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石头记

2017-04-17      来源:科技与国际合作司     作者:马志飞
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  1.基本信息:

  作者:马志飞

  图书名称:石头记

  出版社:北京大学出版社

  出版时间:2016年10月1日

  ISBN编号:978-7-301-27359-3

  2.书籍信息:

  作者简介:马志飞,1984年生,地质工程师,2009年毕业于太原理工大学矿业工程学院地球探测与信息技术专业,获硕士学位,现在北京市地质研究所从事地质勘查与地球物理勘探研究工作。北京科学技术普及创作协会会员,曾荣获中国科协首届全国科学博客大赛“杰出原创空间奖”和“最佳博客文章奖”、第二届全国科学博客大赛“优秀博客文章奖”,发表地质科学方面的学术论文和科普文章三百多篇。

  内容简介:《石头记》一书受北京科普创作出版专项资金项目资助,全书共计18万字,通过科学与历史、技术与传说相融合的行文,以及500多张全彩图片讲述了45种宝石、金属矿石、药物矿石的知识,揭示了一个奇妙的石头世界。作为一本讲述岩石的科学读物,该书是为这些宝石和矿物“立小传”,其中既包括钻石、红宝石、祖母绿等璀璨夺目的宝石,也包括黄铜矿、锡石、黑钨矿等金属矿石,还有辰砂、滑石、芒硝等药用矿物的知识。每一种都有自然造化之神奇、纹理色泽之美丽、历史际遇之斑斓,每一种都是结合了科学性与人文内涵的列传。全书共分为四大部分:

  (1)宝石矿物,主要是钻石、红宝石、祖母绿、水晶、碧玺等共计17种生活中最受人们喜爱的常见宝石;

  (2)金属矿物:主要是自然金、自然银、黄铜矿、赤铁矿和磁铁矿等15种与人类生活及经济建设密切相关的矿物;

  (3)药用矿物:主要是辰砂、滑石、石膏、硼砂、芒硝等7种可入药的常用矿物种类;

  (4)传奇矿物:主要是自然硫、黄铁矿、方解石、萤石、云母和磷灰石6种具有较强的传奇色彩的矿物种类。

  封皮及图书插图配图:

  《石头记》封面

  青金石

  世界上最大的自然金,重68.98千克,名为“君临天下”,产于澳大利亚

  紫水晶,产于巴西

  五彩斑斓的欧泊

 

  烟晶,与天河石共生,产于美国科罗拉多州

  月光石

  自然硫晶簇,产于意大利

  橘红色雄黄与黄色雌黄共生

  自然盐,产于美国

  创新点:

  (1)用讲故事的方式做科普。每一种矿物,都是地球鬼斧神工的作品,每一块石头,都有一个亿万年的故事。充分运用国内外有趣的地质学故事、中国古典科学文献《梦溪笔谈》、《天工开物》等以及民间传说故事来讲述岩石与矿物的科学知识,配以精美的图片,在保证科学性的基础上增加图书的趣味性。

  (2)系统的梳理了中国的宝石及矿物文化,打破了很多人认为的“西方只有宝石文化,东方只有玉石文化”的狭隘观点,向读者展示了中国历史上几千年来源远流长的宝石及矿物的文化知识。

  (3)单独把药用矿物作为本书的独立章节进行系统介绍,向读者详细讲述了我国古代人民对矿物知识的早期认识及生活应用,展现我国人民对岩石、矿物等地质科学的研究与发展历程。

  (4)图书装帧新颖,采用时尚的古典裸背线装,线装书既便于翻阅,又不易散破,被视为最典雅的装帧方式。

  图书获奖情况:无

  图书序言:无

  目录:

