地质学-生活中的矿物

生活中的矿物地质学最令人叹为观止的是外动力地质作用造成的各种奇观，最惊心动魄的是板块运动产生的各种地质灾害，最引人入胜的是那一块块化石后蕴藏的奇异故事，但是地质学中最贴近生活的则非矿物与岩石学莫属了。大家都知道许多珠宝是矿石，但是大家了解自己身边都有什么样的矿物吗？爱美的女生可能要惊诧了，怎么化妆品里居然含有这些矿石？居然我们的食物里也有许多想不到的矿物?原来颜料是由这些矿物组成的…….看完这篇文章，你就会知道原来矿物在生活中有多么大的用处，联系它们的性质想想我们就会感叹各种矿物在生活中用得那是理所当然啊。本文将会从以下四个方面讲述矿物与生活的故事：1.矿物与化妆品2.矿物颜料3.矿物与食物及饰品4.矿石岩石与建筑读者莫急，看我如何从矿物与生活千丝万缕的联系中抽丝剥茧，理出一些头绪给您娓娓道来，一定能开启你发现的眼睛，于生活点点滴滴处体会地质学的奥妙，发现更多你身边的地质学。你抹的是矿物？粉底、唇膏、面膜……假若谈论这些，化妆品控们肯定能说的头头是道。滑石、云母、碧玺、蒙脱石……对于矿物爱好者，这些也已经为其熟知。可是，当化妆品遭遇矿物，这场奇妙的碰撞，你看清楚了吗？每日涂涂抹抹的时候，你可曾想到深山老林里各种各样的石头？矿物和化妆品的联系，可以同人类爱美的历史一起追溯到6000多年前的古埃及。最早的化妆品发明者就是古埃及人，他们将香料和油脂混合起来涂抹身体，用于朝圣和尸体的防腐。绿色的孔雀石和蓝色的青金石也被他们磨成粉末，做成眼影用于打扮。（参见下一节：矿物颜料）从古至今，矿物成分一直就是化妆品的重要原料。在化妆品中，最常用到的矿物原料就是滑石粉，细致研磨的滑石粉是粉底（图1）的主要原料之一。滑石一般呈纤维状或叶片状外观，手感十分柔软滑腻，它的质地极其柔软，添入化妆品中可以使质地更加细腻。除了化妆品，滑石粉也常常被用来作为婴儿爽身粉的主要原料。图1图2滑石（图2）是一种常见的硅酸盐矿物，化学组成为Mg3Si4O10(OH)2。在摩氏硬度计中，滑石的硬度为1，是已知最软的矿物。滑石的颜色有白色、暗绿色、浅黄色等多种，它还经常和其他一些矿物混杂在一起，如蛇纹石和方解石。我国辽宁盖县是优质滑石的重要产地。虽然在化妆品领域，滑石粉有着广泛的应用。但某些产地的滑石粉可能会夹杂石棉，而石棉有致癌作用。因此使用在化妆品和爽身粉中的滑石粉，都必须精细研磨和消毒，并且经过严格的监测。想要妆容更闪耀有光泽，你肯定不会错过带有珠光颜料的化妆品。这些增添光泽的化妆品可少不了云母的帮忙。在中国古代，云母就是制作白色颜料的原料之一，这一点在敦煌莫高窟彩绘上就可以体现。在俄罗斯，云母还曾被当做玻璃的代用品，用来制造窗户。图3图4某品牌（图3）的唇膏就含有云母微粒，“为唇色注入通透感和炫亮光泽”。在化妆品中，常用到的云母原料是绢云母，它常被用来代替珠光颜料添入口红、散粉或腮红中。现在我们生活中最常用到的是白云母（图4）。白云母常呈片状和六边形的轮廓，一般为无色，也有褐色或粉红色等颜色，它是一种很常见的造岩矿物，可以在不同的地质条件下形成。白云母(Muscovite)是一种层状硅酸盐矿物，化学式为KAl3[Si3AlO10](OH)2。白云母中具有极细鳞片状结构，同时还有丝绢光泽的就被称为绢云母，也就是化妆品中常用到的云母原料。绢云母在彩妆中用途很广泛，常被用来代替珠光颜料添入口红、散粉或腮红中。绢云母的名字（Sericite）来自拉丁语sericus，意为丝绸。