自然史 · 第四章 氧化物和氫氧化物

氧元素為負二價時，會與另外一種化學元素結合在一起，形成氧化物。氧化物可形成許多種礦物，存在於多種地質環境中。氧化物礦石質地堅硬，比重較大。氫氧化物是氧化物和水反應之後的產物，硬度較之氧化物小一些，具有鹼的特性，能與酸生成鹽和水，與可溶的鹽進行複分解反應，受熱分解為氧化物和水。 第一節 尖晶石、紅鋅礦和赤銅礦 尖晶石是熔融的岩漿進入到含有雜質的灰岩或者白雲岩中，然後經接觸變質作用逐漸生成。尖晶石的晶體形態是八面體，有時也會出現立方體、菱形十二面體的聚集體，或者粒狀、塊狀、緻密狀的集合體。尖晶體顏色豐富多彩，如無色、粉紅色、紅色、紫紅色、淺紫色、藍紫色、藍色、黃色、褐色等；條痕呈白色，具有玻璃光澤，從透明到不透明。由於尖晶石有著絢麗的色彩，自古以來就被認定為最美麗的寶石，寶石級的尖晶石主要是指鎂鋁尖晶石，是一種鎂鋁氧化物。目前，世界上最具傳奇色彩的「鐵木爾紅寶石」和1660 年被鑲嵌在大英帝國國王王冠上的「黑色王子紅寶石」都是尖晶石的典型代表。 紅鋅礦是重要的鋅礦石，常與方解石、矽鋅礦等物質一起共生於變質岩中，紅鋅礦的晶體是六方椎體，但非常罕見，主要是粒狀、塊狀、緻密狀的集合體。顏色呈暗紅色或橘黃色，從透明到半透明，具有半金屬光澤。紅鋅礦是一種稀有礦石，只存在於德國的隆克林、美國的新澤西州等地，因此始終受到收藏家和礦物學家的關注和珍愛。 赤銅礦常與自然銅、孔雀石、褐鐵礦等物質共生於銅礦床的氧化帶中。赤銅礦的晶體為立方體、八面體、菱形十二面體，雙晶現象罕見，主要是緻密塊狀、粒狀、土狀的集合體。赤銅礦的新鮮表面是洋紅色的，氧化之後則是暗紅色；條痕呈棕紅色，具有金剛光澤或者半金屬光澤。赤銅礦是一種紅色的氧化物礦物質，其質軟但極重。一般由銅的硫化物經風化後逐漸形成，即次生礦物。赤銅礦中的含銅量高達88.82%，但由於分布範圍比較小，所以只能作為次要的銅礦石，法國、智利、玻利維亞等是赤銅礦的主要產地。 第二節 磁鐵礦、鈦鐵礦和赤鐵礦 磁鐵礦是常見的氧化物，主要存在於岩漿岩中，也可存在於礦脈和交代礦床中。磁鐵礦的單品晶體是八面體、菱形十二面體，還會以緻密狀、塊狀、粒狀的集合體出現。顏色是鐵黑色或具暗藍靛色；條痕呈黑色，具有半金屬光澤或者暗淡光澤，不透明。由於磁鐵礦具有很強的磁性，所以能被永久磁鐵吸引，因此又被稱為磁石、玄石。磁鐵礦不僅是煉鐵的重要礦物原料，還是傳統的中藥材。廣泛分布於全世界，瑞典的基魯納和智利的拉克鐵礦是著名的磁鐵礦產地，俄羅斯、美國、巴西、澳大利亞、中國等國家也擁有豐富的磁鐵礦。 鈦鐵礦是鐵和鈦的氧化物礦物，也是許多岩漿中的副產物，如火成岩、變質岩等，還會出現在黑砂礦中。鈦鐵礦的晶體屬於三方晶系，一般是板狀的，有時也會以菱面體或者是塊狀、片狀、粒狀的集合體出現。顏色呈咖啡色或者鐵黑色，不透明。鈦鐵礦是提取鈦和二氧化鈦的重要礦物。鈦鐵礦的主要產地是加拿大魁北克的埃拉德湖、挪威的克拉格羅、印度的特蘭萬科爾、美國的佛羅里達以及澳大利亞的東海岸等。 赤鐵礦是一種鐵的氧化物，作為廣泛分布在各種岩石當中的副礦物，它常以分散的粒狀存在於火成岩中。赤鐵礦的晶體為菱面體或者板狀，也會以片狀、鱗片狀、粒狀、腎狀、土狀、緻密塊狀的集合體出現。