量放射性輻射就是天然本底輻射,它已是自然平衡體系的一部分,不會危害人類健康,因為人類和其它生命在進化過程中,已經適應了本底輻射環境。地球人平均一年累計所受輻射約為2.4mSv(毫希沃特中華民國譯為西弗其中宇宙射線 0.4,大地 0.5,氡 1.2,食物攝入 0.3)。

人體能承受多大的輻射

目前通用的輻射劑量是以Sv(希沃特)來表示,考慮到它是相當大的計量單位,日常使用更多的是 mSv(毫希沃特)和 μSv(微希沃特):1mSv = 0.001Sv,1μSv = 0.001mSv。

那麼多少劑量的輻射不會影響人的健康呢?當短時輻射劑量低於100mSv 時,醫學上觀察不到對人體的確定性效應,即明顯的組織損傷;當劑量超過 4000mSv,在沒有醫學監護的情況下,有 50% 的死亡率,而當劑量超過 6000mSv 時,則可致命。

大部分放射性礦物(各種鈾礦)的最高輻射值都遠低於 100mSv 的短期輻射標準。 可見,只要有適當的保護措施以及預警得當,即使是非專業人士也可以安全地收藏放射性礦物標本。

收集放射性礦物的注意事項:

1、放射性物質衰變會產生放射性氣體氡,它很容易通過呼吸進入體內,造成內照射。所以放射性礦物必須存放在通風良好的環境中。

2、任何放射性礦物的散落,必須處理乾淨:未被預警的人們可能會長期和這些散落的放射性物質接觸,進而在不知情的狀況下讓這些物質通過呼吸或消化道進入體內。 

3、接觸放射性礦物後要洗手,不能在放射性物質附近吃喝東西、抽煙或睡覺。

讀者首先要了解的是,礦物晶體是地質作用下礦物結晶態的天然元素的化合物或單質,它們具有均勻且相對固定的化學組成和確定晶體結構礦物晶體的化學成分多種多樣,但不外乎是《化學元素週期表》中總共列有的100多種元素。在這100多種元素中,只有序列號83鉍(Bi)以後的元素原子核具有自發變化的性質,它們的射線以光、波等形式釋放出能量,其釋放過程為輻射,並有當量的大小再說放射性。地球由岩石、礦物、土壤、空氣、水等組成,同時還接受來自宇宙如太陽射線的輻射,也就是說,人類自古至今就生活在放射性環境中。現代生活中使用的各類電器如電視、電腦、微波爐、手機,居住新裝飾的房屋等都有微量輻射,這些輻射當量,在通常情況下對人體是安全的:換句話說,這些放射性元素不但沒有阻擋大地萬物的生存和發展,反而成了自然平衡的一部分,在目前賞玩的幾十種礦物晶體中,大多數在歷史上都有記載,如幾千年前古人就把水晶作為寶石收藏佩戴;鴛鴦礦物雄黃、雌黃、辰砂等十幾種礦物,有藥用價值,明朝大醫學家李時珍收錄於《本草綱目》為人治病,現代醫學也利用放射性元素輻射治療人類癌症;姊妹礦物孔雀石、藍銅礦等作為顏料,幾百年前就在國外油畫中運用,歐美發達國家收藏礦物晶體已有200多年曆史,特別是近些年來,他們對中國的特有精美礦物和珍稀礦物情有獨鍾,應當說他們對礦物是否有放射性是有充分認識的。所以人們收藏的眾多礦物晶體,在帶給人們美的享受和愉悅的同時,有的還被視為人體健康的保護神。世界常見的500多種礦物,只有含鈾、釷等少數不常見的礦物有較強放射性。當然這些礦物晶體非專業大眾是不宜收藏的,而其他絕大數如:水晶、螢石、方解石、孔雀石、藍銅礦、黃鐵礦、輝銻礦等礦物晶體基本沒有放射性元素輻射,是不會危害人的身體健康的。上世紀八十年代,大冶銅綠山開采出許多色翠紋美的孔雀石,許多人看後愛不釋手,紛紛帶回家賞玩,忽然不知哪天誤傳,說孔雀石有放射性,放在家裡會得病,因而又紛紛將其棄之。如今大冶銅綠山孔雀石成了眾多收藏者的最愛,加之資源枯竭,價格飛漲,稍有品相的就能賣出高價。談及此事,當地人們無不後悔,都說,真是不懂科學做傻事啊!

