矿物是怎样形成的

2016-11-23

矿物(外文名:mineral)指由地质作用所形成的天然单质或化合物。它们具有相对固定的化学组成,呈固态者还具有确定的内部结构;不过矿物是怎么形成的呢?接下来就跟着小编一起去看看吧。

矿物的形成:

矿物是自然界中各种地质作用的产物。自然界的地质作用根据作用的性质和能量来源分为内生作用、外生作用和变质作用三种。内生作用的能量源自地球内部,如火山作用、岩浆作用;外生作用为太阳能、水、大气和生物所产生的作用(包括风化、沉积作用);变质作用指已形成的矿物在一定的温度、压力下发生改变的作用。在这三方面作用条件下,矿物形成的方式有三个方面:

气态变为固态 火山喷出硫蒸汽或H2S气体,前者因温度骤降可直接升华成自然硫,H2S气体可与大气中的O2发生化学反应形成自然硫。我国台湾大屯火山群和龟山岛就有这种方式形成的自然硫。

液态变为固态 是矿物形成的主要方式,可分为两种形式。

(1)从溶液中蒸发结晶。我国青海柴达木盆地,由于盐湖水长期蒸发,使盐湖水不断浓缩而达到饱和,从中结晶出石盐等许多盐类矿物,就是这种形成方式。

(2)从溶液中降温结晶。地壳下面的岩浆熔体是一种成分极其复杂的高温硅酸盐熔融体(其状态像炼钢炉中的钢水),在上升过程中温度不断降低,当温度低于某种矿物的熔点时就结晶形成该种矿物。岩浆中所有的组分,随着温度下降不断结晶形成一系列的矿物,一般熔点高的矿物先结晶成矿物。

固态变为固态 主要是由非晶质体变成晶质体。火山喷发出的熔岩流迅速冷却,来不及形成结晶态的矿物,却固结成非晶质的火山玻璃,经过长时间后,这些非晶质体可逐渐转变成各种结晶态的矿物。

由胶体凝聚作用形成的矿物称为胶体矿物。例如河水能携带大量胶体,在出口处与海水相遇,由于海水中含有大量电解质,使河水中的胶体产生胶凝作用,形成胶体矿物,滨海地区的鲕状赤铁矿就是这样形成的。

矿物都分别在一定的物理化学条件下形成,当外界条件变化后,原来的矿物可变化形成另一种新矿物,如黄铁矿在地表经过水和大气的作用后,可形成褐铁矿。

矿物的命名:

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liberite(成分)﹑金红石rutile(颜色)﹑重晶石barite(比重大)﹑十字石staurolite(双晶形态)﹑香花石hsianghualite(发现于湖南临武香花岭)﹑彭志忠石 pengzhizhongite(纪念中国结晶学家和矿物学家彭志忠)等。矿物的中文名称除少数由中国学者发现和命名(如锂铍石﹑香花石﹑彭志忠石等)及沿用中国古代名称(如石英﹑云母﹑方解石﹑雄黄等)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(halloysite)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(原文wollastonite为纪念英国 化学家W.H.Wollaston而来)﹑黝铜矿(原文 tetrahedrite,意译应为四面体矿)等;还有音译首音节加其他考虑的译名,如拉长石(原文labradorite来源于加拿大地名Labrador)等。

矿物的硬度:

硬度与比重是指矿物抵抗外力作用(如刻划﹑压入﹑研磨))的机械强度。矿物学中最常用的是摩氏硬度,它是通过与具有标准硬度的矿物相互刻划比较而得出的。10种标准硬度的矿物组成了摩氏硬度计,它们从1度到10度分别为滑石﹑石膏﹑方解石﹑萤石﹑磷灰石﹑正长石﹑石英﹑黄玉﹑刚玉﹑金刚石。十个等级只表示相对硬度的大小,为了简便还可以用指甲(2-2.5)﹑小钢刀(6-7)﹑窗玻璃(5.5-6)作为辅助标准﹐粗略地定出矿物的摩氏硬度。另一种硬度为维氏硬度,它是压入硬度,用显微硬度仪测出,以千克/平方毫米表示。摩氏硬度H m与维氏硬度H v的大致关系是(kg/mm2),矿物的硬度与晶体结构中化学键型﹑原子间距﹑电价和原子配位等密切相关。

指矿物指纯净、均匀的单矿物在空气中的重量与同体积水在4℃时重量之比。矿物的比重取决于组成元素的原子量和晶体结构的紧密程度。虽然不同矿物的比重差异很大,琥珀的比重小于1,而自然铱的比重可高达22.7,但大多数矿物具有中等比重(2.5~4)。矿物的比重可以实测,也可以根据化学成分和晶胞体积计算出理论值。

矿物的密度(D)是指矿物单位 体积的重量,度量单位为克/立方厘米(g/cm3)。矿物的比重在数值上等于矿物的密度。

矿物比重的变化幅度很大,可由小于1(如琥珀)至23(如饿钉族矿物)。自然金属元素矿物的比重最大,盐类矿物比重较小。

矿物比重可分为三级:

轻级比重小于2.5。如石墨(2.5)、自然硫(2.05-2.08)、食盐(2.1-2.5)、石膏(2.3)等。

中级比重由2.5到4。大多数矿物的比重属于此级。如石英(2.65)、斜长石(2.61-2.76)、金刚石(3.5)等。

重级 比重大于4。如重晶石(4.3-4.7)、磁铁矿(4.6-5.2)、白钨矿(5.8-6.2)、方铅矿(7.4-7.6)、自然金(14.6-18.3)等。

矿物的比重决定于其化学成分和内部结构,主要与组成元素的原子量、原子和离子半径及堆积方式有关。此外矿物的形成条件--温度和压力对矿物的比重的变化也起重要的作用。

应该指出,同一种矿物,由于化学成分的变化、类质同象混入物的代换、机械混入物及包裹体的存在、洞穴与裂隙中空气的吸附等等对矿物的比重均会造成影响。所以,在测定矿物比重时,必须选择纯净、未风化矿物。

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