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萤石(矿物)

萤石(Fluorite)又称氟石、氟石粉、萤石粉。是一种矿物,等轴晶系,其主要成分是氟化钙(CaF2) 。含杂质较多,Ca常被Y和Ce等稀土元素替代,此外还含有少量的Fe2O3 ,SiO2和微量的Cl,O3,He等。

自然界中的萤石常显鲜艳的颜色,部分可发出荧光。莫氏硬度4,低于钢,易划伤、质脆、甘、涩,无毒。熔点:1270-1350℃。密度:3.18g/cm,折射率:1.434。

(概述图来源: [1]

新石器时代,中国的河姆渡人就曾选用萤石作装饰,在古中国,萤石被应用于雕塑也超过300年。古罗马时期,萤石作为名贵石料广泛地用于酒杯和花瓶的制作,古罗马人甚至迷信萤石酒杯会使人千杯不醉。萤石的开采及挖掘起源于古埃及时期,当时的人们广泛的用萤石制作塑像及圣甲虫形状的雕刻。 [2-3]

1529年德国矿物学家阿格里科拉(G. Agricola)在他的著作中最早提到了萤石,1556年他在研究萤石的过程中,发现了萤石是低熔点的矿物,在钢铁冶炼中加入一定量的萤石,不仅可以提高炉温,除去硫、磷等有害杂质,而且还能同炉渣形成共熔体混合物,增强活动性、流动性,使渣和金属分离。1670 年德国玻璃工人契瓦哈特(Selewanhardt)偶然将萤石与硫酸混在一起,发生化学反应,产生了一种具有刺激性气味的烟雾, 从而引起人们对萤石化学特性的重视。1771年瑞典化学家杜勒(Scheele)将萤石和硫酸作用制成了由氢元素和一个不知名元素化合而成的酸, 同时还发现这种酸能蚀刻玻璃。 [4]

萤石的开采大约是1775年始于英国, 到1800年至1840年间美国的许多地方也相继开采,但大量开采乃是在发展和推广平炉炼钢以后。 [4]

在1797年,意大利工程师Carlos Antnio Napion将该矿物正式命名为“Fluorite”,此词源于拉丁语“Fluere”,意为“流动”。因其常被用作熔炼金属中的助溶剂。 [5]

1813年法国物理学家安培(Ampère)把杜勒曾经合成的这种不知名的元素定名为氟元素,取其第一个字母“F”为元素符号,列入元素周期表第二周期第七族,属于卤族元素。 [4]

1825年“Fluorescence“一词诞生,意为荧光,源于萤石在紫外线照射下可以散发荧光的属性。 [6]

1886年法国化学家莫桑(Moissan)首次从萤石中分离出气态的氟元素,揭示出萤石是由钙元素和氟元素化合组成的矿物,定名为氟化钙(CaF)。 [4]

萤石的多数结晶为八面体和立方体,少见十二面晶体。也有八面体和立方体相交而成的组合晶体,在此条件下也可能生成结构复杂的十二面结晶。解理痕迹在多数晶体上有呈现,从较大晶体上剥落的解理块也很常见。

在八面体结晶下,解理块较扁平、呈三角形;立方晶体的解理块为扁的长方体。萤石的晶体往往出现穿插双晶,即两个晶体相互贯穿所构成的双晶现象。也有团簇而成的共生立方晶体,或为颗粒状、葡萄状、球状或不规则大块。 [7]

无色、紫色、丁香色、金黄色、绿色、蓝色、粉红色、香槟色、棕色

在{111}晶面族上,多为互相穿插的立方体,也有形成尖晶石双晶律的情况

(参考资料: [5-7]

(参考资料: [5]

(参考资料: [5]

萤石来自火山岩浆中,在岩浆冷却过程中,被岩浆分离出来的气水溶液中含有许多物质,以氟为主,在溶液沿裂隙上升过程中,温度降低,压力减小,气水溶液中的氟离子与周围岩石中的钙离子结合,形成氟化钙,经过冷却结晶后就得到了萤石。 [3]

为花岗岩、伟晶岩、正长岩的副矿物,在火山周边的喷气孔也可以发现萤石。也产自碳酸岩和碱性侵入岩中。沉积于热液矿脉及层控矿床中。在砂岩的自然衔接处萤石会产生粘合剂的作用。 [8]

与萤石共生的矿物有:钠长石、尖晶石、菱锰矿、重晶石、 [9] 黄铁矿、方解石、闪锌矿、天青石、白云母、石英、方铅矿、白云石、黄铜矿、 [5] 白钨矿、磷灰石、黄玉、锡石、黑钨矿。 [8]

较主要的萤石矿床区域位于:英国康沃尔、卡斯尔顿、德比郡、达勒姆;法国多姆山;瑞士勃朗峰;德国黑森林;西班牙阿斯图里亚斯;俄罗斯达利涅戈尔斯克;哈萨克斯坦卡拉奥巴;中国湖南;墨西哥奇瓦瓦州、科阿韦拉、杜兰戈;美国纽约、俄亥俄州、伊利诺斯州、田纳西州、科罗拉多州、新墨西哥州;加拿大安大略湖、不列颠哥伦比亚省;秘鲁瓦努科;纳米比亚;巴基斯坦。 [8]

呕吐石(Antozonite)

含有未结合的氟离子的萤石变种。 当该矿物断裂或被劈开时,会产生怪异的特殊气味。

蓝块萤石(Blue John)

具有紫、白色(或紫、黄色)相间的带状纹路的的萤石变种。

磷绿萤石(Chlorophane)

具有热释光特性的萤石,受到加热后会发出绿色亮光。

铈钇矿(Yttrocerite)

萤石变种,化学式为(Ca,Ce,Y)F2。当萤石化学结构中的部分钙元素被铈元素和钇元素替代后,就会变成铈钇矿。

钇萤石(Yttrofluorite)

萤石变种,化学式为(Ca,Y)F2。当萤石化学结构中的部分钙元素仅被钇元素替代时,就会形成钇萤石。

(参考资料: [7] ) 

萤石是唯一一种可以提炼大量氟元素的矿物。同时其还被用于炼钢中的助溶剂以除去杂质。在光学领域对于萤石的需求量较大。其人工合成晶体长大后可以制成多种特殊的透镜。该矿物在制作生产部分类型的玻璃和搪瓷时也有应用。

萤石的颜色鲜艳丰富,晶体光滑无暇,被称之为“世界上最鲜艳的宝石”。但因其硬度低,所以通常情况下不能被用作珠宝。但正因萤石质地柔软,所以当出现足够大的晶体时,便可以相对容易的用它来雕刻装饰物。该矿物在矿石收藏家中十分流行。尤其是一些品相良好的标本可以出现很高的价格。 [7]

关于萤石,有一个古老的传说。在古印度的一个小山岗上,当地人发现此处的眼镜蛇特别多,这些蛇常聚集在一块巨石周围。好奇的人们决定一探究竟。

人们摸黑登上山头,发现那块巨石竟发出幽幽的蓝光。趋光的特性让飞虫们奋不顾身地扑向石头,成为等待已久的青蛙们的美食,而青蛙兵团又引来了眼镜蛇的围捕。原来,蛇聚于此是为了守“石”待“蛙”。这种石头就是萤石。 [3]


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