水镁石的英文名Brucite,是为纪念矿物学家Archibald Bruce (1777-1818)以其姓氏命名的。水镁石又被称为氢氧镁石,顾名思义,主要化学成分为Mg(OH)2,成分中的镁离子(Mg2+)可被铁(Fe2+)、锰(Mn2+)、锌(Zn2+)等类质同象替代。其中氧化锰(MnO)可达18%,氧化铁(FeO)可达10%,或氧化锌(ZnO)可达4%;可相应形成锰水镁石、铁水镁石、锌水镁石、锰锌水镁石等变种。铁、锰等离子类质同象混入替代会使矿物的颜色变深、密度增高。由于水镁石含有结构水,当达到340℃后,矿物开始逐渐吸热分解得到氧化镁和水。

水镁石属三方晶系矿物,具层状结构,晶体呈板状或叶片状,集合体常呈板状、细鳞片状、浑圆状、不规则粒状,若呈平行纤维状集合体,则称纤水镁石(nemalite)。水镁石的颜色为白色、灰白色,当混入铁、锰时呈深浅不一的绿、黄或红褐色;新鲜面和断口上呈玻璃光泽,解理面上显珍珠光泽,纤水镁石呈丝绢光泽,透明,硬度2.5,相对密度2.3-2.6,一组极完全解理,水镁石细片具有挠性及柔性。

水镁石矿物标本(世界岩矿标本之一)

水镁石为可溶性含镁化合物在强碱性溶液中水解而成,为碱性溶液对镁质硅酸盐作用后的次生变化产物,是一种典型的低温热液蚀变矿物,常由方镁石或蛇纹石等变化而来。

水镁石被广泛应用于防火材料、造纸工业、制取氧化镁、氯化镁、环境保护等领域。水镁石可用于制作阻燃剂(指能使可燃物或易燃物遇火源时或着火后使其燃烧变慢的一种助剂)和镁质高温耐火材料,用其制备的高档无卤型阻燃剂是一种既环保、又安全的阻燃剂,由于其层状结构效应,兼具填充和阻燃两重作用。水镁石制作的防火涂料有容重轻、装饰性好、耐风化能力强、防火性能好、着火后不剥落等特点,可用于船舶、高级住宅等的表面涂层。

中国古代多有记录着一种名曰“火浣布”的布料,如《列子·汤问》中说:“火浣之布,浣之必投于火”,顾名思义,就是不用水而用火烧洗去污垢的布。现在普遍认为:火浣布的制作材料主要为石棉纤维,因为石棉具有不燃性。除了石棉以外,纤维状的水镁石也可以制作“火浣布”,其重要特性在于其在较低温度时就能释放大量的水蒸气,并且分解生成的MgO也具有较高的活性和较好的耐热性。除此以外,水镁石具有明显的柔性和挠性(矿物受力变形,作用力失去之后不能恢复原状的性质),这些特质使其成为了织布的绝佳岩矿原料。对比石棉和水镁石,现代研究表明石棉的对人体和环境有很大危害,已被国际癌症研究署确定为具有确定性的致癌物,而水镁石则安全环保,是优良的防火材料。

密封保存的粒状水镁石集合体(世界岩矿标本之一)

目前已知镁质矿物中水镁石的含镁量最高,作为提取镁的重要原料之一,是一种珍贵的高镁非金属矿。此外,在造纸工业中水镁石可用作填料。在酸性废水处理时它可作为一种安全、无毒、无害的绿色中和剂;在大气治理中可以作为烟气脱硫剂使用,可减少烟气中有害组分对大气的污染。

在珠宝工艺品市场上有时也能见到水镁石的身影,不过更多地是作为寿山石和和田玉的仿制品出现。水镁石因致密块状,质地均匀、细腻莹润,透明度好,观赏性高,有的带有条纹图案等特点,可雕琢成工艺品。有些工艺品仅依靠外观特征判断,与高档寿山石难以区分,此时需要借助分析测试仪器进行诸如X红外光谱鉴定、X射线粉末衍射分析等手段帮助识别。

水镁石矿床在世界范围内分布有限,而且矿床规模一般较小,主要集中在俄罗斯、美国、巴基斯坦、加拿大、朝鲜、挪威等地。我国的水镁石资源储量属中等规模,主要矿床分布于辽宁凤城、宽甸、吉林吉安、陕西宁强、青海祁连山、四川石棉、河南西峡等地。

附:本期介绍的矿物隶属于世界岩矿标本,珍藏于昆明理工大学地学博物馆,系民国初年定制的地质教学标本之一。许多标本采自岩石和矿物的原始命名地、经典矿区和地层剖面,有些矿床经历长期采掘后已不复存在,故而收藏的许多标本不可复得。这套标本抗战时南迁,几经辗转通过国立西南联合大学留存至昆明理工大学,近乎完好得保存至今,见证了中国现代地质学科和地学教育的形成和发展历程,具有重要的科研、历史和文物价值。

撰稿:朱俊、申岑、王雷

科学顾问:张世涛

拍摄:杨宇晨

依托单位:昆明理工大学国土资源工程学院

来源: 昆明理工大学地学科普