科普-中华学生百科全书-第710部分

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上。

　　　　我们的眼睛，是无法看到地底下的情况的。地质人员根据地表的实际观

察，理论的研究，从而推断地下某一地方可能有矿。可是为了验证推断是否

正确，就需要将地底下的岩石或矿石取出来看一看。怎么取呢，这就需要钻

探。钻探就要用钻探机，在钻探机的钻头上，常常镶着许多金刚石。钻探机

上安了金刚石钻头，那真是如虎添翼，它能毫不费劲地攻破顽石，凿穿地层，

带着人们的希望向地下宝藏进军。用金刚石钻头钻探，远比用硬质合金钢钻

头钻进速度快，而成本低。

　　　　细粒金刚石是极好的磨料。用金刚石粉琢磨宝石金刚石几乎是唯一的方

法。用金刚石碎屑制成的砂轮，可用于各种仪器的精密加工。

　　　　坚硬无比的金刚石还有一个用途，就是做拉丝模。金刚石拉丝模用来抽

拉高质量的细金属丝，可以细到　0．01　毫米。用它抽出的金属丝不仅粗细均

匀，而且表面光洁。

　　　　在一些精密仪器中，用金刚石作耐磨的轴承、竖轴和枢轴等，也是利用

金刚石的一个方面。

　　　　金刚石还是一种半导体和很好的热传导体，在电子工业和空间技术领域

里，都非常有用。正因为金刚石有着上述重要的用途，因而，金刚石极受人

们的青睐，被列为特殊的战略物质。

　　　　迄今为止，人们开采金刚石，只能从埋藏有金刚石的原生矿床和次生砂

矿矿床中获得。次生砂矿床，是含有金刚石的岩石被风化后，流水把岩石碎

屑向别处搬运过程中，把金刚石携带到水流平稳的地方沉积下来形成的。也

就是说，发现次生砂矿床，从逻辑上就可以推断在其附近或周围地区一定埋

藏有金刚石的原生矿床。那么，原生矿埋藏在什么地方呢？经过多年的探索

与研究，我们已经知道，原生的金刚石只存在于一种稀少而又特殊的“金伯

利岩”体中。也就是说，要问金刚石哪里找，只能到金伯利岩体中。

　　　　金伯利岩体的形成与火山活动密切相关。我们知道，地球在漫长的形成

过程中，地壳中产生了无数大大小小的断裂带，这些地球身上留下的创伤，

是地壳的薄弱地带。地下深处灼热的岩浆在强大的内压力作用下，常常会沿

着这些断裂带侵入地壳或喷出地表。岩浆在向上运动过程中，由于出路（火

山口）常常被堵死，上升的岩浆在极其巨大的压力下逐渐冷却凝结。其中含

有少量纯碳，在高温高压下便结晶为金刚石。由于这种含金刚石的岩石，首

先是在南非金伯利城附近的火山岩管中发现的，所以就被称做金伯利岩。这

种岩石大多是在距今　0．7～1．4　亿年前形成的，因而这一时期是金刚石形成的

最重要时期。

　　　　岩管中的金伯利岩在漫长的地质年代中，受到风化破坏，变成一种蓝色

的泥土，金刚石由于又硬又稳定，便毫无变化地藏在了这些泥土中，随后随

着流水运动到低处沉积下来，便形成我们前面所讲的含金刚石的次生砂矿

床。

　　　　大约在　2500　年前，金刚石首先在印度被发现。但在我国发现的较晚，相

传在明朝时，在我国湖北长江流域曾发现了金刚石，清朝时，在山东沂蒙山

区也曾发现有金刚石；而有计划地开展金刚石的地质找矿工作，却是新中国

成立之后的事情了。本世纪　50　年代，在沅江流域首次找到具有经济价值的金

刚石砂矿床；60　年代在沂蒙山区发现原生矿床；70　年代，在该地又发现了规

模较大、品位较高，具有重大经济价值的原生矿床；进入　80　年代，我国又在

辽宁南部发现了　3　个金伯利岩带，上百个岩体。此外，在贵州和内蒙古也发

现了极富远景的金伯利岩体和金刚石矿床。从而使我国的金刚石探明储量，

跃居世界第六位。并于　1977　年　12　月和　1981　年　8　月在山东的沂蒙山区，相继

发现了常林钻石（重　158．786　克拉）、陈埠　1　号（重　124．27　克拉）等多颗宝

石级大钻石。

　　　　目前，我国的金刚石主要产自山东、湖南、辽宁等省。其中，山东沂蒙

山区天然金刚石的探明储量占全国一半多，山东省金刚石产量占全国产量的

4／5　以上，是我国最重要的天然金刚石产区。

　　　　随着生产的发展，工业上金刚石的需要量急剧增加，天然金刚石越来越

供不应求。于是，人们根据金刚石是碳在高温高压下形成的原理，纷纷研究

