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蓝铜矿

蓝铜矿(Azurite)是一种含铜的碱性碳酸盐矿物,又称石青、(药名)扁青、碧青、大青,化学式为Cu3[CO3]2(OH)2。蓝铜矿属于单斜晶系斜方柱晶类,其晶体十分稀少,同时具有纤维放射状和同心层状结构。蓝铜矿多为深蓝色,也有绿色、孔雀石绿和暗绿色等。

铜矿是一种含铜碳酸根的蚀变产物,作为铜矿的伴生产物,常与孔雀石共生或伴生,在一定条件下易与孔雀石相互转化。

蓝铜矿主要分布在美国、俄罗斯乌拉尔山区、澳大利亚法国纳米比亚等,在中国境内主要分布于广东阳春、湖北大冶、赣西北等地区。主要应用用途包括制作颜料、制作工艺品、入药保健、铜矿定位、提炼铜和制备铜化合物等。

主要特性

矿物组成

蓝铜矿属于蓝铜矿族,化学式为Cu3[CO3]2(OH)2,主要为2CuCO3·Cu(OH)2或Cu3[CO3]2(OH)2,其中铜氧化物(CuO)69.24%,二氧化碳(CO2)25.53%,水(H2O)5.23%,成分构成相当稳定。

物理特性

蓝铜矿的多色性较强,有不同深度的蓝色,多为深蓝色,也有绿色、孔雀石绿和暗绿色等,条痕为浅蓝色。在偏光镜下呈现出浅蓝至暗蓝色,具有色彩浓淡不一的条状花纹,这是其他宝石所没有的。

蓝铜矿具有玻璃光泽、丝绢光泽蜡状光泽,透明至不透明。蓝铜矿不溶于水,但溶于盐酸,有气泡生成,不能接触酸性和碱性物质,很容易损伤表面光泽。蓝铜矿易熔,加热后颜色会变黑,将蓝铜矿末放在还原焰的火中烧之,则有小铜珠产生。

蓝铜矿莫氏硬度3.5-4,性脆,韧度差,密度3.7-3.9kg/立方米,比重3.77-3.78,折射率1.730-1.836,Ng=1.838,Nm=1.758,Np=1.730,双折射0.106,解理{011}、{100}完全或中等,断口呈贝壳状至参差状。

结构特性

晶体结构属于单斜晶系。C2h5-P21/c;a0=0.500nm,b0=0.585nm,c0=1.035nm;β=92°20';Z=2。主要粉晶谱线3.50(100)、5.15、2.53(80)、3.54(70)。晶体结构中,CuI被2O和2(OH)包围呈矩形多面体,平均原子间距为0.19nm。CuII被3O和2OH包围呈四方单锥状多面体。平均原子间距CuII-(O,OH)(5)=0.207nm,C-O(3)=0.17nm。两种配位多面体通过共用(OH)在相互垂直的方向上联结。CuI位于单位晶胞(100)面的角顶和中心,CuII成对地依对称中心分布。每个(OH)与3个Cu离子相连,[CO3]的每个O离子与一个Cu离子相连。CuI-(O,OH)4矩形通过CuII配位多面体的联结,平行于b轴呈链。

晶体形态属于斜方柱晶体,晶体通常呈柱状、短柱状或厚板状,集合体呈块状、钟乳状、结核状、皮壳状、厚板状、土状、致密粒状、晶簇状、放射状或被膜状等。

形成原因

铜矿是表生风化作用产物,常作为铜矿的伴生产物,是一种含铜碳酸根的蚀变产物。主要在铜矿床氧化带、铁帽及近矿围岩的裂隙中产生,易溶硫酸铜方解石相互作用而成,或与含碳酸水溶液作用生成。蓝铜矿的形成涉及化学反应。原生铜矿物中的铜离子 (Cu²⁺) 通过循环地下水浸出。这些铜离子与周围自然存在的碳酸根离子 (CO₃²⁻) 发生反应或通过渗透水引入。化学反应可概括如下:Cu2⁺ + 2CO₃2⁻ + H2O → Cu₃(CO₃)2(OH)2 (蓝铜矿) + H⁺。

