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这是什么矿

归档日期:07-08       文本归类:制造块状      文章编辑:爱尚语录

  我国已探明储量的金属矿产有54种,即:铁矿、锰矿、铬矿、钛矿、钒矿、铜矿、铅矿、锌矿、铝土矿、镁矿、镍矿、钴矿、钨矿、锡矿、铋矿、钼矿、汞矿、锑矿、铂族金属(铂矿、钯矿、铱矿、铑矿、锇矿、钌矿)、金矿、银矿、铌矿、钽矿、铍矿、锂矿、锆矿、锶矿、铷矿、铯矿、稀土元素(钇矿、钆矿、铽矿、镝矿、铈矿、镧矿、镨矿、钕矿、钐矿、铕矿)、锗矿、镓矿、铟矿、铊矿、铪矿、铼矿、镉矿、钪矿、硒矿、蹄矿

  颜色识别最直观,也是观察的第一步。很多矿物都有自身十分独特的颜色,比如辰砂、菱锰矿、赤铜矿、钒铅矿等会有鲜红的颜色,雄黄、钼铅矿通常为橘红色,雌黄通常为柠檬黄色,褐铁矿通常为褐色,自然硫、自然金、黄铜矿通常为黄色或金黄色,孔雀石、绿松石、绿柱石、橄榄石、天河石通常为绿色,青金石、坦桑石、蓝铜矿、青铅矿、方钠石、堇青石、胆矾通常为蓝色,紫晶、锂辉石通常为紫色,石墨、磁铁矿、锡石、黑云母通常为黑色,滑石、白云石、大理石、硼砂通常为白色,石膏、冰洲石则通常为无色。

  当然,大部分矿物都不只有一种颜色,比如水晶、萤石、方解石,它们都有十分丰富的色彩种类,而且不同的矿物也常常会有相同的颜色,所以仅凭颜色是不易于辨别的。据《华商报》报道,2015年8月26日的一大早,陕西省勉县城区的一个十字路口就聚集了近百人,只见他们低头弯腰在捡“金子”,尽管交警努力疏导也无济于事。原来,这是物流公司在运输过程中不小心将金灿灿的矿粉散落,所以引来了大家的疯狂举动。而实际上,这些矿粉并不是金子,而只是颜色相似的黄铁矿而已,其价值与黄金相差甚远。

  在光照中,只有少数矿物能像玻璃一样完全透明,比如某些种类的石英、石膏、冰洲石等,绝大部分矿物都是不透明或者半透明状态的。比如自然金、自然银、自然铜、方铅矿、蓝铜矿、锡石、辉锑矿、黑钨矿等绝大部分金属矿物都是不透明的,而月长石则为典型的半透明矿物,它又被称为月光石,因为这种矿物表面有一种朦朦胧胧的感觉,如同月光笼罩一般。古人甚至认为它就是凝固的月光,还把它当作一种宝石。

  当光线照射矿物时,一部分可能会透过去,另外一部分则会被反射回来,观察反射光的强度,即所谓的“光泽”,也能辨别某些矿物。

  比如自然金、方铅矿等,是典型的金属矿物,表面反射光线的能力很强,具有典型的金属光泽,而长石、石英、萤石、方解石、橄榄石等绝大部分的透明矿物的光泽都类似于平板玻璃,所以被称为玻璃光泽。

  此外,还有一些矿物具有非常特殊的光泽,纤维石膏的光泽类似于一束蚕丝,故而称为丝绢光泽;块状叶蜡石的光泽如同石蜡,被称为蜡状光泽;高岭石的光泽很弱,暗淡如土,甚至于没有,被称为土状光泽。

  晶体形态也是辨别矿物的最重要特征之一。不同的矿物,往往具有不同的生长习性,有些矿物总是沿着一个方向生长,从而变成了柱状,如辉锑矿、电气石,或者变成了更细的针状,如辉铋矿。

  有些则喜欢沿着两个方向生长,从而变成了板状,如石膏、重晶石,或者变成了更薄一些的片状,如云母、辉钼矿。

  还有的更任性,朝着三个方向生长,在三维立体空间内三向等长,形成粒状矿物,如方铅矿、石榴石,橄榄石等,常常具有较为规则的立面体、八面体或五角十二面体等规则外形。

  实际上,在自然界中,很少有单独的矿物晶体出现,它们通常是以矿物集合体的形式出现,比如辉锑矿的柱状集合体、云母的片状集合体、阳起石的放射状集合体等。甚至还有些矿物的晶体形态根本就看不出来,只能看到一团集合体,比如某些赤铁矿,外表看起来就像是很多腰子聚集在一起,故而被称为肾状赤铁矿。

