天青石的故事

时间:2023-11-17 22:49:02

直到一个沉闷的秋夜,一位和我一起休养的人来找我,说想请我为他们讲一讲,这种蓝石头是什么东西,为什么会长在黄色的白云石里,它有什么用处。我们聚集在一间屋子里,我在听众面前摆出天青石样品,想到这里有很多人既不懂化学又不懂矿物学,感到略有些忐忑。就在这样的情形下我开始了讲话:

几千万年前,上侏罗纪的海浪冲击着高加索大山脉,海水忽而后退,忽而前进冲洗山麓,冲毁了花岗岩质的断崖,把红色细沙沉积在沿岸,这种细沙便是疗养院附近用来铺路的那种沙子。高加索山顶的河水汹涌而下,在泛滥地区和小的海湾里形成了许多大型盐湖。之后,海水向北退去,原先的沿岸地带、湖底、三角港底和浅海底都沉积了黏土和细沙,聚集起石膏矿层,有些地方甚至聚集了岩盐。较深的地方沉积了黄色白云石,基斯洛沃茨克人对这种白云石非常熟悉。到红石山山顶的著名石头台阶和一些房子就是用白云石造的。

天青石的故事

想象一下能够造出这些沉积物的大海,那时候的大海沿岸肯定是一幅绚烂迷人的生物图,就像我们今天在地中海沿岸和温暖的科拉半岛峡湾边看到的景色一样。各式各样的蓝绿色和紫红色水藻间穿插着寄居蟹,还有各种颜色的贝壳,这一切就像一条五颜六色的毯子,在悬崖底部覆盖着。海水中闪现着海胆红色的棘针,还有各种水母。

沿岸海底的石头上聚居着成千上万的小放射虫。有几种放射虫像玻璃一样透明,它们的身体其实就是蛋白石。还有一些放射虫看上去像大小不超过一毫米的小白球,后面带着个比它身体还长三倍的柄。它们有的趴在石头上,有的附在海胆的棘针上,随着海胆跑来跑去。它们就是棘针放射虫,有18~32枚针状骨片。刚开始大家都不知道放射虫的棘针是什么物质,后来才发现,这些棘针是放射虫从海里吸收硫酸锶,然后通过自身作用造出的结晶。放射虫死亡后会沉入海底,就这样聚集起了金属锶。所以,锶是被海水从大块花岗岩和白色长石中冲洗出来,然后落入高加索沿岸的海水中,最后经过放射虫的作用沉积在海底的。

如果在那个遥远的年代里不再发生剧烈的地壳运动来破坏这些沉积物的安宁,恐怕我们永远也不会想到侏罗纪的海水中曾有放射虫这种生物,化学家也想不到可以在基斯洛沃茨克采石场纯净的石灰岩和白云岩中找到锶。那个帮助了我们的便是地壳运动的爆发。熔融物质喷发出来,开始形成山脉,地缝中冒出热蒸汽,还有矿泉喷出。

高加索的矿水城地区隆起了白垩纪和第三纪岩层,出现了著名的岩盘,形成了别什套山、铁山、马舒克山。地下深处的热气浸透了石灰岩、石膏和其他盐类沉积物,地下大量的矿水形成了整片的地下海和地下河。矿水穿过那些沉积的白云岩和石灰岩裂缝,把放射虫的遗骸和其他物质溶解,等温度冷却后,其他物质结晶成用于建造房子的纯净白云岩。而锶则在这些白云岩的空隙中重新沉淀,变成了美丽的蓝色天青石晶体。

就这样,在经过了漫长岁月后,锶逐渐形成了天青石晶洞。如果有冷水经过这些晶体,晶体就会褪去颜色,闪亮的晶面也会变得模糊,这说明锶又被水带走了,它又开始了新的旅行。这便是基斯洛沃茨克天青石的历史。

其实,很多地区都会有相似的历史,凡是有大海消失变成浅海和盐湖的地方,有球形棘针放射虫死亡的地方,它们的躯体都会在这千万年里聚集变成硫酸锶晶体。有足足一圈的天青石围绕着中亚山脉,但是天青石最大的矿床还是在二叠纪的海中,那时的伏尔加河沿岸和北德维纳河流域的石灰岩里都沉积着大量的天青石。

在锶元素经历的化学变化中,在复杂的自然现象链条中,科学家们还只是抓住了个别线索和片段。作为科学家,一定要有敏锐的思维、精密的分析能力和全面的科学思想,才能看透每一种元素的旅行路线。他们需要把零星的片段整理成完整的篇章,让这些篇章告诉我们原子是怎样旅行的,它们的旅途中谁会与其结伴,以及在什么地方它们会变成稳定的晶体等。

作为一个地球化学家,应该知道原子的一切复杂途径。随随便便拿出一块晶体,就应该清楚地交代出这个晶体生成的经过,那么我们现在说得出锶原子最初的历史吗?

在宇宙史上,锶原子是在哪里生成的,又是怎样生成的?为什么在有些星体上锶的光谱线特别闪亮?在太阳光线中锶的光谱线有什么作用?锶为什么会出现在地壳表面上?又怎么和钙一起聚集在长石晶体中呢?这些问题地球化学家还没有得到答案,同样,他们对于锶原子旅程的最后几页也没有补全。

在很长时间里,对于锶人们从来没有注意过。只有造红色烟花时才会想到用它,所以从地底开采出的锶盐不是很多。后来一位化学家为锶在制糖业上找到了用途:他发现锶与糖类可以生成特别的化合物,利用锶就可以从糖蜜中分出糖。于是各国普遍用起锶,德英两国开采出很大规模的锶矿。可后来,另外一位化学家发现钙可以代替锶分出糖,于是锶又被大家抛到脑后了。直到第一次世界大战爆发,信号弹的用量突然增加,为了高空照明和航空测量,必须使用可穿透烟雾的红色烟花。探照灯上的碳棒也需要在锶盐中浸泡。于是,锶又找到了新的位置。

后来冶金学家研究出了提取金属锶的方法,而且还发现锶和钙、钡一样,可以用来清除钢铁中的有害气体和杂质。于是黑色冶金工业也有了锶的一席之地。至于锶之后的旅程,我们还不好说,因为研究得还不够。

就这样,我对疗养院听众们的演讲到此结束了。