昆明理工大学地学博物馆科普团队
开发的原创性科普图文“地质笔记”
第二期来啦
本期登场的岩矿标本有
晶莹剔透的水晶
淡雅的天青石
千姿万变的玛瑙
彩色种子石榴子石
......
一起来认识它们
01
水晶：晶莹剔透，颜色多样，人们对我爱不释手
图片中的美丽矿物晶体就是水晶，这“冰雕紫藤萝”的紫色水晶来自乌拉圭，通透晶莹的无色水晶采自于美国阿肯色州。
水晶的文化历史悠久，在古时有着温婉而高雅的称呼，谓之水玉、水精、水碧等。自古以来在奇石鉴赏中占据着特殊位置，尤其是随着宝石加工技术的进步，精美的水晶饰品深受人们的喜爱。
水晶是无色透明的大型石英晶体（属于石英的粗粒晶体异种），当晶体呈现蓝紫、浅蓝、浅红、浅紫的蓝紫色调时则称紫水晶。类似地，烟黄色、暗褐色至黑色的晶体称为烟水晶（黑色的又称为墨晶），晶体呈金黄色或柠檬黄色时称为黄水晶，浅玫瑰色或粉红色者称为蔷薇水晶。这些晶体能够呈现不同颜色主要是由于晶体内部的硅（Si）被Fe、Al、Ti、Mn等微量元素替代，或形成时温度条件差异，或含有细微包裹体等原因导致。
水晶常呈柱状晶体，无解理，可发育裂纹，柱面上横纹发育，柱体为一头尖或两头尖。当多条长柱体晶体连结在一起时，通称晶簇，美丽而壮观，形状可谓是千姿百态。除了常见的长柱状外，还有似宝剑形，有的若板状，有的如短柱形，有的像双锥。水晶不仅化学稳定性很高，它的硬度也较大，其摩氏硬度为7，这决定了水晶不易变质，具有耐久性，容易保存，适合收藏。
水晶常以晶簇、晶洞形式产出，其中水晶洞一般产于由火山喷发而形成的火成岩中。火山喷发时所含的气体或热水溶蚀等作用导致岩层中出现大量的孔隙，当富含硅质流体进入较薄的熔岩孔隙中，且温度、压力条件合适时将结晶沉淀出水晶等矿物。
紫水晶，英文名源于希腊语的Amethystos，有“酒”之喜，皆因其色似酒之故。优质紫晶呈深紫色，色如葡萄，光莹可爱，紫水晶是二月诞生石，象征着诚实，心地平和，并且是结婚十七周年的纪念宝石。
世界各地均有水晶产出，马达加斯加、赞比亚、巴西、德国、俄罗斯、缅甸、阿富汗等水晶资源丰富，盛产紫水晶的最大晶洞以巴西为主。我国产出水晶的矿床分布较广，全国有约25个以上的省、区产出，其中著名产地有内蒙古、江苏等。
02
天青石：天国的淡雅，荧光玻璃的助剂
图中是一块黄色矿物与白色矿物共生的岩矿标本，其中的白色矿物为天青石，标本采自意大利西西里。
天青石是一种硫酸盐矿物，纯净晶体为无色透明，通常呈白色、浅蓝灰色、蓝色，它那透明的晶体和淡淡的色彩让人不由自主地想到天空，其英文“Celestite”也包含“天空、天堂”之意，故而得名。天青石一般呈板状、柱状、片状晶体，完好晶体少见，常见集合体，呈钟乳状、结核状、纤维状、细粒状等。天青石发育中等解理，解理面呈珍珠光泽，莫氏硬度3-3.5，小刀可以将其刻画，紫外线照射下有时显荧光。
天青石主要是外生成因矿物，见于石灰岩、白云岩、石膏岩等沉积岩中，热液成因的天青石常以矿脉产出。
