漫談“愚人金”

黃鐵礦金黃色的色澤讓許多人誤認為它是黃金。

如果你的朋友送給你一塊閃亮的“金塊”，先別急著高興，因為你收到的可能是“愚人金”，也就是黃鐵礦。要驗證這塊金屬是不是黃金，你只需要將它在粗陶片表面刮擦：黃金會留下金色劃痕，而黃鐵礦的劃痕則是黑綠色的。黃鐵礦愚弄了許多淘金者，但它也是推動人類文明發(fā)展的重要資源。在從電子設備到化肥的各行各業(yè)，黃鐵礦都是重要參與者。而今天，人們也學會了利用愚人金尋找真正的黃金。

引火助人類走出非洲

早在約100萬年前，人類的祖先就學會了生火。起初，古人類先是發(fā)現長時間用力摩擦木材可以產生火花，但這種技巧難以掌握，并不可靠。大約25萬年前，黃鐵礦有如鏡面的金色外觀和鋒利的晶體棱角，引起了某個古人的興趣。他可能用所有能自收集到的材料敲擊黃鐵礦，當某塊燧石和黃鐵礦飛快擦過的剎那，快速運動的燧石攜帶的動能在黃鐵礦晶體鋒利的邊緣釋放。由此產生的高壓讓二硫化亞鐵的硫-硫化學鍵斷裂，釋放熱量和光。掉落的火花點燃了他身邊的干草。由此，人類第一次掌握了撞擊取火技術。經過千萬次嘗試和失敗后，古人類發(fā)現單一晶體的黃鐵礦質地堅硬，表面光滑，不太容易和燧石擦出火花;反而是表面不規(guī)則、容易破碎的黃鐵礦結核，更容易在碰撞過程中產生火花。在使用火種方面的便利，大大提高了人類制造工具和武器的能力，并對人類文明產生深遠影響。

古人類曾用黃鐵礦結核敲擊燧石生火。

黃鐵礦和燧石的體積不大。這種便于隨身攜帶的工具讓游牧部落可以隨時隨地使用火，這意味著比生食更健康的熟食變得更容易獲得。同時，夜間也不再是漆黑一片。在火光映照下，人類在夜間多了許多時間共處，社交的需求催生出語言和更復雜的人際關系。有人類學家甚至認為，黃鐵礦和燧石的“生火組合”是20萬年前人類祖先能夠走出非洲的重要原因之一。

第一件礦物收藏品

黃鐵礦最標志性的特征，要數靚麗規(guī)則的大塊結晶、介于黃銅和黃金之間的閃耀光澤，以及迷人的拉絲紋理。黃鐵礦不但是全世界最常見的礦物收藏品，而且是許多礦物愛好者的第一件藏品。這是因為，相比其他昂貴礦物，黃鐵礦儲量豐富，所以價格極低。要獲取品相優(yōu)良的標本，成本并不高。

古人類很早就開始收集并利用黃鐵礦。和玉髓（微晶質石英，自然界最常見玉石品種）和黑曜石（火山玻璃，常用于制造石質切割器或飾品）一樣，黃鐵礦也是古人類最早利用的礦物之一。

黃鐵礦的正式名為“二硫化亞鐵”。它的結晶除了最常見的四四方方的正立方體之外，還有粒狀、球狀、放射狀、鐘乳石狀、纖維狀、結核狀等結晶形態(tài)。黃鐵礦莫氏硬度為6.0～6.5（略低于玻璃），比重為4.9～5.2，其明亮度甚至超過黃銅，但略遜于黃金。

黃鐵礦中的亞鐵離子很容易和其他金屬發(fā)生置換。黃鐵礦中除了含有鐵，還可能含有鎳、錳、銅、銀甚至金。因此，不同礦區(qū)的黃鐵礦，硬度、密度和顏色存在輕微差別。

天然黃銅

天然黃金

天然黃鐵礦

紡織業(yè)的大明星

古代染工已經知道，某些物質能夠幫助天然染料附著到織物上。早期的法國染工甚至認為這些物質能夠打開纖維的“氣孔”。但實際上它們的作用是幫助形成色素沉淀。這些物質后來被人們稱為“媒染劑”。傳統(tǒng)媒染劑多為金屬鹽，主要來自工業(yè)生產副產品和火山噴發(fā)物。但是它們一般都不純凈，因此最后固定在織物上的顏色往往淡于染料的顏色。

中世紀時期，羊毛貿易支撐起整個英國的繁榮。羊毛染色商用富含黃鐵礦的頁巖和碳酸鉀（提取自草木灰）混合，然后將混合物加熱，讓二硫化亞鐵形成硫酸鐵，并將碳酸鉀轉化為近乎純凈的明礬（十二水合硫酸鋁鉀），而明礬在過去是非常好用的媒染劑。

直到17世紀中葉，整個歐洲都以黃鐵礦為原料生產明礬。不僅如此，不少歷史學家認為，明礬產業(yè)讓人類第一次利用復雜化學反應制取純凈物，因此明礬制造業(yè)可以說孕育了現代化學工業(yè)。

