当我们走出生活在植物王国的古生物、动物、昆虫国度后,反过来对地球演变的历史发生了兴趣。那么在30多亿年前岩浆以上的地壳发生过那些变化,火山爆发、大陆板块的碰撞,山体滑坡、堰塞湖对我们地球地壳产生什么影响呢?从我们的矿石学中会寻找到答案。它会带我们寻根溯源找到自己的出身。这是摘录国内高等职业学院的十三五规划的教材,不妨了解一下相关知识。
1、矿物的概念
矿物中各种作用下自然元素所形成的自然单质和化合物,在地壳中分布广泛。如海水中的盐,砂中的金;湖中的水和冰,花岗岩中的石英、长石和云母以及通过冶炼提取Fecaza
的磁铁矿、黄铜矿、铅矿和闪锌矿等都是矿物。
在实验室条件下,可以人工合成的与自然矿物性质形同或相似的化合物,称为“人造矿物”“合成矿物”。如人造金刚石、人造水晶等。陨石月岩来自其他天体,称为陨石矿物。月岩矿物统称为“宇宙矿物”以此与地壳中的矿物区别。
在地壳演化过程中,各种地质作用形成的矿物也是多种多样的,目前已发现的矿物总数约有3000多种。其中绝大多数呈固态(如磁铁矿、黄铜矿、石英、石盐等)少数呈液态(如自然汞、石油等)和气态(如火山爆发中的二氧化碳和水蒸气等),也有呈胶态的(蛋白石)等。一般说来矿物都具有一定的化学成分和内部构造(特别是结晶体),从而具有一定形态、物理和化学性质。但是任何一种矿物都是在一定的地质条件下才是相对稳定的。当外界条件改变至一定程度时,原有的矿物就要发生变化,同时生成新的矿物。例如黄铁矿FQSZ在缺氧的还原条件下,可以保持稳定。如果暴露在地表受到氧化作用,也就是与空气和水接触就要发生变化,被分解形成氧化环境相适应的另一种矿物——褐铁矿。
矿物是地壳中岩石和砂石组成单位,可以独立区分出的加以研究的自然物体。岩石和矿石都是由矿物组成的,如花岗岩是长石、石英和云母组成的;铅锌矿石是由方铅石和闪锌矿组成。同时组成岩石或矿石的矿物,它们在空间上、时间上的集合是有一定规律的。这取决于矿物的成分与结构,同时与形成的地质条件密切相关。
综上所述,可见地壳中的矿物是在各种地质作用中发生和发展着的,在一定的地质和物理、化学条件下处于相对稳定的自然元素的单质和它们的化合物。它们是岩石和矿石的基本组成单元,是成分、结构比较均一、从而具有一定的形态、物理性质和化学性质,并呈各种物态出现的自然物体。
(一)晶体
自然界中的矿物大多数都是固体的,而且几乎所有的固体矿物都是晶体。如石盐、水晶、磁铁矿都是晶体。石盐、水晶和磁铁矿之类的晶体是由晶面、晶棱和角顶三个要素组成的。
晶面:晶体外表的规则平面称为晶面;晶棱:两个晶面相交的直线称为晶棱。1912年,根据X射线对晶体分析研究结果表明;一切晶体不论其是否具有多面体的外形,其内部质点(原子、离子、分子)总是作有规律排列的,既是凡是物质内部的质点呈规律排列者都称为晶质体。
与上述情况相反,凡是组成物质内部的质点不呈规律排列的物质称为非品质和非晶质体。非晶体没有一定的内部构造和几何形态。液体矿物、气体矿物和某些固体——玻璃、琥珀、松香和凝固的胶体等都属于非晶质液体。
应该指出的是,晶体与非晶体在一定条件下可以互相转化的。晶体虽具有一定的稳定性,但由于温度压力等变化,可使内部构造受到破坏,变成非晶质体,其物理性质和化学性质也随着发生变化。这种现象称为非晶质化。例如铁氢氧镁石异种,它新鲜时无色鲜明,玻璃光泽,但从矿井提出空气中暴露之后,就逐渐变成金黄色以致深棕色。经X射线分析证明,变色的铁氢氧镁石异种内部构造已被破坏,变成非晶质体。
反之,非晶质体在一定的温度压力作用下,也可慢慢变成晶体。这种现象称为晶质化。如非晶质的蛋白石则可以转化为结晶的石英。
晶体内部构造:其内部构造最明显特点是质点有规律的排列而不是杂乱无章的。对于众多化学成分不同、物质质点排列各异的晶体构造,如果只考虑质点重复出现的规律性,而不考虑质点种类特点,则可归纳出晶体构造的共性。其方法是先在其晶体构造中选出任一几何点,然后在其构造中找到与它相当的各点。即质点的种类、环境和方位都相同的点。这种点在结晶学上称为相当点。相当点在三度空间内呈周期性重复做格子状排列,称为空间格子。
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空间格子有如下几种要素:
(1)结点:空间格子中的点,它们代表晶体构造中相当的点。在实际晶体的构造中占据节点位置的可能是相同的原子,也可能是相同的离子和分子。
(2)行列:结点在直线上作等距离排列,空间格子中任意两个结点联结起来,就是一条行列的方向。
(3)面网:
结点在平面的分布即构成面网。空间格子中不在同一行列上的任意3个结点就可以构成一个面网,而面网上单位面积的结点称为面网密度。相互平行的面网,面网密度相同;互不平行的面网,面网密度一般不同。
(4)平行六面体:从三维空间来看,空间格子可以划分出一个最小的重点单位,即就是平行六面体。它由六个两两平行相等的面网组成。结点分布在它的角顶上,在实际晶体构造中所划分的相应单位成为晶胞。
B 晶体分类
空间格子的最小单位是平行六面行。如果在实际晶体构造中引入相应的划分单位时,则这个单位称为晶胞。晶胞的形状和大小可以用晶胞常数来确定晶体常数。
晶系名称举例如:等轴品系-方解石
四方品系-钨酸钙矿
斜方晶系-重晶石
单斜晶系-石膏
三斜晶系-斜长石
六方晶系-绿柱石
三方晶系-方解石
矿物的形态:自然界形成的矿物晶体既取决于矿物的化学成分和内部构造,又受外界的条件影响,因此实际晶体的各个晶格常常发育不均衡或不完整。如果先从完好的晶体形态入手掌握特征之后,对那些不完整的晶体就比较容易鉴定了。