赤鐵礦顏色多變，從鐵黑色、鋼灰色到暗紅色，條痕呈櫻紅色；從金屬光澤到半金屬光澤，而且不透明。赤鐵礦是經濟價值較高的礦物之一，但只有極少數的赤鐵礦才擁有完美的金屬閃光菱面體，一般情況下晶體都呈扁平，也有一些板狀成簇組合成玫瑰花的形狀，又被稱為「鐵玫瑰」；還有一些呈鱗片狀的集合體，被稱為鏡鐵礦。赤鐵礦是主要的鐵礦石礦物，不僅有著很高的使用價值，還有巨大的經濟價值。赤鐵礦的主要產地是美國的蘇必利爾湖和柯林頓、俄羅斯的克里沃伊洛格、巴西的邁拉斯格瑞斯等地。 第三節 紅寶石和藍寶石 紅寶石主要形成於岩漿岩和變質岩中，還會出現在河床的沙礫層中。紅寶石的晶體呈雙錐形、板狀、菱面狀，還存在著塊狀和粒狀，顏色是紅色，條痕呈白色，從玻璃光澤到金屬光澤，而且半透明。紅寶石是極為珍貴的礦產資源，《聖經》中曾將它譽為所有寶石中最珍貴的，它炙熱的紅色總能讓人聯想到熱情和愛情，所以被稱為「愛情之石」，象徵永恆的愛情和矢志不渝的真心。也有一些民族認為它是不死鳥的化身，由此衍生出許多美好的幻想。據說，左手戴一枚紅寶石戒指，或者左胸戴一枚紅寶石胸針，便擁有化敵為友的力量。 藍寶石也存在於岩漿岩和變質岩中，還會出現在衝擊礦床中，屬於剛玉族礦物。藍寶石晶體是三方晶系，板狀，顏色是菱白色，具有玻璃光澤或者金屬光澤，呈現半透明狀。古波斯人認為藍寶石反射的光彩可使天空呈現出蔚藍色，因此認為它是德高望重的威望象徵。藍寶石是九月的誕生石，人們認為它蘊含的純淨和高雅的色調代表著慈祥、誠實、高尚。由於藍寶石晶體晶瑩剔透，又被賦予了神秘的超自然色彩，在西方人眼中，藍寶石又有「靈魂寶石」之稱。藍寶石的諸多美好特徵，使它成為人們最喜愛的寶石之一。 第四節 水鎂石、褐鐵礦和水錳礦 水鎂石形成於變質石灰岩、蛇紋岩及片麻岩中，屬於典型的低溫熱液蝕變礦物。水鎂石的晶體是板狀，主要是葉片狀、纖維狀、粒狀的集合體。水鎂石的顏色是白色、灰色或者淺藍色，也會隨混入物的含量，如含鐵、錳等雜質後便會呈現出黃色或者褐紅色；條痕呈白色，具有珍珠光澤，而且是透明的。水鎂石是提取鎂的重要礦物，美國、法國、英國等都有豐富的水鎂石資源。 褐鐵礦指的不是一種礦物，而是針鐵礦、水針鐵礦等礦物的統稱。由於這些礦物的顆粒非常細小，難以辨認，便統稱為褐鐵礦。褐鐵礦不會形成晶體，主要是塊狀、結核狀、鍾乳狀的集合體。晶體顏色通常是黃褐色和淺黑色，條痕是黃棕色，擁有半金屬光澤或者玻璃光澤，而且是半透明或者不透明的。褐鐵礦是氧化之後形成的普遍次生物質，在硫化礦床氧化帶中常構成紅色物質，這個特徵可以幫助人們在尋找礦物時，與磁鐵礦和赤鐵礦做區隔。褐鐵礦中鐵的含量較低，但易於冶煉，所以是不可或缺的重要鐵礦石資源之一。褐鐵礦的主要產地是法國的洛林、德國的巴伐利亞以及瑞典等。 在氧化條件不是太充分的環境下，會形成水錳礦，它是鹼性的錳氧化物礦物，在低溫熱液礦脈中的狀態是金屬或者重晶石，常常與方結石共生，還可能出現在湖泊、沼澤之中。水錳礦的晶體是柱狀，柱面有縱紋，一般是雙晶，還會以塊狀、纖維狀、粒狀、結核狀的集合體出現，顏色是深灰色或者黑色；條痕的顏色是紅棕色或者黑色，具有半金屬光澤，而且不透明。水錳礦的主要產地是英國的考恩沃、美國的克勞里德、德國的哈斯山脈和加拿大等。