在工业生产领域，天青石矿主要用于生产碳酸锶。而生产出来的碳酸锶主要用于制造彩色电视机显像管的荧光屏玻璃，可以使其具有防射线性能好、质量轻、图像清晰和变形小等优点。使用天青石矿提取出的氧化锶、硝酸锶和氯化锶可制造烟火及信号弹等，锶化合物还被应用于润滑脂、陶瓷釉料和药品领域。
在医疗领域，锶是人体不可缺少的一种微量元素，但鲜为人知，它不仅是人体骨骼和牙齿的正常组成部分，而且它与血管的功能及构造也有关系，锶在疼痛治疗中也发挥着重要作用。
天青石是最重要的锶矿物，但是全球天青石资源分布不均，具有开发价值的矿床不多。墨西哥和西班牙是天青石储量大国，拥有天青石资源的国家还有土耳其、伊朗、塔吉克斯坦、巴基斯坦、俄罗斯、美国、英国、德国、阿尔及利亚、摩洛哥和加拿大等。我国的天青石矿床主要分布在青海、江苏、四川、陕西、湖北、云南等地。
03
水锰矿：这不是普通的“桑葚”，它是炼造合金的一剂猛药
图片中黑色泛着紫光，外形如同桑葚或葡萄串一样的球状、半球状矿物集合体，是来自美国密歇根州的水锰矿标本。
水锰矿为锰的氢氧化物，颜色多为暗钢灰至铁黑色，晶体多呈柱状，集合体呈束状，在晶洞中可见到柱状晶簇。沉积成因的水锰矿多呈隐晶质块状集合体，或粒状、鲕状、钟乳状、葡萄状集合体，在圆球体的横断面上可见具同心层状构造，或同时还具放射状构造，大小不一。通常是由溶液在空洞表面上逐层结晶沉淀，或是由胶体逐层凝聚沉淀而成。
水锰矿具有红棕色的条痕，半金属光泽，性脆，莫氏硬度3.5-4。生成于氧不足的条件下，以外生为主，呈鲕状或致密块体大量出现于沉积锰矿床中。热液成因的水锰矿，与重晶石及方解石共生。水锰矿在氧化带不稳定，易于变为软锰矿。
水锰矿是重要的提炼锰的矿物。锰矿物的利用历史十分悠久，是重要的工业生产原料，被人们大量用于工业，尤其是冶金领域。水锰矿的颜色呈黑色，极易染手，在古人看来，这是一种奇妙的陶器着色颜料。在现代工业中，水锰矿及其化合物应用于国民经济的各个领域。在钢铁工业中，主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，以及用来制造合金。
其中最具代表性的合金就是锰钢。研究发现，锰钢是一类十分“有趣”的合金，在冶炼过程中，如果在钢中加入2.5%至3.5%的锰，可以炼出低锰钢，低锰钢最大的特点是脆的像玻璃一样，随便一敲就会碎。而如果加入13%以上的锰，就能够冶炼出高级合金高锰钢，其特性为既坚硬又富有韧性，十分地耐磨损，在工业上高锰钢广泛用于制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗、铁轨等经常受磨的构件。
锰还用于其他工业领域，如化学工业（制造各种含锰盐类）、轻工业（用于电池、火柴、印漆、制皂等）、建材工业（玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂）、国防工业、电子工业，以及环境保护和农牧业等等。总之，水锰矿在国民经济中具有十分重要的战略地位。
04
孔雀石：带着孔雀翎羽的华彩，为世界增添一缕缤纷
这是一枚来自非洲刚果的孔雀石标本，具有与某些“翡翠”或“祖母绿”相似的深绿色，其上排列着大小不规则的圆形圈纹，深绿与浅绿如画布般渐渐晕染扩散，给人一种浑然天成的美感。