人造金刚石。1953　年，瑞典的　ASEA　公司第一次合成人造金刚石成功，不久

之后，各国相继研究了不同的生产方法，并投入了工业生产。我国在　60　年代

之后也逐渐大规模生产人造金刚石。

　　　　人工合成金刚石，主要是将石墨放在触媒中，加高温和高压，石墨即转

变为金刚石。但这样生产的金刚石颗粒小、成本高、技术难度大，而且生产

的多为工业金刚石。1989　年，郑州磨具磨削研究所青年工程师郑周经过刻苦

研究，认真探索，在常压大气开放条件下，用火焰法合成了金刚石和有特殊

用途的金刚石薄膜，把我国人工合成金刚石的研究和生产推上了一个新高

度。使我国成为继日、美之后掌握这项先进技术的国家。

　　　　总之，我国不仅是世界上金刚石储量比较丰富的国家，也是世界上人造

金刚石合成技术水平最高的国家之一。

　　　　液态金属——汞

　　　　一说到金属，大家就会联想到固体。这是因为我们平常见到的金属几乎

都是固体的缘故。但是，是不是还有液态的金属呢？有，在常温下，汞就是

唯一呈液态的金属。

　　　　其实，汞对大家来说并不神秘，它就是我们常说的水银。为什么把汞叫

水银呢？这主要与汞的一些特性有关。

　　　　汞并不是在任何情况下都呈液态，它只是在常温下呈液态。如果温度在

零下　38．7℃时，它会变成美丽的银蓝色固体；如果温度在　357．25℃时，它又

会沸腾气化。汞在常温下是稳定的，但如果加热至近于沸点时，它便会氧化

成红色的氧化汞。汞虽能溶于水，但与水不起化学反应，与盐碱和稀硫酸以

及碱也不起作用。汞在低温时不导电，但当它在高温下时，则既导电又能发

射绿色光和紫外线光谱。

　　　　此外，汞易流动，又能挥发，它的蒸气有毒，但硫磺却能制服它，所以

当少量汞洒落时，我们必须尽可能地收集起来或用硫黄粉覆盖处理。

　　　　汞是一种银白色、有极强金属光泽的液体，它很重，密度为　13．6，也就

是说，它比银和铝都重。正由于此，人们才给它取一个形象的名字——水银。

它在现代生活中有着广泛用途。

　　　　由于汞在　0℃～200℃之间时，体积膨胀系数变化均匀且不会沾湿玻璃，

因此我们便把它用于制做温度计；由于它化学活动性小，易流动、密度大，

我们又常常把它用在真空泵、气压计和水银蒸气灯等的制造上。

　　　　除上述特性外，汞最有趣的性质之一，是具有溶解除铁和铂以外几乎所

有的金属，它与这些金属所组成的合金；统称为汞齐。汞齐可以呈液态，也

可以是糊状或固体，汞齐中的金属仍保留它原有的性质。人们在很久以前便

利用汞的这个性质来提取金、银。汞的合金由于有可塑性和易硬性，因而我

们在医院里常见到医生用有锡、银或金的汞剂来补牙。

　　　　在医药上，有许多汞的化合物：像日常外伤用的红药水，作泻药用的甘

汞、消毒用的升汞、中药用的朱砂等都是汞的化合物。

　　　　此外，爆破上用的雷汞也是用汞制造的。

　　　　据不完全统计，目前汞在冶金、电气、仪表、化工、农业、美术、医学

等方面的用途达　1000　多种，而且在现代国防及宇航科学领域中也有许多用

途。

　　　　汞在地球上是很分散的，成因也较复杂。我国的汞矿多是原生沉积的。

含汞的矿物在自然界有　20　多种，但主要以辰砂（硫化汞）为主。辰砂是因为

在我国湖南辰州所产的硫化汞质优量多，故如此称之。

　　　　我国汞矿的开发历史非常悠久，约在　4　千年前就已能大量生产水银。据

文献记载，我国在　3000　年前就已利用汞治癞病了。秦汉时开采的汞矿除用作

药才外，还用作颜料。朱砂的名字就是因为它呈鲜艳的朱红而来的。

　　　　辰砂在我国古代是一种贵重的药物。历代的“金丹家”和药物学家都非

常重视它，他们期望用它来炼制成黄金或仙丹，以求发财或长寿，并给了它

“灵液”、“姹女”、“青龙”等美称。这实在是无知和梦想。因为许多金

丹家，甚至皇帝，都是由于过量服用用汞炼制的“仙丹”而一命呜呼的。

　　　　我国的汞矿，古今中外早已有名。汞虽然在地球上是很分散的，但我国

的汞矿床却以规模大、品位高而著称。我国汞矿的探明储量目前居世界第三

位，汞矿几乎遍及全国。其中，贵州、湖南、四川、广西和云南等省产汞最

多，尤以贵州最著名。贵州的探明储量和年产汞量均占全国总量的　80％以

上，有“汞矿省”之称。贵州汞矿（万山）是目前我国最大的汞和朱砂生产

