主页 > 人造钻石价格 > 石头侃贵州 |石头经过特殊“排列”也能开出美

石头侃贵州 |石头经过特殊“排列”也能开出美

admin 人造钻石 2021年10月12日

  上面图片里的石头漂亮吧!它们都是矿物晶体,是石友们追捧的对象,特别是国外的石友最为喜爱。

  固体矿物有三种形态:无定形态、结晶态和准结晶态。无定形态,也称为非结晶态,就是没有规则的自然形体,例如煤炭、琥珀、沥青、玻璃。结晶态的矿物则具有规则的自然外形,像上面图中的水晶就呈笔直的六方柱体,石膏呈纤维状的集合体还会弯曲,辉锑矿则呈笔直的四方柱形集合体。准结晶态,介于非结晶态与结晶态之间的一种状态,例如我们曾经介绍过的名贵宝石欧泊,其中的二氧化硅就有呈准结晶状态的。

  固体矿物绝大部分呈现的是结晶状态。我们常见的各种岩石,都是由一种或多种矿物构成的。用肉眼观察大多看不清这些矿物的晶体,但在显微镜下观察,构成岩石的绝大部分矿物都是呈现结晶状态的。

  像上面图片中这样大小的晶体,只能“生长”在晶洞中。晶洞是一种岩石里的孔洞,渗入其中的地下水中溶解有矿物质,矿物质从水中析出在洞壁上结晶而形成晶体。密集“生长”的晶体称为晶簇,上面三张照片展示的都是晶簇。

  这与固体物质的微观结构有关。我们知道,固体物质是由原子、分子、离子等化学微粒构成的。如果构成固体物质的化学微粒作散乱聚集,这种固体物质为非结晶态;如果化学微粒成有规律的排列则为结晶态,形成具有规则形状的晶体;如果仅开始有所结晶而未形成明显规则形状的晶体,则为准结晶态。用战士出操来打一个不太贴切的比方:当战士们来到操场尚未列队散乱站立时相当于“非结晶态”,战士们列队完毕时相当于“结晶态”,开始列队而尚未列队完毕时相当于“准结晶态”。不过,战士列队是在操场的平面即二维空间上进行,而化学微粒的“列队”是在立体的三维空间中进行;战士列队需要进行操练并按指挥官的指令进行,而化学微粒是因其相互间具有作用力而“自发”地的进行规则的排列;战士根据指令可排成纵队、横队、方阵、菱形阵、三角形阵等多种阵形,化学微粒则由于其内部结构与相互间作用力及所处的压力、温度等外部条件的不同而“自发”地作出不同的排列,且“阵形”的花样要多得多。

  不同化学成分的固体矿物形成的结晶具有不同的形态和力学、光学、电磁学等物理性质。

  在力学方面,最突出的是不同的矿物晶体具有不同的硬度。例如:金刚石即钻石具有无可比拟的硬度,可以刻画任何物体;石膏就软得多,用手指甲就掐得动。矿物学家据此发明了摩氏硬度计,挑选出10种矿物分别表示1度到10度的硬度,它们依次为1滑石、2石膏、3方解石、4萤石、5磷灰石、6正长石、7石英、8黄玉、9刚玉、10金刚石。摩氏硬度计的使用方法很简单,就是“刻画”,用摩氏硬度计中的矿物去刻画要鉴定的对象,如果刻得出划痕,证明该矿物比鉴定对象硬,可换硬度低一些的矿物再刻画……直到刻不出划痕,这时就可以确定鉴定对象比最后一次刻画所用矿物硬,而比倒数第二次刻画所用矿物软。例如我们常见的玻璃,用石英刻得动,而用正长石刻不动,证明玻璃的硬度在6与7之间。如果不是特殊需要,人们平时是不会随身携带摩氏硬度计的,但有两样常用的“工具”可帮助大致确定物体的硬度,一个是手指甲,另一个是小刀。手指甲的硬度大致为2.5,刀刃上钢的硬度大致为5.5,可以用他们来刻画物体以大致了解物体的硬度。

