到了海边,我们可以看到岸边和水下堆积着大量的砂子。这些砂子跟我们日常生活、工农业生产和科学研究都有密切的关系。最简单地说,房屋建筑、修桥铺路都需要砂子。但把海砂拿来去建房修桥铺路可以说是较原始的运用。因为,海砂中比重较大的矿物是很多的。海砂中含有金子,经淘选,可以找到金子,而且还能选出比金子有用得多的石英、金刚石以及含有大量稀有元素的金红石、锆石、独居石等砂矿。在有的海滩砂子中,矿物要占整个砂子的40%。
在海滩上常常见到一些白色透明的颗粒,在阳光下闪闪发光。这些小小的颗粒叫做石英,它的化学名字叫二氧化硅,是含石英的岩石(如花岗岩)风化而来的。它是海砂中的宝物,也是常见的、蕴藏量高的矿物。
人们从海砂中得到石英,从中提炼出多晶硅和单晶硅。晶硅可以广泛运用到各行各业,小到钟表和精密仪器必不可少的钻石,大到玻璃、陶瓷、水泥、冶金、机械、化工、电气等许多工业方面都需要,但是最重要的是用在半导体方面。硅晶体管是近代的新发明,如半导体收音机、无线电发报机、雷达等精密仪器都少不了它。由于硅晶体管有电子管所没有的许多特点,它可以在150℃~200℃的环境中工作,它的体积小,重量轻、耐用、省电、结构牢、效率高,所以它被人们广泛应用在无线电技术、电子计算机、自动化技术和火箭导航等方面。
金红石也是一种重要的矿物。从金红石这种海砂矿物里,可以提取出制造火箭、卫星所需要的金属钛。钛是一种新的轻金属,它异常坚固,抗腐蚀力强。它的熔点非常高,纯钛要到1725℃才开始熔化,比钢的熔点要高200℃。钛的硬度和铁差不多,但重量几乎比铁轻一半。在制造超音速飞机、火箭、卫星、航天飞机,仅采用制造飞机用的铝镁合金就不能满足要求。因为,火箭等高速航天器在高空中飞速行驶,由于外壳和空气摩擦产生很高的温度,所以要求外壳材料既轻又牢而且还能耐高温。钛在这里就显示出独有的特性,成了制造火箭、卫星不可缺少的原材料。
金刚石是一种珍贵的矿物。原生金刚石常产生在一种黑绿色的岩石中,由于风化和流水的搬运,也会来到沿海岸的砂砾中。金刚石有淡黄、天蓝、深蓝、红或黑等各种美丽的颜色和很强的光泽。金刚石的最大特点,就是坚硬无比,是天然物质中最硬的矿物。因此,在工业上用途很广,除了充当精密仪器的钻以外,在钻探机上专门充当“开路先锋”——钻头。它还能切割玻璃,磨削金属或用来抽极细的硬金属丝(如灯泡钨丝)。
锆石矿是一种极贵重的金属矿物。从海砂中提取的锆石矿,经过人工提炼,可用来做核反应堆和燃料元件的防护屏。另外,独居石中提炼出的钍,经过加工可以代替铀作为核反应堆的原料,用来发电,制造核武器。
海砂中所含的矿产还远不止这些。其他如金、铂、铁、铬、锡、钨、刚玉等,也都是工业建设中不可缺少的宝贵资料。那么,人类是怎样在海砂中寻找这些宝贵的矿产呢?