基地。1980　年，我国就曾在万山发现一颗世界罕见的辰砂晶体，长　65．4　毫

米，宽　35　毫米，高　37　毫米，净重　237g，是世界最大的辰砍晶体，故取名为

“辰砂王”，现藏于北京地质博物馆。

　　　　深海珍宝——锰结核

　　　　锰结核这个名称的来历，是和它的构造紧紧联系在一起的。这种矿产含

锰、铁较多，加之每块矿石往往都有一个由生物骨骼或岩石碎片构成的核，

所以被称作锰结核或铁锰结核。它最早是在　100　多年前，即　1873　年　2　月由深

海考察船“挑战者”号在进行海洋环球考察过程中发现的。

　　　　1872　年，英国海洋调查船“挑战者”号，在海洋学家汤姆森教授的率领

下从英国希尔内斯港出发，驶向浩瀚的大西洋。1873　年　2　月　18　日，“挑战

者”号航行到加纳利群岛的费罗岛西南大约　300　公里的海域作业，他们用拖

网采集洋底沉积物样品时，偶然发现了一种类似鹅卵石的东西，他们当时还

没想到，沉睡在海底亿万年的深海珍宝让他们发现了。1873　年　3　月　7　日，他

们再次从拖网中发现了这种奇怪的鹅卵石。之所以奇怪，是因为鹅卵石大都

分布在海滨和浅滩，四五千米深的大洋底哪来的鹅卵石呢？这一次，引起了

汤姆森教授的极大兴趣，他当即作了记录。后来，他们又在大西洋、印度洋

和太平洋采得了这种鹅卵石，这些样品被大英博物馆当作海底珍品收藏了起

来。1882　年，约·雷默爵士和地质学家雷纳教授才系统地对这些样品进行了

研究，9　年以后，他们俩发表了详细的研究报告，把这种鹅卵石正式命名为

“锰结核”。

　　　　为了更多地得到海洋矿产资源，从　70　年代起，许多国家把深海底锰结核

的开发研究，列为海洋科学研究的重要课题，并首要进行矿区的锰结核分布、

储藏量、金属含量和开采环境条件方面的调查。通过调查证实，锰结核的储

藏量极为巨大，分布面积甚广。根据分析，结核中除了铁和锰外，还含有铜、

镍、钴等　30　多种金属元素、稀土元素和放射性元素，其中锰、镍、钴在目前

技术条件下都具有工业意义。从结核中回收金属的试验也取得了成功。美国

已设计出特制的冶金炉，用电解法提取铜、钴、镍、锰，纯度达到　90％以上。

1978　年　3　月，由日本、加拿大等国参加的国际企业集团，用气吸法采矿系统，

在太平洋夏威夷东南水深　5000　米的深海底，采出了　300　多吨锰结核，从而转

入了即将开发阶段。据统计。目前在大洋底发现具有经济远景的锰结核矿区

有　500　多处。

　　　　1979　年，我国海洋科学工作者在太平洋赤道海域考察中，从　4000～5000

米水深的深海底取得了锰结核矿样，其中最大的一枚锰结核直径为　5　厘米，

标志着我国研究、利用和开发海底矿产资源进入了新的阶段。

　　　　锰结核的形状是多种多样的。有的呈块状；有的呈薄薄一层附在海底岩

石上；而大多数都呈结核状，有的浑圆，有的有棱有角，有的许多结核聚集

在一起，成为葡萄状或其他更为复杂的形状，这就是通常所说的锰结核。结

核的颜色从黑色到黄褐色，一般以土里色为常见。多数结核的表面模糊不清，

但也有的透明度很好，如美国东海岸外采到的结核，就有似玻璃的光泽。

　　　　　锰结核的个体有大有小，相差十分悬殊。小的如同沙粒一样，直径还不

到　1　毫米，甚至更小，要放在显微镜下才能观察；大的直径可达几十厘米；

最常见的是在　0．5　厘米到　25　厘米之间，有的巨型结核，直径在　1　米以上，重

达几十至几百公斤。1967　年，深海研究潜艇“阿鲁明诺号”采到了一颗　90

公斤重的锰结核，苏联调查船“勇士号”在第　43　次航行在夏威夷岛西部水下

山脉的斜坡处，于　3800　米深的海底中发现了一颗至今世界上最大的锰结核

块，重达　2000　公斤。

　　　　　结核的硬度不大，一般只有摩氏硬度级的　1～4　度，平均在　3　度。

　　　　　锰结核的内部中心有一核，该核可能是一粒海底火山碎屑，或碳酸盐质

或磷酸盐质岩屑，也可能是鲨类齿、鲸类耳骨、有孔贝壳或宇宙尘等。核外

是清晰的环带状构造。

　　　　　锰结核的化学成分包括锰、铁、镍、钴、铜等　28　种，它们高出地壳中平

均值的　27～46　倍，高出海水中含量的　100　万倍。同一地点的锰结核，其总体

成分彼此都很一致。单个结构说来，最外层接触