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        地質(zhì)學(xué):我們的宿命

        2021-09-07 08:08:20編譯舒愉棉
        世界科學(xué) 2021年8期
        關(guān)鍵詞:碧璽空心博士

        編譯 舒愉棉

        美國自然博物館展出的大型中國輝銻礦石

        參觀翻新后的美國自然博物館寶石礦物館可以讓人了解,宇宙在現(xiàn)實世界中是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的。

        1820 年10 月的一天,兩個年輕人,以利亞?哈姆林(Elijah Hamlin)和埃澤基爾?福爾摩斯(Ezekiel Holmes)在徒步翻越緬因州米卡山的途中,發(fā)現(xiàn)地上有一塊發(fā)光的綠色石頭。他們將其拾起,又開始搜尋其他石頭。這時夜色襲來,次日山上下了雪。

        次年春天,當(dāng)他們終于再回到山上時,他們發(fā)現(xiàn)那里四處散落著這樣的石頭,經(jīng)鑒定,確認(rèn)這些石頭是碧璽(學(xué)名電氣石),一種因顏色豐富而備受推崇的次等寶石。這一消息四處傳開,1879 年,一位即將為世界所知的紳士、名叫喬治?昆茲(George Kunz)的地質(zhì)學(xué)家到訪當(dāng)?shù)?。他將一些石頭樣品呈交給了一位名叫查爾斯?蒂芙尼(Charles Tiffany)的商人,并被對方當(dāng)場雇傭。蒂芙尼的董事會成員之一、銀行家兼強(qiáng)盜資本家約翰?摩根(J. P. Morgan)開始通過昆茲購買碧璽和其他珠寶。這些藏品的大部分最終被美國自然博物館納入館藏。

        最近,我在參觀重新開放的艾莉森與羅伯托?米格諾(Allison and Roberto Mignone)寶石礦物館時,親眼見到了摩根收藏的以及最初被徒步旅行者發(fā)現(xiàn)的碧璽,而后者被制作成表扣,并刻有“Primus”字樣,意為“至初”或“首個”。

        除了碧璽,引起我注目的還有一系列令人眼花繚亂的水晶藏品,有的大如樹樁,有的精致到足以裝飾紅毯走秀上奧斯卡提名人的領(lǐng)口。

        正如墻上提醒的標(biāo)識所示,礦物是原子與分子的有序排列形成的?!坝钪嬷写蟛糠止腆w物質(zhì)都是礦物”,地質(zhì)學(xué)家、長年策展人喬治?哈洛(George Harlow)說道。他耐心引導(dǎo)我四處參觀,似乎像我讀早報一樣輕松地解讀這些石頭。

        “人們不知道冰是一種礦物?!彼赋?,并補(bǔ)充說,“雪是沉積物。”

        地球上有大約5 000 種礦物,盡管它們構(gòu)成了我們賴以生存、得以進(jìn)化的世界基礎(chǔ),也許還構(gòu)成了承載著我們發(fā)現(xiàn)更多新生命希望的遙遠(yuǎn)世界,但我對它們的名字卻幾乎一無所知。

        這些礦物訴說著那些古老的故事:大陸相互碰撞,山脈上升又破碎,海洋盆地折疊又坍塌,冥古宙時期的小腔室里氣體與液體孕育出晶體。這些礦物中的一些幾乎與時間本身一樣古老。哈洛博士說,星塵中發(fā)現(xiàn)的納米鉆石可能形成于超新星爆炸,這距離創(chuàng)世大爆炸僅隔數(shù)億年。

        一踏入大廳,一種熟悉的宇宙氣息撲面而來。出現(xiàn)在我眼前的是一個棲身于巖石外殼內(nèi)、高9 英尺(約2.7 米)的紫晶簇,如同被神祇敲碎破開的雞蛋,星光璀璨。

        這個空心石核形成于1.35 億年前的烏拉圭,當(dāng)時富含礦物質(zhì)的水滲入地下小腔室里(也許就是巖漿里的一個氣泡),并在壁上結(jié)出晶體。這個空心石核的背后是另一個空心石核,又一個紫色星系;其正對展覽主體:真實世界的宇宙如何運(yùn)轉(zhuǎn)的具象表達(dá),而這在天體物理數(shù)據(jù)中被簡化到數(shù)據(jù)點甚至更少。

        來自烏拉圭的空心石核,內(nèi)部襯有石英和紫水晶

        所有的礦物都是由同樣的基本元素形成:水、熱及壓力。但是就像托爾斯泰筆下不幸的家庭一樣,每一塊石頭都有自己的故事。地殼被分解成名為構(gòu)造板塊的動態(tài)板塊,這些板塊會相互撞擊,隆起則形成山脈,合并則形成大陸,分開則形成海洋。