  矿物还有一个奇怪之处,很多矿物的颜色与它的粉末的颜色不一样。通常,我们的观察方法是:拿起矿物,然后在白色无釉瓷板上划擦,观察这道划痕留下的颜色,即条痕色。

  比如,看起来呈黑色的赤铁矿,它的条痕却为褐红色,用这一点就可以将其与同为黑色的铬铁矿进行区分,因为铬铁矿的条痕为黑色;在区别同为金黄色的黄铁矿和黄铜矿时,也可以采用此法,条痕颜色为黑色者为黄铁矿,若黑色中稍带有绿色,则为黄铜矿。

  还有些矿物,比如雌黄,它的条痕色与矿物本身显现出来的颜色一致,都为柠檬黄色。对于透明矿物而言,它们的条痕都是白色或者近乎白色的,没有什么鉴定意义,例如萤石,虽然它有紫、蓝、绿、黄、红、棕、黑、白等很多种颜色,千变万化,五彩斑斓,号称“世上最丰富多彩的矿物”,但条痕只有一种颜色——白色。

  地质学家经过长期的研究发现,矿物的软硬程度彼此不同,而且相差很大,但一般的规律是:像碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐这些含有水分子的矿物通常较软,而不含水分子的氧化物以及硅酸盐矿物则相对较硬。为了表示矿物的硬度大小,1812年,德国矿物学家莫斯首先提出了一种标准,即莫氏硬度,分别用1到10来表示以下十种矿物的硬度大小:滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。这里的硬度值并非绝对硬度值,而是按硬度的顺序表示的值。

  比如滑石,由于它具有典型的层状结构,决定了它硬度很低,质软滑腻,故而得名“滑石”,古人有时也称它为“画石”,李时珍认为这正是由于“其软滑可写画也”。

  再比如金刚石,莫氏硬度为10,是自然界中硬度最高的矿物,这意味着其它矿物在金刚石面前都显得不堪一击。常言道:“没有金刚钻,别揽瓷器活。”其原意说的是过去的手工艺人用金刚石制成的钻头在又滑又硬又脆的瓷器上钻孔来修补瓷器,可见其硬度之高。在现代工业领域中,金刚石是十分理想的切割、研磨和抛光工具,可用于制造刀具、钻头和磨料等。

  根据硬度的差异,可以有效辨别矿物,比如区分黄铁矿、黄铜矿与黄金这三者,先用手指甲来刻划,能刻动的为黄金,因为纯净的黄金很软,硬度比手指甲的硬度2.5~3.0还要低,其他两种却相对较为坚硬;然后再借助小刀,用小刀能划出痕迹的为黄铜矿,划不动的即为黄铁矿,这是因为黄铜矿的莫氏硬度为3.0~4.0,黄铁矿的莫氏硬度为6.0~6.5,而小刀的莫氏硬度一般为5.5,正好介于二者之间。

  许多矿物在受到外力打击时,会沿着一定的方向裂开,通常,这个方向就是矿物晶体结构中原子键结合力最弱的部分,这就是解理面。比如云母,它有一个方向的极完全解理,沿着这个方向极易分裂为薄片,薄片的厚度低至0.025~0.125毫米,所以有人形象地称它为“千层纸”。再比如冰洲石,它有三个方向的完全解理,通常会沿着解理面开裂形成一系列斜平行六面体,即非常完美的菱形块体,这是它十分独特的性质。

  但是,也有很多矿物在受到外力打击时断裂的方向并不固定,而是不规则的,有些为参差不齐的锯齿状,具有尖锐的边缘,比如自然金,有些则像是贝壳状,比如石英、黑曜石等。

  发光性,是某些矿物特有的物理性质,当它们受到外界能量的激发,如紫外线、X射线等照射下,或者遭受打击、摩擦以及加热等,能够发射出可见光,如金刚石、白钨矿、硅锌矿、萤石等都具有这种特性。

  进一步细分的话,矿物的发光性可分为两种情况:其一,如果外界激发能量停止后,矿物即停止发光,这种光称为荧光;其二,如果外界激发能量停止后,矿物发光还能持续一段时间,这种光称为磷光。

