矿物和矿石详解

在我们美丽的地球上，人们已经发现的各种矿物有数千种。有些矿物组合在一起构成岩石，形成大山;有些矿物成为人们生产生活的可用之物，成为矿藏;有的矿物因为美丽而稀少，被当成宝贝。矿石与矿物有着紧密的关系，它们是人类从3000多种矿物中发掘出来的少数宝藏。这些矿石的品种虽然不如矿物众多，但它们是构成我们现代生活的必须品。

我们先来认识一下什么叫矿物。地球上的一切都是由100多种化学元素组成的，其中某些元素按一定的数量有规则地组合到一起就形成一个物质的分子(也有一种元素组成的分子)。这样一些相同的分子如果聚在一起成为一个均匀的固体，这就是矿物。矿物是天然形成的，用人工的方法也可以生产出某种矿物(如人造金刚石)，但那应该叫作人造矿物。

矿物不仅存在于地球上，在很多天体上也存在。对那些落到地球上的矿物，人们称之为陨石矿物。而人类从月球带回来的就叫作月岩矿物。矿物都是由无机作用过程形成的(如高温、高压等)，强调矿物的无机性是为了与有机生物体相区别。但有极少数矿物却源于有机作用，如石墨、自然硫和方解石。人们将这样的矿物算作特例。也有人将煤、石油算作矿物，但它们并没有一定的化学成分，算作矿物并不合适。

矿物必须是均匀的固体，这就是说人们不可能用物理的办法将它变成两种以上不同的物质。矿物与岩石的根本差别也就在这里。比如说花岗岩这种岩石，它是由长石、石英、云母等一些矿物组成的。我们可以将花岗岩砸得粉碎，从中分别挑出长石、石英和云母这些矿物。这时原来的花岗岩就不存在了。但是我们将长石、石英、云母这些矿物砸得再粉碎，它们的每一个碎渣儿也还是原来的东西。气体和液体不是矿物，但也有人认为液态的自然汞应该是矿物。还有人认为地下水和火山喷发的气体也是矿物。不过这并不妨碍绝大多数矿物的固体特点。

矿物内部的原子不是乱七八糟地挤作一团，它们的排列都是非常有规则的，这叫有序排列。这样有序排列的原子构成的固体物质，人们称之为晶体。因此，矿物都是一种晶体(只有极少数例外，称为似矿物)。不同的矿物，其内部原子排列的规则不一样，晶体的构造、形状也就不一样。

矿物的样子可谓千姿百态，它们单个的晶体也大小不一。有的用肉眼(或用一般放大镜)就可以看到，这叫显晶;有的则只能在显微镜、甚至电子显微镜下才可见到，这就叫隐晶。有的晶体形象好看，形体完整，像我们一般画水晶图画时表现的那种晶体;有的则毫无规则，就是一个个小颗粒混在岩石中或土壤里。矿物的单体一般分为三种形态，如三向等长(如粒状)、二向延展(如板状、片状)和一向伸长(如柱状、针状、纤维状)。这是帮助我们识别矿物的一个基本标志。许多矿物的单体聚集在一起叫集合体。矿物的集合体也具有多种形态，如结核状、树枝状、土状等等。

不同的矿物具有不同的物理性质，人们常根据物理性质来识别不同的矿物。这些物理性质主要有颜色、光泽、硬度、解理、比重、条痕、断口、解理与裂理等等。其中条痕是指矿物在白色无釉的瓷板上划擦时所留下的粉末痕迹。这是鉴定矿物的重要方法。光泽是指矿物表面反射可见光的程度，分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽四级。另外，若矿物的反光面不平滑或呈集合体时，还可出现油脂光泽、树脂光泽、蜡状光泽、土状光泽及丝绢光泽和珍珠光泽等特殊光泽类型。有些矿物是透明的，有些则半透明或不透明。通常我们不能根据一个标本来判断某矿物透明或不透明，因为有些看起来并不透明的标本，其实是属于透明的矿物。一般来说，具玻璃光泽的矿物为透明矿物，具金属或半金属光泽的矿物为不透明矿物，具金刚光泽的则为透明或半透明矿物。