孔雀石是含铜的碳酸盐矿物，主要成分为碱式碳酸铜，由于颜色酷似孔雀羽毛而获此美名，在我国古代被称为“石绿”、“绿青”等。天然产出的孔雀石色调深浅有变化，从暗绿、鲜绿到白色。孔雀石单晶体呈柱状、针状或纤维状，但不常见；它常常以集合体呈现，为晶簇状、肾状、葡萄状、皮壳状等。在肾状或葡萄状集合体内部具有同心纹层和放射纤维的特点，由深浅不同的绿色组成环带和花纹，独具特色。
孔雀石在自然界中获取并不困难，量大的情况下可以作为冶炼铜的原料。粉末可以作绿色颜料用于绘画。孔雀石也可入药，具有解毒、去腐、杀虫之功效。
孔雀石作为宝石不耐用，其硬度为3.5-4，小刀就可以将其刻画，遇酸会产生气泡，不能长时间保持好的光泽，因此佩戴孔雀石装饰品要注意小心保存并防止刮花。质纯色美的孔雀石用作装饰品及艺术品具有独特的高雅气质。
孔雀石产于铜矿的氧化带，与辉铜矿、赤铜矿、蓝铜矿等铜矿物紧密共生。世界著名产地有赞比亚、澳大利亚、纳米比亚、俄罗斯、扎伊尔、美国等地区。我国广东阳春石菉铜矿是一大型孔雀石、蓝铜矿铜矿床，湖北大冶、赣西北等均是重要的孔雀石矿床产地。
05
玛瑙：千姿万变色泽莹润，古往今来它都是宝石文玩界炙手可热的明星
这是一枚质地温润细腻的标本，其色彩鲜艳，包含了棕黄色、紫色、白色以及米白色，纹路酷似年轮，几乎没有任何人为加工就已成为一件非常精美的收藏品。它就是世界公认的宝石藏品之一，大名鼎鼎的玛瑙！本次标本来自于巴西的马尔山脉。
玛瑙的英文名称来自于古希腊哲学家、自然学家泰奥弗拉斯托斯，他于公元前4世纪至前3世纪左右在位于意大利西西里岛的Achates河的河岸发现了玛瑙，人们早在多年以前就在那里采集各种颜色的玛瑙和玉髓。玛瑙的中文名称来自于佛教有关典籍，又称作码瑙、马瑙、马脑等。
从矿物学角度来说，玛瑙是石英的一种隐晶质变体，是由各种颜色的玉髓条带或同心环带交互排列而成。大部分的原生玛瑙都与火山活动有关，由熔岩中的空腔被富二氧化硅的成分沿壁一层一层凝结填充所形成，故而常见同心圈层构造。玛瑙的莫氏硬度较高，为6.5-7，稳定性好，对自然条件的耐受性很强。
玛瑙颜色多样，以白色、灰色、棕色和红棕色常见，亦有黑色、蓝色及其他颜色。例如南红玛瑙，红色是它的主色调。
玛瑙的种类繁多，有象形图纹玛瑙、南红玛瑙、战国红玛瑙、冰糖玛瑙、北红玛瑙、绿玛瑙等。水胆玛瑙是玛瑙中珍贵的品种，特征是玛瑙中封闭的空洞内含有水。高品质玛瑙要求透明、无杂质、无沙心、无裂纹。象形图纹玛瑙若质地优、色泽美，且包含生动独特的美丽图纹，则具有很高价值。
玛瑙因其色彩丰富、美丽多姿而被当做宝石或作工艺制品，也可以用来制作精密仪器的轴承及玛瑙硏体、玛瑙乳钵等工业用品。
世界上玛瑙著名产地有中国、印度、巴西、马达加斯加、美国、埃及、澳大利亚、墨西哥等。我国玛瑙产地分布也很广泛，几乎各省都有，著名产地有云南、黑龙江逊克、辽宁、河北、新疆、宁夏、内蒙古等。
06
锌铁尖晶石：刚直坚毅是我与生俱来的品质
这是一枚来自于美国新泽西州的锌铁尖晶石标本，标本中黑色的锌铁尖晶石呈规则八面体与菱形十二面体的聚形，棱面清晰分明，透露着一种刚直坚毅的美。
