形形色色话奇石
宝石大世界
在自然界里,大约有3000多种矿物,但能够经过加工琢磨制成贵重的饰品的天然矿物晶体,大约只有200种左右,故堪称为宝石。宝石与玉石似乎相同,但其主要区别在于宝石的硬度较大,雕琢加工要比玉石困难得多。
由于宝石的价格昂贵,所以自古以来,将拥有名贵宝石的品种与数量被视为权力与财富的象征。其中最突出的例子,可算是伊朗历代国王的皇冠了。凯尼王冠(1794~1925年),自首届国王阿加·穆罕默德时就开始为制作这顶王冠收集珠宝,到他的外甥法第·阿里当国王时才制成。王冠上镶有1800颗珍珠,1500颗红宝石、钻石、祖母绿等名贵宝石,连王冠上所配带的帽翎也是用宝石制成的。
现将几种名贵的宝石简介如下:
祖母绿
希腊文为Smaragdos,意为绿色的石头,它是绿柱石类矿物,其化学成分是含铍的铝硅酸盐。在人们的心目中,祖母绿是纯洁的爱情、充满希望和幸福的象征。
世界上出产祖母绿最多的国家是南美的哥伦比亚。直到目前,全世界有90%的祖母绿宝石均来自哥伦比亚,仅1973年一年的统计,其出口额竟高达7500万美元。1969年,曾在拉斯克鲁山获得一颗重7025克拉的祖母绿,可谓价值连城矣!
哥伦比亚的祖母绿矿产在黑色页岩中,是一种称为“远成热液型”矿床。它往往与方解石、黄铁矿共生。这些祖母绿的色泽特别美丽,凝翠映碧,分外夺目。在这个矿床中,还没有达到祖母绿质量标准的其他绿色宝石,则通称为绿宝石,有时也见到红色或黄色的宝石。
除哥伦比亚外,俄罗斯的乌拉尔地区、美国、澳大利亚、阿扎尼亚和津巴布韦等地,也有数量极少的祖母绿宝石出产。
我国的新疆、内蒙、甘肃、云南也偶尔采到为数极少的祖母绿和绿宝石。
红宝石
是红色透明的刚玉晶体,主要化学成分是Al2O3,有时含有微量的铁、钛或铬等。如含铬离子的分量1%~3%时,便呈红色,即红宝石。其晶体常呈腰鼓形,玻璃光泽,很坚硬。市场上红宝石的质量取决于颜色,最高价格者介于暗红色到微紫红色或橘红色之间。其中最有名的,当推纯正的鸽血色红宝石,含铬离子约2%,在白炽光的辉映下,其色彩艳丽动人,宛如晨曦,尤似晚霞。颗粒大的此种优质红宝石,更属罕见,甚至比蓝宝石更为贵重。
国际市场上优质红宝石,每克拉可售4万美元。现保存在华盛顿史密斯学会的一颗重138.7克拉的星光红宝石,属于稀世珍宝,它原产于斯里兰卡。红宝石的著名产地有缅甸和泰国,其次是巴基斯坦管辖的克什米尔地区和坦桑尼亚。
我国安徽也发现有红宝石。
红宝石除作装饰用品外,在激光仪器上应用也较多。人工方法合成红宝石,最初是由法国化学家韦纳依尔于1902年应用火焰熔融法制成的,经过许多年以后,查塔姆用助熔剂方法合成红宝石。又经过了十几年,利用其他方法也能合成红宝石,如贝尔实验室用热液法合成红宝石,已在市场上销售,主要用于手表上的轴承。
蓝宝石
化学成分中仍以较纯的Al2O3为主,由于含有微量的钛和铁,所以呈蓝色,透明的晶体便是蓝宝石。但广义的蓝宝石,除纯蓝色者外,也包括黄色的、绿色的、粉红色的、橙色的、黑色的,甚至无色的。当然以纯蓝色者最为名贵。
目前出产蓝宝石最多的国家是澳大利亚,约有300个矿山,年产值达1500万美元,占全世界蓝宝石产量的80%。
其他如缅甸、泰国出产红宝石的地方也出蓝宝石。我国也发现蓝宝石矿,产地约有6个,分布于广东、福建、江苏等地,其中以山东昌乐的最为出名。到1995年可加工出口200万克拉,可创汇近亿美元。
目前人工蓝宝石尚未问世,以致蓝宝石的价格要比红宝石昂贵。
金绿宝石
金绿宝石是一种含铍的氧化铝矿物,玻璃光泽,硬度稍次于刚玉。呈浅绿色、黄色、褐色,除透明的晶体外,通常有两个属于宝石类的变种:一为变石,因为它除了不吸收红色和部分蓝、绿色外,能吸收光的其他颜色。因此,在日光底下,其蓝、绿色比红色强,所以呈蓝、绿色,可是到了晚间,在灯光底下,其红色比蓝色强,所以呈红色,故称变石或猫眼石。
第一颗金绿宝石,在1839年4月29日发现于俄国乌拉尔一个祖母绿矿山,当时,采矿工人沿着一条伟晶岩脉深掘祖母绿时,偶然发现一些与祖母绿的颜色不同的结晶体,其形态比祖母绿显得扁平。到晚上,在灯光下变成红色,引起在场者的惊奇,但谁也说不出它的名字,只觉得白天的颜色与晚上的不同,就称之为变石。后来,这些奇特的宝石就传到俄国王子亚历山大·尼古拉耶维奇伯爵,也就是沙皇亚力山大二世的手中,他十分高兴,爱不释手。当他21岁生日时,他就把这些宝石镶嵌在王冠上,并亲自命名为亚力山大石。
变石的出产极为罕见,除俄罗斯外,巴西、缅甸、津巴布韦和赞比亚也曾有发现。
金绿宝石的另一个变种——金绿宝猫眼石,它具有显微定向管状气泡包体,工匠将其琢磨成弧面型(俗称腰圆)以后,出现游动的光带,宛如猫眼放射出逼人的光芒,故名曰猫眼石。世界已发现儿十种矿物的猫眼石,其著名的产地在斯里兰卡,巴西也有少量出产。其中产于斯里兰卡的一颗“锡兰猫眼石”是金绿宝猫眼石中的珍品。其他猫眼石的色泽多样,有淡黄、蜜褐、乳白、乌黑等,在垂直光的射映下,均能闪烁出一种奇异的猫眼般的“活光”,以乌黑和蜜褐色的猫眼石的闪光最为动人美丽。
