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智者不愚 愚者不智 ——漫说黄铁矿 精选

已有 11956 次阅读 2013-5-6 19:15 |系统分类:科普集锦| 黄铁矿

小时候看过一本连环画《换新娘》,内容大抵是说墨西哥某岛来了一辆载有金发女郎的大篷车,岛上的人可以拿自己的老婆换取这些美人,许多人抵挡不住诱惑都进行了交换,可时间一长,这些少女的肤色开始脱落,变得丑陋不堪,交换的人为此懊悔不已。现实生活中,人们也往往被拥有美丽外表的事物所迷惑,而落入别人的圈套,自然界中有一些动物也善于利用自己编制的美丽陷阱来捕捉食物。而有一种普通、平凡、无处不在,令人欣喜与疼痛的矿物也有着美丽的容颜,但又暗藏玄机,这种矿物就是黄铁矿(pyriteFeS2)。

           

                 晶型完好立方体黄铁矿               球形饰品黄铁矿

黄铁矿是一种有着黄铜色外表,闪烁金属光泽的普通硫化物,无论是在火成岩里,还是在沉积岩或变质岩里,都能够寻觅到它的身影。它形态多样,婀娜多姿,即天生丽质以立方体、五角十二面体、八面体存在,又后天努力以草莓状、结核状、交代菊石、鹦鹉螺的假象而存在。它既有同质异像的兄弟白铁矿,又有远方的表哥磁黄铁矿,更有同出一支,与之颇多相似之处的黄铜矿。如果谁长得像总统,即使他没有正式工作,也财源滚滚,名声在外,如果谁长得像黄金,即使本身没有什么显贵之处,也会让许多人趋之若鹜,为之疯狂。幸运之神降临于黄铁矿,令之一袭黄金衣,人送雅号“愚人金”。“愚人金”就像“只教人生死相许”的爱情一样,有的为之奔波忙碌,到头来反误了卿卿性命。在美国的一座山上,人们曾经发现一具身旁堆有黄铁矿的人体骸骨,明眼人一看他就是为财而死,就是不知谁成了谁的殉葬品,就像《钢铁侠3》中,不知是战甲成就了斯塔克,还是斯塔克造就了战甲。

黄铁矿虽然由FeS组成,但是他既不是主要生产Fe,也不是主要生产S的原料,倒是常常用来生产硫酸。黄铁矿虽然本身并无多大价值,但是这并不代表它一无是处,事物之所以存在自有它存在的道理。走在大街上,你经常看到普普通通,毫不起眼的40-50岁的在跟葱贩子讨价还价的老太太,也许引起你注意的是饱满的大葱,而不是老太太,但是如果有人告诉你她有一个非常漂亮、待嫁在闺的女儿时,你也许就会很快将眼光从大葱移向老太太了。黄铁矿就有这样的能力,它和Au的形成条件相似,经常共生于同一种岩石,有的时候更是会把AuAg当作小妾一样纳入自制的阁楼,藏于一角,“书中自有黄金屋”,“男儿膝下有黄金”那都是比喻的说法,“黄铁矿中有黄金”这在许多情形下却是事实。看来“愚人金”只愚世间愚者,而不愚世间智者。除了自身有Au外,他还可以作为Au的“示踪者”,特别是在矿脉中,当看到有黄铁矿时,人们就会顺藤摸瓜,在矿脉中寻找Au的踪迹。这只是一条经验,而不是一种法则,但现实中许多地质人员却把它当成金科玉律,当发现黄铁矿时,也不多加思索,就开始谋求“一钻到底”了,其实这时候只适合用“手枪”,你又何必拿出“大炮”来呢?黄铁矿化虽然对矿化有指示意义,但有时也会把人带进迷宫,找不到出口。如果能与石英、绿泥石、黄铜矿这些其他蚀变矿化结合起来加以研判,也许就会有“平芜尽处是春山,行人更在春山外”之感了。

生命起源是一个亘古未解之谜,千百年来人们在破解这一难题时,总是陷阱与光明共存。地球上的矿产多形成于热液中,只是学者对热液的来源众说纷纭,莫衷一是。近些年来,关于生命的起源人们也提出了一个“热液说”,认为最初的生命起源于深海海底的“黑烟囱”,在“黑烟囱”中喷流而出的热液沉淀形成的黄铁矿对生命的起源至关重要。Wächtershäuser1988)认为黄铁矿及磁黄铁矿(pyrrhotiteFe1-xS)的形成为火山环境下生命体的初现提供了生命体所需的能量。FeS/H2S是一对强有力的还原剂,可以在极端条件下将N和有机质组分进行还原,从而提供生命所需过渡金属元素及H2SCO2CO等组分。这一假说也是迄今为止最科学的有关生命起源的假说。

