索何夫
在諸多傳說之中,位于地下深處的洞穴都是各種“寶物”藏匿的地點——在文明的黎明時分,經(jīng)常利用各種洞穴作為棲身之所的人類就已經(jīng)意識到,這些地下空間之內(nèi),潛藏著各種各樣的寶藏,而這其中絕大多數(shù)都是不同的礦物。
最早的寶貝:赭石與朱砂
在許多洞穴中,都留下了古人類的畫作,比如西班牙和法國石器時代洞穴中的各種動物繪畫、手印等,它們中大部分都使用了一種深紅色顏料。這些紅色的來源,就是赭(zhě)石。
作為一種常見礦物,赭石在自然界中分布很廣,主要成分是二氧化三鐵。在原始社會中,因為其顏色與人類的血液有些相似,因此經(jīng)常被古人認為是具有“神性”的物質(zhì),用于進行具有宗教意義的藝術(shù)創(chuàng)作,或者用于死者的陪葬。之后,朱砂(硫化汞結(jié)晶)因為顏色更加鮮艷,逐漸替代了赭石,成為葬禮、繪畫等活動中的常見品。
無論是赭石還是朱砂,在以火山活動形成的玄武巖洞中較為常見。赭石通常是黃鐵礦等含鐵礦物質(zhì)氧化的產(chǎn)物,朱砂(硫化汞)則大多是火山活動帶來的。
洞里的真“金”:天然金屬單質(zhì)
人類在穴居時代,就已經(jīng)和各種無需冶煉、提純,可以直接拿到就用的金屬打過交道了。最早被穴居人類注意到的金屬單質(zhì)是黃金,由于化學(xué)性質(zhì)很不活潑且密度較大,黃金在地球形成時大多沉入地下。但也會偶爾被火山活動從地球深處帶出,因此,在玄武巖和花崗巖洞中,有時可以看到與石英等物質(zhì)伴生的純金。還有一些被淡水水流侵蝕形成的洞穴中,也能發(fā)現(xiàn)沙金的存留——這些金子通常是與純金伴生的石英在被風化作用粉碎之后,再被流水搬運而來的。
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除了黃金之外,天然的單質(zhì)銀、汞、銅等也會被火山活動從地下帶來,然后成為沒有冶金能力的早期人類最早接觸的金屬礦。當然,一些非金屬元素的單質(zhì)也常見于火山巖洞穴內(nèi),比如硫磺。
一閃一閃亮晶晶:發(fā)光的“水精”
在中國古籍中,天然水晶有時也被稱為“水精”——人們認為,這種以二氧化硅為主的透明物質(zhì)是水的“結(jié)晶”。而很大一部分天然水晶,都是在洞穴內(nèi)被發(fā)現(xiàn)的。它們大多是在高溫高壓的地下熱泉附近逐漸生長出來的,也是火山活動的副產(chǎn)品。一部分含有微量鋁、鐵甚至鈦的水晶會呈現(xiàn)出不同的顏色,比如粉紅色、藍色、黃色、紫色等,被古人視為珍寶。
與水晶伴生的,往往還有一些其他礦物,比如電氣石、云母、金紅石、石榴石等,雖然它們中的一部分是相當有價值的礦石,但在近代之前,則只會被作為各種寶石的原石挖掘出來,在進行打磨加工后流入市場。在這類洞穴中,各種鹽類也不會罕見,比如氯化鈉、碳酸鈉、硫酸銅等,其中相當一部分會溶于地下水,形成各種各樣的礦泉。
礦物表演藝術(shù)家:鈣化合物
在天然洞穴中,各種巖溶作用形成的溶洞占了很大一部分,因此,最容易在天然洞穴里發(fā)現(xiàn)的金屬化合物,其實非鈣化合物莫屬。
其中,最常見的自然是碳酸鈣——在由石灰?guī)r、大理石等被流水侵蝕形成的溶洞中,大量碳酸鈣晶體四處“生長”已經(jīng)是習(xí)以為常的事情了。巨大的鐘乳石、石筍、石柱的主要成分就是它們。除此之外,由水合硫酸鈣形成的石膏也是溶洞里的常見物質(zhì),并且石膏還不斷長成各種各樣的模樣:包括但不限于針狀、放射狀、花朵狀等各種各樣的形態(tài),讓洞穴內(nèi)部呈現(xiàn)出欣欣向榮、“爭奇斗艷”的狀態(tài)。
各位科學(xué)少年,看完這些天生的寶藏之后,現(xiàn)在你知道哪種洞穴可以稱之為“寶窟”了嗎?
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2024年5期