地质学-生活中的矿物

生活中的矿物地质学最令人叹为观止的是外动力地质作用造成的各种奇观，最惊心动魄的是板块运动产生的各种地质灾害，最引人入胜的是那一块块化石后蕴藏的奇异故事，但是地质学中最贴近生活的则非矿物与岩石学莫属了。

大家都知道许多珠宝是矿石，但是大家了解自己身边都有什么样的矿物吗？爱美的女生可能要惊诧了，怎么化妆品里居然含有这些矿石？居然我们的食物里也有许多想不到的矿物?原来颜料是由这些矿物组成的…….看完这篇文章，你就会知道原来矿物在生活中有多么大的用处，联系它们的性质想想我们就会感叹各种矿物在生活中用得那是理所当然啊。

本文将会从以下四个方面讲述矿物与生活的故事：1.矿物与化妆品2.矿物颜料3.矿物与食物及饰品4.矿石岩石与建筑读者莫急，看我如何从矿物与生活千丝万缕的联系中抽丝剥茧，理出一些头绪给您娓娓道来，一定能开启你发现的眼睛，于生活点点滴滴处体会地质学的奥妙，发现更多你身边的地质学。

你抹的是矿物？粉底、唇膏、面膜……假若谈论这些，化妆品控们肯定能说的头头是道。

滑石、云母、碧玺、蒙脱石……对于矿物爱好者，这些也已经为其熟知。

可是，当化妆品遭遇矿物，这场奇妙的碰撞，你看清楚了吗？每日涂涂抹抹的时候，你可曾想到深山老林里各种各样的石头？矿物和化妆品的联系，可以同人类爱美的历史一起追溯到6000多年前的古埃及。

