灵璧磬石的科学检测

㈠主要成分分析 　　
　　
　　核工业地质分析测试研究中心的王鹤、乔万忠和赵云龙等对灵璧磬石的主要化学成分进行了分析，结果如表所示。 　　

灵璧磬石的主要化学成分
成分 　　 CaO SiO2 Na2O Al2O3 Fe2O3 FeO
含量(％) 　　55.06 6.76 2.73 1.143 0.91 0.55
成分 MgO P2O5 K2O TiO MnO2 é?ê§á?
含量(％) 0.507 0.265 0.250 0.044 0.012 33.07
　　
㈡微量元素与稀士元素分析
　　
　　中国科学院地质研究所对灵璧磬石的微量元素与稀土元素进行了分析。结果如表所示。
灵璧磬石的微量元素含量
元素 铬Cr 锰Mn 钴Co 镍Ni 铜Cu 锌Nn 铷Rb 锶Sr
含量(ppm) 16.010 262.25 2,1075 15.081 10.120 10.359 4.9942 285.73
元素 锆Zr 铌Nb 锡Sn 铯Cs 铪Hf 钽Ta 铅Pb 钍Th
含量(ppm) 6.3908 0.84687 0.39983 0.9863 0.09067 0.19771 7.1681 1.0401

灵璧磬石的稀土元素含量
元素 钇Y 镧La 铈Ce 镨Pr 钕Nd 钐Sm 铕Eu 钇Cd
含量(ppm) 5.7740 9.3194 18.829 2.1072 7.0019 1.3303 0.32779 1.3703
元素 铽Tb 镝Dy 钬Ho 铒Er 铥Tm 镱Yb 镥Lu
含量(ppm) 0.16241 1.1056 0.17237 0.41670 0.04433 0.44123 0.07630
　　
㈢放射物质含量分析

　　核工业地质分析测试研究中心的田桂英等对灵璧磬石的放射性物质含量进行了分析。结果如表所示。
灵璧磬石的铀、钍含量
成分 铀 钍
含量(μg/g) 1.14 2.6

灵璧磬石中锶和钾的放射性同位素在同种元素中所占的比率

成分 放射性锶 放射性钾
比率（％） 0.12 0.18

　　上述检测表明，灵璧磬石完全具备砭具（医辽上用来刮莎保健的用具）佳石条件，即在成分方面含有对人体有益的元素而不含对人体有害的物质。 　　

㈣薄片显微鉴定
　　
　　中国科学院贵阳地球化学研究所的周文戈和谢洪森对灵璧磬石进行了薄片显微鉴定。鉴定表明灵璧磬石的主要矿物成分为方解石微晶。晶体粒度小于0.03mm。灵璧磬石内还含有少量不透明矿物，呈不规则形和正方形，粒度也在0.03mm以内。贵阳地球化学所将灵璧磬石分类定名为灵璧微晶灰岩。 　　
　　簿片显微鉴定表明，灵璧磬石不仅达到了砭具佳石条件，大大超过了人们对它的期望。它的晶粒大大小于细晶岩类和粉晶岩类而达到微晶的尺度。这使得用灵璧磬石磨擦人体使人感到非常舒服。同时也正是由于灵璧磬石具有微晶结构，所以敲击灵璧磬石能发出金属的声音。微晶结构是灵璧磬石成为优质磬材的原因。 结合前面的元素成分分析，我们注意到灵璧磬石作为以方解石为主要矿物的灰岩，其含铁量是较高的，同时其包含元素种类之多在灰岩岩类中是罕见的。 　　

㈤物理力学参数的检测
　　
　　中国地震局地球物理研究所的刘晓红和中国地震局地球物理研究所研究员耿乃光对灵璧磬石的的物理力学参数进行了检测。主要结果如表所示。

灵璧磬石的物理力学参数
密度(g/cm3) 2.80 　　　　　　　横波阻抗(106g/co3·s） 1.01
纵波速度(km/s) 5.65 　　　　 　杨氏模量(CPa) 89.4
横波速度(km/s） 3.60 　　　　 剪切模量（CPa） 36.3
纵波阻抗(106g/cm3·s) 1.58 　　泊松比 0.23

　　由于灵璧磬石有明显的层状结构，又对它不同方向的弹性波速度进行了检测。取X和Y为层面内互相垂直的两个方向。Z为垂直于层面的方向。沿X、Y和Z三个方向测量的纵波和横波的数据如表所示。

灵璧磬石波速成各向异性检测数据
X向纵波速度(km/s) 5.65 Y向横波速成度(km/s) 3.23
Ｘ向横波速度(km/s) 3.60 Z向纵波速度(km/s) 3.73
Y向纵波速度(km/s) 5.00 Z向横波速度(km/s) 2.14

　　由表可见，灵璧磬石层面内不同方向的纵波速成度和横波速度差别不大，而层面内的波速成与垂直于层面方向的波速有很大的差别。灵璧磬石是一种物理力学性质各向异性的岩石。 　　 灵璧磬石物理力学性质的检测是对灵璧磬石及其制品的真进行元素鉴定的科学方法之一。 　　