蓝铜矿常与孔雀石共生或伴生,其形成一般稍晚于孔雀石,但有时也被孔雀石所交代。当蓝铜矿和孔雀石共生时,称为“蓝孔雀石” (Azurmalachite)。蓝铜矿可与孔雀石相互转化,当温度增高或因风化作用使CO2减少、含水量增加,蓝铜矿易变为孔雀石,在干燥季节且具备足够碳酸的条件下,孔雀石又可转化为蓝铜矿。

分布区域

世界主要产地有美国、俄罗斯乌拉尔山区、澳大利亚法国希腊罗马尼亚、巴西、墨西哥刚果赞比亚纳米比亚等。中国主要产地有广东阳春、湖北大冶、赣西北、青海省西藏自治区四川省湖南省等。

宝石级晶体主要来自美国亚利那州和新墨西哥州,但已近枯竭。目前主要来自纳米比亚楚梅布里昂近郊切西地区(Chessy),后者产出的蓝铜矿优质大晶体的专为切西石(chessylite)。我国广东阳春产有美丽晶,常呈花卉状,是极佳的观赏石,单个晶体色深,透明度不足,且也近采竭。

美国

美国西南部亚利桑那州是蓝铜矿的重要产地,该州以其丰富的铜矿床而闻名,蓝铜矿通常作为这些矿床中的次生矿物形成。著名蓝铜矿包括Bisbee和Morenci矿。

刚果(金)

刚果(金)是铜矿石的主要生产国,这些矿床通常伴生蓝铜矿,该国南部的加丹加铜新月区以其铜和蓝铜矿而闻名。

纳米比亚

铜矿存在于纳米比亚的各种铜矿和矿区中,其中楚梅布矿以生产高品质的蓝铜矿标本而闻名。

摩洛哥

摩洛哥以其包括蓝铜矿在内的铜矿藏而闻名。该地区的矿山经常产出具有鲜艳蓝色的蓝铜矿标本。

澳大利亚

蓝铜矿主要存在于澳大利亚的一些铜矿中,其中伊萨山布罗肯希尔地区以含有蓝铜矿的铜矿床而闻名。

墨西哥

墨西哥有几个铜矿,偶尔会发现作为次生铜矿物组合的一部分的蓝铜矿,其中米尔皮拉斯矿等地出产了蓝铜矿标本。

应用领域

制作颜料

鲜艳的微蓝绿色十分特殊,酷似孔雀羽毛上斑点,中国古代称为“孔雀石”“石绿”或“青琅”,是矿物中最吸引人的装饰材料之一。质纯色美的蓝铜矿碾成粉后可用来制作成天然蓝色的颜料,色彩鲜明,化学成分相对稳定,不易褪色变色。蓝铜矿作为人类自古以来就十分熟悉的矿石埃及人经常把蓝铜矿磨成粉末制作颜料。

被广泛应用在壁画绘制、中国画中的常用蓝色矿物颜料石青是由蓝铜矿提炼而来,经过将蓝铜矿粉碎、研磨、筛选等工序后,按照一定的比例加入水、胶或者油类调和生产而成。中国古代称之为“金青”“空青”“兽青”等,自明朝起统称为“扁青”。在青绿山水画中用于染凸出部位的山石,是青绿山水之主色。与孔雀石可混色制出不同程度偏绿或偏蓝的群绿色。同时古埃及艺术中著名的蓝眼妆通常含有蓝铜矿,在中世纪的欧洲,蓝铜矿被称为“天蓝色的石头”,被用于创作彩绘手稿和彩色玻璃窗,为宗教和艺术作品增添了绚丽的蓝色。

