矿物能源种类和岩石种类的关系

【专家解说】：地球是一个由不同物质和不同状态的同心圈层构造所组成的球体。这些圈层可以分为外部圈层和内部圈层。外部圈层是指地球表面以外的圈层，按照不同的特点可以分为大气圈、水圈和生物圈。内部圈层是指从地球表面往里直到地球中心的各圈层，有表及里可以分为地壳、地幔、地核。地壳是由岩石构成的，也就是说，岩石组成地球的外壳，覆盖在地球的表面。 B、(岩石) 覆盖在地球上的坚固部分称为岩石。岩石有各式各样的种类，通常我们所称呼的石头，就是岩石破碎之后的样子。岩石是在各种不同的地质作用下产生的，是由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。如花岗岩由石英、长石、云母等多种矿物组成。根据成因，岩石可分三大类：即由岩浆活动形成的岩浆岩；由外力作用形成的沉积岩；由变质作用形成的变质岩。研究岩石有很重要的意义：(土)人类需要各种矿产，而矿产与岩石密切相关；(2)岩石是研究各种地质构造和地貌的物质基础；(3)岩石是研究地壳历史的依据。 (岩浆岩) 也称“火成岩”。地壳深处或来自地幔的熔融岩浆，受某些地质构造的影响，侵入到地壳中或上升到地表凝结而成的岩石：在距地表相当深的地方开始凝结的称为“深成岩”，如橄榄岩、辉岩、花岗岩等；喷出地表或在地表附近凝结的称为“喷出岩”，如玄武岩、流纹岩等；介于深成岩和喷出岩之间的是“浅成岩”，如花岗岩、正长斑岩等。 三种常见的岩浆岩： 1．花岗岩 是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和黑云母，颜色较浅，以灰白色和肉红色最为常见，具有等粒状和块状构造。花岗岩既美观抗压强度又高，是优质建筑材料。 2．橄榄岩 侵入岩的一种。主要矿物成分是橄榄石及辉石，深绿色或绿黑色，比重大，粒状结构。是铂及铬矿的惟一母岩，镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。 3．玄武岩 一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主，黑色或灰黑色，具有气孔构造和杏仁状构造，玄武岩本身可用作优良耐磨的铸石原料。 (沉积岩) 又叫“水成岩”。是在常温常压条件下岩石遭受风化作用的破坏产物，或生物作用和火山作用的产物，经过长时间的日晒、雨淋、风吹、浪打，会逐渐破碎成为砂砾或泥土。在风、流水、冰川、海浪等外力作用下，这些破碎的物质又被搬运到湖泊、海洋等低洼地区堆积或沉积下来，形成沉积物。随着时间的推移，沉积物越来越厚，压力越来越大，于是空隙逐渐缩小，水分逐渐排出，再加上可溶物的胶结作用，沉积物便慢慢固结而成岩石，这就是沉积岩。沉积岩分布极广，占陆地面积的75％，是构成地壳表层的主要岩石。 四种常见的沉积岩： 1．砾岩 一种颗粒直径大于2毫米的卵石、砾石等岩石和矿物胶结而成的岩石，多呈厚层块状，层理不明显，其中砾石的排列有一定的规律性。 2．砂岩 颗粒直径为0．1～2毫米的砂粒胶结而成的岩石。分布很广，主要成分是石英、长石等，颜色常为白色、灰色、淡红色和黄色。 3．页岩 由各种黏土经压紧和胶结而成的岩石。是沉积岩分布最广的一种岩石，层理明显，可以分裂成薄片，有各种颜色，如黑色、红色、灰色、黄色等。 4．石灰岩 俗称“青石”，是一种在海、湖盆地中生成灰色或灰白色沉积岩。主要由方解石的微粒组成，遇稀盐酸会发生化学反应，放出气泡。石灰岩的颜色多为白色、灰色及黑灰色，呈致密块状。 变质岩： 地壳中的火成岩或沉积岩，由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化，使其成分、结构、构造发生一系列改变，这种促成岩石发生改变的作用称为变质作用。