矿物在外力作用下(比如敲打)会发生破裂，这些破裂因不同晶体内部的不同结构而表现出不同的形状和开裂的方向等，科学家把这些情况分别叫作断口、解理与裂理。这也是研究、区分矿物的标志。

不同的矿物具有不同的硬度，矿物学中列出10个硬度等级作为标准。这10个标准矿物从低硬度到高硬度分别是：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉和金刚石。用这个硬度等级来衡量我们熟悉的东西，如指甲为2.5度，小刀5～5.5度，玻璃5.5度。

有些矿物受到外来能量(比如加热、摩擦以及阴极射线、紫外线、X 射线的照射)的激发会发出可见光来，这叫作矿物的发光性。激发中止后发光也随即停止称为萤光;激发停止后发光还会持续一些时间的称为磷光。

矿物是化学元素在地质作用的过程中形成的。地质作用有多种多样，具体的作用不同，形成的矿物也会不同。而且一种矿物形成后，可能还会继续受地质作用而变成另一种矿物。形成矿物的地质作用有很多，比如岩浆作用、伟晶作用、热液作用等。某些矿物只能是某种作用的产物，比如热液作用不会形成金刚石。此外，阳光、大气和水还可以将一些地表附近的矿物风化变成另一种矿物，这叫风化作用。地下水中的化学成分也可以作用在某些矿物上，从而形成新的矿物;某些液体在化学沉积过程中也会形成一些矿物。

现在已经发现的矿物有3000种之多，人们按照不同的方法将它们进行分类。这样的分类方法有很多。被广泛采用的分类方法是根据矿物的成分和结构来进行的，叫作晶体化学分类。按照这样的分类法，人们将矿物分为：自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、卤化物矿物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧盐矿物(包括硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐、硫酸盐、钨酸盐、钼酸盐、硝酸盐、铬酸盐矿物)。

中国在矿物名称上，一般把具有金属光泽或可从中提炼出某种金属的矿物称为某某“矿”，如方铅矿;把具有玻璃或金刚光泽的矿物称为某某“石”，如方解石;把硫酸盐矿物称为某“矾，如胆矾;把地表松散矿物常称为某“华”，如钨华，等等。

上面我们对什么是矿物有了一个大概的了解，下面我们再来了解一下什么叫作矿石。

矿石是指具有重要经济意义的，可以从中提炼出有用物质的并且是从矿体中开采出来的矿物的集合体。也就是说，并非所有的矿物都是矿石，一种矿物必须对人类有用同时被开采出来才能叫作矿石。在约3000种矿物中，只有约100种矿物被认为是矿石矿物。这里所说的有用也是相对的，一种矿物今天没有用，明天的科技发展可能会让它变成有用的。

矿石本身也并不都是有用的，它还混杂着无用的矿物。这些无用的矿物称作脉石矿物，而有用的则叫作矿石矿物。这里的无用是相对的，比如石英是一种有经济意义的矿物，但铜矿石中所含的石英却是无用的。又比如铜矿石中含少量的方铅矿，虽然方铅矿是有用的，但含量太少不值得提取，所以也是无用的。矿石中有用的成分和无用的成分混在一起，而且往往无用的成分比有用的成分还要多。有用成分多些的就叫富矿，无用多的就叫贫矿。因此，矿石在利用时要进行选矿，将无用的矿物去掉。衡量矿石中有用成分的含量就可以确定一个矿石的品位。如果一个矿物区域内的矿石品位过低，也就是有用的成分太少。这样就不能开采，也不能将这个区域称为矿。

最后需要说一点，很多矿物具有非常漂亮的外表，被人们所喜爱而收藏。但我们如果不懂得这方面的专业知识，一定不要轻易收藏不明矿物。因为有些矿物具有放射性，将它们摆在房间里，会对身体造成巨大的伤害。

