实用!鉴别矿物宝石就用这几招

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时间:2021-04-12 09:08:46 来源:中国矿业报

到今天,自然界中发现的矿物已达数千种。它们是由地质作用所产生的天然单质或化合物,具有相对固定的物理性质和化学组成。也就是说,这些矿物都有其单独的化学式,并且在一定的外界条件下相对稳定。

虽然矿物的种类繁多,但大部分较为罕见或蕴藏量不大。在我们的生活中,常见的矿物也就100-200种。如果我们在野外郊游或在生活中遇到它们,该如何辨别呢?

黄铁矿的条痕色为绿黑色(左)透明矿物菱锰矿的条痕为白色(右)

其实,这并不是非常困难的问题。即使是专业的地质工作者,在作业中也是在使用下列方法。即首先要观察矿物的表面特征,诸如颜色、透明度、光泽、晶体形态等。因为这些仅凭肉眼就可以观察到,是我们鉴别矿物时获取的首要信息,可以帮助我们大致判断矿物。然后,我们可以借助其它的简单仪器设备对矿物的部分性质进行测量,比如矿物的条痕、硬度、解理等。通过这两步,一般的矿物就可以大致鉴别了,具体如何操作,且听笔者细细道来。

看颜色

颜色是矿物最明显的特征,几乎所有人鉴别矿物都首先从颜色入手。矿物的颜色可以帮助我们缩小备选圈子。但是,大部分的矿物可能都不只有一种颜色,比如萤石、玛瑙、方解石、刚玉。它们因为各种原因,有着非常丰富的色彩种类。而且不同矿物也常有相同的颜色。如果仅凭颜色,是不易分辨的,所以还需要参照其它的性质辅助鉴别。比如紫色石英和紫色萤石的颜色十分相似,如果仅凭颜色是很难分辨的。我国有一味传统中药叫做“紫石英”,其实就是紫色的萤石。因为两者颜色比较接近,所以古人将其误认为是紫色石英。

辨透明度

矿物的透明度是非常重要的特征。上文中提到的紫色石英和萤石,如果内部纯净,则是像玻璃一样无色透明的。透明的矿物除了石英和萤石外,还有重晶石、冰洲石等,它们有的因为透明度高等性质,被用在光学领域。但其实绝大多数的矿物因为各种原因,都是不透明或半透明的。比如大部分的金属矿物,如黄铁矿、黄铜矿、自然铜、自然金、辉锑矿、黑钨矿、孔雀石、蓝铜矿等都是不透明矿物。而硬玉虽然理论上是透明矿物,但因为其常见为集合体,所以一般为半透明。也正是因为它的半透明,使其综合呈现更符合中国人的喜好,被中国人称为“翡翠”。

识光泽

光泽是矿物表面反射光的能力。当光线照射到矿物表面时,会有一部分光线被反射回来。不同的矿物反射光的能力是不同的,通过辨别光泽,就可以识别一些矿物。矿物的光泽由强至弱通常分为金刚光泽、金属光泽、半金属光泽和玻璃光泽。

金刚光泽最具代表性的就是金刚石,宝石级的金刚石又被称作钻石,它具有大部分矿物难以企及的光泽,这也是它被称作“宝石之王”的重要因素;金属光泽和半金属光泽,一般出现在金属矿物表面,比如黄铁矿、自然金、黑钨矿等;而大部分的非金属矿物,诸如石英、方解石、橄榄石、金绿宝石的光泽都类似于玻璃,所以被称作玻璃光泽。

另外,还有一些矿物表面会出现特殊光泽,这些光泽可以成为识别某些矿物的特征性质,诸如石英断口的油脂光泽,好似我们常见的油脂,琥珀的树脂光泽则更像松香的光泽,珍珠的珍珠光泽具有朦胧感等。

石英石(左)萤石(右)

辨别晶状形态

不同矿物的晶体形态各异,这是辨别矿物最重要的特征。说到这里,就不得不提到矿物的结晶习性。在合适的条件下,不同的矿物趋向于按照自己的特点自发地形成某些特定的形态。

简单来说,大家可以设想一个三维坐标系。沿着一个坐标轴生长的矿物被称为“一向延长型矿物”,它们一般会长成柱状、针状和纤维状等形态,比如柱状的绿柱石、电气石,针状的沸石、辉铋矿,纤维状的毛赤铜矿等。有些则习惯于沿着两个坐标轴的方向生长,这种矿物被称为“二向延展型矿物”,它们会生成诸如板状、片状等形态,如板状的重晶石、片状的云母等。还有的矿物更任性,它们不满足于形成平面,向着第三个方向生长,被称作“三向等长矿物”,它们多形成粒状,如经常以菱形十二面体示人的石榴子石和立方体的方铅矿。