㈥超声波检测
　　
　　灵璧磬石是制磬的材料。敲击灵璧磬石能发出很强的音响。与此同时，还有超声波脉冲发出，用人的耳朵是听不到的。在中国地震局地球物理研究所的岩石力学实验室对灵璧磬石进行了超声波检测。其结果如下表所示。
敲击灵璧磬石一次的超声脉冲次数
25cm磬 400－500次
51cm磬 1200－1500次

　　超声脉冲的频率在20kHx－2MHz之间。丰富的超声波脉冲可对人体产生生物物理效应。近年来国内外的研究表明，超声波有疏通经络、改善微循环、抑制癌细胞生长和消除体内多余脂肪沉积的作用。砭具作为一种医疗保健工具，在使用过程中不断地与人体磨擦。在这个过程中，除了以力刺激人体经络、穴位外，其发出的超声波脉冲是否丰富是判定砭具优劣的因素之一。 用不同的材料制作的板（砭板或刮痧板）刮擦手指背，同时将超声波传感器安置在板上测量超声波脉冲。

测量结果列于下表

不同材料的板状工具刮擦手指背

材　料 平均超声脉冲数 频率范围(kHz)
灵璧磬石 3698 20~2000
木鱼石 2480 20~1000
羊脂玉 2249 20~1000
青玉 1938 20~800
绿玉 1834 20~800
黄玉 1820 20~800
双色玉 1740 20~700
岫岩玉 1720 20~700
青纹石 1715 20~600
棕石 1680 20~600
花岗石 1375 20~500
辉长岩 1287 20~500
大理岩 688 20~400
水牛角 353 20~200
　　　
　　一次的平均超声波脉冲数 　　
　　由表可见，灵璧磬石制作的砭具，磨擦人体时产生的超声波脉冲最多。

㈦感应增温效应检测

　　中国科学院遥感应用研究所的支毅乔和崔承禹等进行了灵璧磬石对人体影响的红外遥感检测，具体的做法如下。被检人在室内静坐，等到身体状态和心情稳定后开始受检。检测开始后用红外摄像仪观测记录受检人面部或手部的红外摄像稳定不变。然后将灵璧磬石块移近人体受检部位，人体受检部位开始出现增温现象。约半小时后增温达到最高值。增温幅值因人而异，一般在0.5~2℃之间。目前对这一现象的机理还不能作出解释，但对多人的检测结果证实了灵璧磬石的这一特殊的生物物理效应的客观存在。
　　中国中医研究院针炙研究所张维波等进行了灵璧磬石感应增温的动物实验。作法是先将实验动物小猪麻醉。然后用多点温度计测量小猪躯体上多处的体温。等到温度稳定后将灵璧磬石块放到一个温度测点附近，这一点的温度值逐渐增高而其他测点温度保持不变。约1小时后增温达到最高值。增温幅值为1℃左右。对动物实验的结果与上述对人体实验的结果相一致。两者相比，小猪受检部位增温过程较慢，增温幅值较低。这可能是由于对小猪的实验是在麻醉状态下进行的缘故。
　　灵璧磬石对人体其他生理指标影响的研究正在进行中。

㈧红外辐射波谱的测定

　　中国地震局综合观测中心的邓明德和航天部环境特性研究所的王众等测量了灵璧磬石的红外辐射波谱。测量表明灵璧磬石的红外辐射频带极宽。岩石的红外辐射峰值一般处于中一远红外波长8－11μm之间。当波长超过12μm时，单位波长、单位立体角的辐射能量密度已明显低于辐射峰值。图2－3～图2～5分别给出了典型的岩浆岩（花岗岩）、沉积岩（砂岩）和变质岩（大理岩）的红外波谱。 灵璧磬石的红外波谱如图2－6所示。由图可见，当波长达到14.5μm（现有最先进的红外波谱仪的测量极限）时，其辐射能量密度仍保与峰值相近的值而无明显下降。其波谱向远红外方向至少要扩展到16μm以上。这说明灵璧磬石的远红外辐射能力极佳。
　　应用灵璧磬石砭具做温法。砭石从热源中吸取的热能将远红外的形式向人体辐射，为人体吸收，产生对人体有益的生物物理效应，达到医疗保健的效果。砭石吸收热能的热源还可以是人体本身。特别是人体内有热毒时，灵璧磬石能吸收人体的热毒而将其热能转化为对人体有益的远红外辐射。 特征红外波谱法是对灵璧磬石进行无损鉴定的最佳方法。但它所需的检测费很高。此外灵璧磬石的特征红外波谱可望在灵璧磬石的空间遥感资源勘探中得到应用。 上述对灵璧磬石的一系列的科学检测表明，灵璧磬石不仅是制作石磬、石工艺品的佳石，也是制作砭具的佳石。