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奇怪的“二硬石”

前不久,笔者看到某文献资料,上面记载故宫藏有一串清代乾隆皇帝平常佩戴的蓝晶石朝珠。这里提到的蓝晶石究竟是什么宝石?这个问题引起了笔者的好奇。

等读完全文却发现,这竟然是一段错误的记录。文献资料中详细描述该蓝晶石朝珠“周长160厘米,由108颗蓝色水晶串成”。原来,文中所谓的“蓝晶石”,指的竟然只是蓝色水晶。对于水晶,大家并不陌生,它是一种十分常见的普通宝石,颜色有很多,诸如无色、紫色、绿色、红色、黄色等。当然,也有偶然发现的蓝色水晶;但我们并不能把蓝色水晶简单地称为“蓝晶石”,因为蓝晶石“另有其人”。

蹭热度?进军宝石圈

蓝晶石是一种主要形成于变质岩中的硅酸盐矿物,是黏土质岩石经过区域变质作用形成的,含有较多的铝元素,化学组成为Al2O,其中常常含有铁、铬等其他元素。通常情况下,人们所发现的蓝晶石大多为浅蓝色的细长柱状,越靠近晶体中心,蓝色越浓郁,矿物表面带有明亮的玻璃光泽。有不少人见到这种矿物,都觉得它就像根“蓝冰棒”,当真是惟妙惟肖。

产于巴西的蓝晶石(摄影:马志飞)

蓝晶石的英文名称为kyanite,源自古希腊语,本意为“深蓝色”。从外观上看,蓝晶石与蓝宝石有相似之处,不仅颜色深邃,而且晶莹透亮。此外,它们的蓝色都源于其中混入的少量铁或钛杂质,并且随着铁含量的增加,颜色也逐渐加深。有些蓝晶石矿还与蓝宝石共生,看来这蓝晶石是真的很想“蹭”蓝宝石的热度啊。

现如今,蓝晶石已经成功上位,从工业应用领域逐渐走进了珠宝家族。在我国的国家标准《珠宝玉石名称》(GB/T16552-2017)中,蓝晶石已经被列为天然宝石。蓝晶石多用于制作手串、项链、耳环等小饰品,虽价格较为低廉,但在市场中并不多见,可能是宣传不够所致,很多人不认识这种宝石。

近些年来,人们相继发现了一些比较特殊的蓝晶石品种。2001年,尼泊尔境内发现了一种含有微量铬元素的蓝绿色蓝晶石。此后不久,印度东部的奥里萨邦也发现了相同的蓝晶石,最大颗粒有25克拉,而且在肉眼下观察,晶体纯净无杂质,是极其优质的宝石原料。2011年,人们在坦桑尼亚又发现了一种新型蓝晶石,因其中含有微量的锰元素而呈现出迷人的橙色,直接颠覆了人们的传统认知,想必日后也将成为宝石界的新秀。

产于印度的蓝晶石(摄影:马志飞)

有个性?与众不同

蓝晶石最特别的地方在于它的物理性质。我们知道,每种矿物都有一定的硬度,通常用莫氏硬度来表示,即用1~10分别来表示不同的硬度等级,而蓝晶石非常奇怪,对于同一块晶体而言,从不同方向检测,它的硬度值竟然不同:如果沿着平行于晶体长度的方向检测,硬度值约为4.5~5;如果沿垂直于晶体长度的方向检测,它的硬度值就变成了6.5~7。人们根据蓝晶石具有两种硬度这个特点给它起了个外号叫“二硬石”。

蓝晶石为何会如此奇怪呢?简单地说,是由于晶体内的原子在不同方向上排列的周期性和疏密程度不同造成的,矿物学家称这种性质为各向异性。各向异性是很多材料都具有的性质,常常表现为在不同方向上具有不同的导热性、电阻率、折射率、磁化率等物理性质。晶体的硬度也表现出各向异性的,则只有蓝晶石,所以这就成为我们鉴别蓝晶石的重要方法之一。

在地质学研究中,蓝晶石具有十分重要的作用。它与另外两种矿物红柱石和硅线石的化学成分一样,但结构不同,为同质多像。蓝晶石形成于低温、高压的条件下,红柱石形成于低温、低压的环境中,硅线石则形成于高温、高压的条件下。在地质学研究中,地质学家可以根据在岩石中所发现的这些矿物逆向推演出它们当时的形成环境。这样的矿物被称为特征变质矿物,对地质学家揭示岩石成因及区域变化具有重要意义。

有特长?用途广泛

蓝晶石更重要的用途是在工业领域,可用于制造高级耐火材料。科学家发现,蓝晶石还有一个十分显著的特性,那就是在它受热达到一定温度时(1100℃以上)能够显著膨胀,膨胀率高达11%~18%,而且冷却后几乎不会收缩。而大部分黏土质耐火材料在高温下会分解或脱水,从而收缩变形甚至出现裂缝。如果在这样的原料中加入一定量的蓝晶石,恰恰可以抵消其在体积上的变化,从而保证耐火材料的体积稳定,用它们制造出的耐火砖、耐火水泥和工业窑炉等就可以大大延长使用寿命。

此外,蓝晶石还非常适于制造耐火陶瓷,比如汽车发动机上的火花塞;或是用于生产硅铝合金,它们以硅、铝为主,也可加入少量的铜、锰、镍、铬等其他金属,不仅质量轻、强度高、导热性好,而且具有很好的铸造性、耐磨性和耐腐蚀性,可制造机器设备中那些形状较为复杂的零部件,特别是在汽车制造、船舶制造、航天航空等领域,应用更为广泛。

目前,世界上很多国家都发现有蓝晶石矿床,宝石级的蓝晶石主要分布在澳大利亚、美国、坦桑尼亚、津巴布韦、缅甸、印度、巴西等国家。蓝晶石在我国分布也较广,主要的产地在河南南阳、江苏沭阳、内蒙古巴彦淖尔、甘肃酒泉等地;不过,总的储量较为稀缺。

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