登陆注册
6011400000015

第15章 矿物基础知识

1.什么是矿物?

自然界无奇不有,神奇而复杂,那么什么样的物质才可以称为矿物?

矿物的定义,是由天然产出且具有特定的化学成分和内部晶体结构的均匀固体,通常由无机作用所形成。具体解释如下:

(1)矿物是天然生成的。虽然矿物没有生命,但是经过漫长的地质历史时期,在自然界里慢慢形成的。最近几十年来,人们模拟天然晶体生长的条件,在实验室或工厂里,制造出来的人造晶体,如人造金刚石、人造压电石英等,这样的晶体,人们通常称为“人造矿物”。

(2)对于每种矿物而言,都有特定的化学成分。绝大多数矿物,是由两种和两种以上的元素化合而成的,例如,石英是由硅元素的一个原子和氧元素的两个原子化合而成的二氧化硅。除此以外,还有少数矿物是由单质元素组成的,例如,金刚石和石墨均由碳元素组成。

(3)矿物必须是均匀的固体,这意味着天然产出的气体和液体,液态的自然汞和水都不属于矿物,而自然存在的冰,却属于矿物。

(4)作为矿物,各部分必须是均一的,像花岗岩,它是由钾长石、斜长石、石英及黑云母等多种互不相同的物质组成的,根本不是矿物,而是岩石。

(5)最后,矿物一般是由无机作用形成的。如此看来我们日常生活中常用的煤和石油,虽然是重要的矿产资源,但由于它们是有机作用所形成,且无一定的化学成分,石油还是液态的,所以它们不是矿物。

目前已知的矿物,约有3000种左右,绝大多数是固态无机物,液态的(如石油、自然汞)、气态的(如天然气、二氧化碳和氦)以及固态有机物(如油页岩、琥珀),仅占数十种。在固态矿物中,绝大部分都属于晶质矿物,只有极少数(如水铝英石)属于非晶质矿物。来自地球以外其他天体的天然单质或化合物,称为宇宙矿物。由人工方法所获得的某些与天然矿物相同或类似的单质或化合物,则称为合成矿物,如人造宝石。矿物原料和矿物材料,是极为重要的一类天然资源,广泛应用于工业、农业及科学技术的各个部门。

2.矿物是如何形成的?

根据考古学家的研究发现,史前的人类很早就已开始利用红色的赤铁矿和黑色的氧化锰,作为颜料绘画洞穴壁画。由此可见,那些生活在石器时代的人类,就已经知道利用燧石、石英、玉、铜、金来制作工具和从事交易。

矿物是化学元素通过地质作用等过程发生运移、聚集而形成。具体的作用过程不同,所形成的矿物组合也不相同。矿物在形成后,还会因环境的变迁,而遭受破坏或形成新的矿物。

岩浆作用,发生于温度和压力均较高的条件下。主要从岩浆熔融体中,结晶析出橄榄石、辉石、闪石、云母、长石、石英等主要造岩矿物,它们组成了各类岩浆岩。同时还有铬铁矿、铂族元素矿物、金刚石、钒钛磁铁矿、铜镍硫化物以及含磷、锆、铌、钽的矿物形成。伟晶作用中,矿物在400℃~700℃、外压大于内压的封闭系统中生成。所形成的矿物颗粒粗大。除长石、云母、石英外,还有富含挥发组分氟、硼的矿物如黄玉、电气石,含锂、铍、铷、铯、铌、钽、稀土等稀有元素的矿物如锂辉石、绿柱石和含放射性元素的矿物形成。热液作用中,矿物从气液或热水溶液中形成。高温热液(300℃~400℃)以钨、锡的氧化物和钼、铋的硫化物为代表;中温热液(200℃~300℃)以铜、铅、锌的硫化物矿物为代表;低温热液(50℃~200℃)以砷、锑、汞的硫化物矿物为代表。此外,热液作用还有石英、方解石、重晶石等非金属矿物形成。