这里将陆续简单介绍380多种矿物和矿石，每种矿物或矿石都选出一到数张图片，其中一些非常赏心悦目。

埃洛石是一种硅酸盐矿物它有点像高岭石。它有两种形式，一种类似高岭土，一种是水合物。说它是水合物是因为在它的晶体里面含有水，因此也被人称为多水高岭石。我们讲某一种矿物里面含有水，并不是我们日常所理解的含水，好像用手一捏水就能挤出来似的。这里所说的含水，是指一些固定数量(不能多也不能少)的水分子与其他分子结合在一起组成物质，这样的物质也叫作水合物。很多这样的水合物在加热后就会失掉内部的水分子，而变成一个新的物质。如果将水合物的埃洛石加热到50～90℃，它就成为变埃洛石啦。埃洛石看起来像个很密实的土块，可是在电子显微镜下，它非常稀松呢。原来它是由无数细细的管状或纤维状晶体组成的。埃洛石是一种主要的粘土矿物，是典型的风化作用产物。埃洛石的用途与高岭石相似，也是优质陶瓷的原料，除此之外，它在化学工业上也大用用途。

与长石的化学成分相似的矿物叫作似长石，白榴石就是一种典型的似长石。白榴石只产在火成岩中，它是含钾的铝硅酸盐矿物。一般我们见到的白榴石都会有一定的形状，如四角三八体、立方体、菱形十二面体等。白榴石不很艳亮，白色或带点黄、灰色。我们知道钾是主要的植物养分，白榴石中所含的钾在白榴石风化后，便会跑出来，因此，那里的土壤就会变得很肥沃。美国有一座白石榴山，那是世界著名的白石榴产地。白石榴可以用来提取钾、铝以及明矾原料。

白铅矿是一种碳酸铅，它是提炼铅的主要矿石。白铅矿是方铅矿在遇到含碳酸盐的水后发生化学反应而形成的。像这样由一种矿经化学变化而成为另一种矿，称为次生矿物。它的晶体有像玻璃一样的光泽，无数晶体聚合在一起形成块状或土状等。白铅矿在阴极射线照射下会发出浅蓝绿色的荧光，遇到盐酸还会发泡。在铅锌矿床发生氧化的地方可以见到白铅矿，因此它成为人们寻找铅矿的标志。

白钨矿过去叫钙钨矿或钨酸钙矿，它是重要的钨矿，是钙的钨酸盐矿物。钨被用于合金钢和我们熟悉的电灯灯丝。1781年瑞典化学家从白钨矿中提取了钨酸。白钨矿常常呈一种致密的块状或不规则的粒状，有白色、黄色、褐色、绿色、无色等，具有玻璃光泽。多数白钨矿都能发出荧光来，颜色在蓝、白、黄之间变化。颜色变化是因为其内部所含的钼或多或少。中国湖南瑶岗仙是世界著名的白钨矿产地。

白云石是碳酸盐矿物，分别有铁白云石和锰白云石。它的晶体结构像方解石，常呈菱面体。纯白云石为白色，含铁时则为灰色，风化后又显褐色。具有玻璃光泽。遇冷稀盐酸时会慢慢出泡。有的白云石在阴极射线照射下发橘红色光。白云石是组成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分。白云石主要被用来当碱性耐火材料和高炉炼铁的熔剂，以及生产玻璃和陶瓷的配料，并用于生产钙镁磷肥和制取硫酸镁等。

斑铜矿是一种铜矿石矿物，是铜的铁硫化物，是提炼铜的重要原料。斑铜矿的表面容易氧化，氧化后就会呈现出一种紫蓝夹杂的颜色来。没有氧化时的斑铜矿呈现的是铜红色，具有金属光泽。在铜矿床中，斑铜矿可以是块状，也可以是粒状。如果斑铜矿就在地表，它们会风化成孔雀石和蓝铜矿。斑铜矿是一种常见的矿物。

二氧化钛组成了三种矿物，其中之一是板钛矿，另外两种叫金红石和锐钛矿。上图中呈褐色片状的就是板钛矿。它通常产在片麻岩和片岩里，一般为板状晶体。板钛矿的物理性质、产出条件和用途都与金红石相似，但不如金红石稳定和常见。

