Question

矿物及矿物学的概念

Answer 1

1.矿物

矿物概念的形成是人类在漫长的生活、采矿生产和科学实践活动的基础上建立起来的。古时候，人们将由矿山采掘出来且未经提炼加工的金属或非金属的天然石块，即岩石和矿石称为矿物。随着人类社会生产活动和科学技术的发展，人们发现天然产出的石块并非均一的物体。经过长期的科学观察和思索，人们才逐渐将矿物、岩石和矿石，这些既有联系而又有区别的物质区分开来，建立起比较科学的矿物和岩石概念。

现代对矿物的一般定义是：矿物是由地质作用（包括宇宙天体作用）所形成的、且具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件范围内相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，是岩石和矿石的基本组成单位。

由上述定义可知，首先矿物必须是天然产出，主要是地质作用的产物。有时为了强调来源，将来自月岩和其他星球天体的陨石矿物特称为月岩矿物和陨石矿物，或统称为宇宙矿物；对于那些在实验室或工厂里由人工合成制备，但与相应的天然矿物具有相同或相似的物理和化学方面特性的产物，则称为人造矿物或合成矿物，如人造金刚石、合成水晶等等。

其次，矿物具有相对确定的化学组成和内部晶体结构，从而也具有一定的形态特征和物理、化学性质，借此我们可以鉴别不同的矿物种属。至于天然产出的液体如水，当它呈液态时，它不是矿物，但它作为冰川中的冰时，当属矿物。气体也不是矿物，当某些气体分子形成固体结构态时，称为气体水合物，如大洋底下产出的可燃冰属于矿物之列。因此，水、石油和气体（如天然气等）属于自然资源，但不属于矿物的范畴。

任何一种矿物都只是在一定的物理化学条件下相对稳定方能得以保存，但它们并非是固定不变的。当矿物所处的外界条件改变至超出矿物的稳定范围时，该矿物即会变成在新条件下稳定的其他矿物，如高温石英处于常温常压时，便转变为低温石英；又如黄铜矿（CuFeS₂）在地表风化条件下氧化后将分解形成褐铁矿等。氧化分解后的黄铜矿在碳酸盐溶液的作用下，也可形成孔雀石、蓝铜矿等矿物。

由于形成环境的复杂性，矿物的成分、结构及形态、性质可以在一定范围内变化。如闪锌矿由于形成条件不同，其成分、形态和物理性质往往会有一定的差异，而这些特征常可作为反映矿物成因的标志。

矿物是岩石和矿石的基本组成单位。例如，花岗岩的主要矿物组成是钾长石、斜长石、石英和黑云母等；铅锌矿石则是由方铅矿和闪锌矿等组成。

然而，在自然界中也存在某些少数在产出状态、化学组成和形成机制等方面均具有与矿物相同的特征，但内部不具有晶体结构的均匀固体，称为准矿物（亦称似矿物）。自然界准矿物为数很少。较常见的有A型蛋白石（SiO₂·nH₂O）、水铝英石（Al₂SiO₅·nH₂O），以及呈变生非晶质的某些放射性矿物，如变生方钍矿、变生褐帘石等。对于天然非晶质的火山玻璃而言，因其无一定的化学成分和内部晶体结构，故不属准矿物之列，而属于岩石的范畴。

2.矿物学

矿物学是以矿物为研究对象的一门自然科学，是研究地球及宇宙天体物质成分特征、形成与演化规律的地质基础学科之一。

随着科学技术的发展，现代矿物学已从传统概念上研究地壳地质作用的产物向地球深处（地幔、地核）和宇宙空间发展。当前矿物学研究的主要对象通常是以天然结晶质无机物为主（也包括少数的数十种有机质矿物，如琥珀等）。迄今为止，地壳中已发现的矿物有4100多种，随着科学研究和生产实践的深入发展，新的矿物种属还会有所增加。矿物学研究的具体内容主要为：矿物的化学组成、内部结构、外表形态、物理和化学性质及其相互间的内在联系，以及探讨矿物的时空分布规律及其在地质过程中的形成、变化条件和实际用途。

矿物学是地质学中的一门重要基础学科，它为地质学的其他分支学科及材料科学等应用科学在理论上和应用上提供必要的基础与科学依据。在此基础上，为开发工农业生产和国防建设所需的矿物原料及其合理综合利用，以及寻找应用于现代尖端技术的矿物材料提供必要和充分的依据，同时也为探索和阐明地球乃至宇宙天体的物质组成及演化规律提供重要的科学信息。