礦物是怎樣形成的
礦物(外文名:mineral)指由地質(zhì)作用所形成的天然單質(zhì)或化合物。它們具有相對(duì)固定的化學(xué)組成,呈固態(tài)者還具有確定的內(nèi)部結(jié)構(gòu);不過(guò)礦物是怎么形成的呢?接下來(lái)就跟著學(xué)習(xí)啦小編一起去看看吧。
礦物的形成:
礦物是自然界中各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物。自然界的地質(zhì)作用根據(jù)作用的性質(zhì)和能量來(lái)源分為內(nèi)生作用、外生作用和變質(zhì)作用三種。內(nèi)生作用的能量源自地球內(nèi)部,如火山作用、巖漿作用;外生作用為太陽(yáng)能、水、大氣和生物所產(chǎn)生的作用(包括風(fēng)化、沉積作用);變質(zhì)作用指已形成的礦物在一定的溫度、壓力下發(fā)生改變的作用。在這三方面作用條件下,礦物形成的方式有三個(gè)方面:
氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài) 火山噴出硫蒸汽或H2S氣體,前者因溫度驟降可直接升華成自然硫,H2S氣體可與大氣中的O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成自然硫。我國(guó)臺(tái)灣大屯火山群和龜山島就有這種方式形成的自然硫。
液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài) 是礦物形成的主要方式,可分為兩種形式。
(1)從溶液中蒸發(fā)結(jié)晶。我國(guó)青海柴達(dá)木盆地,由于鹽湖水長(zhǎng)期蒸發(fā),使鹽湖水不斷濃縮而達(dá)到飽和,從中結(jié)晶出石鹽等許多鹽類礦物,就是這種形成方式。
(2)從溶液中降溫結(jié)晶。地殼下面的巖漿熔體是一種成分極其復(fù)雜的高溫硅酸鹽熔融體(其狀態(tài)像煉鋼爐中的鋼水),在上升過(guò)程中溫度不斷降低,當(dāng)溫度低于某種礦物的熔點(diǎn)時(shí)就結(jié)晶形成該種礦物。巖漿中所有的組分,隨著溫度下降不斷結(jié)晶形成一系列的礦物,一般熔點(diǎn)高的礦物先結(jié)晶成礦物。
固態(tài)變?yōu)楣虘B(tài) 主要是由非晶質(zhì)體變成晶質(zhì)體?;鹕絿姲l(fā)出的熔巖流迅速冷卻,來(lái)不及形成結(jié)晶態(tài)的礦物,卻固結(jié)成非晶質(zhì)的火山玻璃,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間后,這些非晶質(zhì)體可逐漸轉(zhuǎn)變成各種結(jié)晶態(tài)的礦物。
由膠體凝聚作用形成的礦物稱為膠體礦物。例如河水能攜帶大量膠體,在出口處與海水相遇,由于海水中含有大量電解質(zhì),使河水中的膠體產(chǎn)生膠凝作用,形成膠體礦物,濱海地區(qū)的鮞狀赤鐵礦就是這樣形成的。
礦物都分別在一定的物理化學(xué)條件下形成,當(dāng)外界條件變化后,原來(lái)的礦物可變化形成另一種新礦物,如黃鐵礦在地表經(jīng)過(guò)水和大氣的作用后,可形成褐鐵礦。
礦物的命名:
中國(guó)習(xí)慣上把具金屬或半金屬光澤的,或可以從中提煉某種金屬的礦物,稱為某某“礦”,如方鉛礦﹑黃銅礦;
把具玻璃或金剛光澤的礦物稱為某某“石”,如方解石﹑孔雀石;把硫酸鹽礦物常稱為某“礬”,如膽礬﹑鉛礬;把玉石類礦物常稱為某“玉”,如硬玉﹑軟玉;把地表松散礦物常稱為某“華”,如砷華﹑鎳華、鎢華。至于具體命名則又有各種不同的依據(jù)。有的依據(jù)礦物本身的特征,如成分﹑形態(tài)﹑物性等命名;有的以發(fā)現(xiàn)﹑產(chǎn)出該礦物的地點(diǎn)或某人的名字命名。例如鋰鈹石liberite(成分)﹑金紅石rutile(顏色)﹑重晶石barite(比重大)﹑十字石staurolite(雙晶形態(tài))﹑香花石hsianghualite(發(fā)現(xiàn)于湖南臨武香花嶺)﹑彭志忠石 pengzhizhongite(紀(jì)念中國(guó)結(jié)晶學(xué)家和礦物學(xué)家彭志忠)等。