当地球心念一动：本世纪，我想来点“黄铁矿”！大自然便忙起来，点燃火山、召唤陨石、增加岩层压力，微生物和人类也都来帮忙，压碎、煮沸或烘烤……以多种方式打造淡黄铜色、散发金属光泽的黄铁矿。即使矿物质化学成分与晶体结构一样，但大自然其实有许多种“烹饪方式”创造物质。

罗伯特·哈森博士与肖娜·莫里森博士经过15年不懈努力，为每种已知矿物创建个别成因数据库，详细标示每种矿物质形成经历的物理、化学或生物反应，为地球创建矿物诞生食谱。

新矿物学分类，增加成因资讯

近两世纪以来，矿物学系统主要根据化学成分与晶体排列结构分类，记录近6千种矿物质分类。华盛顿特区卡内基科学研究所（the Carnegie Institution for Science）罗伯特·哈森（Robert Hazen）博士与肖娜·莫里森（Shaunna Morrison）博士认为种类应该远不只这些。

“以前的矿物学系统仅根据晶体结构碳酸钙，判断是否为同为方解石。但我们的观点，光方解石（Calcite）就分为十多种。”哈森说：“因贝壳沉积形成的方解石、经化学沉淀海底形成的方解石，或地球深处因高压、高温等变质作用形成的方解石……皆不相同。成因不同，让我们看到许多种类方解石，这便是新矿物学方法的关键。”

根据他们研究，大自然使用21种方式制造黄铁矿（Pyrite）。黄铁矿主要由一份铁和两份硫化物（FeS2）组成，高温和低温、有水和无水条件，不论有微生物帮助，或在无任何生命作用的恶劣环境皆能形成。但凡陨石、火山、热液矿床、岩石层压力、近地表岩石风化、微生物沉淀矿床，以及人为采矿过程发生火灾等各种方式，皆能产生黄铁矿。

黄铁矿的金属光泽和淡黄铜色调使它看起来很像黄金，因此又有“愚人金”之称。（Source：Ivar Leidus,CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons）

哈森与莫里森以每种矿物的形成方式区分，经过15年不懈努力，已发现大自然借压碎、捣碎、煮沸、烘烤等物理、化学或生物过程约57种方式，创造10,500多种矿物质类型，并为每种已知矿物创建个别成因素据库，详细标示每种矿物质形成经历的物理、化学或生物反应。

生命以各种方式影响矿物质

南极洲大象岛（Elephant Island）有种独特的暗褐色矿物──水磷铁氨石（spheniscidite），是当地企鹅的排泄物与土壤矿物相互作用产生，命名更取自企鹅学名“

Sphenisciformes

”。如此独一无二的结晶化合物，反映出只存于该地的特殊形成条件。

南极洲大象岛独有的水磷铁氨石（spheniscidite），是当地企鹅的排泄物与土壤矿物作用。图为南极企鹅（chinstrap penguin）。（Source：Lewnwdc77,CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons）

“如果没有生物影响，地球近三分之一矿物质无法形成。”哈森解释：“如光合作用产生氧气。氧气是非常活泼的气体，借氧化矿物质改变地球表面，也是生物学重要的间接作用；当然，生命也自己创造矿物──生物矿物，如生物体贝壳、牙齿、骨骼及其他微生物。”

“每个矿物标本都有一段历史、都讲述一个故事；每个都是时间胶囊，揭示地球的过去，是其他东西都无法做到的。”生命以各种方式影响矿物质诞生，矿物质也记录了地球的历程。

地球新纪元，人类创造新矿物

地质学家将11,700年前最后一次冰河时代以来的时间标记为全新世（the Holocene）。但近期开始也有观点认为，工业革命后，人类地表活动已对气候、生态系统统造成全球性影响，并对地球发展产生决定性的作用，主张地球已进入“人类世”（Anthropocene）。.

有观点主张自工业革命后，人类的活动对气候、生态系统统造成全球性影响，对地球发展产生决定性的作用，认为地球已进入“人类世”（Anthropocene）。（Source：Flickr/eutrophication&hypoxiaCC BY 2.0）

新的、人造矿物及类似矿物的化合物支持此观点。亚利桑那大学马库斯‧奥格列里（Marcus Orglieri）说：“在我们这时代留下的沉积层，未来矿物学家将发现大量建筑材料如砖、煤渣块和水泥，以及金属合金如钢、钛和铝，甚至是核时代许多致命放射性副产品。他们可能还会惊叹某些美丽的人造宝石，如像钻石的立方氧化锆（Cubic Zirconia）与莫桑石（Synthetic Moissanite）、合成红宝石（Synthetic ruby）。”

英国地质调查局（British Geological Survey）人类世工作组的秘书科林沃特斯（Colin Waters）回应：“其实人类为自己目的创造的类似矿物新材质，将成为我们在这个星球存在的大量标志。”他举圆珠笔为例，“笔尖球是由碳化钨制成，自1950年代以来生产数十亿个，想象一下有多少这种材料环绕着地球。”

圆珠笔笔尖的球是由碳化钨制成，1950年代以来全球生产了数十亿个。（Source：Flickr/Ivan RadicCC BY 2.0）

“半导体、磁铁、电池和建筑石材……人类合成了成千上万种材料。”哈森教授说：“这些有类似矿物的材质，将在未来十亿年地质记录持续存在。”

这些矿物和类似矿物的化合物将随着人类活动遍布全球，并长久保存于地质记录里，成为人类时代的独特标志。这正是地球进入新纪元──“人类世”的最大证据。

矿物质多样性可帮助寻找外星生命吗？

火星夏普山（Mount Sharp）下，有名为花园城（Garden Cityp）区域的双色矿脉网络。此类矿脉形成多为流体穿过破裂的岩石，裂缝沉积矿物质并影响周围岩石化学成分，在这种情况下，矿脉比周围主岩更能抵抗侵蚀。照片由NASA好奇号火星探测器的相机（Mastcam）所拍摄。（Source：NASA）

哈森与莫里森的努力成果不仅介绍矿物起源、展现矿物质多样性，有助重建地球生命历史，甚至能成为研究其他星球的工具，寻找可居住的行星和外星生命。

“我们正在研究火星矿物学，寻找可能指向生命的矿物质证据。”哈森说：“我们在寻找的不是任何特定矿物，而是微量元素的痕迹；这些矿物的形态、大小和形状将成为火星究竟有无生命的有力证据。”

（首图来源：Vassil, Public domain, via Wikimedia Commons）

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