黄宝石
矿物学上称为黄玉或黄晶,其化学成分是含氟和水的铝硅酸盐Al2SiO4(F·OH)2。黄玉的晶体通常是无色的,但仍有黄褐色、橙黄色、蓝色,其中以酒黄色者最为名贵,称为“酒黄宝石”。黄宝石的价格也相当昂贵,仅次于蓝宝石。
黄宝石主要产于伟晶岩脉中,特别是含锡的伟晶岩脉中。在流纹岩熔岩凝固的晚期阶段,也可能形成黄玉。
世界上最有名的“酒黄宝石”产于巴西欧罗帕莱托地区,国际市场上的黄宝石大多来自巴西。
我国新疆的伟晶岩脉中也曾有黄宝石发现,其最大晶体重达6公斤,云南、湖南也曾有发现。
碧 玺
矿物学上称为电气石,它是一种化学成分相当复杂的硅酸盐类矿物,以含硼为特征。其结晶体呈六方柱状较为常见。具有压电性,也就是说,在极轴的端点加上压力时,一端带正电,另一端则带负电,还具有热电性,即由于温度变化,在极轴端点上产生电荷,电气石之名,即由此而来。因此,电气石可用来制造测量瞬间变压力的仪器,例如利用这种仪器可以测量原子弹之类爆炸以后所产生的压力情况。
电气石相当坚硬,显玻璃光泽到松脂光泽。颜色则随所含成分的不同而显出差异。
电气石是以火成岩或变质岩的副矿物形式出现的,特别是伟晶花岗岩中较为多见。在伟晶岩形成的不同阶段,会有不同颜色的电气石形成。例如高温时生成黑电气石,降至290℃形成绿电气石;更低至150℃左右,形成红电气石。在伟晶岩的不同分带内,就能见到不同色调的电气石出现,有时可在孔洞里,可找到囊状的电气石存在。
世界上著名的碧玺产地有:巴西的米纳斯加斯、俄罗斯的乌拉尔山等。
紫 鸦
又叫石榴子石,属硅酸盐类矿物,由于主要成分的不同,分为铝系和钙系。
石榴子石的结晶十分匀称,呈等轴的十二面体或偏方三八面体,单晶形或聚形,粒状的块体。
作为宝石的石榴子石的著名产地有捷克斯洛伐克西部的波希米亚,素有“波希米亚石”之称,属镁铝石榴石。
美国与印度还出产美丽的星彩钙铝石榴石,这种宝石的光芒特别耀眼,因为晶体内含有微小的定向金红石包体。
锰铝石榴石宝石产于缅甸、斯里兰卡、马达加斯加和巴西。
石榴子石在许多变质岩系中颇为常见,但能构成宝石者,却十分罕见。
主要的形成条件是沉积岩在变质时,必须经过高温高压的重结晶作用,而且质地要纯净方能透亮晶明,才算是宝石,故十分难得。
欧 泊
欧泊是英文名Opal的音译,意为蛋白,所以矿物学称之为蛋白石,而我国宝石工艺匠人却称之为欧泊。就其化学成分看,是氧化硅的天然水合成形式(即含水的氧化硅)。
普通蛋白石以乳白色者居多,少量则呈黄色、绿色或红色,无乳光性。
但作为宝石的蛋白石,必须具有乳光性,也就是能发出一种特殊的变彩颜色,故有“五彩石”之称,在黄色到橙色的本色背景上,有强烈的橙色到红色的光反射;黑色的蛋白石则显示以黑色为背景的各种颜色的反射。黑色蛋白石是一种极为名贵的宝石,重5克拉以上者,价值1万英镑。
蛋白石常产于火山岩系内,特别是在其中的沉积岩的孔洞或硅化木(硅质的树木化石)中较为常见。
澳大利亚是盛产欧泊的国家,其产量可占全世界的98%。
最早发现欧泊的国家是匈牙利,所以欧洲人将欧泊称为“匈牙利蛋白”。
印度发现蛋白石的历史也较早,曾有“蛋白石母国”之称,其蛋白石产量远不及澳大利亚。其他如捷克、墨西哥、美国的内华达州和爱达荷州也有少量出产。
锡兰钻石
矿物学名称叫锆石,其主要化学成分是硅酸锆(ZrSiO4),它的晶形呈四方柱面体。颜色有红棕色、黄色、灰色、绿色及无色。光泽极佳,颇如金刚石,故有“锡兰钻石”之称,有时则显油脂光泽。其熔点颇高,达3000℃以上,属于难熔物质,故作为人造卫星的外罩之用。
锆石是火成岩中常见的副矿物之一,尤其多产于花岗岩质或正长岩质的火成岩中;变质岩(片麻岩)中亦赋存;沉积岩(页岩)中也能见到,由于其硬度较大,岩石风化后,常可使锆石富集成砂矿。
世界上最有名的锡兰钻石,产于斯里兰卡,其光泽颇有寒光凛凛,凉人肌肤之感。
橄榄石
橄榄石属于铁镁硅酸盐矿物,因具有橄榄绿颜色而得名。古埃及人在公元前就将它制成首饰。
我国的宝石级橄榄石直到1979年才在河北省张家口地区发现,这是一个原生矿床,年产5毫米以上的优质橄榄石宝石达数百万克拉,其中最大的一颗,重130余克拉,命名为“华北之星”。
重晶石
它的化学成分是BaSO4,无色或白色,有时呈黄色、褐色及淡红色等。玻璃光泽,硬度较低,主要用于化工、医药工业,也用于钻井时的加重剂。作为宝石的重晶石,要求有较好的晶体,清澈透明,色泽鲜艳,自然界极少。
玛 瑙