礦物的中文名稱除少數(shù)由中國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)和命名(如鋰鈹石﹑香花石﹑彭志忠石等)及沿用中國(guó)古代名稱(如石英﹑云母﹑方解石﹑雄黃等)者外,主要均來(lái)源于外文名稱。其中有的意譯,如上述的金紅石﹑重晶石﹑十字石等;少數(shù)為音譯,如埃洛石(halloysite)等;大多數(shù)則系根據(jù)礦物成分,間或考慮物性﹑形態(tài)等特征另行定名,如硅灰石(原文wollastonite為紀(jì)念英國(guó) 化學(xué)家W.H.Wollaston而來(lái))﹑黝銅礦(原文 tetrahedrite,意譯應(yīng)為四面體礦)等;還有音譯首音節(jié)加其他考慮的譯名,如拉長(zhǎng)石(原文labradorite來(lái)源于加拿大地名Labrador)等。
礦物的硬度:
硬度與比重是指礦物抵抗外力作用(如刻劃﹑壓入﹑研磨))的機(jī)械強(qiáng)度。礦物學(xué)中最常用的是摩氏硬度,它是通過(guò)與具有標(biāo)準(zhǔn)硬度的礦物相互刻劃比較而得出的。10種標(biāo)準(zhǔn)硬度的礦物組成了摩氏硬度計(jì),它們從1度到10度分別為滑石﹑石膏﹑方解石﹑螢石﹑磷灰石﹑正長(zhǎng)石﹑石英﹑黃玉﹑剛玉﹑金剛石。十個(gè)等級(jí)只表示相對(duì)硬度的大小,為了簡(jiǎn)便還可以用指甲(2-2.5)﹑小鋼刀(6-7)﹑窗玻璃(5.5-6)作為輔助標(biāo)準(zhǔn)﹐粗略地定出礦物的摩氏硬度。另一種硬度為維氏硬度,它是壓入硬度,用顯微硬度儀測(cè)出,以千克/平方毫米表示。摩氏硬度H m與維氏硬度H v的大致關(guān)系是(kg/mm2),礦物的硬度與晶體結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵型﹑原子間距﹑電價(jià)和原子配位等密切相關(guān)。
指礦物指純凈、均勻的單礦物在空氣中的重量與同體積水在4℃時(shí)重量之比。礦物的比重取決于組成元素的原子量和晶體結(jié)構(gòu)的緊密程度。雖然不同礦物的比重差異很大,琥珀的比重小于1,而自然銥的比重可高達(dá)22.7,但大多數(shù)礦物具有中等比重(2.5~4)。礦物的比重可以實(shí)測(cè),也可以根據(jù)化學(xué)成分和晶胞體積計(jì)算出理論值。
礦物的密度(D)是指礦物單位 體積的重量,度量單位為克/立方厘米(g/cm3)。礦物的比重在數(shù)值上等于礦物的密度。
礦物比重的變化幅度很大,可由小于1(如琥珀)至23(如餓釘族礦物)。自然金屬元素礦物的比重最大,鹽類礦物比重較小。
礦物比重可分為三級(jí):
輕級(jí)比重小于2.5。如石墨(2.5)、自然硫(2.05-2.08)、食鹽(2.1-2.5)、石膏(2.3)等。
中級(jí)比重由2.5到4。大多數(shù)礦物的比重屬于此級(jí)。如石英(2.65)、斜長(zhǎng)石(2.61-2.76)、金剛石(3.5)等。
重級(jí) 比重大于4。如重晶石(4.3-4.7)、磁鐵礦(4.6-5.2)、白鎢礦(5.8-6.2)、方鉛礦(7.4-7.6)、自然金(14.6-18.3)等。
礦物的比重決定于其化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu),主要與組成元素的原子量、原子和離子半徑及堆積方式有關(guān)。此外礦物的形成條件--溫度和壓力對(duì)礦物的比重的變化也起重要的作用。
應(yīng)該指出,同一種礦物,由于化學(xué)成分的變化、類質(zhì)同象混入物的代換、機(jī)械混入物及包裹體的存在、洞穴與裂隙中空氣的吸附等等對(duì)礦物的比重均會(huì)造成影響。所以,在測(cè)定礦物比重時(shí),必須選擇純凈、未風(fēng)化礦物。
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