由变质作用形成的新岩石叫做变质岩，例如由石英砂岩变质而成的石英岩，由页岩变质而成的板岩，由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩。变质岩常有片理构造。 三种常见的变质岩： 1．大理岩 由石灰岩或白云岩重结晶变质而成。颗粒比：石灰岩粗，矿物成分主要为方解石，遇酸剧烈反应，一般为白色，如含不同杂质，就有各种不同的颜色。大理岩硬度不大，容易雕刻，磨光后非常美观，常用来做工艺装饰品和建筑石材。 2．板岩 由页岩和黏土变质而成。颗粒极细，矿物成分只有在显微镜下才能看到。敲击时发出清脆的响声，具有明显的板状构造。板面微具光泽，颜色多种多样，有灰、黑、灰绿、紫、红等，可用做屋瓦和写字石板。 3．片麻岩 多由岩浆岩变质而成。晶粒较粗，主要矿物成分为石英、长石、黑云母、角闪石等。矿物颗粒黑白相间，呈连续条带状排列，形成片麻构造。岩性坚，但极易风化破碎。 C、(矿物) 是地壳内外各种岩石和矿石的组成部分，是具有一定的化学成分和物理性质的自然均一体。大部分矿物是固体，也有的是液体(如自然汞、石油)或气体(如C02、H：S等)。 矿物学家把所有矿物分为有机矿物和无机矿物两种：前者种类比较少，主要是碳氢氧化合物，如：琥珀等。后者在地球上数量众多，由于每年都有几十至几百种新矿物被发现，据统计，目前已有三四千种。许多种矿物是我们日常生活离不开的，例如：中小学生几乎天天都用铅笔，制造笔心的石墨就是矿物的一种。我们每餐都用的食盐也是天然石盐矿物的一种，可以说人类时时刻刻都离不开矿物。 有机矿物的化学成分是碳氢化合物，无机矿物的化学成分比较复杂，门捷列夫周期表中的一百多个化学元素，都可以组成无机矿物。既可以是一个元素独立存在，也可以是多个元素的组合。一个元素独立存在的矿物较普遍，如：Fe(铁)元素可以形成自然铁矿物，Ag(银)元素可以形成自然银矿物，Au(金)元素可以形成自然金矿物等。两个以上的元素组合可以形成几千种矿物，最简单的如两个元素Si(硅)和O，可以组成Si02，由这两个元素组成的矿物可以是石英、柯石英和鳞石英等。Fe和O两个元素可以组成亦磁铁矿、赤铁矿以及磁铁矿等，亦铁矿和磁铁矿都是炼铁的主要原料。三个元素组成的矿物就更多了，例如：CusFeS4是斑铜矿、CuFeS2是黄铜矿、CoAsS是辉砷钴矿等。 (地壳里为什么有各种各样的矿物) 在自然界里，我们可以见到各式各样的矿物：有的质地坚硬，有的柔软；有的色泽鲜明，有的平淡无奇；形象不一，种类繁多。然而不管有多少种，总超不出自然界的各种元素。这些元素在地壳的长期演化过程中，不断化合、分解、迁移，终于造成今天我们看到的三千多种矿物，它们是构成地壳的物质基础。 (岩石与矿物的区别) 岩石是由一种或多种矿物组成的固体，但它并不具备矿物的基本特性。岩石与矿物之间的区别就好像飞机模型和制造这些模型的材料之间的区别。正如岩石的构成要素是矿物一样，飞机模型的构成要素是轮胎、机翼、发动机和其他组成部分。岩石的基本特点是所有的岩石都是混合物。 煤、石油、天然气属于可燃性有机岩，而不是矿物。 (矿物是怎样形成的) 形成矿物的途径，一条是通过岩浆的活动。在岩浆里有着地球上的各种元素。这些元素，在岩浆的高温熔融的条件下，发生化学变化，形成了多种化合物和一些单质。由于地下各处岩浆的化学成分不一样，还因为岩浆在冷却时，温度、压力等条件都在发生变化，而一定环境只适于一定的矿物生成，因此，由于岩浆冷却形成的矿物，种类是很多的。还有一条途径是通过水和大气，有时还有生物的作用，使已经形成的矿物发生化学变化，或者使溶解在水中的元素或化合物之间互相作用并沉淀堆积起来，造成各种次生的矿物。