我国素来有“千种玛瑙万种玉”之说,可见将玛瑙作为宝石看待,在群众中颇有基础,而且也有较悠久的历史了。这是因为玛瑙的形态不一,大小各异,颜色纷繁,纹理万变的缘故。一颗多彩多姿的玛瑙,令人爱不释手。中国人很早就将玛瑙当作宝石使用。就矿物学特征而言,玛瑙的基本成份是二氧化硅,由硅酸胶体凝聚而成,属于玉髓状石英的一个变种,含有少量的蛋白石及微晶石英。硬度为7。半透明,玻璃光泽,坚硬致密,细腻光洁。由于其白色与深色(以深棕红色、灰色者最为常见)的带状色调相间,十分美丽,故有“玛瑙次玉”之称。意思是玛瑙在玉石中的地位仅次于软玉中的“和田玉”。
原生玛瑙常见于玄武岩、安山岩类等中性或基性火山岩中。当岩浆喷溢出地表以后,压力和温度迅速降低,气体大量逸出,冷凝成岩石后,便留下许多气孔或孔洞。火山活动后期,带有铁、锰、铬等元素的硅胶溶液沿着岩石的裂缝冲上来,首先就在气孔或孔洞中充填,硅胶溶液与岩石缝壁接触以后,最先接触的外部冷下来,里面部分继后才冷下来,环环相继,于是形成树木年轮之环带状构造,即玛瑙之环带生成。后来,由于地壳运动,岩石暴露于地表,经受风化作用,那些铁、锰、铬等微量元素由于遭受氧化的程度不同,就显示出色彩不同、浓淡各异的条带了。
玛瑙的分类,多以色调形象为依据。
最普通的玛瑙是缠丝玛瑙,即红白纹理相间者,疏紧缠绕,井然有序,状若蚕丝围环,故称为缠丝玛瑙,亦名缟玛瑙。
名贵的当数水胆玛瑙,其中的水是在硅胶溶液涌入玄武岩气孔中,边缘先冷凝,内部尚未凝固,颇像未煮熟的鸡蛋,随水溶液灌入其中,即封闭在玛瑙之内了。
紫晶玛瑙也是比较名贵的玛瑙,在玛瑙形成过程中,内部有足够的空间,剩余的硅胶溶液则结晶成水晶簇,俗称“马牙石”,其中如有铁离子存在的话,便形成紫色的水晶,这样的玛瑙便称为紫晶玛瑙了。
夹胎玛瑙因为在玛瑙形成过程中,在其内一定空间的中心部位里后来入侵含有Fe2O3的硅胶溶液,凝结成红色的“胎儿”,视若孕妇之腹,故有“夹胎玛瑙”之名。
雨花石是南京地区的特产,就石质而言,除相当一部分属于玛瑙者外,很多是白色的石英质砾石和一部分具有色彩斑驳的火山岩砾石、碧玉、隧石及砂岩、页岩等。其实,沿长江下游的湖北。安徽等沿江台地上亦有所见,只是不及南京地区出产的质量好,数量大,故而有名。比如南京郊区的六合县沿江一带的雨花石早就闻名了。在宋代,杜绾在其名著《云林石谱》中记述了国内100多种观赏石时,曾对雨花石记述云:“真州(今仪征市)六合水中或砂中出玛瑙石,颇细碎,有绝大而纯白者,五色,纹如刷丝,甚温润莹澈。”
雨花石的原生地基本上是在南京地区,新生代的火山岩中,经过长期的风化剥蚀作用,含玛瑙石英脉破碎,被流水搬运到江河中,在那里又不断遭到水激浪磨,棱角去掉,终于形成圆润生光的彩石,所以雨花石的主要分布区在长江与滁河的汇合处的阶地上。
健身提神的麦饭石
麦饭石的发现,始于我国的北齐,据记载,北齐时代的马嗣明曾取石用火猛烧,使之成赤色,然后放到浓醋中,浸泡一刻,取出,晒干,研磨成粉末,再和醋调匀,涂抹于背疮之类的疮口,疮节就能治愈。在野外所见这种石头,大小不等,或如拳,或如饼,颇似握捏成的麦饭团,所以被称作麦饭石了。
到了唐代,药工已将麦饭石制作成膏剂,作外敷药,用以治疗痈疽、背疮之类的疾病。
到明代,李时珍在其名著《本草纲目》中对麦饭石的药理有过论述,还提到秘方的趣闻:“世传麦饭石膏,治发背疮甚有效力,中岳人吕子华秘方。裴员外啗之以名第,河南尹胁之以重刑,吕宁绝草堂,宁死不传其方。”几十年来,日本人不仅利用麦饭石治疗痈疽、发背疮,有解毒之功效,而且还发现麦饭石具有吸附性能,对吸附疮口的脓血颇有奇效。
以500克麦饭石加水1升,浸泡2~4小时,制成麦饭石饮用水,具有优质矿泉水的功效。如用于煮饭,米味香浓,营养丰富;若用于饮料,浓郁甘冽,益脑提神。取4公斤麦饭石块体或粒状体,浸泡作洗浴水,具有增强皮肤的弹性和毛细管的伸缩机能,消除疲劳,增强体质的功能。长期饮用麦饭石水,浴麦饭石水,可调节人体的新陈代谢,促进血液循环,有排除体内积存的毒性物质、利尿、健胃、保脾等功效。对高血压、老年血管硬化等症,也有一定疗效。
麦饭石是一种偏碱性的粗面岩类的风化物。如果说得更广义一些,它是中酸性——偏碱性中浅成的火山岩、次火岩类的风化物。因为这是一种特定的岩石,所以并不是“处处山中有之”。即使是上述岩石的风化物,但从医学角度而言,其医疗或保健效果也并不是都相同的。其中奥妙,要涉及到成分、结构的不同,并可能与各地岩体的构造、裂隙、地表水、地下水等各种地质因素有关。
多用途的石头
膨润土
即斑脱岩,或称膨土岩,它是以蒙脱石为主的粘土,是一种含水的层状铝硅酸盐矿物。一般呈粉红色、白色、淡黄色、淡灰绿色。具有胶状的外貌,硬度很小,可塑性不好,耐火度也差。它是由凝灰岩或火山岩在海水或地下水的作用下,经过长期的化学风化以后,在碱性介质(pH=7~8.5)环境里沉积而成的。它的吸水性极好,当其吸水以后,可膨胀体积20~30倍。其名称的由来,即源于此。它还具分散悬浮性、粘结性、融变性、润滑性、可塑性以及良好的吸附性。工业上广泛用于冶金球团、机械铸造、钻探泥浆、石油化工、轻工、建工、农业、环保等20多个领域。
