礦物,是組成岩石的基本單元,它們是由地質作(zuò)用(yòng)所形成的天然單質或化合物,具有相對(duì)固定的化學組成,也(yě)就是說,是可以用(yòng)固定的化學式來(lái)表達出來(lái)的,而且在一定的物理(lǐ)化學條件範圍内,性質穩定
雖然自(zì)然界中有大(dà)約3000種礦物,種類繁多,形态各異,但(dàn)實際上(shàng)我們常見的也(yě)就百十種而已。如果在你(nǐ)面前擺幾種礦物,如何辨别它們呢(ne)?記住,首先觀察它們的顔色、透明(míng)度、光澤和(hé)晶體形态,這(zhè)些(xiē)是僅憑肉眼就能(néng)看(kàn)到(dào)的;然後可以借助其他(tā)簡單的儀器設備進行測量,比如礦物粉末的顔色、硬度、解理(lǐ)、發光性、磁性等。具體如何操作(zuò),下(xià)面且聽我細細道(dào)來(lái)。
一、看(kàn)顔色
顔色識别最直觀,也(yě)是觀察的第一步。很(hěn)多礦物都有自(zì)身十分獨特的顔色,比如辰砂、菱錳礦、赤銅礦、釩鉛礦等會(huì)有鮮紅(hóng)的顔色,雄黃、钼鉛礦通常爲橘紅(hóng)色,雌黃通常爲檸檬黃色,褐鐵(tiě)礦通常爲褐色,自(zì)然硫、自(zì)然金(jīn)、黃銅礦通常爲黃色或金(jīn)黃色,孔雀石、綠松石、綠柱石、橄榄石、天河(hé)石通常爲綠色,青金(jīn)石、坦桑石、藍銅礦、青鉛礦、方鈉石、堇青石、膽礬通常爲藍色,紫晶、锂輝石通常爲紫色,石墨、磁鐵(tiě)礦、錫石、黑雲母通常爲黑色,滑石、白(bái)雲石、大(dà)理(lǐ)石、硼砂通常爲白(bái)色,石膏、冰洲石則通常爲無色。
紅(hóng)色菱錳礦
金(jīn)光閃閃的黃鐵(tiě)礦
精美(měi)的藍色螢石礦物
藍色的青金(jīn)石
綠色的孔雀石
綠色的綠松石
當然,大(dà)部分礦物都不隻有一種顔色,比如水(shuǐ)晶、螢石、方解石,它們都有十分豐富的色彩種類,而且不同的礦物也(yě)常常會(huì)有相同的顔色,所以僅憑顔色是不易于辨别的。例如,黃銅礦與黃金(jīn)顔色相似,但(dàn)其價值與黃金(jīn)相差甚遠。
金(jīn)黃色的黃銅礦,與紅(hóng)水(shuǐ)晶共生
二、觀察透明(míng)度
在光照中,隻有少數礦物能(néng)像玻璃一樣完全透明(míng),比如某些(xiē)種類的石英、石膏、冰洲石等,絕大(dà)部分礦物都是不透明(míng)或者半透明(míng)狀态的。比如自(zì)然金(jīn)、自(zì)然銀、自(zì)然銅、方鉛礦、藍銅礦、錫石、輝銻礦、黑鎢礦等絕大(dà)部分金(jīn)屬礦物都是不透明(míng)的,而月長石則爲典型的半透明(míng)礦物,它又被稱爲月光石,因爲這(zhè)種礦物表面有一種朦朦胧胧的感覺,如同月光籠罩一般。古人甚至認爲它就是凝固的月光,還把它當作(zuò)一種寶石。
透明(míng)的石英,黃綠色
藍銅礦,不透明(míng)
月光石,半透明(míng)
三、細究光澤
當光線照射礦物時(shí),一部分可能(néng)會(huì)透過去,另外(wài)一部分則會(huì)被反射回來(lái),觀察反射光的強度,即所謂的“光澤”,也(yě)能(néng)辨别某些(xiē)礦物。
螢石,具有玻璃光澤
自(zì)然金(jīn),具有明(míng)亮(liàng)的金(jīn)屬光澤
比如自(zì)然金(jīn)、方鉛礦等,是典型的金(jīn)屬礦物,表面反射光線的能(néng)力很(hěn)強,具有典型的金(jīn)屬光澤,而長石、石英、螢石、方解石、橄榄石等絕大(dà)部分的透明(míng)礦物的光澤都類似于平闆玻璃,所以被稱爲玻璃光澤。
纖維石膏,具有絲絹光澤
臘石,具有蠟狀光澤
此外(wài),還有一些(xiē)礦物具有非常特殊的光澤,纖維石膏的光澤類似于一束蠶絲,故而稱爲絲絹光澤;塊狀葉蠟石的光澤如同石蠟,被稱爲蠟狀光澤;高(gāo)嶺石的光澤很(hěn)弱,暗淡如土,甚至于沒有,被稱爲土狀光澤。
四、辨别晶狀形态
晶體形态也(yě)是辨别礦物的最重要特征之一。不同的礦物,往往具有不同的生長習性,有些(xiē)礦物總是沿着一個方向生長,從(cóng)而變成了(le)柱狀,如輝銻礦、電氣石,或者變成了(le)更細的針狀,如輝铋礦。