  荧光,最初是在萤石身上发现的。用过验钞机的人应该记得这样的现象:当你把人民币放在验钞机的紫外线下进行照射时,真钞上就会显示出平时用肉眼看不到的亮光,这就是利用了荧光物质在紫外线的照射下能够发光的原理制成的。某些紫色萤石在紫外线的照射下会呈现出蓝色,完全不同于它在日光下的颜色。除此之外,一些方柱石、方解石、石膏、方钠石、水砷锌矿、文石等也会产生荧光效应,但是地质学家总结的经验是,用荧光效应来判别矿物并不十分靠谱,因为只有极少数矿物具有这种特征,即使这些矿物产自同一个矿区,也不一定都能产生荧光。

  有些萤石中含有硫化砷,在白天阳光照射或经过加热之后,可以产生磷光效应,到了晚上就能慢慢地放出能量,产生微弱的光芒,并能持续数小时之久。照此推断,古人所说的夜明珠,可能就是这种具有磷光效应的萤石。

  此外,部分磷灰石也具有磷光效应,加热之后可以在黑暗中发出光芒,有几分神秘感。

  具有磁性的矿物主要为磁铁矿、磁黄铁矿,它们能被普通的磁铁所吸引。磁铁矿的英文名称为“magnetite”,源于希腊语,据说,有一位名叫马格尼(Magnes)的希腊牧羊人穿着钉有铁钉的鞋子在山里被一块石头吸住了脚,于是后人就根据他的名字来命名这种特殊的矿物。我国的先人在战国时期发明的司南,可以帮助人们辨别方向,也正是利用了天然磁体矿石能指南的物理特性。

  绝大多数的矿物都没有磁性,即使在很强的电磁铁作用下,也没有任何反应,这对于矿物鉴定、分选以及勘探都有重要意义,目前我国的地质工作者们还常常利用矿物的磁性找矿。

  掌握了以上鉴定依据,我们就可以对野外最常见的矿物进行简单的认识和鉴别了。

  你在野外找到了一块矿物,仔细观察后发现它具有以下特征:颜色为黄色,光泽类似于玻璃,晶体形态为板状,条痕为白色,手指甲刻不动,而用小刀能刻动,用锤子敲击它能碎成小方块,不具有发光性,也不具有磁性。

  最主要的鉴定依据是“手指甲刻不动,而用小刀能刻动,”,这里表明了它的莫氏硬度介于手指甲的硬度2.5与小刀的硬度5.5之间,而且“用锤子敲击它能碎成小方块”,正符合方解石“块块方解”的典型特征,再对照其他特征,即可得出准确结论。

  除了上述内容之外,我们还可以测量矿物的比重、弹性、挠性、脆性、延展性以及某些透明矿物对光线的折射率等物理参数,然后查阅相关数据资料,进行一一比对。

  当然,对矿物的鉴别并非易事,不是一天两天就能完全掌握的,野外所见到的矿物也不像博物馆中珍藏的那样干净、漂亮,建议大家到中国地质博物馆、中国地质大学(北京)博物馆去实地看看,那里有很多精美的矿物标本,先认识了标准矿物,以后才有可能到野外认识更多、收获更多。

  好啦,在认识了主要的矿物之后,接下来我们研究下岩石。有人说:“石头是上帝随手捏就的,矿物晶体则是上帝用尺子丈量、精心设计出来的。”的确,相对于那些五彩斑斓、形态各异的矿物晶体而言,岩石显得黯淡无光。自然界中的岩石随处可见,基本都是灰黑色或灰白色,凸凹不平的岩石表面裸露着岁月斑驳的痕迹,即使我们每天从岩石边走过,也很少会留意它们。

  “眼高手低”向来是年轻地质工作者的通病,即使理论上说都头头是道,来到野外也难以做到百分之百准确。刚上大学那会儿,一位老师带着我们到野外实习,随手捡起一块石头让我们辨认是什么岩石,同学们开始仔细查看,并用放大镜观察,还有的同学翻开教科书对照标本查验,给出的答案却是五花八门。没想到,最后老师告诉我们那只不过是一块水泥疙瘩!

  现在我们都知道了,岩石并不是上帝随手捏就的,矿物晶体也不是上帝用尺子丈量、精心设计出来的。它们都是历经亿万年的历史逐渐形成的,我们随手捡起的一小块碎石,可能都比我们整个人类的历史还要古老。

  关于岩石的成因,科学家的争论一直持续到18世纪。被称为“德国地质学之父”的著名地质学家亚伯拉罕戈特洛布维尔纳,是第一个使地质学系统化成为一门科学的人,他认为,是水的力量营造了一切地质系统,地球上的岩石都是在水下沉淀而成的。自原始海洋到现在,水面在不断地下降,原始岩石露出水面后开始发生风化、堆积而形成新地层。可是,后来有人对他的观点提出了质疑,英国著名地质学家詹姆斯赫顿通过研究发现:玄武岩和花岗岩曾经是熔体,很显然,这些岩石不是水成的,他的理论被后人称为“火成论”。“水成论”与“火成论”的激烈争辩看似水火不容,但都有深远的意义,极大地推动了地质学的发展。