膨润土尚含有多种对动物身体有益的常量或微量元素。对提高禽畜的成活率、增进禽畜的食欲及体重均很有效。
膨润土对农作物增产也颇为有效,如将它混在土壤中,可以改善土壤的结构及含水性。
沸 石
1756年瑞典地质学家巴隆·克龙斯德特在冰岛考察火山地质时,发现玄武岩的气孔里充填一种灰白色的“石头”,当受热到200℃时,就会出现冒泡沸腾的现象,而其他石头,一般都要加热到1000℃以上甚至几千度才能熔融。于是,他把这种新发现的石头命名为“沸腾的石头”,中文翻译为沸石。
水泥工业上较多利用沸石,因为它不需要焙烧,只要将石料磨细以后,按不同比例掺入水泥中便能提高水泥的质量和标号。所以,加入沸石不仅给水泥增加产量,而且还能降低制造水泥的成本。沸石还能用于制造轻质而高强度的砖、瓦和无熟水泥之类建筑材料。
由于沸石具有独特的吸附、离子交换、催化作用,还有耐酸和耐辐射的特点,所以在工业上得到更广泛的应用。例如利用它的强吸附性,用于治理“三废”,从废水中回收贵重金属镉、铬、铅、锌等,而可使水质变清,达到无毒害标准。沸石对放射性污水的处理也很有效。
沸石在农业上的用途也很广,可作除莠剂和杀虫剂农药的有效载体和储存物。沸石可以吸附土壤中的有害金属,治理土壤污染。
日本科学家在研究沸石作饲料方面取得重大进展,由于沸石中含有多种动物所必需的常量和微量元素,用粉末添加剂加入到饲料中以刺激禽畜的消化系统,增进食欲,使饲料的养分得以充分利用和吸收。所以将沸石加入禽、牛、猪的饮水中,不仅能加速禽畜的生长,而且能减少它们的消化道疾病和粪便的臭味。
沸石埋藏在火山喷发的岩石中,它是火山喷发岩蚀变以后的次生矿物。沸石的化学成分是含结晶水的碱金属和碱土金属的铝硅酸盐。我国的沸石矿分布于浙江、河北、内蒙等地,已经开采利用。世界上出产沸石矿的国家不多,所以这是我国的特有资源之一。
凹凸棒石
从表面看,凹凸棒石与一般粘土无异,青灰色、灰白色、或鸭蛋青色。有滑腻感,具粘性和可塑性。如将其投入水中,会发出嘶嘶作响的声音,顷刻之间,便会崩解成粉粒状。在透射电镜下放大1~2万倍时,可见纤维状结晶,长约1微米左右。纤维内具多孔道,其表面则多凹凸形沟槽,且孔道大小固定。
目前凹凸棒石的利用多在工业方面,由于其孔隙度相当发达,其中的“沸石水”被放出后,能容纳有机分子,所以在精炼石油、塑料、树脂时作为脱色剂。也应用在味精产品的光亮剂,酿酒工业的澄清剂方面。又由于它具有较强的去污和吸附作用,可作为净化水域,吸收放射性废物及有害气体的去污吸附剂。在农药、化肥方面,用作稠化剂、加厚剂、乳化稳定剂、粘合剂、填料及玻璃、珐琅原料等。
凹凸棒石的成因往往与火山喷发岩有关,比如埋藏在中、新生代火山喷发间断的湖泊或海底沉积层内,特别在第三纪碱性玄武岩的夹层中较多。我国发现凹凸棒石的产地有两处:一在山西大凹山一带,与白垩纪的火山岩有关;一在江苏与安徽两省交界的六合、来安、天长一带,与中新世至上新世时喷发的玄武岩有关。
海泡石
这是一种富含镁质的含水镁铝硅酸盐粘土矿物。纤维状结构。
在饲料应用方面,主要是用于家禽生长刺激剂、添加剂的载体,促肥增产。比如牛饲料中加入海泡石,可以增加牛奶的产量;如加入鸡饲料中,也可以增加产蛋量。
如果将海泡石作饲料粘合剂使用,可获得比其他粘合剂(如磺化木质素)具有更高的饲料利用率。当海泡石浓度为0.5%~3%时,可使猪饲料的利用率提高7%,使鸡或兔的饲料利用率提高10%,兔的重量可增加7%。
泥 炭
尚未形成煤炭,大量的植物残体在饱和水和缺氧条件下堆积的天然有机沉积物。可作燃料或肥料用于动物的饲料,有些则可作造纸的原料之用。既作饲料,先看看它的成分。94%~98%属于有机质,而其中的30%~40%为本质素、30%~33%为多糖类、3%~4%为氨基酸、4%~5%为粗蛋白质、3%~20%为维生素、10%~40%为腐植酸。
科学家们利用化学方法将泥炭中的纤维素和有机质经过菌化作用之后,使其大部分或全部分解为糖分、蛋白质等等,这就成为牲畜的优质饲料了。如用这种饲料喂养奶牛,可以提高产奶率10%~75%;如用于喂养家猪,可提高瘦肉率15%~20%。
我国的泥炭资源分布很广,约有707个县都有不同程度的蕴藏,总面积约有316万公顷,储量居世界第6位,前景颇为乐观。
治病保健的矿石
姜 石
它的别名很多,有姜结石、僵结石、薑石、芜砺石、礓砾、芜砺等。它是生长在黄土层中的钙质结核,故地质学上称之为黄土结核。这是由于干燥气候区,地下水带着钙质沿土层中的孔隙上升到地下水面附近,钙质就沉淀下来;另一方面,由于雨水的溶淋作用,黄土中的钙质也就随水渗透,到地下水面附近沉淀,也就是说,上下随水分带来的钙质都在地下水面附近凝固而成为结核。再由于地壳的节奏性上升运动,于是成层的结核就埋藏在黄土层中,形若葁结,故称姜石。这些姜石在形成过程中,除其主要成分是钙质以外,其他的微量元素也当然加入,所以,这些有益的元素就起到保健的功效,具有药用价值了。
