稀有矿物的传说

鹅卵石中除了有丰富的石英颗粒，还蕴含其他矿物颗粒，它们相对少见，也更加与众不同。它们的故事更丰富多彩，因而地质学家愿意付出更多努力来破译。其中可能有锆石、电气石、黄玉、金红石，还有石榴石、十字石、独居石、磷灰石……稀有矿物虽种类繁多，但在数量上与石英相差巨大，以至于在薄片上只能偶然观察到一两粒。如果想要找到更多稀有矿物颗粒，就需要对石头样本做更极端的处理：将整枚鹅卵石碾成沙粒大小的颗粒，再将这些颗粒投入装有重质液体（高密度液体，如三溴甲烷CHBr 3 ）的烧杯中。密度较小的石英及其他矿物会浮到液面之上，而我们所寻找的稀有矿物密度较大，会沉入烧杯底部，此时将它们捞起，就可以得到这些“重矿物”了。

通过上述方法，我们可以收集到足够多的稀有矿物来进行分析。地质学家可以沿袭传统方法，用简单的双目显微镜鉴定，鉴定者需要充分掌握分辨矿物的技巧与经验，才能对一系列不同矿物的颜色、光泽及表面纹理做细致的区分。

当然，如今我们也可以用更先进的技术来代替传统的矿物分辨技巧。地质实验室中现已标配扫描电子显微镜或其“近亲”电子（微）探针，把这些矿物颗粒放进这两种仪器之一，仪器就会向每粒矿物发射高度集中的电子束，这会让样品发出特征模式的辐射，从而帮助我们识别出矿物中含有的原子类型，比如锆石中的锆、独居石中的镧和铈、金红石中的钛、磷灰石中的钙和磷的组合等。

无论通过哪种方式，人们都已经获得了有关消失的阿瓦隆尼亚地貌的另外一些线索，其中的一小部分现在就被压缩在鹅卵石中。锆石在花岗岩岩浆和山带核心最热的地方结晶，那里的温度足以熔化绝大部分的岩石。石榴石也是变质岩中的典型矿物，不过形成条件没有锆石极端，只需要在大约500摄氏度和10～15千米深度下的压力条件下即可形成。我们的骨骼主要由磷灰石（磷酸钙）组成，它赋予了骨骼强度，而它作为一种重矿物，通常是在花岗岩中900摄氏度的高温条件下形成的。

通过上述的部分矿物，我们可以还原一些极为珍贵的历史事件。锆石就发挥了重要作用。它的成分是硅酸锆，是锆、硅和几乎无处不在的氧组合而成的矿物；同时，它也含有很少出现在其他矿物中的元素，比如铪、钇、钍和铀等重元素，橄榄石、辉石、云母、长石或石英等主要造岩矿物都不喜欢它们。只有当锆石开始结晶时，这些不受青睐的重元素才找到了可以容身的矿物结构。

为了报答慷慨收容它们的锆石，这些原子让扫描电子显微镜以近乎超自然的能力呈现出了岩浆室的内部构造。如果我们对锆石晶体进行抛光，并以一定角度向其发射电子束，就会有一些电子从抛光的表面弹出，被专门放置的探测器捕捉到。矿物密度越大（指拥有重原子核的原子越多），它反弹的电子就越多，探测器捕捉到的图像也就越亮。人们用这种方法观察了许多锆石，得到了许多由同心的亮环和暗环组成的美丽图案。较亮的部分含有的铪元素较多，而较暗的部分则较少。当岩浆不断改变晶体周围的成分时，这些环就像是磁带录音机一样，记录下每块晶体的生长过程。这就像是在跟踪天气的微小波动，只不过这个天气系统位于地表下几千米处被摧毁已久的岩浆室中。

但在某种程度上，这一片段只是历史上的小插曲。锆石的主要贡献是能以很高的精确度引导研究地球的学者（或者说研究鹅卵石的学者）穿越第四维度——地球的深时 ，回到过去。中世纪的学者们做梦也没有想到，他们一直以来疯狂地、徒劳地试图点石成金，而锆石当中竟然就有一种天然“炼金术”，一直在他们的眼皮底下进行（尽管是微观层面的）。这种“炼金术”的关键就在于锆石对铀的接纳。