尖晶石的英文名为Spinel，拉丁语Spina、Spinells，即尖端、荆棘，意思是有尖角的结晶体，名字由来可能跟它被发现时的样子有很大关系。尖晶石家族是一类矿物的总称，属于氧化物。锌铁尖晶石中的锌离子和铁离子可以被其他元素阳离子所替代，于是产生家族中不同种类的尖晶石，例如镁铝尖晶石、钛尖晶石等，甚至连大家熟知的磁铁矿也是尖晶石家族中的一员。
尖晶石呈玻璃光泽，硬度大（莫氏硬度为8左右），化学性质稳定。由于成分中阳离子种类的不同导致尖晶石的颜色丰富多变，常见无色、红色、蓝色、棕色、黑色等，一些研究表明，红色系含铬，蓝色系含二价铁，褐色系含三价铁。
尖晶石家族中透明色艳者常作为高档宝石材料，尖晶石与许多宝石品种相似，特别是易与红宝石、蓝宝石、石榴石相混淆。历史上最为著名的两颗尖晶石是“帖木儿”和“黑王子”。它们最初都被误认为是红宝石，做了上百年的红宝石替身，直到年才被宝石学家为它们正名。
随着人们对于尖晶石的研究，近年来尖晶石的市场接受度越来越高，它早已不再是红宝石的替代品。年，美国宝石学会（GIA）一位宝石学家痴迷于具有霓虹色彩艳粉色尖晶石，赋予了它一个酷炫的名字——绝地武士（Jedispinel），如今绝地武士尖晶石、马亨盖尖晶石等已声名远扬，常常被收藏家挂在嘴边，成为了宝石界的宠儿。
尖晶石常出现在火成岩、花岗伟晶岩和变质岩中，由于化学性质稳定，故可见于砂矿中。主要产地有缅甸、斯里兰卡、肯尼亚、尼日利亚、坦桑尼亚以及塔吉克斯坦、越南、美国和阿富汗等。
07
自然硫：古时它是炼丹的秘剂，今日它是我们熟知的多用途矿物
这是一枚亮黄迷人的矿物标本，阳光照耀时泛着“蜜蜡”一般温润的黄色光泽。它是本期带来的矿物主角——一块来自于意大利西西里的自然硫标本。
自然硫即天然产出的硫单质，在汉语中又称“硫黄”、“硫磺”、“石流黄”、“黄牙”等，呈黄色调，晶面上具金刚光泽，断口油脂光泽，有硫臭味，硬度很小且易燃。通常由火山作用和生物化学作用形成。世界闻名的硫晶体产于意大利西西里岛，本期标本正是采自于此。该区地层中生成的硫化氢，在弱氧化条件下，经物理化学作用而沉积自然硫，其自然硫晶体有着独特的亮黄色和迷人的双锥状晶形，是非常漂亮的矿物标本，观赏性很高。
自然硫易燃，燃烧时会融化成血红的液体并能产生蓝色火焰，这种特质从古时候就为人所熟知。自然硫在古时的炼丹术中被列为主要的炼丹药剂之一，现存最早的炼丹专著《周易参同契》就有硫磺与汞化学反应生成硫化汞的记录。古代西方的炼金术士和东方的炼丹师不约而同地看上了硫，就像他们不约而同地钟爱汞一样。西方炼金术士把硫看作是可燃性的化身，认为它是组成一切物体的要素之一。而中国的炼丹家们在反复实践中鼓捣出了一硫二硝三木炭的混合物——黑色火药。作为“中国四大发明”之一的火药，以其巨大的杀伤力和震慑力，在古代军事和近现代工业中大显身手，人们用硫磺制成火枪、火铳等武器，运用到战争中。
在现代，自然硫的提取物被广泛用于化工、农业以及医疗等领域。自然硫多被用于制造硫酸，在化学工业上有着广泛应用；合成出来硫酸镁多制作成为农用化肥；而用于医药称为硫黄，用药历史悠久且应用广泛，具有杀虫疗疮、坚筋生肌、益气止血等功效，但也有毒性。