有关姜石的药用价值,唐代初期就已注意到了。例如苏恭在其《新修本草》中曾记载:“薑石所在有之,生土石间,状如薑。有五种,以色白而烂不碜者良。齐城、历城东者好。其性碱、寒、无毒,可以主治热豌豆疱、丁毒等肿。”
我国的姜石资源相当丰富,分布亦甚广泛,凡黄土高原各河谷的土层陡壁间都有埋藏。
辰 砂
因其色深赤,故又称朱砂、丹砂。
据宋代苏颂《国经本草》中云:“丹砂生符陵(今四川彭水)山谷,今生辰州、宣州、阶州。而辰州者最佳,谓之辰砂。”故辰砂之名,源于古辰州,辰州即今湖南沉陵。
《神农本草经》上记载:朱砂能治“身体五脏百病,养精神,安魂魄、益气明目。”再如明代李时珍所著的《本草纲目》中也详细地记载了它的药用价值,辰砂有“养精神、安魂魄、益气明目。”同时,也告诫人们“朱砂镇养心神,但宜生服,若炼服少有不作疾者。”
辰砂的化学成分是硫化汞,加热以后,二氧化硫气体跑掉,汞则还原成水银,古代炼丹,也就是烧出水银,吃后中毒,严重者致死了。
辰砂在野外所见者,常作层状分布,主要赋存在碳酸盐(石灰岩、白云岩、白云质灰岩)地层中,并有多层性特点。我国的辰砂资源尚富,仅次于西班牙与意大利,位居世界第三。其中以贵州产量最高,占全国80%以上。其化学成分是硫化砷,有毒。一般呈粒状或土块状,橘红色。晶体细小,表面发出金刚光泽,硬度仅1.5~2,性脆。如受光线作用过于久长以后,会变成淡橘红色的粉末。
医药古书上认为具有燥湿、解毒、杀菌、止痒的功效。故多用于外科,诸如治疗疥癣、恶疮、蛇咬伤等病症。也用于祛痰、治咽喉肿痛、呼吸急促等内科疾病。
由于其具有消毒功能,所以中国人在过端午节时,作兴饮雄黄酒,将雄黄酒渣涂在小孩的额上、脸上的习惯,据说可以消除疾病,特别是夏日来临之际,蚊虫之类不来叮咬,预防疮节之类。
雄黄是一种火山热液矿床,有时与辰砂共生,偶然也可在煤层中见到。工业上开采雄黄矿,主要是提取砷。
硫 黄
其化学成分比较简单,就是硫。如果矿床是由于火山喷发而形成的,一般带有不同色调的黄色,晶面具金刚光泽,多为块状或粉末状。
硫黄的成因有火山喷发及生物化学作用两种。前者是硫质喷气孔经过不完全的氧化或与二氧化硫反应的结果。
生物化学作用是在封闭的泻湖中,由细菌还原硫酸盐而成,常与石灰岩、石膏组成互层,规模较大,产量可观,具有工业价值。
医药书上称硫黄味酸、性温、有毒,具有补火壮阳、祛寒除冷、疏肠导下、杀虫止痒之功效。
云南腾冲古火山群的热泉边,有自然硫出产。
硼 砂
药物学称为月石。其化学成分比较复杂,是Na2B4O5(OH)4·8H2O,属硼酸盐类矿物。呈白色或微带绿色、蓝色。
集合体常为粒状或土块状,玻璃光泽,但土状者则较为暗淡,性极脆,易溶于水,微带甜味,烧时膨胀,易熔成玻璃状物。具抗磁性。
硼砂的成因是由于硼砂湖干涸以后沉积而成,所以,一旦发现,其储量比较丰富。例如西藏拉萨附近的盐湖,是世界上著名的硼砂产地之一。硼砂的药用价值,据医书记载:具有清凉解毒、消积块、除痰热之功效。如用于内服,可治噎隔反胃、咳嗽、痰稠、尿路炎症等。外用可治咽喉肿痛、口疮牙疳、目生翳障、皮肤创伤、溃疡、癣疹等症。
滑 石
药物又名液石,属硅酸盐类矿物。外观常呈致密块状、叶片状、放射星状、纤维状集合体,无色透明或白色,若含杂质,则呈现浅绿、淡黄、淡棕等。导电及导热性均极差,能耐火,不溶水酸,灼热后仍不溶解。它的成因是由于岩浆入侵到硅质白云岩时,在接触带上变质为蛇纹石时的蚀变产物。
医药书籍上称:味甘、性寒,具有消暑解热、渗湿、利尿之功效。主治暑热烦渴、小便不利、小便短赤等症;外用可治溃疡、痱子、湿疹等。因滑石中含有硅酸镁,具有吸附力强及收敛作用,故内服能止泻,保护肠壁。
石 膏
凡成分较纯,颜色较白者,质量较好,称为雪花石膏。
石膏的成因与沉积有关,在海盆或湖盆中,含盐度较大,当地蒸发量大于降水量,海(湖)水中的矿物质浓度到达一定饱和状态时,硫酸钙便析出沉淀,故石膏矿床,呈层状分布,并常与石灰岩、泥灰岩、红色页岩等互层出现。一旦发现,储量便相当可观。
开采石膏矿主要为工业用途,如制硫酸、水泥及多种建筑材料都要用到石膏。改良土壤也用到少量石膏。
医药书籍上称:石膏味辛甘、性寒,具解热镇痛、清肺、消炎、退火、止渴、除烦之功效。主治各种热性病,高热烦渴、肺热咳嗽、烦躁口渴、胃火亢盛、牙龈肿痛等症。
如将石膏加热到150℃,使之脱水以后,研成粉末,则可治敛疮、溃疡、湿疹、烧伤等症,对流行性乙型脑炎也有疗效。
生石膏内服,可使血钙浓度增高而抑制兴奋。
芒 硝
它是钠的含水硫酸盐,无色透明或白色,玻璃光泽,性极脆,比重很低。在干燥空气中会失水,成为白色粉末的无水芒硝。当气温升高到32℃时,在潮湿空气中,会自行溶解于自身的结晶水中。