  常见岩石特征统计表 iv

  常见矿物特征统计表 viii

  宝石矿物 001

  1.1   钻石:当之无愧的宝石之王 002

  1.2   红宝石:贵族家传必备 010

  1.3   祖母绿:不是祖母喜欢的那种绿 020

  1.4   水晶:像水一样的谎言 027

  1.5   碧玺:方寸之间见彩虹 041

  1.6   石榴石:成熟的果实最诱人 046

  1.7   橄榄石:绿如春天 052

  1.8   托帕石:和钻石只差那么一点 058

  1.9   绿松石:圣湖之色 063

  1.10  孔雀石:雍容之绿 070

  1.11  青金石:通天法器 078

  1.12  尖晶石:红宝石的完美替身 085

  1.13  欧泊:魔法世界来客 091

  1.14  月光石:恋人之石 100

  1.15  坦桑石:海洋之心 109

  1.16 琥珀:时间胶囊 116

  1.17  斑彩石:曾经“活着”的宝石 124

  金属矿物 133

  2.1   自然金:遮不住的光芒 134

  2.2   自然银:大地的一缕白发 144

  2.3   黄铜矿:人类文明的使者 151

  2.4   赤铁矿和磁铁矿:世界之骨 159

  2.5   锡石:平民的五金 167

  2.6   方铅矿:洗不尽的铅华 171

  2.7   闪锌矿:低调的金属 178

  2.8   黑钨矿:光明使者 183

  2.9   菱锰矿:金属“玫瑰” 190

  2.10  金红石:心中有“钛”度 196

  2.11  锂辉石:能量金属 203

  2.12  辉锑矿:火焰的克星 210

  2.13  辉铋矿:任性的金属 216

  2.14  辉钼矿:战争金属 221

  2.15  铬铁矿:对抗时间的光芒 226

  药用矿物 233

  3.1  辰砂:长生之药 234

  3.2  滑石:清利之药 241

  3.3  石膏:沙漠玫瑰 245

  3.4  硼砂:至味与致命的佐料 254

  3.5  芒硝:火药、仙药与泻药 258

  3.6  雄黄和雌黄:鸳鸯矿物 263

  3.7  阳起石:壮阳之石 269

  传奇矿物 277

  4.1  自然硫:魔鬼的黄金 278

  4.2  黄铁矿:闪亮的“愚人金” 284

  4.3  方解石: 维京人的光芒指南针 291

  4.4  萤石:“夜明珠”? 300

  4.5  云母:七彩“千层纸” 307

  4.6  磷灰石:天然的营养石 314

  主要参考文献 320

  致 谢 323

  某一章内容试读:

  黄铁矿:闪亮的“愚人金”

  “闪光的东西,未必都是金子。”英国著名戏剧家莎士比亚曾如此说。事实证明的确如此。有一种矿物,因其具有金子一般的光泽和颜色,常常欺骗大家的眼睛,故而被人们称作“愚人金”。这就是黄铁矿。

  印第安人的假货

  黄铁矿,不仅具有金子一样的外表,而且当它受到敲击时还会产生明亮的火星,所以,在希腊语中,黄铁矿的名称为“pyr”,原意就是“火”,而后演变成英文名称为“pyrite”。正因为黄铁矿这些特殊的性质,古时候的南美洲的印第安人曾将黄铁矿打磨光滑,然后镶上木框,用做镜子。中世纪时期的葡萄牙步兵和骑兵善于使用一种手枪,名为“齿轮簧板枪”。这种手枪的工作原理就是:扣动扳机,使得铁轮绕黄铁矿转动摩擦,产生火星从而点燃火药发射子弹。

  17世纪初期,英国著名的殖民者、探险家约翰·史密斯(1580—1631)带领同伴来到美国的弗吉尼亚州,走进了奇克哈默尼河畔的印第安人部落。然而,约翰·史密斯的殖民统治遭到了当地人的强烈反抗,历经一番磨难之后,约翰·史密斯终于死里逃生,当他准备离开北美大陆返回英国时,仍然不忘带走那所谓的战利品——几乎一整船的“金子”,希望以此作为他征服北美大陆的见证和炫耀的资本。没想到,经过检测后发现,这些远涉重洋被运到伦敦的“金子”竟然全部是假货!这故事中的“金子”,其实是矿物黄铁矿。

  与真正的黄金比起来,黄铁矿有许多不同的地方:第一,它的密度比金子小很多,在体积大小相同的情况下,金矿石的重量大约是黄铁矿的四倍;第二,黄铁矿的几何外形很规则,而黄金一般没有规则的外形;第三,黄金的条痕(即矿物粉末)为金黄色,而黄铁矿的条痕则为绿黑色;第四;纯净的黄金很软,和手指甲的硬度差不多,而黄铁矿却是十分坚硬的,小刀都不能刻划;第五,黄金具有很好的延展性,可以轧成很薄的薄片和细丝而不至于破裂,而黄铁矿很脆,经过敲击即可破裂。

  虽然黄铁矿不是金子,但也不能说它和金子就没有一点关系,某些黄铁矿中的确含有少量的金子。19世纪中期,美国加利福尼亚州不断有人在河床底部的泥沙中发现有细小的金粒,后来引发1848年的淘金热潮。其实这些金粒就来源于黄铁矿等含金硫化物,由于金子的抗化学风化能力较强,在地表的风化过程中,不断地从硫化物中分离出来,或者保存在土壤中,或被流水冲到河流中保存在基岩裂隙和低洼处从而形成砂金。

  与稀有珍贵的黄金相比,黄铁矿的价值可就差远了。黄铁矿称得上是地球上最常见的矿物之一,它在火成岩中能够形成,在变质岩和沉积岩中均能形成,在一个标准大气压条件下能够沉淀形成,在温度仅有零上几度的海底还可以形成,几乎存在于任何一种有点黄色锈斑的岩石中。但是能够引起人们注意的,通常是立方体和五角十二面单晶体,有时候也会发现有八面体,一颗紧挨着另一颗聚集在一起,晶型完整,形状十分规则。它的主要成分是二硫化铁,化学式为FeS2,外观上呈现出浅铜黄色或金黄色,不透明,莫氏硬度为6.0~6.5,但是性质较脆,经过敲击容易破裂。通常情况下,钴、镍等物质会置换黄铁矿中的铁,而变成钴黄铁矿、镍黄铁矿。

  黄铁矿主要出产于西班牙、玻利维亚、加拿大、意大利、挪威、巴西、秘鲁、日本、葡萄牙和希腊等国家,以西班牙的黄铁矿最为著名。我国浙江、湖北、云南等地也出产这种矿物,其中以湖南省耒阳上堡硫铁矿出产的黄铁矿晶体最为精美。