最早的化妆品发明者就是古埃及人，他们将香料和油脂混合起来涂抹身体，用于朝圣和尸体的防腐。

绿色的孔雀石和蓝色的青金石也被他们磨成粉末，做成眼影用于打扮。

（参见下一节：矿物颜料）从古至今，矿物成分一直就是化妆品的重要原料。

在化妆品中，最常用到的矿物原料就是滑石粉，细致研磨的滑石粉是粉底（图1）的主要原料之一。

滑石一般呈纤维状或叶片状外观，手感十分柔软滑腻，它的质地极其柔软，添入化妆品中可以使质地更加细腻。

除了化妆品，滑石粉也常常被用来作为婴儿爽身粉的主要原料。

图1 图2滑石（图2）是一种常见的硅酸盐矿物，化学组成为Mg3Si4O10(OH)2。

在摩氏硬度计中，滑石的硬度为1，是已知最软的矿物。

滑石的颜色有白色、暗绿色、浅黄色等多种，它还经常和其他一些矿物混杂在一起，如蛇纹石和方解石。

我国辽宁盖县是优质滑石的重要产地。

虽然在化妆品领域，滑石粉有着广泛的应用。

但某些产地的滑石粉可能会夹杂石棉，而石棉有致癌作用。

因此使用在化妆品和爽身粉中的滑石粉，都必须精细研磨和消毒，并且经过严格的监测。

想要妆容更闪耀有光泽，你肯定不会错过带有珠光颜料的化妆品。

这些增添光泽的化妆品可少不了云母的帮忙。

在中国古代，云母就是制作白色颜料的原料之一，这一点在敦煌莫高窟彩绘上就可以体现。

在俄罗斯，云母还曾被当做玻璃的代用品，用来制造窗户。

图3 图4 某品牌（图3）的唇膏就含有云母微粒，“为唇色注入通透感和炫亮光泽”。

在化妆品中，常用到的云母原料是绢云母，它常被用来代替珠光颜料添入口红、散粉或腮红中。

现在我们生活中最常用到的是白云母（图4）。

白云母常呈片状和六边形的轮廓，一般为无色，也有褐色或粉红色等颜色，它是一种很常见的造岩矿物，可以在不同的地质条件下形成。

白云母(Muscovite)是一种层状硅酸盐矿物，化学式为KAl3[Si3AlO10](OH)2。

白云母中具有极细鳞片状结构，同时还有丝绢光泽的就被称为绢云母，也就是化妆品中常用到的云母原料。

绢云母在彩妆中用途很广泛，常被用来代替珠光颜料添入口红、散粉或腮红中。

绢云母的名字（Sericite）来自拉丁语sericus，意为丝绸。

由于其内部具有层状的晶体结构，片层之间结合的并不牢固，因此绢云母可以被分割为细薄的弹性薄片，并且具有闪亮的光泽。

这种特性也使得绢云母成为化妆品的优质原料。

图5 图6很多人喜爱碧玺五颜六色的色彩，可是有没有想过碧玺也能用在化妆品中呢？实际上，除了拥有美丽的色彩，碧玺还是具备热电性和压电性的独特矿物。

研究表明，将碧玺添入化妆品，可能对增加皮肤对化妆品的吸收作用有所帮助。

某品牌曾推出一款晚霜，打着“添加珍稀碧玺石”的名号诱惑那些在美丽路上孜孜不倦的姑娘们。

碧玺的矿物学名称叫电气石（Tourmaline），它的名称来源于古僧迦罗语Turmali，意为“混合宝石”。

它是一种化学组成及复杂的硼硅酸盐矿物，因为含有不同的元素而具有不同的色彩。

同时，它还有独特的晶体结构和物理性质。

在正常状态下，电气石晶体表面是不带电荷的，当它沿特殊方向受到压力作用时，在垂直应力的两边产生数量相等符号相反的电荷，并且电荷量与压力成正比。

当温度改变时，电气石也会在特殊方向上产生相反的电荷。

电气石的特殊性质使它能够吸附灰尘，因此也被称为“吸灰石”。

碧玺的晶体常呈柱状，柱面上发育纵纹。

碧玺的横断面为独特的球面三角形轮廓，这是碧玺晶体典型的鉴定特征。

图7 图8在许多面膜（图7）中，膨润土都是原料之一。

膨润土常常用来作为化妆品的填充剂使用，同时还具有一定的吸附油脂和清洁的作用，因此被广泛应用在化妆品中。

膨润土的主要矿物成分是蒙脱石。

蒙脱石是一种含水的层状结构硅酸盐矿物，化学式可以表示为（Al,Mg3）[Si4O10][OH]2•nH2O。

在电子显微镜下，蒙脱石呈现极细小的鳞片状或绒毛状形态。

当它们吸收水分后会膨胀起来，并且分散成糊状。

除此之外，蒙脱石晶体中的层状结构之间存在着Mg2+、Na+等阳离子，这些阳离子可以同外界的其他阳离子进行交换，因此蒙脱石具有很强的吸附性能和阳离子交换性能。

这样的性能使得蒙脱石的用途非常广泛，除了化妆品领域，蒙脱石还被用于处理废水和造纸工业等。

图8为水晶和蒙脱石生长在一起的标本，中间粉红色的矿物就是蒙脱石。

但蒙脱石一般为块状或土状，图中标本较为少见，它最常见的外观是膨润土的原矿。

养猫的同学对猫砂一定不陌生，有的猫砂就是利用了膨润土的吸水性，以其为原料。

从化妆品到猫砂，这种矿物也算得上是跨界达人了。

矿物在化妆品中发挥的作用可不小，这里只不过列举了其中极少的一部分。

其他如凡士林，一种矿物油，由含碳源自十几到几十个不等的链烃组成，是从石油中分馏提取的，广泛运用于工业与生活中，比如医用凡士林，面包切片机润滑油，强生婴儿油的主要成分也是它，不过请放心，这些都是经过严格检测分级才能在化妆品及食品中使用的。

篇幅有限，矿物与化妆品就说到这了，但它们的关系只增不减，擦亮你的双眼看看，你抹的都是矿物！矿物颜料，点“石”成画在丰富多彩的颜料世界里，矿物一直是人类最早青睐的对象之一。

从最早的古代壁画、工艺品，到近现代的中国画、油画，一件件精美艺术品的背后，矿物颜料的功绩无法埋没。

看看这些颜料，你能猜出它们是什么矿石磨成的吗？图9 图10 图11图12 图13想必学地质的各位大神们已经猜到了：图9是辰砂（朱砂），图10是雌黄，图11是孔雀石，图12是青金石，图13是一块褐铁矿石。