风化作用中,早先形成的矿物可在阳光、大气和水的作用下,化学风化成一些在地表条件下稳定的其他矿物,如高岭石、硬锰矿、孔雀石、蓝铜矿等。金属硫化物矿床,经风化产生的CuSO4和FeSO4溶液,渗至地下水面以下,再与原生金属硫化物反应,可产生含铜量很高的辉铜矿、铜蓝等,从而形成铜的次生富集带。化学沉积中,由真溶液中析出的矿物,如石膏、石盐、钾盐,硼砂等;由胶体溶液凝聚生成的矿物,如鲕状赤铁矿、肾状硬锰矿等。生物沉积,可形成如硅藻土等。

区域变质作用形成的矿物,趋向于结构紧密、比重大而不含水。在接触变质作用中,当围岩为碳酸盐岩石时,可形成夕卡岩,它由钙、镁、铁的硅酸盐矿物,如透辉石、透闪石、石榴子石、符山石、硅灰石、硅镁石等组成。后期常伴随着热液矿化形成铜、铁、钨和多金属矿物的聚集。围岩为泥质岩石时,可形成红柱石、堇青石等矿物。

矿物在空间上的共存,称为组合。组合中的矿物,属于同一成因和同一成矿期形成的,则称它们是共生,否则称为伴生。研究矿物的共生、伴生、组合与生成顺序,有助于探索矿物的成因和生成历史。就同一种矿物而言,如果在不同的条件下形成时,其成分、结构、形态或物性上,都可能显示出不同的特征,称为标型特征,它是反映矿物生成和演化历史的重要标志。

3.矿物的分类与命名?

矿物,通常可分为以下几类:自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、卤化物矿物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧盐矿物。

中国习惯上把具金属或半金属光泽的、或可以从中提炼某种金属的矿物,称为某某“矿”,如方铅矿、黄铜矿;把具玻璃或金刚光泽的矿物,称为某某“石”,如方解石、孔雀石;把硫酸盐矿物,常称为某“矾”,如胆矾、铅矾;把玉石类矿物,常称为某“玉”,如硬玉、软玉;把地表松散矿物,常称为某“华”,如砷华、镍华、钨华。至于具体命名,则又有各种不同的依据。有的依据矿物本身的特征,如成分、形态、物性等命名;有的以发现、产出该矿物的地点或某人的名字命名。例如锂铍石(成分)、金红石(颜色)、重晶石(比重大)、十字石双晶形态)、香花石(发现于湖南临武香花岭)、彭志忠石等。矿物的中文名称,除少数由中国学者发现和命名及沿用中国古代名称者外,主要均来源于外文名称。其中有的意译,如上述的金红石、重晶石、十字石等;少数为音译,如埃洛石等;大多数则系根据矿物成分,间或考虑物性、形态等特征另行定名,如硅灰石、黝铜矿等;还有音译首音节加其他考虑的译名,如拉长石等。

4.什么是重砂矿物?

岩石或矿石遭受风化、破坏所形成的碎屑物质,以及经搬运、分选而沉积的松散的机械沉积砂粒,其中所含比重较大(一般在2.9以上)、机械性质和化学性质比较稳定的矿物,称为重砂矿物,常见的重砂矿物有自然金、自然铂、金刚石、磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿、尖晶石、刚玉、金红石、锡石、铌钽铁矿、锆石、独居石、黑钨矿、白钨矿等。很多重砂矿物具有经济价值,如果其富集程度达到工业要求时,便成为砂矿床。重砂矿物的组合,与原生岩石的种类有关,例如自然铂、锇铱矿、铬铁矿、橄榄石、磁铁矿的组合,与超基性岩有关。利用重砂矿物及其组合,可以推测砂矿中某种有用矿物存在的可能性,并可对原岩类型的确定和寻找原生矿床,提供线索。

5.什么是矿床?

