金紅石為他人作嫁衣裳

馬志飛

或許你沒有聽過它的名字，但你一定見過它的光芒。寶石家族里沒有它的一席之地，可很多寶石因它而身價(jià)大增；平日里難以見到它的身影，可我們的生活因它而多了一抹最亮的白色。這就是甘當(dāng)“綠葉”的金紅石，一種低調(diào)卻很有用的珍貴礦物。

寶石的“最佳助手”

水晶家族中有一個(gè)特殊的品種，原本晶瑩剔透的水晶里包含著許多針狀、方向不規(guī)則的礦物，看起來就像是筆直的發(fā)絲一樣，所以得名“發(fā)晶”。

水晶里面的這種“發(fā)絲”究竟是什么東西呢？

礦物學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)晶內(nèi)部的礦物可以有多種，如陽起石、電氣石、金紅石等，其中，包含有金紅石的發(fā)晶最為珍貴。這些棱柱狀的金紅石生長在水晶里，雖然細(xì)小，卻清晰可見，形態(tài)十分美麗。

金紅石，英文名稱為rutile，由18世紀(jì)德國著名地質(zhì)學(xué)家維爾納命名。該名稱來源于拉丁語，原意是“淺紅色”，這恰恰反映了金紅石的外觀，即具有紅色色調(diào)。金紅石的主要成分為二氧化鈦，化學(xué)式為TiO2，有時(shí)候會(huì)因?yàn)楹猩倭康蔫F、鈮、鉭等物質(zhì)而改變色調(diào)，呈現(xiàn)為暗紅、褐紅、黑褐色，當(dāng)雜質(zhì)的含量達(dá)到一定限度時(shí)，可分別稱其為鐵金紅石、鈮金紅石和鉭金紅石。

除了水晶之外，很多寶石里都可能出現(xiàn)金紅石的身影，如紅寶石、藍(lán)寶石、石榴石和紅柱石。金紅石的存在能讓寶石展現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)效應(yīng)，大放異彩。所以，有人說，金紅石是寶石的“最佳助手”。世界上著名的“昆士蘭黑星”藍(lán)寶石，不僅個(gè)頭大，重達(dá)733克拉；更吸引人的地方在于，在光線照射之下，它的頂部會(huì)出現(xiàn)6道交叉的亮線，仿佛閃耀的星星，這就是典型的星光效應(yīng)?！袄ナ刻m黑星”之所以能夠出現(xiàn)迷人的星光，原因就在于，這塊藍(lán)寶石中含有三組細(xì)針狀的金紅石，它們彼此按照120°交叉分布，把這塊藍(lán)寶石切割打磨成圓頂狀之后，強(qiáng)烈的光線在穿透寶石時(shí)經(jīng)過反射和散射，會(huì)產(chǎn)生相互交叉的明亮光帶，可形成“六射星光”。當(dāng)然了，隨著包裹的金紅石的數(shù)量不同，寶石里面偶爾還會(huì)出現(xiàn)“四射星光”和“十二射星光”的情況。

以假亂真的“五彩鉆”

金紅石默默無聞，一生只“為他人作嫁衣裳”，那它本身能否成為寶石呢？

礦物學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，金紅石不僅具有明亮的金剛光澤，而且對(duì)光線具有很高的折射和色散能力，其折射率為2.61～2.9，比鉆石還要高，色散值為0.28～0.33，超過鉆石6倍之多，為礦物之最。這也就意味著，金紅石能夠產(chǎn)生極強(qiáng)的火彩。不幸的是，天然產(chǎn)出的金紅石沒有足夠的透明度，不能像鉆石那樣純凈無瑕。因?yàn)樯⒅翟礁撸硎镜V物對(duì)白光的分解能力越強(qiáng)，結(jié)果導(dǎo)致金紅石在天然狀態(tài)下總是帶有一些淺黃色；加之金紅石的硬度不大，莫氏硬度僅為6～6.5，不耐磨，易損壞，所以未能成為大眾化寶石。

不過，金紅石天生的缺陷難不倒聰明的科學(xué)家。1948年，美國一家公司在實(shí)驗(yàn)室里人工合成出了金紅石。這種合成金紅石不僅能夠呈現(xiàn)出極好的透明度，而且其中若加入一些特定的微量元素，還能使它們產(chǎn)生彩色效果，經(jīng)過適當(dāng)?shù)那懈钐幚砗?，幾乎可以與鉆石相媲美。后來，合成金紅石就成為鉆石的仿制品，并被賦予了一個(gè)美麗動(dòng)聽的名字—“五彩鉆”。在誕生之初，“五彩鉆”曾大受歡迎；可時(shí)隔不久，廣大消費(fèi)者就發(fā)現(xiàn)，這些寶石很容易遭受磨損，且光芒難以持久。于是，風(fēng)靡一時(shí)的“五彩鉆”猶如曇花一現(xiàn)，很快就沉寂下去。