最為科學和放心的辦法是,當我們對某些礦物晶體收藏不放心時,可請當地質量技術監督局專業人員,運用現代科技手段——放射性檢測儀器進行科學檢測,放射性元素輻射指標一般參考1988年中國發布的《輻射防護規定》,該規定限定70貝可為標準。大於70貝可、人體近距離接觸就有害,小於70貝可,屬正常輻射當量。湖北黃石一石友於2005年請當地質量技術監督局專業人員,對家中十幾個品種近千塊礦物晶體一一進行了檢測,得出的結果是:絕大數沒有放射性元素輻射危害,只有幾塊從礦山新開采出的礦物晶體有(小於70貝可)微量輻射,並告知屬於正常範圍。

總之,對於礦物晶體是否有放射性元素輻射危害人的身體健康,我們不能籠統絕對的說沒有,但也沒有必要因噎廢食過於緊張,只要我們以科學的態度了解和掌握礦物晶體的科學內涵,就可大膽放心地收藏它 1貝可(貝可勒爾)是放射性活度的法定計量單位。

附:部分礦物放射性說明:

基本無放射性,無需預防的:

綠簾石、孔雀石、剛玉、綠柱石、藍銅礦、金紅石、陽起石、十字石、錫石、透閃石、符山石、尖晶石、葉臘石、辰砂、磁鐵礦、鐵雲母、黃銅礦、黑鎢礦、黑雲母、斑銅礦、白鎢礦、白雲母、銅藍、閃鋅礦、

 
(孔雀石)

氟魚眼石、雌黃、石榴子石、羥基魚眼石、雄黃、針鐵礦、方解石、輝鉬礦、明礬石、綠松石、黃鐵礦、尖鈦鐵礦、白雲石、白鐵礦、沸石、文石、毒砂、橄欖石、方鉛礦、

(雄黃) 

赤銅礦、金剛石、正長石、氟石、菱沸石、菱鎂礦、水晶、菱鐵礦、菱鋅礦、軟錳礦、光鹵石

微弱的放射性輻射、儀器有反應、對部分疾病有防治作用的:

易解石、黑雲母、鈮鈣礦、鈰褐簾石、黑稀土礦、褐釔鈮礦、鈰矽石、釔鎢華、獨居石、鈰鎢華、鈰黃褐石、褐簾石

(黑雲母)

中等強度放射性,有限接觸無害,避免長期近距離接觸的:

方鈰礦、釔燒綠石、釔鈮鉭鐵礦、鈰磷灰石、鈦稀金礦、鉀鹽、鎂礬

(鉀鹽)

較強的放射性輻射危害,非專業不宜收藏的:

帶鈾的礦、帶釷的礦、阿山礦(岫鈮鉭礦)、鈮釔礦、釔霞白斑石、鈮釔鐵礦、雜色琥珀、放射性硫酸鋇(非普通重晶石)

(鈮釔礦)




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2023年5月4日 星期四

礦物晶體對人體健康的益處

摘自中國湖南國際礦物寶石博覽會 


地球由岩石、礦物、土壤、空氣、水等組成,同時還接受來之宇宙如太陽射線的輻射,也就是說人類自古至今就生活在放射性環境中,人類現代的生活,使用的各類電器如電視、電腦、微波爐、手機,居住新裝飾的房屋等都有微量輻射,這些輻射當量,在通常情況下對人體是沒有危害的。換句話說,這些放射性元素不但沒有阻擋大地萬物的生存和發展,反而成了自然平衡的一部分,只有含鈾、釷等不常見、少數礦物有較強放射性元素。當然這些礦物晶體一般人是不宜收藏的,而其他絕大數如:水晶、螢石、方解石、孔雀石、藍銅礦、黃鐵礦、輝銻礦等礦物晶體基本沒有放射性元素輻射,是不會危害人的身體健康的。