由于其内部具有层状的晶体结构，片层之间结合的并不牢固，因此绢云母可以被分割为细薄的弹性薄片，并且具有闪亮的光泽。这种特性也使得绢云母成为化妆品的优质原料。图5图6很多人喜爱碧玺五颜六色的色彩，可是有没有想过碧玺也能用在化妆品中呢？实际上，除了拥有美丽的色彩，碧玺还是具备热电性和压电性的独特矿物。研究善于使用褐色的赭石颜料，他的贵族肖像画（图18）非常有名。图19图20孔雀石在中国古代叫“绿青”、“石绿”或“铜绿”，由于颜色酷似孔雀羽毛而得名。它是一种含铜的碳酸盐矿物，也被称为铜绿。孔雀石形成于铜矿床的蚀变带。孔雀石天然就长成一个个的小球形状。绿色的孔雀石和深蓝色的蓝铜矿常常是好邻居（图19）。在铜矿床的表层常可看到绿色的孔雀石，这也是勘探者确认铜矿的依据之一。孔雀石的单晶体并不常见，通常长成一串串葡萄的形状，美丽的花纹和条带是它的鉴别特征。作为颜料，孔雀石被广泛用于化妆或壁画，还用于给制釉和玻璃上色，但它的主要作用依然是制造装饰材料和宝石。早在公元前3000年的古埃及，人们就在西奈和东部沙漠的矿山开采这种翠绿色彩的矿石。在这幅公元前15世纪的埃及壁画（图20）中，绿色颜料即用孔雀石制成。壁画出自埃及古城卢克索，描绘了古埃及人捕猎水鸟的场景。图21图22青金石具有浓郁的蓝色色彩，古代人认为它“色相如天”，因此非常受古代皇帝的器重，据记载“皇帝朝带其饰天坛用青金石”。青金石本身是一种钠钙的铝硅酸盐硫化物。青金石中还含有闪闪的黄铁矿和白色的方解石。图22是晶体发育非常完整的青金石矿标，像装饰画一样，浓郁的蓝色衬托在白色的底色上在古埃及，青金石不但一直被视为可与黄金媲美的宝石，大量用于镶嵌金银装饰物，还被用做颜料、化妆品。古埃及人将这种矿物磨成粉末，和油脂混合，用来制作各种颜色的眼线膏。图21左：用青金石装饰的古埃及壁画，描述的是埃及法老图坦卡蒙的妻子——安克姗海娜曼在他身上涂抹油膏的场景。右：这幅“圣玛丽和天使合唱团”的装饰画很好的体现了青金石浓郁的蓝色。要说矿物颜料那可太多了，所有瓷器和油画颜料几乎都来自矿物。矿物颜料运用得最广泛的就是石墨和石灰，铅笔芯就是由石墨和黏土组成的，还记得以前乡下房子上刷的标语吗？石灰，石灰还是石灰。食品？饰品？关于食品，矿物的作用已经不用多说了，但凡学过生物的都知道生命离不开矿质元素，这个就是矿物了。这里只提一中生活中大家都接触过的——食盐。我们所食用的盐大都来自内陆而不是大海，图23为青海茶卡盐湖，盐湖是矿化度大于35g/L的湖泊的通称，其含盐度甚至远高于海水。图24为石盐的立方体结晶。图23图24关于饰品大家也一定了解许多，比如说玉，有钱人佩戴翡翠，和田玉之类的，没钱的就只能佩戴产量极大的蛇纹石了，蛇纹石中品质比较好的可以做玉，叫岫玉，一般是绿色的，价格很便宜，记得一根岫玉的笛子也就百十来块钱，至少有三十厘米长。其它的如玛瑙、水晶就都是大众饰品了，物美价廉。钻石和其它各种宝石的用途不仅仅在于佩戴，实际上百分之九十以上的都用于作机械工业材料，由于金刚石硬度在自然界最大（莫氏硬度10），所以人们就拿它们做玻璃刀（图25）了，刚玉也因为硬度大（莫氏硬度9）产量也大，人们拿它做高档手表镜面（图26），不容易磨损。人工合成的刚玉还常常用来做机械轴承，红宝石常用来做高档表的机芯。图25图26图27喜欢书法的人一定知道田黄石（图27），寿山石，鸡血石，都是做印章的绝好材料，俗有“一两田黄三两金”的说法，一直想要一块，可惜求不到啊！