半岛·体育官网登录入口冰竟然是矿物?冬季,冰由大气中的水蒸气凝结成雪花、霜、冰雹,甚至是一定高度的永久积雪。在广袤的高纬度或高海拔地区,冰是池塘、湖泊、河流的覆盖层。特别是在南北两极和珠穆朗玛峰上,冰存在于冰川、永久冻结带(永久冰冻的下层土壤)和冰山中,部分形成冰盖(覆盖5万平方千米以上陆地的连续冰川冰)下的永久冰半岛·体育官网登录入口。当冰川到达海洋时,由洋流带入低纬度地区,形成冰山。这些是自然冰的各种存在形式。
其实,只要仔细观察就不难发现,冰完全符合矿物的定义。矿物是指由地质作用所形成的结晶态的天然单质或化合物。常见的矿物有金刚石(C)、自然金(Au)、石英(SiO2)和石盐(NaCl,天然形成的石头状的盐)等。而冰是由水凝结而成的固体,它也具备矿物的五大要素:
具有一定的化学成分,是由氢、氧两种元素组成的无机物(含碳以外的各种元素的化合物),其化学式为H2O。
具有一定的内部结构,通常为六方晶系(水分子呈六角形规则排列的结构),有时为等轴晶系(又称立方晶系,水分子按照立方体的晶体结构排列),并具有相应的晶体形态。
具有一定的物理、化学性质,即有助于识别的特征——通常呈无色或白色,有时呈淡蓝色;有玻璃光泽,透明至半透明;硬度可变,常为1.5;具完全解理(矿物受打击后会沿一定方向裂开的特性),既坚硬又脆性;密度可变,常为0.92克/立方厘米。
在一定的物理、化学条件下稳定,并且只有天然冰能在自然条件下存在,其他都是高压冰,在自然界难以稳定存在。南极冰盖具有超强的稳定性,迄今为止已稳定存在了1400万年之久。
当然,冰的“前身”——水,因无晶体形态,不属于矿物。另外,与合成宝石(自然界有该宝石的对应物,例如合成红宝石)或人造宝石(自然界无该宝石的对应物,例如人造硼铝酸锶“夜明珠”)一样,合成冰或自制冰也不属于矿物。因此,只有自然冰才属于矿物,它是由水分子有序排列形成的结晶体,属于氧化物类矿物。并且它也具有晶体的对称性,更是一种美丽的矿物标本。
有趣的是,当室外温度降到0摄氏度以下时,可以观察到冰晶在浅水表面是如何形成的,这是一个难得的观察矿物结晶过程的机会半岛·体育官网登录入口!
在我们的印象中,冰要么像水晶一样透明,要么像雪花一样洁白。其实,冰还会像海蓝宝石一样,呈现出淡淡的蓝色或绿蓝色,给人梦幻之感。
自然界中,无论是屋檐下、树梢上、枯草尖的冰挂或冰凌,还是霜冻、冰雹、雾凇等奇观都是白色的。此外,地球南北两极罕见的钟乳状海底冰柱也是白色的。这是因为这些冰体的体积太小,不足以产生足够的压力来排出其内部的气泡,而这些气泡对光散射和反射产生的光是杂乱无章的,最后混合成了白光。也就是说半岛·体育官网登录入口,当冰中含有气体包裹体时呈白色。
极地冰川或冰盖中的冰会呈蓝色。这是由于深厚的冰川或冰盖体积巨大,其产生的压力足以挤压出内部的气泡。而纯净的冰体可以让大多数白光直接透过。不过,冰体中的水分子还会吸收可见光谱中的一部分光,并且水分子对红光的吸收强度要远远大于蓝光。冰体因吸收了光谱中其他颜色的光而只反射蓝色,最终让人眼观察到的冰呈蓝色。这也是大海、瀉(xiè)湖、咸水湖呈蓝色的主要原因。
值得一提的是,近年来一种来自阿富汗、莫桑比克、尼日利亚、纳米比亚等国的蓝绿色碧玺,美得不可方物,令人一眼万年,被称为Lagoon碧玺,惊艳了整个珠宝界。Lagoon是瀉湖的英文,是指在大海的边缘、海岸与滨岸之间,形成的由水道与外海相通的浅水湖。Lagoon碧玺既有湖水的浓郁绿色,又有海水的深邃蓝色,从而融合成独特迷人的湖水蓝色。
冰之所以美丽多姿,既是高纬度、高海拔地区天气的杰作,又是数十万年地质作用的结果。今天,冰雪或冰川之于人类,不仅是地球环境的见证者,也是重要的淡水资源。全球变暖、冰川消融,将给地球带来巨大的危害。保护冰川、保护环境,保护这一地表最丰富的矿物,就是保护我们的生命之水。