我们知道,经河流、风、海浪搬运来的砂子,根据它们本身的比重不同由波浪、海流的分选而富集成矿。所以,滨海砂矿很多分布在河口附近以及沙坝、沙嘴的顶端。因为,这些地方受到风浪、海流的作用,轻的物质被卷走,只有重矿物才能停留下来。一般情况下,人们在某一海滩发现重矿物,那就可以根据海底砂矿去寻找它的来源地——原生矿。同样,在海岸上发现富集的砂矿,那么在地质构造或地形特点与它相同的附近海底也可能发现。例如,东南亚的锡矿就是先在陆上发现,后在海底找到的。
找到重砂矿,最简便的方法就是像淘米一样进行淘洗分离。先将重砂淘离出来,然后进行分析鉴定。用磁铁来分辨矿物的磁性。例如磁铁矿就有较强磁性,用切割的方法来分析矿物的硬度。例如金刚石的硬度最高,锡石、锆石和金红石硬度稍次,独居石硬度低。此外还可以根据矿物的颜色,例如金红石是暗红色,独居石是棕黄色,钛铁矿为铁黑色;再者,还可依据矿物的比重,例如同样大的磁铁矿比石头重一倍多,以及矿物的形状、光泽等进行分析。最后确定所找矿物的性质。
总之,富饶的海洋为人类提供了丰富的矿产资源。只要我们加强对它的开发利用,就能为人类社会的建设增加更多的资源。
诱人的黄金从古到今,“黄金”这两个字不管对一个国家还是一个人,都有着极大的吸引力,拥有黄金就等于拥有了财富。所以,古今中外有不少人做过“黄金梦”;有不少人想学“炼金术”,能有“点石成金”的法术。黄金不仅是财富的象征,在西方,带有精美而昂贵的黄金首饰,如戒指、耳环、项链、胸饰、别针、手镯等,出入社交界,是高贵的象征,视为最时髦的事,现今我国,佩带黄金首饰的女士、先生也愈来愈多。由于黄金具有较好的导电性和其优异的延展性,随着现代镀金和合金技术的飞速发展,黄金及其合金在核反应堆、喷气发动机、火箭、超音速飞机、电子器件、人造纤维、宇宙飞行等方面,都获得了广泛的应用。
1972年3月2日,美国发射了“先锋-10”号探测木星的宇宙飞船。在这条飞船上,除了某些部件在制造中采用了合金以外,还引人注目地安装了1台唱机和1张金唱片。这张唱片的直径为305毫米,为铜质喷镀金,它录有“地球的声音”,在瓷唱头、钻石唱针的控制下,可以反复播放。唱片制造得十分精致,经过10亿年也不会失效。这张唱片可以连续放2个小时。唱片中有关于人类起源和发展的各种信息,有35分钟的各种自然声音:风声、雨声、雷电声、动物叫声和流水声等。27首世界名曲、55种语言的问候词、联合国秘书长的口述录音,及美国总统卡特签署的电报等。
这张金唱片带着以联合国秘书长为代表的地球国家对外星人的问候飞离地球,于1973年12月3日飞过木星,发回所拍摄的照片;1989年掠过太阳系中最远的行星冥王星,后以每秒17千米的速度飞向更为广阔而遥远的宇宙。在这只宇宙飞船上,黄金所显示的各种优良特性得到了更大的发挥。可以说,它的作用是其他任何金属所无法替代的。
世界杯足球赛令全世界人们振奋激动,而它的奖杯先后有两只,第一只叫“金女神杯”,由法国巴黎著名的首饰技师弗列尔精心铸造,女神的雕像是用1.8千克的纯金做成的,仅黄金就价值1.4万美元。由于这只奖杯价格昂贵,容易引起盗贼的注意,所以每次进行比赛时都要层层设防,严加守护。但是这只奖杯于1966年在伦敦展出时,还是被胆大包天的小偷偷走,后来在警方的追踪下,以重金相许,才被赎回。巴西足球队因3次在世界杯赛中夺冠而占有了这只奖杯,后又被盗走,至今不知下落。
第二只奖杯是1971年由意大利著名雕塑家加扎尼亚精心制作的,奖杯是用18K金塑造的两个大力士,两双手高擎着地球,高36厘米,重5千克,当时价值为2万美元。这又是一件为世人所羡慕的荣誉品;各国足球健儿们心目中的“王冠”。然而必须3次获得世界杯足球赛冠军才能据为己有,这又谈何容易呢!当这只奖杯运到西班牙时,西班牙举国欢欣,为了保护这只奖杯的安全,有关部门竟奏请国王动用军队和装甲车扩送存入银行,直到球赛发奖时才取出来。
电影艺术界中的奥斯卡金像奖,是一座镀金人像,金的价值虽然不高,但它给予艺术家们的荣誉却是无与伦比的,它远远地超过了金像本身的价值。我国电影界的金鸡奖和百花奖,印度电影的金球奖和菲律宾马尼拉的金鹰奖,奖品也都是镀金的。与世界杯足球赛的奖品相比,当然是微不足道的,但是它们所代表的荣誉,却都是令人羡慕的。那么,黄金为什么会受到人们如此的重视?黄金又是怎样被人类所发现的?