制作工艺品

颜色均匀、质地通透的蓝铜矿可用来制作工艺品,由于蓝铜矿硬度低,耐用性差,用于珠宝首饰时极易磨损,无法长时间保持好的光泽,故多用来做雕刻材料、摆设品、串珠和胸针等,成为一种高雅的欣赏石。此外由于加热很容易破坏蓝铜矿,因此所有蓝铜矿标本的镶嵌都必须在室温下进行。圣彼得堡的圣·伊萨克大教堂的大圆柱上镶着蓝铜矿石,蓝铜矿也用于雕刻各种礼拜用品和装饰品,壁炉和桌面镶嵌等,中国公元前十三世纪殷代已有孔雀石石簪工艺品,而北美土著人民将蓝铜矿用于装饰目的,将其制作成珠宝和装饰品。

入药保健

蓝铜矿具有药用价值,矿石扁青)祛痰,催吐,破积,明目;层状矿石(曾青)镇惊,明目,杀虫脒;球形或中空状矿石(空青)明目,去,利窍。药用蓝铜矿以色深蓝,条痕淡蓝,无杂质者为佳。此外蓝铜矿可以制成保健品,有增强身体敏感度,让人头脑清醒的功效;还能够减轻咽喉痛、沙哑及喉炎等病症,排除精神障碍。

铜矿定位

作为原生含铜矿物氧化后所形成的次生矿物,蓝铜矿的出现可作为找寻原生铜矿床的标志。由于蓝铜矿石是寻找铜矿的标志性围岩蚀变的矿化,地质员在野外找矿时看到滚石或原生蓝铜矿,在附近开展更加详细的工作就可以找到原生铜矿体。

提炼铜和制备铜化合物

由于其碳酸铜成分,蓝铜矿可作为铜矿石开采。理论上,蓝铜矿含铜69.2%,大量富集时便可以作为铜矿石开采和利用,以提炼铜和制备铜化合物,距今4,000年前生活在阿拉伯西奈半岛上的古埃及人就开始将开采的蓝铜矿冶炼成金属铜。

历史

蓝铜矿炼铜

铜矿的利用是人类历史的断代的标志之一,据考古学家考证,人类使用铜矿的历史始于古埃及时期,是古埃及文明的缩影,那个时候人类先祖就已经能在阿拉伯的西奈半岛上将开采的蓝铜矿冶炼成金属铜,距今已有4000多年的历史。

治疗与神秘主义

自古以来,蓝铜矿就被认为是有助于提升灵气的宝石,早在4000年前古埃及人就开采了苏伊士和西奈之间的矿山,利用孔雀石作为儿童的护身符,驱除邪恶的灵魂。在古埃及古罗马,祭司们都有佩戴这种宝石的习惯,以便能够倾听神的声音。在德国,人们认为佩戴孔雀石的人可以避免死亡的威胁。在不同的文化中,蓝铜矿被认为具有形而上学的特性,包括增强心灵能力、促进精神洞察力的能力。蓝铜矿的“蓝色” 对打开精神世界的大门有着极大的力量,蓝铜矿的蓝色可以对第三只眼所在的眉间生命轮(第六生命轮)发挥作用,与宇宙的睿智产生交流,对冥想的效果也十分理想,可以迅速消除精神的疲劳。

名称来源

蓝铜矿由让·博丹(Beudant)1824年发现于法国,命名取自蓝色一词(法语名字azurite与蓝色azur相近)。在里昂附近切赛地区(Chessy)拥有出名的蓝铜矿矿场,产出过不少上乘的蓝铜矿,因此蓝铜矿也被冠以当地的地名“chessylite”。

参考资料

岩矿博物馆.中国科学院地质与地球物理研究所.2024-03-01

蓝铜矿:特性、形成、用途 » 地质科学.zh-cn.geologyscience.com.2024-03-01

比宝石还漂亮的矿石——蓝铜矿.郭颖 珠宝学者.2024-03-01

蓝铜矿 - Patrick Voillot.www.patrickvoillot.com.2024-03-01