藥物、武器和煉金

早在公元前7世紀（東周初期），中國古代醫(yī)生利用從火山口附近收集到的硫黃，開創(chuàng)了用加熱硫黃產生的刺激性氣體清理腸道的療法。當時，硫黃燃燒后產生的煙霧還可用于殺死藏于動物毛發(fā)或衣物纖維中的寄生蟲。硫黃粉末被制成各種藥物，用于治療皮膚病。但到了公元前4世紀（東周末期），火山口地區(qū)的硫黃資源逐漸稀少，于是古代中國人學會了從黃鐵礦中提煉硫黃。明朝（17世紀）《天工開物》中記載：“凡硫黃，乃燒石承液而結就?！边@里的“石”指的就是黃鐵礦或是含有黃鐵礦的其他礦物。黃鐵礦被加熱后，會產生“金黃色蒸氣”，遇冷凝結后就形成純凈的硫單質。黃鐵礦本身也是一種藥材，中藥中的一味藥材“自然銅”就是黃鐵礦，中醫(yī)認為其具有化瘀血作用。

東漢時期的方士已經發(fā)現，在火藥中添加硫黃，火藥不但更容易被點燃，而且燃燒速度更快。這種可以爆炸的火藥配方是冷兵器向熱兵器轉型的重要奠基石。清康熙年間，全國火藥制造廠每年耗費400噸硫黃，而所有這些硫黃都來自黃鐵礦。在公元2世紀前，黃鐵礦是大多數沒有火山硫礦的亞洲和歐洲國家獲取硫黃的主要來源。

公元10世紀時，阿拉伯煉金術師觀察到，黃鐵礦被加熱后釋放硫黃煙霧，留下黑渣。基于這種觀測，他們大膽猜測這個過程應該可以逆轉。他們相信美麗的黃鐵礦結晶最初就是由硫黃和這些黑渣所化。他們甚至相信所有物質都能升級到更高形態(tài)，比如黃金。

無獨有偶，不少歐洲煉金術師也抱有這種想法。在煉金術的歷史中，黃鐵礦和硫黃是煉金術師們“煉化”黃金的主要原材料。還有不少煉金術師相信，黃鐵礦是一種沒完全成熟的黃金，要讓這些“幼金”成熟，需要添加更多硫黃。雖然煉金術師們努力了好幾百年也沒有煉出黃金，但黃鐵礦催生出的煉金熱，在一定程度上也為現代化學工業(yè)奠定了基礎。

中世紀歐洲煉金術師們被黃鐵礦所吸引，不斷追尋煉金之術。

打破硫黃壟斷

19世紀初，人們發(fā)現植物對過磷酸鹽化肥的吸收速度非常快，這種肥料讓人類能以前所未有的速度從土地上獲取糧食作物。由此引發(fā)的一場化肥革命讓歐洲人口持續(xù)且快速增長。為了滿足更多人對生活物資的需求，工業(yè)大革命在全歐洲如火如荼上演。在其中，黃鐵礦扮演了重要角色。

生產過磷酸鹽化肥需要硫酸，而制造硫酸首先要有硫黃。因此，天然硫黃成了各國重要的戰(zhàn)略資源。起初，意大利西西里島火山還能滿足歐洲大部分硫黃需求。但1839年，一家法國公司控制了整個西西里島的硫黃資源，將硫黃售價提高到原先的四倍。硫黃價格飆升，逼得大多數歐洲國家放棄購買硫黃，轉而重新開啟各自的黃鐵礦廠。他們用高溫焙燒黃鐵礦的方法生產二氧化硫氣體，溶于水后形成硫酸。黃鐵礦作為全世界硫元素主要來源的重要地位一直持續(xù)到1894年。直到德國人弗拉施發(fā)明利用過熱水和過熱蒸汽從硫黃礦中提取硫的方法之后，人類對黃鐵礦的依賴才開始有所減弱。但即便如此，在20世紀50年代之前，全世界半數硫黃依然是以黃鐵礦為原料生產的。

西西里島有豐富的天然硫黃資源。圖為噴氣孔周圍熔化的硫黃。

淘金夢讓他們定居北美

數百年來，黃鐵礦吸引大量歐洲淘金客前往北美大陸。1542年，法國探險家卡迪爾聽信傳聞，前往加拿大北部圣勞倫斯河地區(qū)尋找寶藏。后來，他帶回法國的“黃金”和“水晶”被鑒定為黃鐵礦和石英石。1574年，英國探險家弗羅比歇爾來到加拿大北部尋找黃金?；氐接?，他將一塊黑石頭交給分析師檢驗，得到的回答是黃鐵礦。他不甘心，又將石頭交給第二位分析師，也得到了相同的回復。直到他將石頭交給第三位分析師時，他才得到了他想要的答案：石頭里有黃金。這個消息鼓舞了弗羅比歇爾。他再次前往加拿大，并帶回了140噸“金礦石”。