它的成因与石膏类似,亦产于盐湖中,当气温低于33℃时,即从饱和溶液中自行结晶析出。医药文献上记述芒硝:味咸苦辛,性寒,具有润燥、泻热、通便之功效。主治腹胀,大便秘结,胸闷短气、烦躁不安、痰阻气滞、臂痛肢麻等症。外用药则用于治疗咽喉肿痛、口舌糜烂、乳痈初起、痔疮等症。
“富贵土”
很久很久以前,有一个很奇怪的和尚,一天,肩挑两筐“富贵土”来到江苏宜兴丁(鼎)蜀镇街头叫卖:“卖富贵土!卖富贵土!谁买了我这担富贵土,谁就会发大财!”村民根据和尚的指点,将信将疑的爬进一个山洞,挖出“富贵土”,在洞外细细地察看,首先感到这泥土的颜色不同寻常,除灰黑色、淡灰色的以外,还有紫红、橙黄、浅绿诸色,简直五彩纷呈,非同凡响。其次,将泥块的新鲜面放在阳光下翻动,显现出一束束油脂般的光芒,还有几分耀眼呢!第三,当他们看得兴奋起来,用手去抚摸,还有一种滑腻的感觉。
经过一番商议后,人们就用这些“彩色泥”制作成茶壶、茶杯之类,然后放到炉中煅烧,取出以后,他们又惊呆了,一件件发出紫光的陶制茶具,非比寻常,十分可爱。
丁蜀镇从此以后,也就靠制陶工业兴盛起来,闻名遐迩。
从宜兴地区已发现的新石器时代的龙窑遗址估计,早在距今四五千年的原始社会晚期,先民们已经制出陶器了。到商周时期,能制出相当精美的几何图纹的硬陶和原始青瓷,工艺技术已显示出相当进步。到秦汉时期,釉陶普遍烧制。魏晋时,青瓷也已出现。唐代,龙窑青瓷已颇负盛名。到宋代,宜兴紫砂陶已经名闻全国。
宜兴紫砂陶闻名于国外,约始于南宋绍兴二十四年(1154年),阿拉伯地理学家爱垂西在一部地理著作中写道:“中国面积很大,人口很多……艺术作品以绘画和陶瓷器为最精美。”而且还特别提到“蜀山建筑美丽,……所造陶瓷器,质地极佳。”
明代,日本人来我国学会了紫砂壶的制作。稍后,紫砂壶和中国茶同时传入欧洲,荷兰、英国、法国都把宜兴紫砂壶作为蓝本,模仿制造,成为欧洲第一批陶器茶具。
宜兴紫砂陶器,特别是茶壶,除了它的艺术价值以外,也具有非凡的实用价值。因里面不施釉,具有良好的透气性能,所以泡茶不变色,贮茶不走味,盛夏不易馊,色香味皆蕴。使用年代越久,器身经过不断摩挲,越显得光润古雅,泡出来的茶也越醇郁芳馨。耐热性能好,寒冬注入沸水不会炸裂。又可文火炖煨,砂质传热缓慢,提握抚拿不烫手。所以赢得“世间茶具称为首”的赞语。
现在,宜兴陶器的开发,又进入到新的历史阶段,除了历史悠久的紫砂、青瓷、均陶和美彩陶外,1963年又试制成功精陶,此五者被誉为陶都的“五朵金花”。
宜兴陶瓷器之所以出名,除了精湛的烧制技艺以外,其“富贵土”原料当然不可忽视了。以紫砂为例,按当地陶工的说法,紫砂陶分为:紫砂泥、朱砂泥、团山泥三种。烧制时温度稍有变化,便会呈现出各种颜色:如紫铜、海棠红、栗壳色、朱砂黄、葵花黄、墨绿、铁青、棕黑等等,绚丽多彩,不可名状。
从地质学角度去追寻紫砂土,即富贵土的出处,倒是有规律可循。即产于当地晚泥盆世至早石炭世的一段地层中的一种粘土。它是几亿年前的滨海平原上的产物,主要矿物有高岭石、水云母、蒙脱石,其次是单热石、拜来石,还有一些碎屑矿物——石英、长石、云母、绿泥石等。在沉积形成过程中,还有Fe、Mn、Al的氧化物和氢氧化物(赤铁矿、褐铁矿、软锰矿、水钻石)、碳酸盐(方解石、白云石、菱铁矿)、硫酸盐(石膏、硬石膏、重晶石、天青石)、硅质矿物(蛋白石、玉髓)、硫化物(黄铁矿、白铁矿)以及磷灰石、石盐、海绿石等。这些矿物的含量虽然很少,但对粘土的性质,如粘性、颜色、质地的影响很大。另外,还有一定份量的粉砂。紫砂土为什么适宜于烧制陶器的原因也就在于此了。
建筑装饰与石材
建筑装饰在现代建筑上占有十分重要的地位,许多构件可以利用人造的材料,但其坚固程度与美观效果总不如人意。因此,利用某些天然的石材成为当今建筑装饰的主角,开发和利用这些高档的石材,受到人们的瞩目。
大理石
大理石起名于云南大理,具体产石的地点在点苍山,故又有“点苍玉”之称,于此可见其名贵之一斑。最早开发当地大理石的时间可能在公元前109年,即汉武帝设置益州郡时在那里设叶榆县(即今之大理),已注意到这些美丽的岩石。到公元738年,皮逻阁依靠唐朝的势力,在此建立南诏国,大兴土木,建造宫殿、寺院,大规模开掘大理石。
随着大理石的大量开采,人们发现除常见的洁白如雪的“汉白玉”外,还有云灰色的大理石、彩花色的大理石、豆青色的大理石、藻花色的大理石以及翠玉色的大理石等。这样,根据不同的装饰要求,便可以选择合适的某种大理石了。再经过切割抛光,雕刻出各种山水、禽兽、人物或保持原状的天然画图,都令人赞不绝口。因此,大理石的名贵备受王公贵族、富商巨贾的欢迎,从室内装潢到家具饰物,都离不开优质的大理石。