輝銻礦,柱狀晶體
柱狀黑色電氣石
輝铋礦,針狀晶體
有些(xiē)則喜歡沿着兩個方向生長,從(cóng)而變成了(le)闆狀,如石膏、重晶石,或者變成了(le)更薄一些(xiē)的片狀,如雲母、輝钼礦。
雲母,可以剝成很(hěn)薄很(hěn)薄的片
片狀輝钼礦
還有的更任性,朝着三個方向生長,在三維立體空(kōng)間内三向等長,形成粒狀礦物,如方鉛礦、石榴石,橄榄石等,常常具有較爲規則的立面體、八面體或五角十二面體等規則外(wài)形。
粒狀方鉛礦晶體
立方體的黃鐵(tiě)礦晶體
實際上(shàng),在自(zì)然界中,很(hěn)少有單獨的礦物晶體出現(xiàn),它們通常是以礦物集合體的形式出現(xiàn),比如輝銻礦的柱狀集合體、雲母的片狀集合體、陽起石的放(fàng)射狀集合體等。甚至還有些(xiē)礦物的晶體形态根本就看(kàn)不出來(lái),隻能(néng)看(kàn)到(dào)一團集合體,比如某些(xiē)赤鐵(tiě)礦,外(wài)表看(kàn)起來(lái)就像是很(hěn)多腰子聚集在一起,故而被稱爲腎狀赤鐵(tiě)礦。
陽起石的放(fàng)射狀礦物集合體
腎狀赤鐵(tiě)礦
五、識别條痕
礦物還有一個奇怪之處,很(hěn)多礦物的顔色與它的粉末的顔色不一樣。通常,我們的觀察方法是:拿起礦物,然後在白(bái)色無釉瓷闆上(shàng)劃擦,觀察這(zhè)道(dào)劃痕留下(xià)的顔色,即條痕色。比如,看(kàn)起來(lái)呈黑色的赤鐵(tiě)礦,它的條痕卻爲褐紅(hóng)色,用(yòng)這(zhè)一點就可以将其與同爲黑色的鉻鐵(tiě)礦進行區(qū)分,因爲鉻鐵(tiě)礦的條痕爲黑色;在區(qū)别同爲金(jīn)黃色的黃鐵(tiě)礦和(hé)黃銅礦時(shí),也(yě)可以采用(yòng)此法,條痕顔色爲黑色者爲黃鐵(tiě)礦,若黑色中稍帶有綠色,則爲黃銅礦
黃鐵(tiě)礦的條痕爲黑色(左)
透明(míng)礦物菱錳礦的條痕爲白(bái)色(右)
還有些(xiē)礦物,比如雌黃,它的條痕色與礦物本身顯現(xiàn)出來(lái)的顔色一緻,都爲檸檬黃色。對(duì)于透明(míng)礦物而言,它們的條痕都是白(bái)色或者近乎白(bái)色的,沒有什(shén)麽鑒定意義,例如螢石,雖然它有紫、藍、綠、黃、紅(hóng)、棕、黑、白(bái)等很(hěn)多種顔色,千變萬化,五彩斑斓,号稱“世上(shàng)最豐富多彩的礦物”,但(dàn)條痕隻有一種顔色——白(bái)色。
六、測試硬度
地質學家經過長期的研究發現(xiàn),礦物的軟硬程度彼此不同,而且相差很(hěn)大(dà),但(dàn)一般的規律是:像碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽這(zhè)些(xiē)含有水(shuǐ)分子的礦物通常較軟,而不含水(shuǐ)分子的氧化物以及矽酸鹽礦物則相對(duì)較硬。爲了(le)表示礦物的硬度大(dà)小(xiǎo),1812年,德國礦物學家莫斯首先提出了(le)一種标準,即莫氏硬度,分别用(yòng)1到(dào)10來(lái)表示以下(xià)十種礦物的硬度大(dà)小(xiǎo):滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金(jīn)剛石。這(zhè)裏的硬度值并非絕對(duì)硬度值,而是按硬度的順序表示的值。
滑石,硬度僅爲1
比如滑石,由于它具有典型的層狀結構,決定了(le)它硬度很(hěn)低(dī),質軟滑膩,故而得名“滑石”,古人有時(shí)也(yě)稱它爲“畫(huà)石”,李時(shí)珍認爲這(zhè)正是由于“其軟滑可寫畫(huà)也(yě)”。
再比如金(jīn)剛石,莫氏硬度爲10,是自(zì)然界中硬度最高(gāo)的礦物,這(zhè)意味着其它礦物在金(jīn)剛石面前都顯得不堪一擊。在現(xiàn)代工(gōng)業領域中,金(jīn)剛石是十分理(lǐ)想的切割、研磨和(hé)抛光工(gōng)具,可用(yòng)于制造刀(dāo)具、鑽頭和(hé)磨料等。