图9和图11可能好猜一点，图12是青金石呢还是蓝铜矿呢？图10和图13颜色好像差不多嘛！不管了，纠结这个是色彩学家的事，我们接着看看矿物颜料的用处吧。

图14 图15在古代绘画上，使用最广泛的红色颜料就是朱砂。

图14是马王堆的帛画局部，其中红色部分即是用辰砂调制的颜料。

《诗经》中形容人貌美“颜如渥丹”，意思就是说脸像涂了朱砂一样红润。

早在距今6000多年前的河姆渡文化时期，古代人就用天然朱砂作为彩绘的颜料。

朱砂的矿物学名字叫辰砂，化学成分是天然硫化汞（HgS），常夹杂雄黄、磷灰石等矿物。

在自然界中辰砂多以晶体形式存在，色泽从鲜红色到深红色、黑红色都有。

辰砂（Cinnabar）的名字源自波斯语“zinjirfrah”和阿拉伯语“zinjafr”，意指“龙的血液”。

从古代开始，辰砂就被用作朱红色的颜料。

图15是乾隆时期的朱砂漆盒，上面雕刻了年年有余的图案。

但时间久了，辰砂的朱红色就会变暗，现在一般用毒性较低的合成化学品代替。

图16 图17别看错了，图16里红彤彤的晶体是雄黄，上面附着的黄黄的矿物才是雌黄。

二者因共生被称为“鸳鸯矿物”。

我们常常用“信口雌黄”这个词来形容胡说八道。

实际上，雌黄就是古代的涂改液，古人用黄纸写字，写错了，就用它来涂改，后来就被引申为随意更改。

雌黄同时也是一种矿物颜料。

雌黄（orpiment）是砷的硫化物，化学成分为三硫化二砷，它是一种低温热液矿物，也是其他砷矿物的蚀变产物。

雌黄的晶体通常呈片状或短柱状出现。

这种剧毒矿物有着艳丽的色彩，呈现出黄昏日落般的柠檬黄色。

在一幅创作于1813年、名为《艺术家父母》（图17）的绘画中，苏格兰画家大卫·威尔基使用了源自雌黄的黄色颜料。

图18现在介绍褐铁矿。

褐铁矿是指其他铁矿氧化物的次生矿物，这个名字并不是指某一种特定的矿物，而是指含水的铁的氧化物或氢氧化物组成的混合物。

在海水或淡水的沉淀物中也可以发现褐铁矿的成分。

褐铁矿（Limonite）的名字源于希腊语leimon，意为草地。

由于是一种混合物，褐铁矿可以呈现各种各样的颜色，比较常见的是鲜艳的黄褐色或者褐色。

它作为颜料的历史可以追溯至古埃及。

在绘图用的颜料中有一种褐色颜料叫赭石，几千年来，褐铁矿一直是制作赭石颜料的重要原料。

英国宫廷首席画家范.戴克善于使用褐色的赭石颜料，他的贵族肖像画（图18）非常有名。

图19 图20孔雀石在中国古代叫“绿青”、“石绿”或“铜绿”，由于颜色酷似孔雀羽毛而得名。

它是一种含铜的碳酸盐矿物，也被称为铜绿。

孔雀石形成于铜矿床的蚀变带。

孔雀石天然就长成一个个的小球形状。

绿色的孔雀石和深蓝色的蓝铜矿常常是好邻居（图19）。

在铜矿床的表层常可看到绿色的孔雀石，这也是勘探者确认铜矿的依据之一。

孔雀石的单晶体并不常见，通常长成一串串葡萄的形状，美丽的花纹和条带是它的鉴别特征。

作为颜料，孔雀石被广泛用于化妆或壁画，还用于给制釉和玻璃上色，但它的主要作用依然是制造装饰材料和宝石。

早在公元前3000年的古埃及，人们就在西奈和东部沙漠的矿山开采这种翠绿色彩的矿石。

在这幅公元前15世纪的埃及壁画（图20）中，绿色颜料即用孔雀石制成。

壁画出自埃及古城卢克索，描绘了古埃及人捕猎水鸟的场景。

图21 图22 青金石具有浓郁的蓝色色彩，古代人认为它“色相如天”，因此非常受古代皇帝的器重，据记载“皇帝朝带其饰天坛用青金石”。

青金石本身是一种钠钙的铝硅酸盐硫化物。

青金石中还含有闪闪的黄铁矿和白色的方解石。

图22是晶体发育非常完整的青金石矿标，像装饰画一样，浓郁的蓝色衬托在白色的底色上在古埃及，青金石不但一直被视为可与黄金媲美的宝石，大量用于镶嵌金银装饰物，还被用做颜料、化妆品。

古埃及人将这种矿物磨成粉末，和油脂混合，用来制作各种颜色的眼线膏。

图21左：用青金石装饰的古埃及壁画，描述的是埃及法老图坦卡蒙的妻子——安克姗海娜曼在他身上涂抹油膏的场景。

右：这幅“圣玛丽和天使合唱团”的装饰画很好的体现了青金石浓郁的蓝色。