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品一场石头的“盛宴”

2021-05-17吴宇

科学大众(中学) 2021年3期
关键词:盛宴矿物晶体

2020年11月27日,一场名为“晶·华——矿物之至善至美”的特展在南京博物院特展馆举办。此次展览分为“璀璨夺目”“巧工呈美”“文华生辉”3个部分,来自世界各地的350件矿物精品以及近百件与矿物相关的珍贵绘画作品、工艺品集中亮相,堪称一场科学、文化与艺术的盛宴,让观众大饱眼福。

矿物家族最“耀眼”的成员

什么是矿物?按照教科书式的解释,矿物是指地质作用过程中形成的、具有相对固定的化学组成以及确定晶体结构的均匀固体。

其实,矿物是地球岩石圈的主要构成,绝大多数矿物都存在于岩石中。不过,虽然岩石遍地都是,但肉眼可见、晶莹剔透、绚丽多姿的矿物晶体十分少见。矿物晶体可以是单质(如钻石),也可以是化合物(如水晶),所有矿物的晶体结构都有特定的几何形状,如立方体。这其中,有些晶体是肉眼可见的,有些晶体只有在显微镜下才能看到一一但只有那些肉眼可见、晶莹剔透、绚丽多姿的矿物晶体,才是矿物家族中最“耀眼”的成员。

展览中,菱锰矿家族的“人丁”颇为兴旺。菱锰矿晶体不仅有着玫瑰般艳丽夺目的颜色,有的还有着玫瑰般自然绽放的形状。因为在古代印加帝国的发祥地——安第斯山脉发掘出来的菱锰矿最具代表性,菱锰矿还被称为“印加玫瑰”,是古印第安人的圣石,也是西方矿物晶体收藏界的宠儿。据介绍,菱锰矿是典型的自色矿物(矿物的体色是由作为材料基本化学组分的元素导致时,这种材料被称为自色矿物),其化学成分中的锰致色,使其呈现粉红色调。通常,色泽艳丽、透明的菱锰矿可制作为饰品,其中晶体较大的可当成宝石;颗粒细小、半透明的菱锰矿集合体可成为玉雕材料。除了具有较高的观赏价值,菱锰矿还是提取锰和制造锰合金、锰化合物的矿物原料。世界上菱锰矿的产地很多,但相对产量很少,品质较高的产地有南非、美国、秘鲁、阿根廷、中国等。

事实上,矿物在地球上的生成并不容易,需要在漫长的时间中经历复杂的地质作用。尤其是完整矿物晶体,其生成需要十分苛刻的发育条件:持续饱和的成矿物源,如岩浆、矿液;特定不变的压力、温度;充分的结晶空间和足够的结晶时间。目前,全世界已发现并命名的矿物有5000多种,其中极少量的矿物可以表现出独特的形态,呈现缤纷的色彩,有着特殊的硬度,并能在不同的环境中呈现不同的光学效果。对于人们来说,它们同天上的星星一样璀璨夺目,被人们视为美好之物。

以人名命名的礦物

正因为矿物既神秘又绚丽,人类自古就对矿物怀有浓厚的兴趣,历史上有许多名人曾与矿物结下不解之缘。

歌德是德国著名的思想家、诗人和戏剧家,在诸多科学领域也有独到的研究与发现,科学与艺术是歌德精神世界缺一不可的两根栋梁。歌德采集并研究矿物,他曾说过:“我对矿物学也发生过兴趣。这有两点理由:一点是因为它有重大的实际利益,另一点是因为我想在矿物中找出实证来说明原型世界是如何形成的。”而后者正是歌德对富有人生意义的哲学命题的思考:世界是怎么来的?1806年,矿物学家约翰·乔格·伦茨鉴定针铁矿时,将其命名为“歌德石”,以纪念这位德国伟人。

摩根是美国著名的金融家,同时也是矿物的爱好者和收藏家。他珍爱宝石,但并不私藏,他将收藏的所有宝石都无私捐赠给政府,希望与所有人一起分享这些宝石中蕴合的科学与艺术之美。如果去纽约的美国自然历史博物馆,就可以看到摩根捐赠的这些宝石。热衷于收藏的摩根,对于宝石的开采和研究也是大力赞助。1910年,在他的资助下,宝石学家昆兹在非洲发现了一种绿柱石,并提议将这种宝石以“摩根”命名,以表彰摩根对艺术和科学的支持。最后,这个想法获得纽约科学院支持,这种宝石就是我们现在所说的“摩根石”。

当然,以人名为矿物命名在我国也不乏先例,比如鸿钊石就是纪念中国地矿界鼻祖章鸿钊先生。

珍宝背后的矿物密码

早在原始社会,人类就开始探索矿物,并将其广泛运用到生产和生活中,如利用矿物制作工具、生产陶器等。历史学家在界定人类早期文明进程时使用的“石器时代”“青铜时代”“铁器时代”等,就说明了早期人类在利用矿物进行生产等方面的创新。随着人类文明的发展,科学家坚持探究,发明家勇于创新,使得人们能够更高效、更广泛地利用矿物资源。尤其在几次工业革命中,矿物都发挥了关键作用。