到处都是岩石，你已经被包围了！看看咱们三教大厅地板墙壁都是用花岗岩装饰的，岩石在建筑中起着不可小觑的作用。天然石材用于建筑庄重大方，颜色美观，有浑然天成之感。这里主要介绍两种最常见的——花岗岩和大理石。花岗岩得天独厚的物理特性加上它美丽的花纹使他成为建筑的上好材料，素有“岩石之王”之称。在建筑中花岗岩从屋顶到地板都能使用，人行道的路缘也是，若是把它压碎还能制成水泥或岩石填充坝。许多需要耐风吹雨打或需要长存的地方或物品都是由花岗岩制成的。像是台北\o"中正纪念堂"中正纪念堂的牌匾和北京\o"天安门"天安门前\o"人民英雄纪念碑"人民英雄纪念碑（图28）都是花岗岩做的。花岗岩过了千年仍历久不衰的特性，著名的\o"埃及金字塔"埃及金字塔（图29）就证明了这一点。图28图29花岗岩是岩浆在地下深处经冷凝而形成的深成酸性火成岩，部分花岗岩为岩浆和沉积岩经变质而形成的片麻岩类或混合岩化的岩石。花岗岩主要组成矿物为长石、石英、黑白云母等，石英含量是10%～50%。长石含量约总量之2/3，分为正长石、斜长石（碱石灰）及微斜长石（钾碱）。不同品种的矿物成份不尽相同，还可能有含辉石和角闪石。花岗岩质地坚硬致密、强度高、抗风化、耐腐蚀、耐磨损、吸水性低，美丽的色泽还能保存百年以上，是建筑的好材料，但它不耐热。花岗岩虽然是建筑的好材料，但是部分地区的花岗岩会溢出氡，一种天然放射性气体。氡会使人罹患肺癌，香港有13%的肺癌死者死因就是氡气过浓。大理石是建筑石材中的名门之秀，其中洁白无瑕的汉白玉就更是受人推崇了，常常用于圣洁和奢华建筑的建造及装饰。看看下面几张图，能说出它们的名字吗？图30图31图32图33图34想必大家已经猜到了，图30就是天安门前的华表了，图31是世界著名建筑比萨斜塔，图32是美国华盛顿纪念碑，图33是拥有黄金比例的希腊帕特农神庙，图34则是世界七大奇迹之一的印度泰姬陵。它们都是大理石建筑中的代表作，大理石纯洁的颜色给这些杰作增添了无限风光。大理石原指产于云南省大理的白色带有黑色花纹的石灰岩，剖面可以形成一幅天然的水墨山水画，古代常选取具有成型的花纹的大理石用来制作画屏或镶嵌画，后来大理石这个名称逐渐发展成称呼一切有各种颜色花纹的，用来做建筑装饰材料的石灰岩，白色大理石一般称为汉白玉，但对翻译西方制作雕像的白色大理石也称为大理石。大理石主要用于加工成各种形材、板材，作建筑物的墙面、地面、台、柱，还常用于纪念性建筑物如碑、塔、雕像等的材料。大理石还可以雕刻成工艺美术品、文具、灯具、器皿等实用艺术品。大理石是地壳中原有的岩石经过地壳内高温高压作用形成的变质岩。大理石主要由方解石、石灰石、蛇纹石和白云石组成。其主要成分以碳酸钙为主，约占50%以上。其他还有碳酸镁、氧化钙、氧化锰及二氧化硅等。由于大理石一般都含有杂质，而且碳酸钙在大气中受二氧化碳、碳化物、水气的作用，也容易风化和溶蚀，而使表面很快失去光泽，大理石一般性质比较软，摩氏硬度在2.5到5之间，这是相对于花岗石而言的。当然，你没必要去理会这个，因为这个地质年代都是按百万年来计算的，在我们有生之年，这个质变都是有限的一种变化。虽然是极好的装修材料，但就像花岗岩一样，大理石也可能放射性超标，放射性污染是一种隐性污染，没有仪器检测我们是无法感知的，从另一种角度来说其危害性比甲醛、苯更大，因此在装修时必须认真对待。不过正规渠道的石材一般都会经过严格检测,达标的才能出售