矿床是由地质作用形成的。有开采利用价值的有用矿物的聚集地,包括地质的和经济的双重含义。矿床是地质作用的产物,但又与一般的岩石有所不同,它具有经济价值。

确定矿床的基本条件是:①有用元素或矿物的含量,要达到最低可采品位,如铜的最低可采品位是0.4%,铁的最低可采品位一般是25%;②矿石工艺性质,包括有用组分的赋存状态。如铝在霞石和高岭石中,含量较高,也可分离出来,但加工工艺复杂,成本很高,因此一般只从铝土矿中,提取铝;③矿体的形状和内部结构,有用物质在岩石中,是均匀分布,还是在局部集中(如矿脉),对于采矿难易和成本影响很大,因而也对确定矿床的最低可采品位,有重要影响;④矿床规模,指可采矿石的储藏量。矿床规模大,矿山建设投资大,但经济效益很高。⑤获得矿产品的全部费用,包括采矿、选矿、交通运输、设备、能源和水源供应、劳动工资等的开支,也决定着矿床的最低可采品位。上述条件的综合分析和评价,对于决定矿床的经济价值有着重要的意义。

矿床是自然界中,分散存在的矿质富集到一定程度的产物。如铁在地壳中平均含量约为5%,铁矿石最低可采品位为25%,铁必须经过地质作用富集到5倍以上并具有一定规模,才能成为矿床。导致有用元素或矿物高度富集的地质作用,称成矿作用。发生明显矿化的地点,称为矿点。

矿床种类繁多,固体矿床分布最广,液态矿床有石油、热卤水和地下水,气态矿床有天然气。

按成矿作用方式,矿床可分为内生矿床(内力地质作用生成)、外生矿床(外力地质作用生成)和变质矿床(变质作用生成)。按矿产性质和工业利用情况,可分为金属矿床(如金矿床、钨矿床)、非金属矿床(如耐火黏土、萤石矿床)和能源矿床(如石油、煤和天然气)。

同类推荐
  • 早期教育成就一生

    早期教育成就一生

    “所有的孩子都是天才,但我们却在他们生命最初的六年磨灭了他们的天资。”研究结果表明,90%的教育基础都是在孩子6岁以前就奠定了的。幼儿时期是孩子身体和智力发育的黄金期,是潜能开发的最佳时期,抓住这一时期对孩子进行早期教育,即使是天资平平的孩子,也可能成为天才!
  • 不偷东西的贼

    不偷东西的贼

    本书总共收录了《十秒抉择》、《勇气来自哪里》等85个经典故事,这些故事将许多人生哲理以最简单、最朴实的方式呈现给读者,让读者能抛开理论的迷雾,直入心灵,获得人生感悟,值得我们细细体味。本书所辑故事文字简洁明快,灵气十足。其中还有不少故事获得了国家大奖。
  • 搜寻野人大冒险(科学大探险)

    搜寻野人大冒险(科学大探险)

    乐乐淘、小猴和博士这次坐着魔毯来到了另一个地球上的诡异位置——神农架。神农架各个方面在他们眼中都神奇诡秘,但他们来到此地最想解决的就是野人之谜。不像别的科学家来到此地只是,采集到野人留下的蛛丝马迹,乐乐淘、小猴和博士跟野人多次照面,还误闯了野人谷,面对野人的围攻,他们该如何应对呢?
  • 影响中国学生的经典成语故事之一

    影响中国学生的经典成语故事之一

    成语是语言中经过长期使用、锤炼而形成的固定短语,它是比词的含义更丰富而语法功能又相当于词的语言单位,而且富有深刻的思想内涵,简短精辟易记易用。并常常附带有感情色彩,包括贬义和褒义,当然,也有中性的。“影响中国学生的经典成语故事”汇集了众多的成语,详细地讲解了其释义及相关出处,使读者在增长知识的基础上、享受阅读带来的乐趣。
  • 我的老师是怪物