大理石具体产地之点苍山,位于大理城西,北起大理之花甸坝,南至下关西洱海,全长40余公里。全山岩石由距今5.7亿年前的前寒武纪地层组成,这是一套变质岩系,主要包括片岩、片麻岩、变粒岩和大理岩。
我国的大理石主要有下列几类:曲阳大理石、房山汉白玉、蜀白玉、山东大理石、黄河玉等。世界上年产大理石约有100~300万立方米,其中意大利占一半,其他有西班牙、巴西、希腊。我国大理石资源相当丰富,过去很少开发,近几年来开始进入国际市场,目前已开采的约有40多个矿山,而地方办的更多,达1500个矿点。
珍珠岩
这是酸性火山喷发岩的一种,呈无色、淡灰、兰绿、红或褐色的玻璃质岩石。具有玻璃光泽,珍珠状的结构。其成分以铝、硅为主,通常含有2%~6%的化合水。
珍珠岩具有很好的热膨胀性,当用700℃高温焙烧时,可使其体积膨胀4~20倍。也就是说,加热膨胀后,因失水而造成蜂窝状,即成膨胀珍珠岩。它具有耐高温、防潮、隔音等特性,所以是优良的建筑材料,尤其是用于高层建筑,或夏天时经常处于高温阶段的地区而又无力普遍安装空调的民房建筑。
使用时,主要是用膨胀珍珠岩灰浆代替一般灰砂浆用于墙壁抹灰,比灰砂浆要轻60%,如抹一层厚2~3厘米的珍珠岩灰浆,其保温、隔热功能将相当于12~14厘米厚的墙壁。
珍珠岩在工业上的用途也比较广泛,如用于绝热充填料制品、橡胶、油漆、珐瑯、塑料、纸张、树脂、洁净剂、农药、肥料等的填料。还用于陶瓷、玻璃原料。
如将膨胀珍珠岩制成滤粉,用于净化饮水,处理污水或工业废水。利用特制的疏水珍珠岩(又称增水珍珠岩)处理海面石油污染、净化海水也极有效。
我国东部酸性火山岩分布很广,珍珠岩的蕴藏量相当丰富,但目前尚有待大力开发利用。
蛭 石
也是一种新型的建筑材料。它是一种含水的硅酸盐类矿物,呈云母片状态。其化学成分很复杂,主要由Mg、Fe、Si、Al及8%~13%的结晶水组成。呈黄褐色至褐色,有时带绿色。油脂状光泽,不透明,很软,硬度为1~1.5。加热以后能显示膨胀性,当加热到150℃~950℃时,所含的结晶水转化为蒸气,体积可膨胀10~30倍,形成蠕虫(蛭虫)状,故名。加工膨胀蛙石的颗粒很小,只有0.02~0.05毫米,比重也减轻,能浮于水面上,每立方米仅重50~200公斤。同时,颗粒的孔隙度很高,是隔热、隔音的优质材料,特别是录音室、影院、剧场都需要用它。如将蛭石混入混凝土中,其重量只相当于砂石混凝土的七分之一,故是天然的轻质材料,适宜于高层建筑的用料。美国每年在高层建筑中,消耗蛭石约30吨以上。
蛭石还用于改良土壤及防治环境污染等方面。
我国内蒙地区,约在20年前发现了全国最大的蛭石矿,矿体长达1000余米,宽60米。
石 棉
石棉板、石棉瓦这些最普通的建筑材料我们并不陌生,可是用于制板、制瓦的石棉,很多人恐怕还没有见过它,可能还有几分神秘感呢!因为它是不怕火的,是防火的建筑材料。
石棉品种中以蛇纹石石棉比较普遍,又称温石棉。其化学成分是H4Mg3SiO9。一般呈白色、浅黄色、灰色及蓝绿色,丝绢光泽,硬度2.5~3.5。温石棉的抗张强度较角闪石石棉高,但遇酸可被腐蚀,所以耐酸能力不及角闪石石棉。在空气中加热到600℃时,即可转变为橄榄石。
石棉产于超基性岩(如橄榄岩或辉石岩)中,由岩浆的热液蚀变而成。工业用的石棉,以其纤维的长短论价值,愈长者愈佳。
最早利用石棉制作防火用品始于1785年,是福塞克在瑞典斯德哥尔摩试验成功的。他先将石棉制成石棉板构件,再用石棉板构筑成一座小屋,屋内堆满刨花,点燃以后,只见屋内熊熊烈火,浓烟从屋缝与窗户冲出,屋内的刨花烧完后,房屋仍巍然无恙。一时之间,福赛克“用火热房屋”的试验成功的消息,轰动斯德哥尔摩,并很快传遍欧洲。
现在,以石棉为原料的制品达千种以上,例如制作消防队员、炼钢工人穿着的抗火防热衣服。电力工业上用作绝缘体、保险盖、保险手套。建筑工业用的防火板、隔热板。汽车用的制动带以及精炼纯酒用的过滤器之类也都需用石棉。
我国是世界上著名的石棉出产国,几乎遍及各省区,而且质量极佳,在国际市场上颇受欢迎。其主要产地有河北的涞源,湖北均川和高城,甘肃与青海交界的祁连山脉,陕西的大安。尤其在四川与西藏交界处所产的长纤维石棉最为著名,其长度竟达128公分,为难得的石棉矿物中之珍品,堪称为世界之最。
晶莹似水的石英
石英,这是地质学家称呼的一种矿物名字。而化学家往往叫它硅石,因为它的化学成分是二氧化硅。硅在地壳中的含量十分丰富,无处不在,仅次于氧,占地壳的总成分可达12%。就石英而言,凡目所能及的高山平原、大海河川、沙漠戈壁、岩石泥沙都能见到。只是它的形态和体积,相差甚异。大到整座山丘,小到沙泥微粒都能找到石英的踪迹。地质学家曾作过统计,在自然界的3000多种矿物中,竟有200多种与石英结下不解之缘。
