发现:数千种人造矿物——人类世的又一论据

未来的地质学家将在我们文明的废墟中发现数千种人造矿物

在亚利桑那州马里科帕县罗利矿的铜矿开采文物上发现的西蒙科尔石 [Zn5(OH)8Cl2·H2O]。

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人类已经极大地改变了地球表面。卫星图像显示,纽约市的灯光在夜晚闪耀,而中国的长城在白天雄伟壮观。但我们也在脚下的地层中留下了不易察觉的印记,例如散落在海底的塑料和原子弹试验产生的强烈辐射信号。对于许多科学家来说,这种证据足以正式宣布一个新的地质时代——一个将在数百万年后的沉积层中可见的时代。3月1日在《美国矿物学家》杂志上发表的新研究为所谓的“人类世”论点增加了又一层证据:人造矿物。

卡内基科学研究所的矿物学家罗伯特·哈森和他的同事统计了地球上的矿物数量,结果发现,由于人类活动,产生了大量的矿物。虽然根据定义,矿物必须通过自然过程形成,但哈森的团队发现了208种由人类介导的矿物——它们确实是自然形成的,但在人造矿山等场所,不自然的湿度或采矿作业引起的火灾沿着矿壁产生了新的矿物。其他例子可能更难找到,除非你是深海潜水员;例如,当青铜或黄铜制品在沉船中沉没时,它们会与海底相互作用,从而产生新型的、由人介导的矿物。

也许更引人注目的是类矿物化合物——如果它们不是完全人造的(而是由人介导的),就会被归类为矿物的物质。哈森的团队也列出了一个很长的清单,其中包括从合成红宝石和钻石到陶瓷、砖块、水泥、电池和手机的某些组件的一切——他们怀疑还有成千上万种变体,多得他们数不过来。


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为了让大家对这个数字有一个概念:大约24亿年前,我们的大气层中产生了大量的氧气,随着如此多的氧化物版本的出现,矿物数量从大约2000种飙升至5000种。哈森的研究现在表明,人类事件超越了所谓的“大氧化事件”,这在之前是已知的矿物数量增加最多的一次(从广义上讲)。哈森说:“我们生产的许多东西都像矿物一样,我们确实改变了我们现在所处的沉积层。”

人类不仅大大增加了矿物的多样性——再次使用该术语来表示自然发生、人类介导和人造的——而且他们这样做也非常迅速。在“大氧化事件”期间,花费了大约20亿年的时间才创造了数千种矿物,但最新的数十万种增长大多发生在工业革命以来。哈森说,这是地球历史上新矿物产生最快的速度。而这才是关键:“人类世不仅仅是说人类影响了地层,”莱斯特大学的地质学家、人类世工作组主席扬·扎拉谢维奇补充说,他没有参与这项研究。“它是这些变化的规模、多样性和轨迹的象征。”想想任何显示过去几十年大气中二氧化碳水平急剧攀升的图表,从地质学角度来看,这只是转瞬之间的事情。扎拉谢维奇说,正是这种增长(无论是二氧化碳还是其他标志)定义了人类世。“图表上最明显的垂直线之一是矿物种类的增长,”他说。“这是最显著的变化之一。”

如果未来的地质学家发现自己在挖掘古代城市的沉积层时,这种剧烈的变化不会被忽视。“这些是我们这个时代真正的全球标志,”哈森说。不仅因为城市的基建设施包含许多这些人造矿物,还因为它包含在世界各地采石的天然矿物,从而形成了自然界中不会发现的浓度。即使海平面上升 300 英尺并淹没沿海城市,这些矿物仍然会在沉积记录中可见。这是因为像华盛顿纪念碑和史密森尼博物馆这样的地标将坍塌成瓦砾堆——这些印记后来被保存为地下高度不寻常的透镜状口袋,无论在形状还是矿物方面都与周围环境不同。例如,华盛顿纪念碑最终将是一个由石灰岩组成的透镜状口袋,而在其他地方找不到石灰岩。而曾经是史密森尼博物馆的口袋将包含如此多的稀有矿物,它们不可能在自然界中如此紧密地形成。此外,它们将被我们日常使用的各种人造矿物所包围。“在地球过去 45 亿年的地质历史中,根本没有类似的情况,”扎拉谢维奇说。“这简直是截然不同。”

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