  黄铁矿与铁

  一说起黄铁矿,绝大多数的人都会认为这是一种铁矿,然而,自古至今人们从未将其作为铁矿石来使用。虽然黄铁矿中也富含铁,但是,其中含硫约53.4%,含铁相对较少,从经济成本上来说不划算,而且冶炼必然会产生二氧化硫气体,会污染环境,道理如同工业上拒绝使用含硫量高的煤炭一样。曾有某铁矿厂采用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣进行冶炼生铁的试验,但是由于技术和成本的原因,在运行了短短几个月之后就主动放弃了。

  尽管如此,黄铁矿对于铁仍然至关重要。富含黄铁矿的矿脉,在地表水、氧气、二氧化碳和有机酸的风化淋滤作用下,不仅可以导致其中硫、铜、铅、锌等物质的迁移和流失,而且可以形成褐黄色的褐铁矿,矿床成层状或覆盖在地表浅部,厚度可达几米至几十米,如果规模足够大,就可以成为一种重要的铁矿来源,因其形态恰似帽子扣在地表,故而地质学家称这种铁矿床为“铁帽型铁矿床”,如我国广东大宝山铁矿等。某些较为特殊的情况下,黄铁矿变成褐铁矿的过程中,虽然化学成分发生变化了,但是矿物的外形可以保持不变,于是就有了“具有黄铁矿假象的褐铁矿”这一特殊矿物形态。

  硫酸与富国

  实际上,黄铁矿是一种重要的硫矿资源,它的主要价值是用来提炼硫,然后用硫制造硫酸。

  我们大家都知道,硫酸是一种十分重要的工业原料,甚至有经济学家说“一个国家的富裕程度与它的硫酸产量有直接关系。”它不仅可用于制造药物、油漆、肥料、颜料、蓄电池和洗涤剂等,还广泛应用于金属冶炼和净化石油等工业中,特别是在军事上,硫酸是制造炸药的重要原料。自从炸药被发明以来,人们都只会用纯净的自然硫制造硫酸,在战争频发的年代,矿产资源成为各个国家竞相争夺的对象,意大利的西西里岛曾经是自然硫的重要产地,有些国家想方设法讨好意大利,而有些国家则开着军舰直闯意大利海岸,目的都是为了争夺硫矿资源。可是,后来人们发现用黄铁矿也可以制造硫酸,通常的做法是将黄铁矿和空气置入沸腾炉中进行燃烧,生成二氧化硫气体,然后二氧化硫和氧气在催化剂的辅助下氧化可生成三氧化硫,然后用其制成硫酸液体。相比之下,黄铁矿比自然硫更容易获得,特别是在1856年西班牙和葡萄牙发现了规模巨大的黄铁矿矿床之后,更多的人就开始将目光盯在这里。又过了数十年,美国人发明了从地下开采自然硫的廉价方法,降低了成本,如此一来,黄铁矿与自然硫就展开了激烈的竞争,身价忽高忽低。说到底,这主要是由于军事和国防的需要,从而造成黄铁矿的命运沉浮。

  金玉良缘

  在矿物和宝石收藏日益火热的今天,结晶完美的黄铁矿以其明亮的光泽、方方正正的形状和交错生长的晶体形态摇身一变成了珍贵的观赏石。

  在2014年11月北京国际珠宝展上,有一家来自西班牙某公司展出的全是该国的精美黄铁矿晶体,或单晶独立,或双晶穿插,或多晶体簇拥一团,小的长度为几厘米,大的可达20厘米以上,市场价为几千元至几万元不等,令人大开眼界。

  黄铁矿还常常与水晶、方解石、黄铜矿等共生在一起,恰似金子生长在玉石之中,故有“金玉良缘”的寓意,具有很高的收藏价值和观赏价值,深受一些收藏家的喜爱。我国湖南耒阳上堡硫铁矿,原本的黄铁矿是作为硫酸的原料来开采的,矿山经济效益并不理想,可是到20世纪80年代末90年代初,人们逐渐认识到这里的矿物是很好的标本,所产水晶、萤石、白云石及黄铁矿都具有一定的收藏和观赏价值,并逐渐走向了全国乃至国际矿物标本市场。其中的黄铁矿单晶体可达20~30厘米长,拥簇在一起,仿佛金砖叠置,形态之完美令人叹为观止,常被摆放于办公室、客厅等,寓意财源滚滚、宝地生金。

  还有更特殊的藏品,有些远古生物的化石(如鹦鹉螺、菊石等),完整地保存着它的形态,但是这样的化石成分却是黄铁矿,表面也具有明亮的金属光泽,这是为什么呢?这是由于当远古生物的有机体被掩埋覆盖在含有黄铁矿的岩石附近,有机物质被慢慢分解的同时,其分子被黄铁矿逐个置换,虽历经数百万甚至上千万年之久,依然清晰地保存着生物体的模样,这种现象叫做黄铁矿化,如此这种兼具收藏意义和科研意义的化石,自然价值不菲。

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