矿物数据

什么是矿物质？

人类的衣食住行等方方面面都离不开矿物。比如盖房子需要的各种材料，随身携带的宝石，日常的食用盐，都来自于矿产。

什么是矿物质？

只有满足下列条件的物质才能称为矿物:

1)矿物是各种地质作用形成的天然化合物或简单物质，如火山作用。它们可以是固体(如应时、钻石)、液体(如天然水银)、气体(如火山喷流中的水蒸气)或胶体(如蛋白石)。

2)矿物有一定的化学成分。例如，钻石的成分是元素碳(C)，应时是二氧化硅(SiO2)，但天然矿物成分并不完全纯净，往往含有少量杂质。

3)矿物也有一定的晶体结构，其原子排列有规律。比如应时的晶体排列是硅离子的四个角上各连接一个氧离子形成一个四面体，这些四面体在角上相互连接形成三维空间的框架结构。

如果有足够的生长空间，所有的固体矿物都有一定的形态。例如，钻石形成八面体形状，应时经常在圆柱体上形成带有水平条纹的圆柱。当没有成长的空间时，它们固有的形式就无法表现出来。

4)矿物具有相对稳定的物理性质。如方铅矿为钢灰色，有明亮的金属光泽，不透明。它的粉末(条痕)黑而软(可用小刀划开)，可分裂成三组互相成直角的光滑解理面(完美解理)，很重(比重7.4-7.6)。

5)矿物是矿物和岩石的基本单位。

矿物和矿石

什么是矿石？

通常，从金属矿床中开采出来的具有冶炼金属价值的固体物质称为矿石，俗称常指矿石。在选矿术语中，称为原矿、粗矿或喷砂。矿石一般由有用的金属矿物组成，即矿石矿物及其伴生脉石。

矿石矿物是指工业上可以从中提取一种或几种有用金属元素的矿物。矿石矿物多为不透明矿物，常带有金属光泽，如黄铜矿和方铅矿，分别为铜和铅。但有些是透明矿物。矿石矿物有时以天然金属的形式产生，如天然金和铂，但大多数是化合物。

工业上使用的各种金属都是从许多种金属矿物中提炼出来的。一种金属元素可以从几种不同的矿物中提取出来。例如，铜可以从辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、黄铜矿、自然铜和孔雀石中提取。同样，有些矿物也可以提取两种或两种以上的金属元素，如钾钒铀矿石，可以提取铀和钒。

在汉字中，“矿”和“珍”这两个字是通用的，但起初它们反映了人们对自然界中两种性质不同的矿物的认识:前者指非金属矿物，后者指金属矿物。在中国古代，凡是不经过加工提炼的矿料，都叫做“矿”和“汤”。人们首先使用石头和粘土，然后开始冶炼金属矿石。“矿”和“镇”两个词的产生、并存和普遍，是社会生产力发展的反映。

“矿”字，原写为“”，象征一种挖掘工具的形象。早在战国时期(公元前475年-公元前221年)，一些主管采矿的官员就称“满”、“匡”，象征着采矿的声音。

在西方，采矿活动起步较晚，直到中世纪规模才日益扩大，所以“矿产”一词出现的时间较晚。它来源于中世纪拉丁语minera，原意为矿、矿石、矿，mine一词由此而来。显然，在西方，“矿物”的概念也是在生产实践的基础上形成的。

矿物和岩石

矿物广泛分布在地壳中。例如，沙子中的黄金，河流和湖泊中的水和冰，盐湖中的盐，应时，花岗岩中的长石和云母都是矿物。

虽然在实验室条件下可以获得一些与天然矿物成分和性质相似的物质，但由于它们是人工合成而非自然地质作用的产物，所以被称为“人造矿物”或“合成矿物”。陨石和月光石来自其他天体，其中的矿物称为“陨石矿物”和“月光石矿物”或“宇宙矿物”。这样，它们就可以和地球上形成的矿物区别开来。

什么是岩石？

岩石是指地球上部(地壳和上地幔)各种地质作用形成的形状稳定的固体集合体，由一种或多种矿物和天然玻璃组成。

由此我们不难看出，岩石是由一种或几种矿物组成的集合体。其中，由一种矿物组成的岩石称为独居石，如由方解石组成的大理石和由应时组成的石英岩。由几种矿物组成的岩石称为复式岩石，如由应时、长石和云母组成的花岗岩，由基性斜长石和辉石组成的辉长岩等。另外，岩石是形状稳定的固体，没有一定形状的液体，如油、气、散沙、泥浆等，都不是岩石。

