馬志飛
礦物家族之中,最美者當屬寶石,然則礦物有數(shù)千種之多,而能成為寶石者不過一二百種,絕大多數(shù)都被深埋于地下默默無聞。隨著人們對礦物晶體收藏的熱度與日俱增,許多“冷門”礦物開始嶄露頭角,逐漸走進人們的視野。釩鉛礦就是其中最典型的代表之一。
1801年,西班牙礦物學家德里奧被政府派往北美洲的墨西哥,在一所礦業(yè)學院里擔任教授。一天,有人給德里奧帶來一塊在墨西哥某座礦山上發(fā)現(xiàn)的礦物,請他鑒定。德里奧看到礦物后也覺得很新奇,它的顏色為棕紅色,晶體為六邊形的棱柱狀,經檢驗發(fā)現(xiàn)其中含有大量的鉛元素。德里奧根據(jù)自己多年的礦物學研究經驗得出結論,這是一種新的礦物,于是給它取名為“棕鉛”,并對外宣稱這種礦物里面含有一種以前從未見過的金屬元素,就連這種金屬元素的名字都給想好了。
為了進一步確認其成分,德里奧將這塊標本寄給了當時著名的德國地質學家洪堡。洪堡派人檢測后非常草率地得出結論:德里奧所說的所謂新金屬只不過是前些年就已經發(fā)現(xiàn)的鉻元素而已。可能是洪堡作為權威地質學家的影響力太大了,德里奧竟然欣然接受了他的反駁,輕易放棄了自己的觀點。
20多年后,瑞典科學家塞夫斯特朗姆在冶煉生鐵時分離出一種新元素,并用斯堪的納維亞愛神—凡娜迪斯(Vanadis)之名給它命名為vanadium,翻譯成中文就是金屬釩。1830年,德國化學家維勒對之前德里奧提供的礦物樣品再次進行檢測后發(fā)現(xiàn),其中確實存在著一種新元素,而且這種新元素恰恰就是金屬釩。遺憾的是,為時已晚,發(fā)現(xiàn)金屬釩的榮譽只能被歸功于塞夫斯特朗姆。德里奧因為過于迷信權威,沒能堅持“大膽假設,小心求證”的科學研究方法,最終與金屬釩擦肩而過,失之交臂,也算是科學史上的一件憾事。
現(xiàn)在回過頭來看,德里奧當時命名為“棕鉛”的樣品其實就是釩鉛礦,也被稱為褐鉛礦。它是形成于鉛礦床氧化帶上的一種次生礦物,通常為明亮的橘紅色,人們有時也會發(fā)現(xiàn)棕紅色、棕黃色、灰色或無色的礦物,但其條痕(粉末的顏色)為淺黃色,晶體為長短不等的棱柱狀,邊緣為極其規(guī)則的六邊形,棱柱內常有中空現(xiàn)象。這些特點使得釩鉛礦較容易辨識。
目前,我們已知地球上有60多種含鉛礦物,釩鉛礦只是其中的一種,常與其他含鉛礦物共生,比如白鉛礦、鉛礬、鉬鉛礦、鉻鉛礦、砷鉛礦、磷氯鉛礦等。釩鉛礦由鉛、釩、氧和氯這4種元素組成,如果我們仔細觀察它的化學式Pb5(VO4)3Cl就會發(fā)現(xiàn),它與砷鉛礦(化學式為Pb5(AsO4)3Cl)和磷氯鉛礦(化學式為Pb5(PO4)3Cl)十分相似。的確如此,這三者不僅成因相似,都形成于鉛礦床的氧化帶,而且晶體結構相似,釩酸根、砷酸根和磷酸根陰離子具有相同的電荷,大小也基本相同,所以在礦物結構中的釩(V)、砷(As)、磷(P)可以互相置換替代。并且隨著其中所含的釩、砷和磷數(shù)量多少的變化,其顏色、比重也會逐漸發(fā)生變化,但晶型基本不變。這三者的主要區(qū)別是:釩鉛礦常為橘紅色,砷鉛礦多為黃色,磷氯鉛礦則多為翠綠色。
早在2000多年前的秦漢時期,我國人民就已經對釩鉛礦有所認識并加以利用了?,F(xiàn)存的秦始皇陵兵馬俑看起來灰頭土臉的,實際上它們原本都有彩繪,可謂千人千面、絢麗多姿,只不過歷經幾千年之后,彩繪逐漸剝落。
考古學家研究發(fā)現(xiàn),古人描繪這些彩俑用到的都是礦物顏料,如紅色的朱砂、綠色的孔雀石、藍色的藍銅礦等。至于黃色,則用到了并不常見的釩鉛礦,令人匪夷所思。
2004年,我國考古學家在西安理工大學曲江校區(qū)發(fā)掘了一座西漢時期的壁畫墓,對壁畫的顏料進行研究后發(fā)現(xiàn),其中的黃色顏料里含有大量鉛元素和釩元素。經進一步研究發(fā)現(xiàn),這種黃色顏料就來自釩鉛礦。后來,考古學家在西安發(fā)掘的唐朝宰相韓休的墓葬壁畫里也發(fā)現(xiàn)了黃色的礦物顏料釩鉛礦。種種跡象表明,我國陜西一帶存在釩鉛礦,而且很早就被人們所熟知。
到了現(xiàn)代,釩鉛礦主要用來提煉金屬釩。如果按照在地殼中的重量百分比來看,釩的含量并不低,排名位居第21位,列于鈦、錳、鋇、鍶、鎢等元素之后;但它不以自然元素的形式存在,而是以化合物的形式存在于巖石礦物中,較為分散,釩鉛礦就是其主要的礦物,大量聚集時便可作為釩礦石。
金屬釩是制造高速鋼合金的重要原料,這種合金材料具有超高的硬度、極佳的韌性和抗腐蝕性,雖然用釩制造合金可能比添加鉻或錳更昂貴,但釩合金的性能更好,應用價值更高。釩鉛礦還是提煉金屬鉛的次要礦物,只是重要性不及方鉛礦,偶有利用。
近年來,在礦物收藏熱的推動之下,目光敏銳的商人打破了釩鉛礦狹隘的工業(yè)應用途徑,精心包裝之后給它找到了新的“定位”,使之搖身一變成為越來越多的人所熱衷的收藏品。由于釩鉛礦顏色鮮艷,晶體形態(tài)規(guī)則,光澤明亮,組成的晶簇時常能構成有趣的圖案,如同互相嵌合的機械齒輪,具有很高的觀賞和收藏價值。不過,釩鉛礦的硬度很低,只有2.5~3,十分嬌嫩,稍有磕碰就會被破壞。目前,墨西哥、摩洛哥、納米比亞、美國等多個國家都有釩鉛礦床,而收藏價值最好的釩鉛礦標本主要來自摩洛哥,在收藏界享有盛譽,市場價格也逐年攀升。