地质学-生活中的矿物

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1、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，怎么化装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慨各 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. 矿物与化装品2. 矿物颜料3.

2、 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、面膜假假设谈论这些，化装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， 当化装品遭遇矿物，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？矿物和化装 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 装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

3、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装品的重要原料。在化装品中，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，添入化装品中可以使质地更加细腻。除了化装品，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MgSiO (OH)。在摩氏3 4 10 2硬度计中，滑石的硬度为 1，是已知最软的矿物。滑石的颜3色有4 1白0 色、2 暗绿色、 浅黄色等多种

4、，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。虽然在化装品领域，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。因此使用在化装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装品。这些增添 光泽的化装品可少不了云母的帮助。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表达。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”。 在化装品中，常用到的

5、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(Muscovi te)是一种层状硅酸盐矿物，化学 式为KAl SiAlO (OH)。白云母中具有极细鳞片状结构，同时还有丝绢光泽的3 3 10 2 就被称为绢云母，也就是化装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

6、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装品的优质原料。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装品中呢？ 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。研究说明，将碧玺添入化装品，可能对增加皮肤对化装品的吸收作用有所帮助。某品 牌曾推出一款晚霜，打着“添加珍稀碧玺石”的名号诱惑那些在美丽路上孜孜不 倦的姑娘们。碧玺的矿物学名称叫电气石Tourmaline，它的名称来源于古僧迦罗语 Turmali,意为“混合宝石”。它是一种化学组成及复杂的硼硅酸盐矿物，因为 含有不同的元素而

7、具有不同的色彩。同时，它还有独特的晶体结构和物理性质。 在正常状态下，电气石晶体外表是不带电荷的，当它沿特殊方向受到压力作用时， 在垂直应力的两边产生数量相等符号相反的电荷，并且电荷量与压力成正比。当 温度改变时，电气石也会在特殊方向上产生相反的电荷。电气石的特殊性质使它 能够吸附灰尘，因此也被称为“吸灰石”。碧玺的晶体常呈柱状，柱面上发育纵纹。碧玺的横断面为独特的球面三角形 轮廓，这是碧玺晶体典型的鉴定特征。图 7 图 8在许多面膜图 7中，膨润土都是原料之一。膨润土常常用来作为化装品 的填充剂使用，同时还具有一定的吸附油脂和清洁的作用，因此被广泛应用在化 装品中。膨润土的主要矿物成分是蒙脱

8、石。蒙脱石是一种含水的层状结构硅酸盐矿物 化学式可以表示为Al,MgSiO OH nH2O。在电子显微镜下，蒙脱石呈现 极细小的鳞片状或绒毛状形3态。当4它10们吸收2水分后会膨胀起来，并且分散成糊状。 除此之外，蒙脱石晶体中的层状结构之间存在着Mg2+、Na+等阳离子，这些阳离 子可以同外界的其他阳离子进行交换，因此蒙脱石具有很强的吸附性能和阳离子 交换性能。这样的性能使得蒙脱石的用途非常广泛，除了化装品领域，蒙脱石还 被用于处理废水和造纸工业等。图8 为水晶和蒙脱石生长在一起的标本，中间粉红色的矿物就是蒙脱石。但 蒙脱石一般为块状或土状，图中标本较为少见，它最常见的外观是膨润土的原矿。 养

9、猫的同学对猫砂一定不陌生，有的猫砂就是利用了膨润土的吸水性，以其为原 料。从化装品到猫砂，这种矿物也算得上是跨界达人了。矿物在化装品中发挥的作用可不小，这里只不过列举了其中极少的一部分。 其他如凡士林，一种矿物油，由含碳源自十几到几十个不等的链烃组成，是从石 油中分馏提取的，广泛运用于工业与生活中，比方医用凡士林，面包切片机润滑 油，强生婴儿油的主要成分也是它，不过请放心，这些都是经过严格检测分级才 能在化装品及食品中使用的。篇幅有限，矿物与化装品就说到这了，但它们的关 系只增不减，擦亮你的双眼看看，你抹的都是矿物！矿物颜料，点“石”成画在丰富多彩的颜料世界里，矿物一直是人类最早青睐的对象之一

10、。从最早的古代壁画、工艺品，到近现代的中国画、油画，一件件精美艺术品的背后，矿物 颜料的功绩无法埋没。看看这些颜料，你能猜出它们是什么矿石磨成的吗？图 12图 13想必学地质的各位大神们已经猜到了：图9是辰砂朱砂图10是雌黄， 图11是孔雀石，图12是青金石，图13是一块褐铁矿石。图9和图11可能好猜 一点，图12是青金石呢还是蓝铜矿呢？图10和图13颜色好似差不多嘛！不管 了，纠结这个是色彩学家的事，我们接着看看矿物颜料的用处吧。图 14图 15在古代绘画上，使用最广泛的红色颜料就是朱砂。图 14 是马王堆的帛画局 部，其中红色部分即是用辰砂调制的颜料。诗经中形容人貌美“颜如渥丹”， 意思就

11、是说脸像涂了朱砂一样红润。早在距今6000多年前的河姆渡文化时期， 古代人就用天然朱砂作为彩绘的颜料。朱砂的矿物学名字叫辰砂，化学成分是天 然硫化汞HgS，常夹杂雄黄、磷灰石等矿物。在自然界中辰砂多以晶体形式 存在，色泽从鲜红色到深红色、黑红色都有。辰砂Cinnabar的名字源自波斯 语“zinjirfrah和阿拉伯语“zinjafr，意指“龙的血液。从古代开始， 辰砂就被用作朱红色的颜料。图 15 是乾隆时期的朱砂漆盒，上面雕刻了年年有余的图案。但时间久了，辰砂的朱红色就会变暗，现在一般用毒性较低的合成化 学品代替。图 16 图 17别看错了，图 16 里红彤彤的晶体是雄黄，上面附着的黄黄的

12、矿物才是雌黄。 二者因共生被称为“鸳鸯矿物”。我们常常用“信口雌黄”这个词来形容胡说八道。实际上，雌黄就是古代的 涂改液，古人用黄纸写字，写错了，就用它来涂改，后来就被引申为随意更改。 雌黄同时也是一种矿物颜料。雌黄orpiment是砷的硫化物，化学成分为三硫 化二砷，它是一种低温热液矿物，也是其他砷矿物的蚀变产物。雌黄的晶体通常 呈片状或短柱状出现。这种剧毒矿物有着艳丽的色彩，呈现出黄昏日落般的柠檬 黄色。在一幅创作于1813 年、名为艺术家父母 图17 的绘画中，苏格兰 画家大卫威尔基使用了源自雌黄的黄色颜料。图18现在介绍褐铁矿。褐铁矿是指其他铁矿氧化物的次生矿物，这个名字并不是 指某一

13、种特定的矿物，而是指含水的铁的氧化物或氢氧化物组成的混合物。在海 水或淡水的沉淀物中也可以发现褐铁矿的成分。褐铁矿Limonite的名字源于希腊语leimon，意为草地。由于是一种混 合物，褐铁矿可以呈现各种各样的颜色，比较常见的是鲜艳的黄褐色或者褐色。 它作为颜料的历史可以追溯至古埃及。在绘图用的颜料中有一种褐色颜料叫赭石 几千年来，褐铁矿一直是制作赭石颜料的重要原料。英国宫廷首席画家范.戴克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

14、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装或壁画， 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

15、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、化装品。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”的装饰画很好的表达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，比方说玉，有钱人佩戴翡翠，和田玉