人造矿物

由于有些矿物在自然界中产量较少，不能满足工业生产的需要，所以对人造矿物的研究从65438+20世纪40年代就开始了。许多人造矿物的性能已经接近或超过相应的天然矿物，有些人造矿物可以替代某些天然矿物，成本低于开采天然矿物的成本，而且矿物的质量和粒度可控。因此，人造矿物的研究和生产发展迅速。

应时具有压电效应。晶体某一方向切割的切片广泛应用于电子行业，如雷达。但是，要获得这样的切片，必须是透明、无缺陷、具有一定尺寸(不小于6×6×6mm)的应时晶体。虽然应时在自然界中分布广泛，但符合要求的应时晶体却很少。即使有这种晶体，在开采过程中也很容易开裂，影响使用价值。自从1947年在实验室培育出人造晶体以来，为工业生产提供了大量透明可用的晶体。现在光学和电子工业中使用的应时晶体都是人造应时晶体。20世纪80年代末，世界人造应时的生产能力接近2000吨。

钻石因其最大的硬度、半导体特性和耀眼的光泽，分别用于钻切、电子工业和宝石工业。合成钻石从1955开始在实验室合成，但粒度只有1克拉左右。这种钻石透明度不够，所以多用于切割行业。但珠宝中使用的钻石只有少数是合成的，大部分都是用其他合成矿物作为钻石的替代品。人造立方氧化锆、人造金红石、人造尖晶石等。这些矿物都有很高的折射率和色散，切割后都可以有闪闪发光的色散效果。它们可以代替钻石用于珠宝行业，镶嵌在戒指上，而合成钻石含有B、Be、Al等杂质，使得其半导体性能优于天然钻石。

随着人们生活水平的提高，对宝石的需求越来越大，但宝石产量少，分布有限，于是合成宝石取代了相应的天然宝石。人造祖母绿、人造刚玉、人造变质岩、人造绿松石与天然宝石基本相同，都已经在市场上生产销售。

人造矿物的研究发展迅速。现在不仅合成了类似于自然界产生的人造矿物，还在实验室合成了许多自然界没有的人造晶体，以满足工业的需要。

矿物的化学成分

矿物的化学成分和晶体结构是决定矿物所有性质的两个最基本的因素。但可以在一定的小范围内变化。根据它们的明显变化，我们可以把矿物分为以下几类:

1)化学成分基本固定的矿物。这类矿物的化学成分基本上是固定的，也就是说，其成分的变化范围很小，一般可以完全忽略不计。它们在化学上遵守一定比例定律和倍数比例定律，它们的化学成分可以用确定的化学式表示。例如金刚石C、石盐NaCl、黄铜矿CuFeO2、赤铁矿Fe2O3、重晶石Ba[SO4]、白云石CaMg(CO3)2等。

2)化学成分不确定的矿物。这类矿物的化学成分可以在一定范围内发生变化，而这种变化是由构成矿物本身的成分的变异引起的。这里基本可以概括为三种情况:一种是固溶体，一种是含矿物的沸石水或层间水，一种是胶体。比如橄榄石(Mg，Fe) [SiO _ 4]，化学式中写在括号内用逗号隔开的元素，表示是类质同象替代元素，Mg和Fe的比例不固定。

3)不符合组合比例的矿物。我们也知道，所有结晶矿物的化学成分都服从恒定比例和倍数比例定律，各成分之间存在一定的组合比例。但有些晶体并不遵守这些规律，即属于所谓的非化合物比化合物。比如方铅矿Fe1-xO的Fe原子总是比O原子少。这种现象是由晶体结构中的一些缺陷引起的。

矿物的使用

矿物的利用可以说在我们的生活中无处不在。除了利用矿物的成分，另一方面，是利用矿物的各种物理性质。

利用矿物质的成分

冶金工业:从矿物中提取有用的元素，冶炼成各种工业所需的金属。最重要的是从磁铁矿和赤铁矿中提取铁；从方铅矿中提取铅；从黄铜矿和斑铜矿中提取铜；从铬铁矿中提取铬。我国产量最高的矿产是黑钨矿，从中提取的钨居世界第一。中国湖南是世界著名的辉锑矿产地，从中提取了大量的锑。用于从内蒙古白云鄂博稀土矿床中提取稀土元素的氟碳铈矿也是世界上最丰富的。国防工业所需的金属如铍从石头中提取，铌和钽从铌铁矿和钽铁矿中提取，原子能工业中的钠从结晶钠矿中提取。