弗羅比歇爾帶回一大堆“金礦石”的消息很快就傳到英國女王伊麗莎白耳朵里。伊麗莎白本來就很羨慕西班牙人從墨西哥和秘魯掠奪大量黃金。一聽說加拿大可能有黃金，她當即調撥了15艘大船，讓弗羅比歇爾率領船隊前往加拿大。幾年后，他率領的船隊浩浩蕩蕩駛入倫敦碼頭，帶回了1350噸“金礦石”。不過，弗羅比歇爾還沒來得及向女王討要封賞，那個報告黃鐵礦中有黃金的分析師的作假手段就被揭穿——他承認黃鐵礦樣本中的金粉是他私自加入的。雖然英國人在加拿大的黃金夢破滅了，但黃鐵礦確實激發(fā)了一代歐洲人前往北美洲尋找礦藏，并積累了許多關于北美大陸的寶貴知識，為后來的探險家開辟了可靠路線。

17世紀初，黃鐵礦再次被人們關注。1607年，英國探險家史密斯帶領團隊，前往今天的美國弗吉尼亞州尋找黃金。他回到英國時，一同帶回了1100噸含有閃閃發(fā)亮金黃色晶體的沙黏土礦。但后來這些黃色晶體被證實為黃鐵礦。英國人再次撲空，但發(fā)現黃金的假消息確實促使大量英國人定居弗吉尼亞等北美地區(qū)。

黃鐵礦點燃了英國人的淘金夢，也間接促成了大量英國人定居北美。

造成危險，也帶來財富

盡管黃鐵礦為人類文明發(fā)展做出了很大貢獻，但黃鐵礦產業(yè)也會破壞環(huán)境。黃鐵礦在空氣中氧化的速度非?？欤坏┍┞对跐駶櫩諝庵?，很容易與氧氣和水生成硫酸。一旦硫酸匯入河流，很容易污染水質，殺死水生生物，引發(fā)人畜中毒。因為黃鐵礦幾乎存在于所有硫化物礦石和含煤沉積中，所以采礦活動會導致黃鐵礦大量暴露于空氣中。爆破、碾壓和粉碎礦石大大增加了黃鐵礦與空氣的接觸面積，極大提高了黃鐵礦氧化的速度。

黃鐵礦也是建筑工作者時刻提防的對象?；炷谅访姹葹r青路面強度更高，耐久性更好，但混凝土石塊中一旦混入黃鐵礦，其氧化產生的硫酸會降低混凝土路面強度，路面就容易損壞。同理，建筑地基中如果被檢測出黃鐵礦超標，施工方會直接掏空含有黃鐵礦的基層，然后用符合標準的基層替代。

黃鐵礦氧化會釋放大量熱，而一旦溫度超過320℃，黃鐵礦粉塵就很可能被引燃。1894年，美國亞利桑那州一個銅礦因大量黃鐵礦暴露于空氣引發(fā)大火，大火持續(xù)了數十年。雖然黃鐵礦極易氧化，但前提是必須有水，只要不接觸水，它的氧化速度就十分緩慢。而且，干燥條件下，黃鐵礦會在表面形成一層氧化鐵保護層，能夠抑制礦石進一步氧化。

黃鐵礦還是一種半導體材料。半導體能在特定條件下傳導電流，在另一些特定條件下則不能，因此半導體材料可以精準控制電子設備中的電流流動。在無線電蓬勃發(fā)展的20世紀上半葉，廉價的黃鐵礦晶體和方鉛礦晶體被作為礦石收音機的半導體材料，讓收音機成為一種家家戶戶都買得起的娛樂設備。

現代電池行業(yè)從業(yè)者利用黃鐵礦超微細顆粒作為“量子點”，大大提高了鋰離子電池的充電速度。黃鐵礦也是太陽能光伏面板中被視為能夠替代硅基面板的新一代半導體材料。相比硅，黃鐵礦吸收太陽輻射的能力更強，而且成本更低。

1829年，美國費城一家雜志刊載文章，第一次用“愚人金”指代黃鐵礦。文章用刻薄的文字將加利福尼亞州北部淘金者們戲稱為“煉金術師”。然而在今天，加州北部竟然是全美首屈一指的黃金出產地。不僅如此，目前全球開采的絕大部分黃金——約每年3000噸，都來自于含黃鐵礦的礦石。這些礦石中含有極少量肉眼無法看到的黃金微粒。作為目前全世界最主要的黃金冶煉原礦，巖金礦（相對于砂金礦）最常見的共生礦物就是五角十二面體黃鐵礦。找到了這種特殊的黃鐵礦，就有很大概率在附近發(fā)現巖金礦。至此，黃鐵礦終于可以不再背負“愚人金”的名號。

黃鐵礦的雙胞胎

黃鐵礦有個長得不太一樣的“雙胞胎兄弟”——白鐵礦石。黃鐵礦和白鐵礦石在化學組成上完全相同，只不過它們結晶構造不同，這被稱為“同質多象變體”。白鐵礦石的顏色比黃鐵礦略淡，主體色澤為銀色，略帶黃色。