  被称为“德国地质学之父”的著名地质学家亚伯拉罕戈特洛布维尔纳(1749–1817)

  随着地质学家的不断研究,人们逐渐认识到岩石既不完全是“水成”,也不完全是“火成”,而是二者兼而有之,甚至还有除此之外的第三种作用形成的岩石。现在我们知道地球上的岩石分为三大类:岩浆岩、沉积岩和变质岩,简单的划分为“水成”或者“火成”都是片面的。

  顾名思义,岩浆岩,是一种与岩浆活动有关的岩石,一般而言,岩浆岩周围会保留有火山活动的痕迹,如火山口、柱状节理等。

  在英国北爱尔兰的大西洋海岸,有一段长六公里的石堤,呈台阶状向大海延伸。奇怪的是,这段石堤是由正六边形的石柱组成的,一根紧挨一根,一共有三万七千多根,有的石柱高出海面,或者与海平面持平,更多的则是淹没于水下,形成一片石柱林,屹立在大海之滨,井然有序,十分壮观。这些石柱是哪来的呢?当地的传说是古时候的巨人搬来的,所以称之为“巨人之路”。

  后来,地质学家经过研究发现,这些石柱并非人工建造,而是由玄武岩(岩浆岩的一种)组成,是大自然的杰作。早在6000万年前,这里发生了多次大规模的火山喷发,一股股灼热的熔岩从地下深部喷涌而出,像河流一样流向大海,当它们碰到海水时,就迅速冷却成固态,并持续向中心收缩,均匀的收缩力使得它们都成了规则的六方柱。

  英国北爱尔兰的“巨人之路”,这段石堤是由正六边形的石柱组成的,一根紧挨一根,一共有三万七千多根。

  地质工作者辨识岩浆岩主要是观察它们的结构和构造,通俗地讲,就是观察岩浆岩中矿物的晶体大小、形态以及这些矿物之间的组合关系。要是在这里细述,你听到显晶质结构、隐晶质结构、块状构造、流动构造……这些术语恐怕头都大了,说实话,笔者也对此犯愁,与其记住那么多理论,不如认识几种最典型的岩石来的更直接一点。地壳体积的64.7%都是岩浆岩,它们是地壳中含量最多的岩石。岩浆岩分为很多种,包括玄武岩、花岗岩、闪长岩、正长岩、橄榄岩等,但最主要的是前两种,几乎占到了岩浆岩总量的70%以上。

  玄武岩,虽然在地壳中的含量较高,但并不容易见到,因为它主要存在于洋底,主要矿物成分是斜长石和辉石。从外观来看,它颜色灰暗,颗粒细小而且致密,常常具有气孔。

  花岗岩则是一种分布最广的侵入岩,它颜色鲜艳,有粉红色、肉红色、浅灰色等,其中主要的矿物成分是石英、长石和云母,强度高,经久耐用,是十分常见的建筑装饰石料,比如充当石柱、地板等。

  地壳总体积的7.9%为沉积岩,其中82%为页岩,12%为砂岩类,6%为石灰岩类。这类岩石最容易识别,因为它们是在地壳表面常温常压下,由风化、剥蚀、搬运、沉积和固结成岩等作用形成的,通常沉积在水平或近水平的地层中,往往具有十分明显的层理。此外,沉积岩中常常含有化石,这也是识别沉积岩的重要标志之一。

  页岩,顾名思义,是一种类似于书页的岩石,它具有薄页状或薄片状层理,是由黏土物质沉积形成的岩石,在受到外力打击时易裂成碎片,颜色可呈黑色、灰色、黄色等。

  砂岩,是由砂粒经长期、巨大的压力压缩胶结而成,主要矿物成分为石英和长石,颜色有棕色、黄色、红色、灰色和白色等多种。在美国科罗拉多高原上的,有一片如同海浪一样的岩石,如果你走进这里,就仿佛置身于海浪之中,令人惊讶不已,所以人们称之为“石浪”。其实,这只是砂岩的岩层而已,一般而言,沉积岩通常都是在河床上沉淀并固结而成的,可是“石浪”不同,它之所以能像翻腾的波浪一样,主要是风的功劳。早在1.9亿年前,这里本是一片沙漠,长年累月的风吹,携带大大小小的砂砾逐渐在沙漠上堆积起来,并固结成岩石,所以叫风成砂岩。顺着砂岩的纹路和交错的层理,我们还可以想象到亿万年前的强大风沙。