钡硬锰矿是一种氢氧化物矿物。它们一般均呈葡萄状、肾状、钟乳状或块状产出。铁黑至暗钢灰色，条痕呈发亮的棕黑色。半金属光泽或暗淡。钡硬锰矿通常是在地表或近地表条件下，由含锰的碳酸盐或硅酸盐矿物风化形成的一种次生矿物，也就是说它们是由别的矿物变成的。钡硬锰矿是提炼锰的重要矿石矿物。

地壳中最常见的矿物就是长石，甚至在月球上和陨石中也常见到它们。在地下15公里深度的范围内，长石所占的地壳总重量竟达到60%。长石是构成火成岩的主要成分，在变质岩和沉积岩中也很常见。长石是一种含有钙、钠、钾的铝硅酸盐矿物，它有很多种，如钠长石、钙长石、钡长石、钡冰长石、微斜长石、正长石、透长石等。它们都具有玻璃光泽，颜色多种多样，有无色的，有白色、黄色、粉红色、绿色、灰色、黑色等等。有些透明，有些半透明。长石本身应该是无色透明的，之所以有色或不完全透明，是因为含有其他杂质。有些成块状，有些成板状、有些成柱状或针状等等。一般在火成岩和变质岩中存在的长石都很小，只有0.1～10毫米，在斑岩中可达5～10厘米，而在伟晶岩中有的可达数十米。长石是陶瓷和玻璃工业的原料。有的长石具有美丽的变彩或晕色，可被用作宝玉石的材料。

辰砂是汞(俗称水银)的硫化物，由于它含汞高达86.2%，所以成为人们提炼汞的最主要矿物。辰砂经常和黄铁矿、白铁矿、辉锑矿一起出现在火山岩附近。人类早在2000年前就已经开采它们了，不过那时候的人们是用它来炼丹。有人认为吃了它就会长生不老，结果很多情况下造成了汞中毒而早早结束人生。现代科技用辰砂的晶体来制作激光材料。纯而干净的辰砂有像金刚石一样的光泽，为朱红色，如果含有杂质，颜色就显得暗淡了。辰砂是典型的低温热液矿物，所以在温泉的沉积物中也有它们的身影。中国是主要出产辰砂的国家之一。

赤铁矿就是氧化铁，它又重又硬。赤铁矿含铁量高达70%并且可以大量产出，因而是最重要的铁矿石。赤铁矿的名字缘于它发出的暗红色。赤铁矿有几种形态，人们根据它们的不同形态，又给它们起了不同的名字。如亮闪闪钢灰色晶体叫镜铁矿，鳞片状的叫云母赤铁矿，松软土状的叫赭石，很多球状聚在一起的叫肾铁矿，纤维状的叫笔铁矿等等。赤铁矿分布极广。很多情况下均可生成赤铁矿，但最主要的赤铁矿矿床是沉积而成的。赤铁矿经常与磁铁矿在一起产出。除了炼铁，粉末状的赤铁矿还被用来作红颜料和磨料。

赤铜矿是一种红色氧化物矿物，它比较软却很重。一般它是由铜的硫化物经风化后而形成的，这样形成的矿物叫作次生矿物。赤铜矿含铜量高达88.8%，是一种重要的铜矿石矿物。但由于它的分布很少，就利用而言只能算作次要的铜矿石。呈明亮晶体状的赤铜矿很美丽，鲜红的颜色发出类似金刚石般的光泽。但它们如果在空气中暴露的时间稍长，就会变得暗淡而成暗红色了。有的赤铜矿则成粒状或土状，样子没有那么好看了。有的赤铜矿在形成晶体时成为松散的毛发交织状态，这就称为毛赤铜矿，毛铜矿是赤铜矿不多见的变种。赤铜矿通常与自然铜、孔雀石、蓝铜矿、褐铁矿等共生，产于铜矿床氧化带中。

磁黄铁矿是红砷镍矿族中的一种铁的硫化矿物，它的成分中含有硫达40%，因此可以用来制作硫酸。而当其中的镍含量很高时，便可从中提炼镍。磁黄铁矿有金属般的光泽，为暗青铜黄色带红。一般呈块状产于铜镍硫化矿床中。磁黄铁矿如果在地表则容易风化而变成褐铁矿。