礦物晶體在最初形成階段,熔液在向固體轉換時,遇到岩層裂隙、空洞、自身產生的氣泡等,那麼緊靠裂隙空洞的熔液在冷卻結晶時就可以免受擠壓限制而向裂隙、孔洞內自由發育,在孔洞中長成應有的幾何形態。如果岩層的裂隙空洞容量足夠,且成礦條件理想,礦物晶體就會長得很大,甚至聚合成令人驚嘆的優美造型。

在礦物寶石的市場上,我們聽說過這樣的宣傳:呵護精氣的「力場」、對治療病症有奇效的「作用」、滋養人體的「能量」等等。這些功效無疑吸引了不少人,否則它們也不會長盛不衰了——佩戴這些晶石寶玉,本身就是個挺光鮮的事兒,雖然那些功效玄秘不可理解,但能有一點這樣的盼頭也算是錦上添花。再說了,向他人秀出自己的飾品時,這也算是個不錯的談資吧?於是這些璀璨綺麗的礦物晶體,也就真的成了的神秘良方。


礦物晶體,被定義為天然產出的,在通常情況下以固態產出的無機化合物。礦物是否有「能量」或者「場」?有。而且,這些東西也還真的既看不見又摸不著。只不過,當你佩戴礦晶首飾的時候,這些「能量」無論如何也不會對你產生有效的作用罷了。

礦物身為晶體,它們所含有的能量是以離子鍵或共價鍵的形式儲存在自己的晶格中的。如果這部分能量真的能夠拿來「用於人體的保健」,那麼你也得首先把晶體的結構給徹底破壞掉,讓化學鍵斷裂,才能獲取這些能量。


也許有人會好奇有沒有可能是礦石的放射性能對佩戴的人有作用,但是其實放射性礦物在世界上並不常見。常見的水晶、碧璽以及各種常見寶石幾乎沒有放射性,常見礦物中,只有部分天然鋯石(而非人工合成的立方體氧化鋯,即日常裝飾品上所點綴的「鋯石」)和少量特殊的螢石具有放射性風險——當然,各種專門的鈾礦石、稀土元素礦石除外。


比如雄黃,在平常的藥理中具有抗菌殺菌、抗吸血蟲及對神經有鎮痙、止痛作用,體內外均有殺蟲作用。雌黃還是一種中藥。 《神農本草經》裡面將雌黃列為中品,其他古代醫藥書籍也有雌黃入藥的記載,雌黃可用作殺蟲、解毒、消腫等。孔雀石可以消毒再生,去腐生新。古埃及人曾經將孔雀石研磨成粉末,塗抹在潰爛的傷口上,從而達到治癒的作用。所以佩戴孔雀石首飾可以吸取孔雀石中含有的自然能量,吸收外界輻射,以減少對於皮膚的刺激。中醫利用辰砂作為安神、定驚的藥物。自然銅是常用活血化瘀止痛藥物,用於跌打腫痛,筋骨折傷。我們在這裡舉出的幾種礦晶,遠不足以囊括礦物之於人類醫療保健的重要作用。在它們之外,還有以方解石為原料所製備出的氯化鈣,可用於治療由於低鈣引起的各種疾病(手足抽搐症、腸絞痛、滲出性水腫、瘙癢性皮膚病等);金紅石、鈦鐵礦作為鈦的幾乎唯一來源,用於製備人造鈦金骨骼;鋰輝石、鋰雲母這些鋰礦蘊含著對治療抑鬱症至關重要的鋰等等。



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