  在美国科罗拉多高原上,有一片如同海浪的岩石,如果你走进这里,就仿佛置身于海浪之中,令人惊讶不已,所以人们称之为“石浪”。

  石灰岩,是一种主要由方解石组成的沉积岩,它们在漫长的地质历史时期里从海水中源源不断地沉积下来,覆盖在各个大陆之上,直至今日,它仍像珊瑚礁一样在热带地区和浅海底部形成。石灰岩之所以能够形成,是由于海水里含有两种高浓度的溶解物质:钙离子和碳酸氢根离子。在大多数海洋的表层,珊瑚、蛤和其它一些海洋栖息生物都使用这两种溶解物合成方解石或文石,从而制造身上的保护壳。它们死后,躯壳沉淀下来就变成了石灰岩,所以,我们在石灰岩中常常会发现海洋生物的化石。可是,石灰岩在特定的地质条件与气候条件下,易于发生岩溶现象,产生大小不一的空洞,时间久了就会形成岩溶塌陷。

  变质岩的识别较为困难。岩浆岩和沉积岩都可以转变为变质岩,在适当的高温、高压条件下,原来岩石的物理性质、化学成分和结构构造都可能发生变化,从而形成新的岩石。识别变质岩,最直接的手段是,观察有没有那些只有在变质作用下才能形成的矿物,如滑石、石墨、绢云母、阳起石等。

  大理岩,因盛产于中国云南大理而得名,这是一种由石灰岩、白云岩等碳酸盐岩变质而成的变质岩,其中的主要成分方解石、白云石含量超过50%。一般情况下,大理岩为白色,随着其中所含杂质成分的变化,其颜色也变化多端。在宾馆、酒店、机场、车站、码头等富丽堂皇的建筑内几乎都能见到它的身影。因为大理石经过切割和打磨后具有很高的耐磨性和光洁度,可防水、防冻,而且具有独特的纹理和图案,形似天然的山水风景画,所以常被用来做成地板砖或石雕等。其中,结构均匀致密、颗粒细腻的大理岩被称为汉白玉,是大理岩中较贵重的品种,常被用来制作成宫殿中的石阶、护栏和雕塑等,北京前的华表、人民英雄纪念碑上面的浮雕都是采用的汉白玉。

  板岩,是泥岩、页岩等岩石变质而成的,颜色有黑色、灰色、红色等,结构致密,呈平板状,敲击时可发出清脆的响声,常被用来制成地板或屋顶的瓦片。

  野外我们看到的岩石有很多种,准确给它定名并非易事,作为非专业人士,大家并不需要掌握太多有关岩石识别和命名的知识,但通过观察,我们至少应该识别出来它究竟属于三大类岩石中的哪一类,只有这样才能大致了解它的前世今生,有助于我们认识自然界,免得闹出笑线月,四川省泸州市合江县南滩镇攀湾村发生了一件怪事:大批来自于四面八方的人们涌入河滩,大都穿着橡胶裤子,手持铁锹,在齐腰深的水里忙活,只为了能找到几块“能透光的石头”。因为传言说一块这样的石头可以卖几百甚至几万元。后来经过新闻记者调查发现,没有人能真正靠这个赚到钱,地质队员的鉴定结果表明,村民所挖的石头只不过是普通的鹅卵石而已,河床上到处都是,并不值什么钱。

  再给大家讲一个搞笑的段子。某大学地质实习期间,一位老师考查同学们的实习情况,从大家采集的样品中拿出一块就问:“这是哪个组的岩石?”某同学看了一眼回答道:“这不是我们组的。”老师没好气地又问一次:“我是说它是哪个组的!”该同学诧异地盯着老师说:“这真不是我们组的!”

  好吧,或许你看完这个笑话并没有笑,其实我想说的意思是,地质工作者采集岩石样品不仅要识别它的岩性,还要搞清楚它是“哪个组的”,因为以实际岩石组分的特征为基础建立起来的岩石地层单位——群、组、段等,是地层划分的一种重要方法。比如九龙山组,为一套灰紫和灰绿色陆相碎屑及含火山碎屑沉积岩,主要出露于中国河北尚义、下花园、丰宁、滦平、承德及北京西山等地,属于中侏罗世早期地层,这对于地层划分具有重要意义。

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