    我的老师是怪物

    美女老师的脸转眼成了米老鼠的脸,再一转眼,嘿,她带全班登上了太阳。 神灯巨人张嘴吃光超市的食品,伸手把坦克炮管拧成麻花;大人们气疯了,判它流放太空。该救它吗? 科幻作家和“粉丝”网上聊天室,没想到“粉丝”竟扬言要把地球炸成九亿亿亿多块碎片。 荣获二十多项国家级大奖的童话王子杨鹏,美国面向全球的《轨迹》杂志向全世界幻想迷推荐的科幻奇才杨鹏,将带给你超级的想像力,超级的阅读享受,超级的情商、智商提升!
热门推荐
  • 杀手王妃本倾城

    杀手王妃本倾城

    某女乃是一名杀手,王牌杀手擅毒擅医,攻于心计,一朝穿越成为相府嫡女,发现左脸颊上的一块耀眼的疤痕,“哼!这相府还有多少见不得人的事?”虽为嫡女但却不受人待见,“这伤并不难治,但我却要留着!”重新贴上伤疤,“哟!哪家女子竟有如此倾城之姿!”
  • 皇家独宠

    皇家独宠

    初次见面,她不顾众人的讶异在他脸颊上盖上了她的专属印章,霸道的宣布:你是我的了!再次见面,看着月光下宛若谪仙的他,她笑言:咱俩偷情吧!第三次见面,她烧掉坐在他身边的女子的头发,无辜的说:小女子一言,驷马难追。人家说过会让那些敢觊觎你的女人去做尼姑的!况且,我还没烧完呢!第四次见面,他躺在氤氲迷蒙的水池里泡澡,一回头,她趴在一边的岩石上流着口水夸张的感叹:西月梧,你的身材好好喔!····她说过:我愿意做你活下去的理由!她说过:我要让你成为世上最幸福的男人!她说过:我永远陪着你!所以,为她争得世上最尊贵的荣耀,给她世上最无垠的宠爱!这是他对她暗许的承诺,是他对自己定下的目标!
  • 锦绣良缘:无赖王妃

    锦绣良缘:无赖王妃

    她被风国残暴的大王子风吹花强行娶进风国,被欺凌,被辱骂,甚至清白不保。且看她如何忍辱负重,在这水深火热杀机暗藏的后宫,斗转出一片若花若诗的锦绣流年?然而,最狠最毒的并不只是女人心……
  • 查理九世之冰火九重天

    查理九世之冰火九重天

    墨多多他们闲着没事干,殊不知,他们的好朋友亚瑟面临着极大的危险,他们将展开什么样的历险呢?
  • 17岁的那些事

    17岁的那些事

    他·,是冷酷的校草她,是他朝思暮想的女人他们之间会摩擦出怎样的火花呢?
  • 韩娱之一代歌王

    韩娱之一代歌王

    本书集虐心剧、偶像剧、励志剧、家庭都市剧于一身,讲述了男主马湘奕注定不平凡的一生。友情提醒:玻璃心者请带好粘合剂哦。企鹅群:515750443喜欢本书就点进来吧。
  • 我的世界世纪大战

    我的世界世纪大战

    我的世界竟无缘无故于现实世界融合,学校里的小学生于怪物们之间的热血之战。在这里,认识了很多来自游戏世界的朋友,还有来自游戏世界的敌人。这到底是阴谋,还是由天从命?
  • 单身女人二十岁

    单身女人二十岁

    一个关于名叫楚晓玉的女人的爱情故事。
  • 遗弃栀子

    遗弃栀子

    他步步紧逼,她再次落入虎口,不温不火的上演猫捉老鼠的游戏。命运的坎坷再次来临,厌诗绝想彻底远离这个男人,结果发现自己怀孕了………
  • 儿童增高补钙食谱

    儿童增高补钙食谱

    《吃出聪明智慧丛书》针对不同年龄婴幼儿生理特点,系统地介绍了成长发育期婴幼儿食谱的制作方法和营养搭配知识,科学地解决了婴幼儿吃什么、吃多少、怎么吃等营养进食的问题。