鑽石,即金(jīn)剛石,硬度爲10,号稱“硬度之王”
根據硬度的差異,可以有效辨别礦物,比如區(qū)分黃鐵(tiě)礦、黃銅礦與黃金(jīn)這(zhè)三者,先用(yòng)手指甲來(lái)刻劃,能(néng)刻動的爲黃金(jīn),因爲純淨的黃金(jīn)很(hěn)軟,硬度比手指甲的硬度2.5~3.0還要低(dī),其他(tā)兩種卻相對(duì)較爲堅硬;然後再借助小(xiǎo)刀(dāo),用(yòng)小(xiǎo)刀(dāo)能(néng)劃出痕迹的爲黃銅礦,劃不動的即爲黃鐵(tiě)礦,這(zhè)是因爲黃銅礦的莫氏硬度爲3.0~4.0,黃鐵(tiě)礦的莫氏硬度爲6.0~6.5,而小(xiǎo)刀(dāo)的莫氏硬度一般爲5.5,正好(hǎo)介于二者之間。
産在石英中間的黃銅礦
金(jīn)黃色的黃鐵(tiě)礦
七、觀察解理(lǐ)和(hé)斷口
許多礦物在受到(dào)外(wài)力打擊時(shí),會(huì)沿着一定的方向裂開(kāi),通常,這(zhè)個方向就是礦物晶體結構中原子鍵結合力最弱的部分,這(zhè)就是解理(lǐ)面。
比如雲母,它有一個方向的極完全解理(lǐ),沿着這(zhè)個方向極易分裂爲薄片,薄片的厚度低(dī)至0.025~0.125毫米,所以有人形象地稱它爲“千層紙(zhǐ)”。
再比如冰洲石,它有三個方向的完全解理(lǐ),通常會(huì)沿着解理(lǐ)面開(kāi)裂形成一系列斜平行六面體,即非常完美(měi)的菱形塊體,這(zhè)是它十分獨特的性質。
冰洲石
但(dàn)是,也(yě)有很(hěn)多礦物在受到(dào)外(wài)力打擊時(shí)斷裂的方向并不固定,而是不規則的,有些(xiē)爲參差不齊的鋸齒狀,具有尖銳的邊緣,比如自(zì)然金(jīn),有些(xiē)則像是貝殼狀,比如石英、黑曜石等。
自(zì)然金(jīn),具有鋸齒狀斷口
黑曜石,具有貝殼狀斷口
八、參考發光性
發光性,是某些(xiē)礦物特有的物理(lǐ)性質,當它們受到(dào)外(wài)界能(néng)量的激發,如紫外(wài)線、X射線等照射下(xià),或者遭受打擊、摩擦以及加熱等,能(néng)夠發射出可見光,如金(jīn)剛石、白(bái)鎢礦、矽鋅礦、螢石等都具有這(zhè)種特性。
礦物的發光性可分爲兩種情況:其一,如果外(wài)界激發能(néng)量停止後,礦物即停止發光,這(zhè)種光稱爲熒光;其二,如果外(wài)界激發能(néng)量停止後,礦物發光還能(néng)持續一段時(shí)間,這(zhè)種光稱爲磷光。
熒光,最初是在螢石身上(shàng)發現(xiàn)的。某些(xiē)紫色螢石在紫外(wài)線的照射下(xià)會(huì)呈現(xiàn)出藍色,完全不同于它在日光下(xià)的顔色。除此之外(wài),一些(xiē)方柱石、方解石、石膏、方鈉石、水(shuǐ)砷鋅礦、文(wén)石等也(yě)會(huì)産生熒光效應,但(dàn)是地質學家總結的經驗是,用(yòng)熒光效應來(lái)判别礦物并不十分靠譜,因爲隻有極少數礦物具有這(zhè)種特征,即使這(zhè)些(xiē)礦物産自(zì)同一個礦區(qū),也(yě)不一定都能(néng)産生熒光。
螢石礦物的熒光性
有些(xiē)螢石中含有硫化砷,在白(bái)天陽光照射或經過加熱之後,可以産生磷光效應,到(dào)了(le)晚上(shàng)就能(néng)慢慢地放(fàng)出能(néng)量,産生微弱的光芒,并能(néng)持續數小(xiǎo)時(shí)之久。照此推斷,古人所說的夜明(míng)珠,可能(néng)就是這(zhè)種具有磷光效應的螢石。此外(wài),部分磷灰石也(yě)具有磷光效應,加熱之後可以在黑暗中發出光芒,有幾分神秘感。
磷灰石
9、檢測磁性
具有磁性的礦物主要爲磁鐵(tiě)礦、磁黃鐵(tiě)礦,它們能(néng)被普通的磁鐵(tiě)所吸引。我國的先人在戰國時(shí)期發明(míng)的司南,可以幫助人們辨别方向,也(yě)正是利用(yòng)了(le)天然磁體礦石能(néng)指南的物理(lǐ)特性。
磁黃鐵(tiě)礦
磁鐵(tiě)礦