而当矿物遇见艺术,人类才得以拥有色泽丰富的作画颜料,拥有精致奇巧的青铜器、瓷器……

在古代,中国画叫作“丹青”。“丹”指朱砂,“青”指石青,“丹青”一词最初就是指可以制作成颜料的矿石。矿物质颜料是传统中国画普遍使用的材料,俗称“石色”,是由各种有色矿石或贝类,如石青、石绿、朱砂、石黄、雄黄、雌黄、蛤粉等,经过筛选、研磨、过滤、水漂、沉淀、加胶等工序制作而成。现有的矿物质颜料有3000多种,色彩纯度高。现场展出的明代李世达所作的《桃花源图卷》以青绿设色,便是使用了呈色稳固、经久不变的矿物颜料石青和石绿。此外,现场还展有文徵明的《万壑争流图轴》、傅抱石的《延安图》等名家画作。在这些作品中,我们都能发现矿物元素的踪迹。

除了绘画,工艺美术也常与矿物相生相伴,如青铜铸造工艺、金银宝石加工技艺、瓷器烧造工艺、紫砂器制作工艺等,都是人类认识、开发与利用矿物的成果。比如,瓷器是以高岭土和瓷石为原料,按照一定的比例配方,通过粉碎、淘洗、制胎和施釉后,经1300℃左右的高温烧制而成。宜兴紫砂器的制作原料统称为紫砂泥,自然界的紫砂泥主要有紫泥、本山绿泥和红泥3种自然形态。紫砂矿土主要由石英、黏土、水云母和赤铁矿等组成,经粉碎后成为紫砂泥原料。

现场展出的堪称南博镇院之宝的“金枝玉叶”以及牛首山弘觉寺塔地宫出土的铜鎏金喇嘛塔、卧佛造像,明洪武景德镇官窑釉里红寿石花卉纹盘,杨彭年制曼生铭井栏壶等珍宝,也都体现了我国古代人民对于矿物进行利用与改造的技艺,揭示出人类与矿物之间的交互关系。矿物入药能治病

石头也能治病?没错,你吃的中药里也不乏矿物的身影。药用矿物是我国中医药学宝库中的重要组成部分,其研究应用有着几千年的发展历史。展厅里展示的《神农本草经》《名医别录》《本草纲目》等古代医药典籍中,均收录了各种矿物药材。

成书于西汉末年的《神农本草经》是我国古代最早的本草著作,也是最早把矿物作为药剂的书。书中记载了数十种作为中医常用药的矿物,将药性知识、药物治疗知识和药物养生知识合为一体,以药物为纲,在中国矿物知识史上具有十分重要的意义。

在魏晋南北朝时期,记录矿物种类最多的文献,当推南朝梁末的著名医药家陶弘景的《名医别录》。该书分列三卷,卷一为玉石部,收录了很多矿物知识,包括矿物名称、性质、药效、形状、产地等。在《名医别录》中,陶弘景将道教尤其是炼丹术的知识很好地融合进医药学中,大大丰富了矿物本草知识,在授道入医方面作出了重要贡献。

李时珍的《本草纲目》不仅是历代本草著作的集大成者,也是我国古代矿物岩石知识的总结。书中金石部所载连附录共有161种矿物药材,保存了不少可供研究参考的矿物知识史料。其中对矿物的名称、形态、物理性质、鉴别方法、产地等,都有不同程度的记述,并且综合分析前人的资料,去伪存真,使其更加完整。

现场展出的黄铁矿、紫石英、白云母、石膏、雄黄等矿物,各有其主治功效。如石膏可用于祛瘟解热,雄黄有镇痉、止痛和杀虫作用……在中医药的理论指导下,这些矿物通过内服或外用,具有多种药用效果,为人类的健康作出了重要的贡献。

此外,现场展出的一本明代版《梦溪笔谈》颇为引人注目。《梦溪笔谈》被西方学者称为中国古代的百科全书。据介绍,书中除了介绍药用矿物的“药议”部分,也提及一些有关矿物的逸闻趣事。如卷一“故事一”记述了雌黄的一个用途,用以修改错别字。这一特征也被引申为随便改动的意思,如“信口雌黄”。卷二十“神奇”记载了陨星坠落的自然现象。作者沈括不仅叙述了陨星坠落的全过程,还说明了它的形状、颜色、温度和质量。陨星的化学成分可分为陨石(石质)、陨铁(铁质)和石铁陨星,据沈括文中所述,我们可以推断出这应该是一块陨铁。

(责任编辑:吴宇)

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