例如高岭石是长石、云母等与水作用，风化变成的。 (矿物的外表特征和物理性质) 各种矿物都具有一定的外表特征和物理性质，它可以用来作为识别矿物的依据。 (矿物的形状) 矿物的形状是各种各样的。有些矿物能形成整齐的晶体，如食盐是立方体，水晶是六面体，云母是六边形的片状。有些矿物则呈不规则的葡萄状、粒状、纤维状、放射状等，我们经常看到的矿物多半是一些不规则的块状。 (矿物的颜色) 矿物具有各种颜色，有些矿物的名字就是根据它的颜色命名的，如黑云母是黑色，赤铁矿是棕红色，黄铜矿是黄色。有些矿物是无色的，如水晶等。 (矿物的解理与断口) 有些矿物被敲打后，常沿一定方向裂开，形成光滑平面，这种性质叫解理。如方解石受力后按三个方向裂开，形成具有光滑表面的菱形体小块；云母可按一定方向揭成一叶叶的薄片。另一些不具解理的矿物被敲打后，常形成各种形状的破裂面，叫做断口，如石英常有贝壳状断口。 (矿物的硬度) 矿物的软硬程度叫做硬度。一般用两种不同的矿物互相刻划，来比较矿物的相对硬度。德国矿物学家弗里德里希.莫斯用这种互相刻划的方法，于1812年形成了十种普通矿物（从最软到最硬）的等级（见图表：教学参考P98）。 D、(矿产) 一切埋藏在地下或分布于地表(包括地表水体)的可供人类开采的天然矿物资源，被广泛称为矿产。按工业上的不同用途，矿产可分为三大类： (1)金属矿产 指经冶炼从中提取金属元素的矿产。可分为以下几种：1)钢铁基本原料金属矿产，如铁、锰、铬；2)有色金属矿产，如铜、铅、锌、铝、镁、金、银；3)稀有金属矿产，如锂、铷、铍；4)分散元素矿产，如锗、硒；5)放射性元素矿产，如铀、镭。 (2)非金属矿产 指经简单加工可提出非金属原料或直接可应用的矿产。可分为以下几种：1)冶金辅助原料矿产，如菱镁矿、耐火黏土、硅石等；2)特种非金属矿产，如金刚石、水晶、石棉、云母等；3)化工原料非金属矿产，如磷、硫、钠盐、天然碱等；4)建筑材料非金属矿产。 (3)燃料矿产 如煤、油页岩、石油、天然气等。 (矿产的开采) 分布在地表的和埋藏得比较浅的，可以露天开采；埋藏得比较深的，需要开凿矿井，在地下开采。我国开采、利用矿产有悠久的历史。早在2000年前，就知道利用煤做燃料冶炼铜、铁。我国还是世界上利用石油和天然气最早的国家，“石油”一词最早见于宋代著名科学家沈括的著作。 (太阳能) 是另一种广泛利用的清洁能源。太阳是光明的象征，46亿年来太阳一直照耀着地球，送来光和热。将阳光聚焦，可以将光能转化为热能。在日照充足的地方，人们在生产和生活中已大量使用太阳灶、太阳能热水器和干燥器。 (地热) 地球自身提供的能源。地球开始形成的时候曾经是一个炽热的行星，在漫长的地质年代里，地球表面逐渐冷却，但内部仍然保存了大量的热能。同时，地球内部放射性元素在不断地蜕变，这种化学反应也在不断地释放热量。由于地幔和地壳热传导比较慢，地壳以下的温度逐步上升，越接近地核温度越高。在大多数地区，每下降100米温度要上升2～3摄氏度。表面上看这个数字不大，但是，聚沙成塔，地下热就是一个十分可观的能量来源。据估计，仅仅地面以下3千米范围内的地热资源就相当于3万亿吨煤提供的热量，差不多等于全世界煤炭开采量的1 000倍。 (不可再生的能源) 矿物燃料和核燃料统称不可再生的能源，它们都要经过若干世纪的蓄积才能形成，不可能在几代人的生活期间补充起来。 [可再生的能源] 包括木材、水能、潮汐能、风能、地热、太阳能以及水中的氢等。这类能源能自行更新，天然地补充。水力发电很少污染大气，潮汐能和风能也是潜力很大的无污染能源。在水能、潮汐能、风能、地热能等天然能源中，人类最理想的能源是太阳能和氢燃料。它们是取之不尽、用之不竭的清洁能，只要找到经济有效的应用技术，它们的优越性是其他能源所不能比拟的