在实际的野外鉴别中,矿物很少会以单晶体的形式存在。它们通常是很多小矿物颗粒的组合,被称为“矿物集合体”。有些集合体可以看到其中的矿物单晶,如沸石的放射状集合体、水晶晶簇等;有的则不能分辨其中的矿物单晶,更有甚者只能看到一团团的集合体,比如产自张家口宣化的“宣龙式”赤铁矿,从外表看起来就像许多的腰子集合在一起,所以被称为“肾状赤铁矿”。

看条痕

说完矿物最基本的鉴定特征,我们来开启矿物鉴定的进阶模式。首先要说的当然就是矿物的条痕。矿物有一个奇怪之处,就是有些矿物的颜色和它的粉末颜色是不同的。当然,我们肯定不能把矿物碾成粉末再去观察。所以,我们经常使用的方法是拿起矿物在一块白色的无釉瓷板上刻划(如果家中没有专业的无釉瓷板,使用瓷砖的背面也可以代替),观察白瓷板上矿物留下的划痕色,即条痕色。

比如,我们常说的“愚人金”——黄铁矿,通过颜色就很难与自然金进行分辨,但使用条痕色辨别就十分便捷。将这两种矿物同时在条痕板上刻划,黄铁矿的条痕色为绿黑色,而黄金的条痕色仍然是金黄色。同样可以使用条痕色分辨的还有雄黄(条痕色橘红色)和辰砂(条痕色鲜红色)等相似矿物。

虽然条痕色鉴别矿物十分简便,但它的使用是有局限性的。比如很多非金属透明矿物,它们的条痕色几乎都是无色或者白色的,这是没有什么鉴定意义的,比如萤石,现在发现的萤石和水晶几乎涵盖所有的颜色种类,但万变不离其宗,它的条痕色都是白色。

观察解理和断口

许多矿物在受到外力时,会沿着一定的方向裂开,并且开裂面十分整齐光滑。这个裂开的方向一般也是矿物晶体中键力最弱的部分,这就是解理面。根据解理产生的难易程度,可分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和极不完全解理5个等级。而一个方向的解理,则被称作一组解理。

比如云母,它拥有一个方向的极完全解理,它可以沿着这个方向被轻易地撕成薄片。根据这个性质,在没有玻璃的古代,有钱人家的窗户使用的材质便是云母片,而不是大家在电视剧里常见到的纸。

再比如方解石,它有三个方向的完全解理,在受到外力击打后容易沿着解理方向碎裂成一系列的菱面体,它的矿物名称“方解石”也是由此得名。而一些拥有不完全解理和极不完全解理的矿物,就很难破碎出光滑平面。这时我们一般是通过它的断口来辅助鉴定。一般来说,金属矿物的断口为参差状,比如黑钨矿,而诸如硅酸盐类矿物的断口则是贝壳状,比如玛瑙。

测硬度

硬度是矿物固有的性质之一,不同的矿物软硬程度彼此不同。在矿物学上,硬度被分为维氏硬度和莫氏硬度两种。

维氏硬度即按压硬度,是1921年英国科学家史密斯提出的,它是用金刚石锥按压矿物,根据压痕面积和力度计算硬度值的一种方法。而莫氏硬度是1812年德国矿物学家莫斯提出的一种标准,即刻划硬度,硬度高的矿物可以在硬度低的矿物上留下划痕。在莫氏硬度体系中,分别用1-10级来表示不同矿物的硬度大小,并且使用了十种矿物作为不同硬度的标准,它们分别是:滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。相较于维氏硬度,莫氏硬度更加简便易行,所以我们在鉴别矿物时,一般使用莫氏硬度。

根据不同矿物莫氏硬度之间的差异,我们就可以有效地辨别矿物,比如上文提到的黄铁矿和自然金,我们可以通过条痕色来区分,但是同样相似的黄铜矿使用条痕来鉴别就无能为力了。这个时候我们就可以使用硬度来快速区分黄铁矿和黄铜矿:首先我们用小刀刻划两种矿物,能在表面划出痕迹的为黄铜矿,划不动的即为黄铁矿。这是因为小刀的硬度一般为5.5;黄铜矿的硬度为3-4;黄铁矿的硬度为6-6.5。小刀比黄铜矿硬度高,所以可以在黄铜矿表面留下划痕,而相较于黄铁矿则又更低,所以不能留下划痕。除了小刀之外,同样可以用来测试硬度的还有我们的指甲。指甲的硬度为2.5左右,用指甲可以迅速的辨别一些较软的矿物。

上面提到的鉴别矿物所需的辅助品在生活中较易获取。除了这些性质以外,我们还常用诸如矿物的密度、磁性和发光性等性质来进行判断。但这些则需要专业的设备进行测试,如天平、紫外灯等,非专业人士一般是不具备这些条件的。任何一种矿物的鉴别都是各种性质的综合考虑,如果仅凭一个性质判断就容易出现失误,所以熟练掌握综合分析的方法,才能更好地去分辨我们身边的矿物。

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