中国自然硫主要产地是台湾北部的大屯火山区，山东、贵州等地也有自然硫矿床；世界上硫主要产于墨西哥、夏威夷、日本、阿根廷与智利，美国的德州与圣路易斯安纳州也有不错的产量。
08
锡石：为“青铜时代”的缔造加冕，为现代工业的腾飞助力
照片中镶嵌在石头上的黑色晶体好似黑色的宝石，它就是本期科普的主角，来自于玻利维亚的锡石标本，属于昆明理工大学地学博物馆珍藏的世界岩矿标本之一。
锡石晶体通常生长为带双锥的短柱体，有时呈细长柱状或双锥状，膝状双晶普遍。颜色通常呈现褐色，当成分中含有较多铁时则呈黑色，半透明，金刚光泽，断口具有油脂光泽，断口不平坦至次贝壳状。性脆，摩氏硬度6–7。一般无磁性，富铁的锡石可具电磁性。由于它硬度高，比重大，抗化学风化力强，故常富集成砂矿，称为砂锡。
锡石的形成与酸性岩浆岩关系密切，可产于花岗伟晶岩、接触交代型锡矿床、热液锡矿床、砂锡矿床中。
纯净透明锡石晶体的闪光和色散颇具魅力，是非常迷人的宝石，但非常少见。除少量用来制作宝石和观赏石或收藏品之外，锡石主要用于工业，是提炼锡最为主要的矿物原料。锡是人类最早发现和使用的金属之一，也是大名鼎鼎的“五金”（金、银、铜、铁、锡）之一，人类发现最早的金属是金，但没有得到广泛的应用。而最早发现并得到广泛应用的金属却是铜和锡。铜和锡的合金就是青铜，锡的熔点比纯铜低，铸造性能比纯铜好，硬度也比纯铜大。所以它们被人类一发现，便很快得到了广泛的应用，并在人类文明史上写下了极为辉煌的一页，这便是“青铜器时代”。中国人开采锡大约在公元前年，在云南地区，炼锡比炼铜、炼铁、炼铝都容易，只要把锡石与木炭放在一起烧，木炭便会把锡从锡石中还原出来。
金属锡具有熔点低、耐腐蚀和易改变其他金属性能等优点，在国民经济各领域中应用广泛，其中锡在冶金工业中主要用于生产镀锡板，同时锡与铅、锑、铜金属一起冶炼后能够生产出轴承合金。锡还可用于核发电、飞机发动机等技术领域。
世界著名产地是中国云南、广西及南岭一带以及东南亚、玻利维亚、俄罗斯。锡矿是中国的优质矿种之一，最著名的产地有广西大厂和云南个旧。云南个旧锡矿开采悠久，是世界闻名的“锡都”。
09
石榴子石：镶嵌在岩石中的彩色种子，佩戴在身上的美丽装饰
图片上镶嵌在岩石中的那颗粉红色矿物晶体是来自于南非德兰瓦士省的钙铝榴石，而另一个标本中的红褐色矿物晶体是来自于美国阿拉斯加州的铁铝榴石。
石榴子石属于岛状硅酸盐矿物，它并非单一种矿物，而是一整个矿物群，钙铝榴石、铁铝榴石均是石榴子石家族中的成员。其中比较有代表性的镁铝榴石多为紫红色、玫瑰红色，铁铝榴石为红褐色、橙红色，锰铝榴石深红色，钙铝榴石为黄褐色、黄绿色，钙铁榴石为棕、黄绿色，钙铬榴石为鲜绿色。
常见的石榴子石为红色，但其颜色的种类十分广阔，足以涵盖整个光谱的颜色，玻璃光泽，断口油脂光泽，莫氏硬度5.6-7.5，有脆性。石榴子石常常呈完好的晶形，常见菱形十二面体、四角三八面体，集合体常为致密粒状或致密块状，石榴子石的稳定性较高。