在金属世界中,金是能够以自然形态存在的金属之一。它很早就被人类所发现,是人类早期文明中最先结识的朋友。由于它的颜色为金黄色,能够强烈地反射太阳的光辉,光泽耀眼,闪闪熠熠,格外受到人们的喜爱。金体积小而重量大,1立方寸的黄金,重量约达513克之多,便于携带、运输。利用它的比重大的特点,可以沙里淘金;金的比重大,但硬度较小。通常自然金用牙都能咬出痕迹来,用普通小刀、钉子也能进行刻画;金的化学性质极稳定,它在任何状态下都不会被氧化,所以它不会生锈、变质,不受腐蚀,易于储藏;金的熔点和沸点均很高,熔点为1063.4℃;沸点为2677℃;金的延展性极佳,能在一定的压力下伸展成薄片——金箔,最薄的金箔仅有0.0001毫米厚,像这样的金箔10万张叠在一起,厚度也只有1厘米。纯金可以拉制成极细的金丝。我国古代人民利用金的这一特性,把金制成金线,用作华丽的“织金”服;纯金的质地很软,当含有杂质时,其物理性能就会发生显著改变,如金中若含有0.01%的铅,其性质就变脆;当含有银或铜时,硬度会增加。根据地质学的勘查表明,金在地壳中的含量很少,可算是一种稀少而珍贵的金属。每千吨岩石中的含金量仅为3.5克。而金的开采主要为脉金和沙金两种,约占金总储量的75%,其次是和一些有色金属相伴生的金,约占金总储量的25%。就整个世界而言,黄金的总储量为3.5~4.0万吨,与其他矿物相比,黄金的储量是很少的。因此,黄金就显得更加宝贵。
金、银、铜、铁、锡,在我国古时合称五金。这5种金属不仅是我国最早发现和利用的矿物资源,而且也是世界上各文明古国(如古埃及、古希腊、古罗马等)最早发现和利用的矿物资源。它们的发现应当归功于古代人民的集体智慧。
我国古代人是怎样发现黄金和利用黄金的呢?据明朝宋应星所著《天工开物》一书的记载大意是:中国产金地区,约有100多处,难以一一列举。山石中出产的,大者名叫马蹄金,中者名橄榄金、带胯金,小者名为瓜子金。水沙中出产的大者名叫狗头金,小者名叫麸麦金或糠金。平地掘井得者,叫面沙金,大者名豆粒金。但都要先经过淘洗后进行冶炼,才能成为整块的金子。书中还说:黄金多数出产在西南地区。采金人开凿矿井达10余丈深,一看到伴金石(与金相伴生的矿石),就可以找到金了。河里的沙金多产于云南的金沙江(古代叫丽水),这条江源自青藏高原,绕过丽江府,流至北胜州,迂回500余里,产金的地方有好几段。此外,在四川省北部的潼川等州县和湖南省的沅陵、溆浦等地,都可以在河沙中淘得沙金。在千百次的淘取中,偶尔能得到一块狗头金,称为金母,其余的都不过是小的麸麦金。金在冶炼时,最初为浅黄色,再炼转为赤色。
据考证,我国上古时代黄金的发现与利用大概与铜的发现与利用属于同一时期。由于金不易氧化,在自然界中能够以原生的自然状态存在;又因其具有灿烂夺目的光辉和摸上去的沉重凝实的手感,很容易和岩石、沙上区分开来,所以当它一旦出露于山崖沙岸时,很容易被人们所采集,上古时代的人们就是根据金的这些特性而很早就发现了它。
据西汉司马迁的《史记》一书中“虞(舜的国号)夏(禹的国号)之币,金为三品,或黄,或白,或赤”的记载,可知约在公元前1800年以前,人们就已经知道利用金、银和铜了。
春秋战国时期,我国的中原地区列国纷争,战乱不息。但是却流传了许多与黄金有关的小故事。据说在公元前4世纪末,燕国被齐国占领,许多民众投奔无终山,找到了燕国的太子平,将他立为君主,于是在公元前311年复国,立为燕昭王。燕昭王招募贤良,立志报仇雪恨。其手下的一名谋士郭隗对昭王说:“古代有一君主,命令涓人用一千金求买千里马。涓人得令后,在途中遇见死马一匹,过路人无不环马而叹息。涓人问,这是什么马?周围人告诉他,这是一匹千里马,但已死了,非常可惜。涓人以五百两黄金买了这匹马的骨头,得意而归。君王听后大怒:‘你买马骨头何用?白费了我许多金子!’涓人回答说:‘因为是千里马的骨头,所以不惜重金相求。此事传出以后,人们必然奔走相告。死千里马尚且如此,何愁活千里马不来呢!”郭隗见燕昭王点头,接着又说:“大王求贤若渴,如果以郭隗为马骨,那么贤于郭隗的人能不争相投奔燕国而来吗?”燕昭王听后,大为赞许,便为郭隗筑宫,拜隅为师,执弟子礼,亲奉饮食。并在易水旁(在今河北省易县东南)筑一高台,铺1千金于台上,名曰招贤台,也叫黄金台。至此,燕王好贤的名声传到国外,赵国的剧辛、齐国的邹衍、卫国的屈景都纷纷投奔到燕国。从此,燕国重又振兴。