黄铁矿的英文名称为pyrite,是从希腊语“pyr”而来,意思是“火”。那黄铁矿有什么可“火”的呢?当用其他硬物在黄铁矿上进行刮擦时,可以产生火花,进而可以引起火苗。在枪炮里,有时也用黄铁矿碎块作为发火材料。相比“钻木取火”,用黄铁矿取火应是人类后期发展阶段的产物。晶型完好的黄铁矿还可做观赏石和低档的宝石,在19世纪中后叶,这种宝石是很受欧美人士喜欢。在中药里,黄铁矿可以入药,俗称“自然铜”,具有活血散瘀、镇痛接骨的功效。

事物总是有其两面性的,美丽的女人不一定善良,善良的女人也未必美丽。黄铁矿的内在组成决定了它一旦裸露于地表就要兴风作浪,有时杀人于无形。当其暴露于湿润的空气中时,就会与氧和水反应形成硫酸(公式1)。特别是在矿区的废石堆里,经常会有黄铁矿潜伏,氧化后产生的硫酸在雨水的作用下汇流成溪,流入主流河道,从而造成水质的污染,如达到一定浓度,再为人、牲畜所饮用,就会引起中毒,或者引发其他怪病。在炼铁炉里进行矿石煅烧,或者煤炭在燃烧的过程中,S会与O结合形成SO2,飘于天际,与潮湿的空气结合,形成硫酸,降落到大地就是“酸雨”,这种“酸雨”具有很强的腐蚀作用,从此维纳斯不再端庄美丽,大厦不再雄伟壮观,风吹麦浪也不再那么诗意盎然。

FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4        公式(1)

混凝土砌就的马路宽敞明亮,行人如云,但是这铺路的物质千万不能含黄铁矿,黄铁矿氧化产生的硫酸会降低混凝土的强度,引起道路坍塌,从此“路将不路”。停车场、楼房、广场下的基材也不能含有黄铁矿,否则像道路一样引起同样的效果,某些国家在建设高楼大厦的地方会事先测试地基中的黄铁矿含量,一旦超标,就会停止建筑或者把含有黄铁矿的基材掏走,用符合质量的来加以填充。

黄铁矿与有机质也有着千丝万缕的关系,我们在煤、黑色页岩中经常发现黄铁矿,有时更是呈圆形、椭圆形的结核,我去年在巢湖实习时就曾经捡得三两个。沉积环境中黄铁矿的形成需要FeS的供应以及还原环境,有机质的破坏会消耗掉氧,释放出S,正是由于这个原因,黄铁矿经常形成于黑色富有机质的沉积环境,Fe一般更倾向来源于陆地富Fe物质的风化剥蚀,溶解于流水。如饥似渴的S当碰到流经此处的含Fe的流水时,就会毫不犹豫地将其拿下。黄铁矿既会利用有机物质,也会有选择地进行交代,那些鹦鹉螺、菊石就是在这种环境下悄无声息地被慢慢交代了的。

           

                    闪耀火花的黄铁矿            具有菊石外相的黄铁矿

在金属矿物家族,没有谁再比黄铁矿更加普通了,她就像一个窜家走巷的媒婆,无论谁家她都可以去作客,岩浆熔离型矿床少不了她的身影,夕卡岩斑岩型矿床也经常留下她的足迹,那现在为大家所熟悉的VMS矿床也曾被大名鼎鼎的前苏联地质学家弗··斯米尔诺夫亲切地称为“黄铁矿矿床”。更是因为与Au矿有着“扯不断,理还乱”的复杂的关系,使得Au矿勘查地质学家不敢忽略她的存在,有时更是奉为上宾。草莓状黄铁矿则常成为沉积地质学家的宠儿,许多人对之进行了深入的研究。由于与“生命起源”扯上了关系,使得在矿物学界的地位更是“从奴隶到将军”,瞬间完成了华丽转身。

事物本身是普通的,只是对待事物的态度不同便有了不同的结局,人生亦如此。

注:文中照片均来自网络。




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