地质学生活中的矿物.docx

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地质学生活中的矿物

地质学-生活中的矿物

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　　　　　　　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。

研究表明,将碧玺添入化妆品，可能对增加皮肤对化妆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,电气石晶体表面是不带电荷的，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妆品的填充剂使用,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妆品中。

膨润土的主要矿物成分是蒙脱石。

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，Mg3）[Sｉ４O10][OＨ]2•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态。

当它们吸收水分后会膨胀起来，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，除了化妆品领域,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。

从化妆品到猫砂,这种矿物也算得上是跨界达人了。

矿物在化妆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，比如医用凡士林,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妆品及食品中使用的。

篇幅有限,矿物与化妆品就说到这了,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。

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9　　　　　　图10　　　　图1１

　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颜色好像差不多嘛!

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。

像是台北中正纪念堂的牌匾和北京天安门前人民英雄纪念碑（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,所以市面上见到的大理石的放射性很低，基本不会对人体造成伤害。

啰里啰嗦不知不觉已经写了九页了，通过上文的引述，你应该会发现生活中原来处处都是矿物,我们生活在矿物的海洋中,有些人会觉得把矿物抹在脸上已经难以接受,更别谈食用了，但实际上这些矿物是对人类有益的，它们在生活中帮了我们许多忙，人类不应忽略矿物的功绩，同时我们也应意识到有些矿物是含有有害物质的，我们要在这方面要多留心，学会辨别，让生活更美好。

谨以此文纪念默默为人类奉献的矿物们。

资料来源:

［1]　果壳网

［2]　维基百科

[3]XX百科

以及互联网的其它网页