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【自然科普】神奇的魔法师——石膏

神奇的魔法师——石膏

说起石膏,想必大家并不陌生,老师写黑板用的粉笔,美术馆的洁白雕像,外科医生用来给骨折病人正位的固定材料……都是石膏制成的。但你知道,天然的石膏是什么样子的吗?它是怎么形成的?又有什么用途呢?今天就为大家解开石膏之谜。

透石膏

石膏,又名细理石、寒水石、白虎等。在自然界中,石膏晶体多呈板状、致密粒状或纤维状。颜色通常为白色、无色,有时因含杂质而呈灰、浅黄、浅褐、红色等颜色。根据石膏晶体的颜色、形态等外观特征不同可分为:无色透明状如玻璃的透石膏,雪白色、不透明的细晶粒状、块状雪花石膏,纤维状集合体并具丝绢光泽的纤维石膏,还有光泽暗淡的疏松土状集合体土石膏等。

石膏一般泛指软石膏和硬石膏两种,它们常伴生产出,在一定的地质作用下可相互转化。软石膏又称生石膏,是以硫酸钙为主要化学成分的水合物,化学式( CaSO4·2H2O),颜色为白色或灰、红、褐色,硬度为2,相对密度2.3g/cm3软石膏脱水后便成为硬石膏,即无水硫酸钙(CaSO4),颜色为白、灰白色,玻璃光泽,硬度为3~3.5,密度2.8~3.0g/cm3

漂亮的石膏晶体看起来冷冰冰、硬邦邦的,但如果用手一摸,就会感到滑腻、温热,这是因为石膏导热性比较弱,硬度非常低的缘故。不过我们摸它的时候最好小心一点——因为石膏是最软的矿物之一,硬度仅为2,只比石墨、滑石高一点点,用手指甲就能划出印痕。石膏的“软”是因为其晶体结构松散、易碎,因此人们干脆就把开采出来的石膏磨成粉末,以便加工利用。

石膏晶体一般生长在孔洞中。比如在构造运动形成的断裂破碎带中,往往含有丰富的裂缝和孔隙,当下部岩浆中的热水沿着一定的通道上涌至这些裂缝、孔隙时,它们周围的岩石就被逐渐溶蚀,这些原本细小的裂缝和孔隙逐渐变大。当富含负二价硫离子( S2-)的地下热水上涌与下渗的地表水里的氧结合,负二价硫离子(S2-)就氧化为硫酸根离子(SO42-),进一步与灰岩中的钙离子(Ca2-)结合,形成CaSO4,随着温度下降,CaSO4慢慢结晶便形成了石膏晶体。由于水的温度是慢慢降下来的,结晶慢的就容易形成大的晶体,结晶快的往往就形成比较小的晶体。

石膏分布广泛,中国石膏矿产资源储量丰富,已探明的各类石膏总储量约为570亿吨,居世界首位。主要分布在山东、内蒙古、青海、湖南、湖北、贵州、云南等地,以山东石膏矿最多,占全国储量的65%。

致密块状石膏

石膏应用领域较宽,产品种类也较多。主要用于建筑水泥缓凝剂、预制品及喷涂料、各种模型以及医学领域的中药材,医用石膏绷带,食品方面的填料或豆制品凝结剂等多个领域。

在制作工艺品和建筑领域方面,人们常常利用熟石膏跟水混合成糊状逐渐硬化并膨胀的特点,将它用来制石膏塑像、模型、粉笔等。把石膏加热到150℃,脱去结晶水而成熟石膏。其粉末混入水后调成可塑性的浆状物,是艺术家理想的雕塑材料。再加入凝胶、纤维、石灰等物,将其注入人像模子,几小时后打开模子,便出现了各种栩栩如生的塑像。工艺美术商店里出售的石膏“维纳斯”等,就是这么铸出来的。此外,建筑工匠将石膏煅烧到170℃时所得的灰泥石膏,用于涂抹天棚、木板和檐板等;烧到750℃后碾成粉末制得的水硬石膏,水硬石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性,使之具有优良的隔热和防火性能,可用来制造印花地板、窗框、窗台、台阶、墙檐等。美国芝加哥113层的西尔斯大厦所用的主要轻型建筑材料就是石膏制品。

石膏不仅是建筑材料,还是一味比较特殊的中药。明朝李时珍《本草纲目》第九卷记载:石膏亦称细理石,又名“寒水石”,主治中风寒热, 有解肌发汗,除口干舌焦,头痛牙疼等功能,乃祛瘟解热之良药。据中医理论及民间使用证明:高血压属热症,石膏性大寒,用石膏磨制而成的石膏降压枕,以寒克热能自然调节脑神经和人脑正常温度,使脑血管正常工作,可有效地控制血压升高。在中国,人们早就用天然石膏制成枕头,唐朝薛逢有诗《石膏枕》“表里通明不假雕,冷于春雪白于瑶。朝来送在凉床上,只怕风吹日炙销。”石膏枕头是采用天然石膏矿石中的精品纤维石膏(透明)为原料,手工精心雕刻,磨制而成的一种具体降压护脊、除烦镇痛、助眠安神等多重保健药用功效的枕头。此外,石膏还应用于医学骨科骨折固定以及模具模型制作等。

石膏的神奇还在于经常被老百姓用做豆制品凝结剂等。民间有句俗语,叫“石膏点豆腐,一物降一物”。石膏点出来的豆腐又白又嫩,含水量多,入口即化。这样做出来的豆腐香嫩可口,广受欢迎。

巨大的石膏晶体

如果大家对石膏感兴趣,或者是想一睹石膏的真面貌,贵州省地质博物馆就有这么一位神秘的来客,欢迎大家前来鉴赏。它产自云南,高2.6m,可见直立石膏主晶长1.25m,宽0.4m,周围有小晶体环长,下部的燕尾双晶呈放射状展布。它是目前贵州省地质博物馆收藏的最大的石膏晶体标本。

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文稿|冯 琳

编辑|石胜成

二审赵旭婉婷

三审|李奇松

投稿邮箱 | gzzrzy@qq.com 返回搜狐,查看更多

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