第五章 碳酸盐、硝酸盐、硼酸盐

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碳酸盐是金属元素、非金属元素与碳酸根结合而成的化合物,如方解石。硝酸盐是金属元素与硝酸根结合而成的化合物,如钠硝石。硼酸盐是金属元素与硼酸根结合而成的化合物,如钠钙解石。

第一节 文石、方解石和白云石

文石又称为霰石,它的矿藏量比方解石的储量要少一些,主要形成于变质岩和沉积岩中,也会存在于一些动物的贝壳或者骨骸中,海水中和温泉周围的沉积物中亦有产出。文石的晶体是柱形,通常是双晶,如果双晶是交错而生,则呈六方体,一般以柱状、钟乳状、纤维状的集合体产出;颜色为白色、无色、灰色、绿色、蓝色等多种;条痕呈白色,从透明到半透明,具有玻璃光泽或者油脂光泽。文石在世界上的主要产地是美国的加利福尼亚州。

方解石是一种广泛分布的矿物,是组成石灰岩和大理石岩的重要成分,主要形成于石灰岩中,在溶液中溶解的重碳酸钙遇合适的条件也能沉淀生成方解石。方解石的晶体形状多样,通常是菱面体或者三角面体,双晶,主要以粒状、块状、钟乳状、纤维状及晶蔟状的集合体出现;颜色从无色到白色、红色、绿色、黑色等多种,其中无色透明的晶体叫作冰洲石;透明到半透明,具有玻璃光泽或者珍珠光泽。方解石在冶金工业上可以制作成溶剂,在建筑工业上可以生成水泥、石灰。冰洲石是制作偏光棱镜的高级材料,方解石有着广泛的实用性。

白云石是白云岩和白云质灰岩的重要矿物成分,主要形成于炙热的矿脉或者富含镁的变质岩中,也产于结晶石灰岩和碳酸盐岩石的孔穴内,有时作为各种沉积岩的胶结物,为碳酸盐岩中最常见的一种造岩矿物。白云石的晶体结构和方解石的晶体结构相似,通常是菱面体,晶面弯曲呈马蹄状,主要以块状、粒状集合体出现。纯净的白云石的颜色是白色的,含其他杂质时会呈灰色、粉红色或者棕色;条痕呈白色,从透明到半透明,具有玻璃光泽或者珍珠光泽。白云石实用性强,广泛应用于建筑、化工、农业、环保、节能等各个领域,主要用来制作高炉炼铁的火熔剂和碱性、耐火材料。此外,还可用于生产钙镁磷肥、制造硫酸镁。

第二节 孔雀石、蓝铜矿、钠硝石

孔雀石是一种含有铜元素的碳酸盐矿物,主要形成于铜矿床的氧化带中,常与蓝铜矿等物质共生。孔雀石属于单斜晶系,晶体呈柱状或针状,一般是双晶,主要以隐晶钟乳状、块状、皮壳状、结核状、纤维状的集合体出现;颜色为绿色、孔雀绿或暗绿色;条痕呈淡绿色,具有丝绢光泽或玻璃光泽,从半透明到不透明。孔雀石是不透明深绿色,并且带有色彩浓郁的条状花纹,这一独有特质是其他宝石所不具备的,所以几乎不会出现仿冒品;孔雀石可用来雕刻鸡心吊坠、蛋形戒面、项链,还可制成印章料。孔雀石的应用最早可追溯到4000年前,古埃及人开采了苏伊士和西奈之间的矿山,将孔雀石制成护身符为儿童佩戴,以祛除邪恶的灵魂;德国也有人认为佩戴孔雀石可以避免死亡的威胁。在地质勘探中,孔雀石还可以作为寻找黄铜矿的标志物,地质工作者在野外寻矿时,只要发现了孔雀石,便能发现黄铜矿。孔雀石的主要产地是俄罗斯、罗马尼亚、巴西等。

蓝铜矿又称为石青,主要形成于铜矿床的氧化带,在铁帽及近矿围岩的缝隙中也可见。蓝铜矿常与孔雀石等物质共生,是含铜硫化物氧化的次生矿物。蓝铜矿的晶体为板状或短柱状,不仅可以结为双晶,还会以块状、钟乳状、结核状的集合体出现;颜色为深蓝色,断口呈贝壳状;条痕颜色呈浅蓝色,从透明到不透明,具有玻璃光泽或者暗淡光泽。蓝铜矿大量产出时可作为铜矿石利用;质纯色美的蓝铜矿可作为制作工艺品的原材料,碾成粉后则可制作天然蓝色颜料。此外,蓝铜矿还可以制成保健品,有增强身体敏感度,让人头脑清醒的功效;还能够减轻喉痛、沙哑及喉炎等病症,排除精神障碍。

钠硝石主要由硝化细菌分解腐败的有机物之后形成的硝酸根与土壤中的钠质化合后生成,钠硝石常与石膏、芒硝、石盐等物质共生,但很容易被水溶解而流失,所以钠硝石通常富集在干燥炎热的沙漠中。在智利北方的沙漠中,有长达720 多千米的钠硝石矿床,因此又有“智利硝石”之称。钠硝石的晶体与方解石类似,为菱面体,但不常见,主要是以块状、粒状、盐华状的集合体出现;纯净的钠硝石呈无色或白色,含杂质后呈黄色、灰色或棕色,淡褐或红褐色,条痕为白色,具有玻璃光泽,而且透明。钠硝石主要用于制造氮肥、硝酸、炸药和其他氮素化合物;还可以用作冶炼镍的氧化剂或人造珍珠的黏合剂等,有着巨大的使用价值。

第三节 硬硼酸钙石、钠硼解石、四水硼砂

硬硼酸钙石主要形成于蒸发盐矿床中,晶体呈短柱状,主要以块状、球状、粒状的集合体出现。颜色为白色、黄色或者灰色,条痕呈白色,从透明到半透明,具有玻璃光泽。硬硼酸钙石易为硝酸溶解,而且易断,燃烧时会产生绿色火焰。

钠硼解石是干旱地区内陆湖化学沉积物的典型代表,常与石盐、芒硝、石膏、天然碱、钠硝石以及硼砂、硼镁石、水方硼石、库水硼镁石、镁石等物质共生于蒸发岩盆地中。钠硼解石的晶体是针状,主要以针状、纤维状、白色绢丝状、块状、放射状的集合体出现;颜色是白色或者无色,条痕呈白色,从透明到半透明,具有玻璃光泽。钠硼解石在工业上有着重要用途,也是提炼工业硼的重要矿物。

四水硼砂是一种含有一定水分的硼酸钠矿物,与硼砂的成分相似,只是水的含量少一些,主要形成于蒸发岩矿床和矿脉中。四水硼砂的晶体是短柱形,极罕见,常以块状集合体出现,颜色是无色或白色,条痕呈白色,从透明到不透明,具有玻璃光泽或者暗淡光泽。人类发现四水硼砂的时间比较晚,1926 年才在加利福尼亚波隆镇附近的莫哈维沙漠地下勘探出来。