區(qū)分人工合成的金紅石與鉆石并不難：首先，二者硬度不同，人工合成的金紅石的硬度與鉆石相差甚遠(yuǎn)；其次，人工金紅石的比重比鉆石大；此外，人工合成的金紅石具有很高的雙折射率，在放大鏡下觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)透過其物體有重影現(xiàn)象，而鉆石沒有這種現(xiàn)象。

“第三金屬”的來源

現(xiàn)如今，金紅石主要用于工業(yè)領(lǐng)域。在理論上，金紅石中含有60%的鈦，是提煉金屬鈦的重要原料。

鈦是一種銀灰色金屬，從外表看，與鋼鐵很像，但它在物理性能上遠(yuǎn)勝于鋼鐵—同樣體積下，鈦的重量大約只相當(dāng)于鋼的一半，而強(qiáng)度毫不遜色。與鋁合金相比，鈦稍微重一些，但其強(qiáng)度是鋁合金的兩倍。不僅如此，金屬鈦還具有非常強(qiáng)大的抗腐蝕能力，能夠抵御稀鹽酸、稀硫酸及大部分有機(jī)酸的腐蝕。所以，有人稱鈦是繼金屬鐵和鋁之后的“老三”，美其名曰“第三金屬”，其應(yīng)用領(lǐng)域因此而日益廣泛，如美國的F-22“猛禽”隱形戰(zhàn)斗機(jī)、SR-71“黑鳥”戰(zhàn)略偵察機(jī)、“鸕鶿”號(hào)無人機(jī)以及俄羅斯的“阿爾法”級(jí)攻擊潛艇，為了提高自身的機(jī)動(dòng)性能，都是采用鈦合金制作的殼體。

一直以來，鈦被人們認(rèn)為是一種稀有金屬，但實(shí)際上，地殼中蘊(yùn)藏的鈦元素十分豐富，幾乎在所有的巖石、土壤和水體中都存在，它的儲(chǔ)量比銅、鎳、鉛與鋅還要高。鈦之所以被認(rèn)為是稀有金屬，主要是由于人們難以從原料中提取金屬鈦，而且其分布較為分散。目前，冶煉金屬鈦的主要礦物原料有兩種：一種是鈦鐵礦，另一種就是金紅石。

此外，金紅石還有一個(gè)非常重要的用途，那就是制造鈦白粉。所謂的鈦白粉，就是金紅石經(jīng)過粉碎、去除雜質(zhì)之后形成的白色粉末。鈦白粉以亮度高、性質(zhì)穩(wěn)定而著稱，是目前已知的性能最佳、應(yīng)用范圍最廣的白色顏料，號(hào)稱“白色顏料之王”，可用來生產(chǎn)制造油漆、紙張、塑料、橡膠等。由于鈦白粉無毒，還被廣泛應(yīng)用于化妝品和食品行業(yè)，如有些白色香皂、牙膏和剃須膏中就含有一定量的鈦白粉。不過，由于天然金紅石的儲(chǔ)量日益減少，如今，在鈦白粉制造業(yè)中，人們?cè)絹碓蕉嗟厥褂萌斯ず铣傻慕鸺t石。

天然金紅石既可以形成于火成巖和變質(zhì)巖中，又可形成于砂礦之中。由于它的比重很大，為4.2～4.3，而且理化性質(zhì)比較穩(wěn)定，含有金紅石的巖石遭受風(fēng)化破壞之后，經(jīng)過流水搬運(yùn)，會(huì)沉積在濱海形成砂礦。實(shí)際上，世界上大部分被開采的金紅石都來自于砂礦，通常由特殊的采砂船挖掘開采。目前，世界上主要的金紅石產(chǎn)地有美國、澳大利亞和巴西等。我國主要的金紅石產(chǎn)地是湖北省棗陽市大阜山金紅石礦和山西省代縣碾子溝金紅石礦，僅這兩個(gè)礦的資源儲(chǔ)量就占到了全國金紅石儲(chǔ)量的97%；此外，河北、河南、陜西、江蘇、山東、安徽等地亦有少量產(chǎn)出。目前，我國的金紅石產(chǎn)量仍然滿足不了工業(yè)需求，更多的則需要進(jìn)口。