        地質(zhì)學(xué)是生物的宿命:一個地方停留或儲存何種礦物能決定數(shù)百萬年后什么生物可以在該處生存下來。我的飛繩釣魚小伙伴告訴我,鮭魚之所以偏愛蒙大拿州,是因為流經(jīng)石灰?guī)r的溪流能為這種淡水獵物創(chuàng)造宜居環(huán)境。

        數(shù)百萬年前,密西西比河谷還是內(nèi)陸海。隨著地質(zhì)應(yīng)力將海底擠壓上升,富含鋅和鉛等礦物的水滲入到構(gòu)成海底、布滿孔洞的碳酸鹽巖石中,并在內(nèi)部的洞與道中留下沉積物。1894年,一位名叫詹姆斯?羅奇(James Roach)的礦工闖入密蘇里州喬普林地下80 英尺(約24.4 米)處的一個洞穴中,里面的墻上、洞頂和地上都鑲有鈣化物晶體——碳酸鹽的一種固態(tài)形式。羅奇及其家人將這個洞穴改造成名為“水晶洞”的地下舞廳和觀光景點,直到20 世紀(jì)40 年代,地下水重新將其淹沒。

        博物館里最非凡的參展石頭之一當(dāng)屬那塊4 英尺(約1.2 米)高、7 756 英鎊(約3.5 噸)重、名為綠柱石的灰綠色石頭,這種石頭可以生產(chǎn)祖母綠和金屬鈹。

        1930 年,這塊石頭是緬因州邦普斯采石場的一塊14 英尺(約4.3 米)長的石塊,堵塞了通往采石場主人要開采的大片黃金礦區(qū)的通道。在這位主人將其炸碎后的第二天,昆茲先生來到采石場并提出要為國家自然博物館買下它。最終買下部分碎塊,并在博物館存放多年。

        巧的是,綠柱石本身作為鋰和鈹?shù)脑牧蠘O具價值,而這些輕元素誕生于恒星和宇宙射線相互碰撞。美國宇航局即將建成的詹姆斯?韋布太空望遠(yuǎn)鏡就是用鈹制造。

        參觀途中,哈洛博士從另一塊巨人般的石頭——一塊來自紐約州北部戈爾山的閃巖石板中窺見更多的歷史。石板里,古老的地球在化學(xué)作用下形成的斷層線以及沿著其周圍聚集排列的石榴石(代表紐約州的紅寶石)清晰可見。它們可以追溯到古老的城墻,隨著時光流逝而成型生長,如今又在歲月中被遺忘,為哈洛博士撰寫關(guān)于古代地質(zhì)災(zāi)害的書籍提供更多的碎句短章。

        漫步到寶石屋,我為滿屋的珠光倩影驚嘆不已,它們中還出現(xiàn)了印度之星的身影,這是另一個被左右逢源的昆茲先生買下、代表摩根先生藏品的展品。最后,我返回到那一對像星際之門矗立在展廳門口的紫色空心石核旁。

        誠然,它們的璀璨并不永恒。哈洛博士告訴我,紫水晶作為石英石的一種形態(tài),通常都是黃色或者灰色,而紫色是輻射損傷的后果,這些輻射可能來自孕育紫水晶的巖石四周,而紫色很可能最終會變回最初的顏色。你瞧,就連石頭都并非是不朽的。

        大廳對面,正對著“星際之門”,矗立著另一個死亡的隱喻:一塊來自古代紅杉的石化木材。據(jù)博物館工作人員統(tǒng)計,這塊木材有884 圈年輪,距今3 300 萬年到3 500 萬年。在此期間,化學(xué)發(fā)揮自身的神奇作用,用硅酸鹽替代木材中的纖維素,同時將樹木生長的記錄定格下來。

        來自俄勒岡州的一片因在地下埋藏數(shù)百萬年而變成石頭的紅木化石

        哈洛博士從美國森林展廳的幾個角落里指出一塊尺寸相似、伐于1891 年的紅木板展品。蔬菜與礦物之間的界限并沒有人們想象的那么嚴(yán)格,他沉思般自言自語說:“沒有礦物就沒有生命。生物學(xué)會了如何在牙齒、骨骼和外殼中生產(chǎn)礦物?!倍罱K,生命將以化石和石化木材的形式回歸礦物。

        哈洛博士說:“人們認(rèn)為這些互不相干,其實它們是整體的不同部分。”

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