矿物中除了主元素外，还会混入一些微量元素，如镉、铟、锗等，称为分散元素，这些金属在电子工业中有重要用途。我们还提取这些分散的元素，在提取主元素的时候把它们冶炼成金属。

化工原料:萤石可提取制成氢氟酸，黄铁矿可制成硫酸。

农业:作为农业增产的肥料，除部分合成肥料外，钾盐作为钾肥，磷灰石作为磷肥的来源。

利用矿物的物理特性

光学性质:方解石、应时、萤石最早被用作光学仪器中的棱镜，后来发现许多矿物具有特殊的光学性质。

1960年发现宝石(刚玉)可以作为激光发射的关键材料。硫化镉矿单晶具有特殊的光弹性，可用于雷达。彩色辉钼矿具有声光效应，在声波的作用下能产生光的衍射。白钨矿和绿松石有变色效果。白钨矿在阳光下呈白色，在紫外线下呈紫色，而绿松石在阳光下呈绿色，在光下呈红色，可用于激光全息记录和存储。闪锌矿单晶用作紫外半导体激光材料。

电子特性:铜是电线中最常见的导电材料。金刚石2是一种重要的半导体仪器。方铅矿可作为近红外的主要光电转换材料，主要用于卫星探测、军事侦察、医用热成像仪器等领域。应时是压电的，多用于雷达、通讯、微处理器等。云母和滑石可用作绝缘材料。

机械性能:主要用作磨削和切割材料，硬度大于莫氏7的矿物均可，其中金刚石硬度最高，其次是刚玉、黄玉和应时。

其他性能:石棉由于导热系数低，可用作保温材料，石棉板等产品可用作保温材料。熔点高的矿物，如莫来石，可以作为耐火材料的原料。沸石、凹凸棒石、蒙脱石、坡缕石、海泡石等多种矿物可以去除废水中的有毒元素和重金属元素。它们是一种能吸附气体和液体中杂质的过滤材料，如啤酒，是治理水污染的重要原料。

有些矿物质也可以做中药，比如石膏、朱砂、硼砂。

宝石和玉石因其耀眼的光彩和极高的价值而成为珍贵的装饰品。

矿物是如何形成的？

矿物是自然界各种地质作用的产物。自然界中的地质作用按其性质和能量来源可分为内生作用、外生作用和变质作用。内生能量来自地球内部，如火山作用和岩浆作用；外生效应是太阳能、水、大气、生物(包括风化、沉降)产生的效应；变质作用是指在一定的温度和压力下，形成的矿物发生变化。在这三种条件下，有三种方式形成矿物:

从气态变成固态的火山喷出硫蒸汽或H2S气体。前者可因气温骤降而直接升华为天然硫磺，H2S气体可与大气中的O2反应生成天然硫磺。这样形成的天然硫存在于中国台湾省的大屯火山群和龟山岛。

从液态到固态的转化是矿物形成的主要方式，可分为两种形式。

(1)从溶液中蒸发和结晶。在中国青海柴达木盆地，由于盐湖水的长期蒸发，盐湖水不断浓缩饱和，从中结晶出许多盐类矿物如石盐，这就是形成的方式。

(2)从溶液中冷却结晶。地壳下的岩浆熔体是一种成分极其复杂的高温硅酸盐熔体(其状态就像炼钢炉中的钢水)。在上升过程中，温度不断降低，当温度低于一种矿物的熔点时，就结晶形成矿物。随着温度下降，岩浆中的所有成分都结晶形成一系列矿物。一般熔点高的矿物先结晶成矿物。

从固体到固体的变化主要是从无定形到结晶。火山喷出的熔岩流迅速冷却，来不及形成结晶矿物，而是变成了无定形的火山玻璃。时间长了，这些无定形体可以逐渐转化成各种结晶矿物。

胶体凝聚形成的矿物称为胶体矿物。比如河水可以携带很多胶体，在出水口与海水相遇。由于海水中含有大量电解质，河水中的胶体产生凝胶化，形成胶体矿物，沿海地区的鲕状赤铁矿就是这样形成的。

矿物都是在一定的物理和化学条件下形成的。当外界条件发生变化时，原有的矿物可以发生变化，形成另一种新的矿物，如黄铁矿，在表面经过水和大气后，可以形成褐铁矿。