  在力学方面,矿物晶体还有一个有趣的现象——有的矿物晶体具有解理,即矿物容易沿着它被解离开来的某些面。例如方解石,我们轻轻敲击使其破碎,方解石总是沿着三组斜交的面解离成较小的斜方块,人们因此将其命名为方解石,这三组面就是方解石的解理。再如云母,有一组平行的解理,我们可以沿着这组解理一层层地将云母像纸张一样撕开。

  矿物晶体的光学性质更是丰富多彩,体现在透明、色彩、光泽、折光率等诸多方面。透明方面,有无色透明、彩色透明、半透明、不透明之分;色彩方面有无色、白色、黑色、红色、绿色、蓝色、紫色等等,数不胜数;光泽方面有金属光泽、金刚光泽、珍珠光泽、油脂光泽、玻璃光泽等等;折光率更是各不相同,不同的矿物晶体具有不同的折光率,因而成为显微镜下鉴定矿物的重要参数。

  有的矿物晶体可以导电,例如石墨;有的矿物晶体是绝缘体,例如水晶;有的矿物晶体是半导体,例如黄铁矿;有的矿物晶体具有磁性,例如磁铁矿。当然,各种矿物晶体还有各自不同的密度。

  地质工作者就是根据矿物晶体的形态、硬度、透明度、色彩、光泽、折光率(显微镜下观察)、电性、磁性、密度等特征分辨不同的矿物的。例如:石英具有六方柱状晶体、很大的硬度(小刀刻不动)、无色透明或彩色透明(被杂质染色)、玻璃光泽等特征,可以根据这些特征得出鉴定结果;方解石一般为无色透明或白色半透明,含有杂质的可以形成其他色调,硬度较小(用小刀刻得动),最突出的特征是敲碎后呈斜方块状;黄铁矿晶体呈立方体形状,金黄色,金属光泽,看起来很像黄金或黄铜,故在西方被称为愚人金,在中药里面名为自然铜;辉锑矿晶体呈带有纵向条纹的柱状或针状,灰色,金属光泽……

  辉锑矿是冶炼金属锑的主要矿物。贵州省是锑矿资源大省,居全国第四位,截至2019年底保有资源储量38.06万吨。

  化学成分相同的物质,由于结晶时的温度、压力等条件不同,会形成不同的矿物晶体。最典型的例子是,煤炭、石墨和金刚石,三者的主要成分都是碳,但石墨极软而金刚石极硬,石墨和煤炭呈黑色而金刚石无色透明,石墨导电而金刚石和煤炭不导电。造成这种差别的原因就是构成这三种矿物的碳原子排列方式不同:煤炭中的碳原子呈散乱排列而形成非晶态;石墨晶体中的碳原子呈层状排列而使层间结合力很弱,容易进行层间滑动而呈现滑软的力学特性;金刚石中的碳原子呈等轴四面体的空间架构排列,这种架构十分稳定牢固,从而使金刚石具有极大的硬度。

  温度、压力等外部条件可促成晶体结构的变化。例如:在高温下,散乱排列的碳原子会转而作层状排列,从而使非晶态的煤炭转化为石墨;在高温高压下,碳原子会排列成等轴四面体的稳定结构,从而使煤炭、石墨或炭黑转化为金刚石。基于上述原理,人们将碳黑、石墨和炸药一起装入十分牢固的密闭容器中而后引爆炸药,利用爆炸产生的高温高压使碳黑或石墨转化成金刚石。不过,用这种方法生产的金刚石颗粒很小,呈沙粒状,只能作磨料用。

  作者有幸考察了一个石膏晶洞。这个石膏晶洞本来是溶洞,因地壳抬升而变成了旱溶洞。从岩石中渗入溶洞的地下水中溶解有较多的石膏,石膏从水中析出后在洞的顶板、两壁、地面上结成美丽的晶体,有的像花朵,有的像细针,有的像螺旋,有的像丝絮。这里展示几张照片和一小段视频,与读者分享。


人造钻石