大自然的色彩探秘
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1.8 美丽矿石

地壳是由岩石和矿物组成的,地壳中大约有3500种矿物,每一种都与众不同。人们可以根据它们具体的特性,如颜色、纹理、透明度、硬度、晶体结构、外观等加以分类。有些矿石的数量不多,有些甚至非常稀有,天然钻石就是稀有、珍贵的宝石,有无色、粉红、蓝色、黄色等多种颜色。有些则因为形状和颜色而令人倾心,常制作成首饰或摆件等,如红宝石、蓝宝石、翡翠等。

小贴士

矿石还是岩石?岩石和矿石常被混淆。其实,岩石是多种矿石的集合体。例如,花岗岩就由石英、长石和云母组成。矿石是自然形成的无机固体,具有确定的化学组成和原子结构。

1.8.1 矿物的成分

根据化学成分,矿物可分为9大类。有一些矿物广为人知,如由单一元素形成的金、银等。钻石和石墨也是单质,它们都是由碳原子组成的,但它们的结构、颜色、透明度、硬度、性能各不相同。

钻石

石墨

1.8.2 颜色

矿石也可以根据颜色来分类。有些矿石的颜色总是很统一,如孔雀石。另一些矿石里由于含有不同杂质而色调各异,如萤石和石英,它们的颜色被称为他色。

孔雀石

紫色萤石

黄色萤石

绿色萤石

1.8.3 纹理

纹理是在矿石不抛光的釉的表面的粉状线条,有相同晶体结构的矿石,通常具有相同颜色的纹理。如铬铅矿的纹理是橙色的,丹砂的纹理是红色的,雌黄的纹理是金黄色的,黄铜矿的纹理是墨绿色的。

铬铅矿

丹砂

雌黄

1.8.4 透明度

矿物所允许通过的光线多少决定了它是透明的、半透明的、还是不透明的。纯净的石英是透明的,玛瑙多为半透明的,多数矿物等通常是不透明的(如斑铜矿、铬铁矿)。

石英

玛瑙

斑铜矿

铬铁矿

1.8.5 莫氏硬度表

每一种矿石都是根据它刻划所试矿物表面或用其它矿物刻划它来判断其硬度并加以分类的,莫氏硬度(MHS)表把矿石的硬度分为10个等级(分别如下)。最软的是1级,如滑石,可以被手指甲划出痕迹;方解石可被硬币划破,硬度是3;石英会被玻璃划破,硬度是7;金刚石是最硬的,无法被划出痕迹,硬度是10。

滑石(1)

石膏(2)

方解石(3)

萤石(4)

磷石灰(5)

正长石(6)

石英(7)

黄玉(8)

刚玉(9)

金刚石(10)

1.8.6 矿石的形状

矿物在地球深处无拘无束地生长,形成矿物的晶体具有不同类型的晶面和棱角,而不论矿物的形状或尺寸如何。晶系揭示了矿物的内部结构而非外观。根据晶体结构的对称性,可将晶体分为7个晶系,其中六方晶系有一个6次对称轴,三方晶系有一个3次对称轴,两者同属于六方晶族。晶体的空间点阵类型只有14种,晶体学点群32个,空间群230个,它们对矿物类型及性质起决定性作用。

立方晶系

黄铁矿

天青石

石榴石

四方晶系

锆石

维苏威火山石

锡石

正交晶系

黄玉

重晶石

橄榄石

单斜晶系

翡翠

蓝铜矿

榍石

三斜晶系

绿松石

天河石

蔷薇辉石

三方晶系

赤铁矿

电气石

紫水晶

六方晶系

祖母绿

碳钾钠矾

海蓝宝石

1.8.7 岩相

岩相是指矿物的整体外观,它是晶体晶面不平衡发展的结果,因为底土中的晶体在形成过程中承受了各个方向的压力。由不同矿物质组成的沉积岩,呈现出不同的色彩,层次分明。

大块状的

黄金

(这些矿物看上去坚实而圆润)

肾脏形的

赤铁矿

(这些晶体的外观和肾脏的形状类似)

薄片状的

石墨

(这类晶体以精巧平行凹陷见长)

针状的

钙沸石

(这类晶体拥有许多密集的“针”)

棱镜形的

绿宝石

(若干相对的平行面形成了这类晶体的形状)

树枝状的

(这些晶体像是花繁叶茂的树枝)

1.8.8 岩石的种类

岩石被定义为矿物的集合体,大约有3500种,可分为沉积岩、变质岩和岩浆岩三大种类。或称为原生岩(花岗岩、玄武岩、斑岩)、再生岩(页岩、砂岩、石灰岩)和变质岩(方解石晶花等)。

沉积岩在地球表面或在水体中形成,分为三类:生物岩(由生物的残骸组成)、碎屑岩(由各种不同类型的碎屑组成)和化学岩。不同时期的沉积层显现出不同的颜色,从灰到蓝再到黄等。

变质岩是受到高压和高温后发生结构变化而改造形成的岩石。在这些环境下,变质岩不但没有熔化,反而结成了晶体,它们的质地是层状的或条纹状的。

岩浆岩(也称火成岩)通常来自地球的上地幔,这里的部分岩浆处于熔融状态。岩浆岩颗粒的粗细取决于它们的冷却速度。深成岩(亦称侵入岩)凝固得较为缓慢,它们的颗粒较粗大;火成岩(亦称喷出岩)在到达地表时凝固得较为迅速,颗粒很细腻。

岩盐是一种化学岩,也是一种蒸发岩。它形成于海水蒸发后留下的盐层沉淀。

砂岩由沙粒胶结而成,是一种碎屑岩,经常作为建筑用石材。

白垩主要由方解石组成,是一种细颗粒的岩石,质地松散、多孔,属于生物岩,由海洋微体化石形成。

煤是由植物残体形成的生物岩。

石灰岩是由贝壳碎屑组成的生物岩。化石石灰岩是一种含有化石的石灰岩。

页岩是一种沉积岩,具有薄页状或薄片层状的节理,主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石。

石英岩是硅质砂石发生变质后形成的岩石,它的主要成分是石英。

花岗片麻岩是花岗石发生变形后形成的层状岩石,具有轻薄的暗色片麻状构造。

大理石

在热量或压力下,石灰岩会转变为大理石。纹理清晰、颜色各异的大理石是建筑师和雕刻师的至爱。

板岩

压力和热量把黏土片岩转化为板岩。这种黑色、绿色或灰色的岩石易被切成片状,用作黑板等的原材料。

玄武岩

玄武岩是最常见的火山岩,由岩浆凝固而成,颜色较深,通常为黑色或墨绿色。图中自然天成之雏鸟出壳是一包衣玄武岩。

花岗岩

由石英、长石和云母构成的花岗岩是最广为人知的深成岩。粉色的抛光花岗岩通常作为纪念碑和楼宇的建筑石材。