石英晶体常呈柱状六面体,有时还会有几个晶体聚集在一起,成簇生长,而且挺拔坚硬,颇为凛然。如果其化学成分中含有三价或四价的钛,则呈紫色,称为紫水晶;如含有钛或锰,则呈浅红色,称蔷薇石英;如含自由硅,或含多量流态气体,则呈烟黄色至深褐色,称为烟水晶;如含有细小而分散的气态或液态包裹体,则呈乳白色,称乳石英。所有这些晶莹透明,彩色艳丽的石英,都可视作宝石。
我国最大的水晶晶体,是在1958年发现于江苏东海房山镇拓塘村。高1.7米,重3500公斤。据地质勘探部门初查认为,全县约有二分之一的面积贮藏有水晶矿石,估计1200平方公里。目前每年的水晶开采量在400吨以上,几乎占全国产量的一半。巨大的水晶晶体除上述的“水晶王”外,1982年,驼峰乡南榴村农民还挖得一块重2.1吨。柘塘农民曾挖到一块重214公斤的晶。在平明乡境内,还挖到绿色的水晶体,在我国还属首次发现此种特殊的水晶,现由中国地质博物馆收藏。
据国家建委材料科学研究院利用光谱分析证明,东海水晶的二氧化硅的含量甚高,可达99.99%以上,因此,工业用途具有很高价值。
自从英国工业革命以后,现代科学技术逐渐渗透到生产或生活所需要的每一个角落,石英也不例外。而最好的石英,即水晶的身价,不仅仅只供玩赏,而是担负起更重要的具有实用意义的使命了。
1880年,法国化学家皮尔·居里和他的兄弟雅克·居里在研究水晶时,发现了石英的压电现象,即在张力和压力作用下使晶体发生带电的作用。更重要的是水晶的压电现象十分敏感,能测出非常微小的力,即使轻轻地吹一口气,也能使接在晶片两侧的电表发生反应。如果将具有压电现象的晶片接到交流电的回路上,它就会随着交流电的频率而振动——一会儿膨胀,一会儿收缩。如果改变交流电的频率,使它与晶片的固有频率一致时,晶片就会剧烈振动,发生超声波。
压电石英最普通的用途是装在海上航行用的回声探测器的仪器上,这种电子仪器在战争中发挥了巨大的作用。
第一次世界大战初期,由于德国潜水艇参加战争,在海上神出鬼没,在一次短促的海战中,英国方面一连损失了三艘12000吨级的巡洋舰;1916年的几个月之内,竟有277只各类船舰被击沉,使得素有“海上霸王”之称的英国海军,顿失威武,弄得焦头烂额,一时之间,竟找不到对付的办法。英国的海军优势的神话,迅速破灭。
正在一筹莫展的危急时刻,从英吉利海峡对岸传来喜讯:法国的郎之万教授想到居里兄弟发现压电石英的特殊功能,于是提出来用它制造回声探测仪,将这个仪器装置到军舰或其他船只上,便可使海上航行有了“顺风耳和千里眼”。不仅船只所经过的水下地形起伏情况了如指掌,而且诸如潜水艇之类的活动途径与躲藏的处所也能明白无误地追索到。英国海军自从得助于回声探测仪以后,很快地制服了德国的潜水艇的猖狂活动,重振了她往日的海上雄风,终于取得海上战争的主动权,最后击败了德国的海军。
当然,回声探测仪也广泛地利用于和平事业上。经过几十年来的不断改进,如今已在海洋地貌、海洋地质、海上航行中应用,例如:测量海底的深度,过去是用绳子吊着铅块放下去,既费事又费时,而且准确性也不见得很有把握。而如今,要测3000米的深海海底,只需要4秒钟便可准确完成,而且作了自动记录。
郎之万教授继续研究压电水晶,又将它应用于水晶谐振器、滤波器,使电子仪器更加完备,不受外界条件的干扰,可以准确地辨认出任何极其微弱的信号,因此,能广泛地应用于航天飞机、人造卫星、雷达、导弹、超音速飞机、电子计算机、电子显微镜、遥控、遥测仪器、电视机等各种装置上。压电石英应用于军工产品、仪器制造方面已经显示出强大的威力。其实,在我们日常生活用品中也不乏利用压电石英或普通石英的特异功能呢!比如石英钟、石英电子表便是。
最好的机械手表的走时准确率已提高到每24小时误差不到10秒,而电子表一年也不过只误差10秒钟呢!
随着现代科学技术的飞速进步,“电子级”的石英用量与日俱增,天然的“电子级”石英也越来越难找。于是,科学家打算用人工制造出来的石英代替天然的。1908年,终于制成第一颗人造水晶,重3.1克。到20世纪50年代,终于制成工业用的人造水晶,到1960年,美国西方电气公司建成世界上第一个人造水晶工厂,到1972年,世界上已建成10多个人造水晶工厂。我国也于80年代初期建成人造水晶工厂。目前全世界的人造水晶产量可达几千吨。但这些人造水晶工厂的原料仍然需用天然的石英,主要是利用纯净的高质量石英砂,这些普通石英,仍发挥着重要的作用。
此外,利用水晶的硬度大,透明,并能通过紫外线的性能可以制造供现代测试用的各种光学仪器。也可用带色的水晶制造镜片,即久负盛名的水晶眼镜,戴上以后,令人感到光线柔和而均匀,有提神养目之功效。
质量差的石英和水晶,则是制造玻璃以及各种各样玻璃器皿、建筑装饰用品以及研磨用具的重要原料。所以,石英是关系到工业和生活的重要矿物原料,不可等闲视之。
此外,石英还可做装饰品,具有较高的保健作用。
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