石榴子石在铜器时代已经成为十分普遍的宝石，当时人们会以石榴子石美化他们的服饰及首饰。评价石榴子石最重要的是颜色，颜色要鲜艳纯正，罕见的翠绿色、蓝色等石榴子石属名贵品种，例如产自乌拉尔山脉波布洛夫河床金矿的名贵“典曼多石榴子石”；其次是透明度要高，这样加工好的宝石才明亮，石榴子石中也有星光及猫眼宝石，如果色正，星线或眼线好，则是具较高价值的品种。
石榴子石可形成于各种地质作用中，并且在不同的地质作用中可以形成不同种类的石榴子石。由于分布广泛，地质学家常常利用石榴子石和与它共生的矿物分析变质岩石形成时温度、压力及形成条件，在解决矿床成因及找矿勘探工作中有广泛应用。多数宝石级石榴子石发现在冲积砂矿中。
10
蓝晶石：烈火锤炼亦难改本色
这是一枚来自美国康涅狄格州的岩矿标本，其上分布着带浅蓝色调的片柱状矿物就是本期介绍的主角——蓝晶石。
蓝晶石是一种硅酸盐矿物，英文名称为Kyanite，源于希腊语“kyanos”，为“蓝色”之意，代表了蓝晶石最为常见的颜色。除深浅不同的蓝色外，蓝晶石也可能呈现白色、灰色、绿色、粉红、黑色等其他颜色，但不常见。蓝晶石颜色有一定的变化，可能与钛、铁等元素组成的氧化物含量变化有关。蓝晶石通常结晶为扁平的柱状或片状，有时呈放射状集合体，玻璃光泽，解理面上有珍珠光泽。
蓝晶石有一个有趣的性质，它的硬度随方向不同而有差别，在它晶体的延长方向硬度相对低（硬度4-5），在垂直于延长方向上硬度相对高（硬度6-7），故蓝晶石又名“二硬石”。蓝晶石是一种变质矿物，常常存在于区域变质片岩和片麻岩和相关结晶花岗岩及石英岩脉，与石榴石、十字石、云母和石英共生。
色泽通透的蓝晶石可作为宝石，其中以深蓝色的为佳。宝石级蓝晶石一般会磨制成戒面等，但能达到宝石级别的蓝晶石不多，文玩市场可见到蓝晶石的手链、项链制品等。
蓝晶石是一种天然高级耐火原料矿物。在高温下煅烧转变为莫来石和熔融状游离二氧化硅，同时会产生不同程度的体积膨胀。若将蓝晶石加入不定形耐火材料中作高温膨胀剂，可以使产品在高温下不收缩和剥落。蓝晶石具备的抗化学腐蚀性能强、热震机械强度大、受热膨胀不可逆的特性使它能够广泛应用于冶金、建材、机械、化工、轻工、核工业等行业。例如制造耐火材料、水泥、铸造耐制品、技术陶瓷、汽车发动机的火花塞、绝缘体、试验器皿、耐震物品等。由于蓝晶石是一种高铝矿物，因此可用于生产氧化铝、硅铝合金和金属纤维。如今世界各国尤其是发达国家对蓝晶石类矿物的开发利用已经变得越来越重视。
蓝晶石在世界的主要产地有美国的加利福尼亚州、艾奥瓦州、佐治亚州，加拿大、爱尔兰、法国、意大利、瑞士、印度、巴西、朝鲜、澳大利亚等。我国蓝晶石矿床分布十几个省区，例如江苏、河南、河北、内蒙古、山西、辽宁等。
一枚枚世界岩矿标本
一个个精彩的故事
你是不是还没看够呢？
下期我们将带你走进
碧玉、鱼眼石、蓝铜矿
......
精彩待续
来源：国土资源工程学院
学习强国云南学习平台
封面：赵硕
编辑：菡萏
策划：菡萏澄潭月影
开了美颜的宝石，夜明珠本尊，快到昆工地学博物馆看看它们！预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