磁铁矿也被叫作磁石、玄石或磁铁矿石。它是铁的氧化物矿物，是尖晶石系列中的一种主要矿物。磁铁矿产于岩浆岩或变质岩中，分布很广，在天上掉下来的石陨石中也会有发现。磁铁矿也是一个系列，它还包括镁铁矿、锌铁尖晶石、黑镁铁锰矿、磁镍铁矿等。这些矿物的一个共同点就是都具有磁性，不过锌铁尖晶石和黑镁铁锰矿的磁性微弱一些。有一些磁铁矿经常具有明显的南北磁极，用这样的磁铁矿石磨成针可以指示南北方向。人类在2500多年前就已经认识了磁铁矿的这种特性啦。磁铁矿的含铁量达72%，因此它是最重要的铁矿石。优质的磁铁矿石可以直接用来炼钢。磁铁矿的晶体集合在一起时呈块状或粒状，铁黑色，有一点金属光泽。它们受到氧化可转变成赤铁矿。

胆矾是天然的含水硫酸铜，是分布很广的一种硫酸盐矿物。它是铜的硫化物被氧分解后形成的次生矿物。胆矾产于铜矿床的氧化带，也经常出现在矿井的巷道内壁和支柱上，这是由矿井中的水结晶而成的。胆矾的晶体成板状或短柱状，这些晶体集合在一起则呈粒状、块状、纤维状、钟乳状、皮壳状等。它们具有漂亮的蓝色，但如果暴露在干燥的空气中会由于失去水而变成不透明的浅绿白色粉末。同时胆矾极易溶于水。胆矾是颜料、电池、杀虫剂、木材防腐等方面的化工原料。

淡红银矿是一种银砷的硫化物，在银矿矿脉(矿脉是指散布在岩石中的矿体，它们不像矿床中的矿物那样集中聚集着)的上部可以看到它们粒状或块状的影子。淡红银矿具有明亮的晶体形状和鲜红的颜色，但当它的表面被氧化后则会生成一层黑色薄膜。淡红银矿可以作为银矿石来利用，单晶体还可用作激光材料。

电气石是硼硅酸盐矿物，它的晶体成柱状，成分很复杂且变化不定。电气石有一些奇怪的特性：由于它具有压电性(在机械力的作用下会产生电荷或当施加电压时会改变形状)，所以可用在测量深度及检测压力变化的仪器上。它的有色晶体从不同的方向观看时会呈现出不同的颜色，这叫二向色性。将电气石沿立轴平行切成薄片，再将两个这样的薄片交叉，光线就不能透过。电气石分铁质电气石(黑色)、镁质电气石(褐色)、碱质电气石(粉红色、绿色或无色)。有些电气石非常好看，它们的晶体两端分别呈现不同的颜色，甚至有一条条的同心色带。因为这些特点，质量好的电气石会被人们当制作成宝石。电气石分布有很多，优质的电气石常在伟晶岩中出现。由于它们不容易被风化，所以在一些沉积的碎石中也会发现。透明无瑕的电气石在中国被称为碧玺。

毒砂也称砷黄铁矿，是一种铁的硫砷化物矿物。毒砂是最常见的提炼砷的矿石矿物，其砷含量达46%。中国从毒砂中制取砒霜的历史很久远，过去曾称它为“砒石”。用锤子敲打毒砂时会发出一股蒜味儿，其实这就是砷的味道。毒砂像锡一样发亮，一般呈柱状晶体或粒状或块状。我国的毒砂主要分布在湖南、江西、云南等地。

独居石这个名字是源于它经常以单晶体存在而来的。它是一种含有铈和镧的磷酸盐矿物，是提炼铈的主要矿物。铈可用来作合金、打火石、抛光等的材料。此外，很多时候独居石中还含有钍，因此也可用来提炼钍。独居石产于花岗岩、正长岩、片麻岩中，也常形成砂矿。它的颜色呈棕红、黄、褐黄，有油脂光泽。其晶体形状或是板状或是柱状。

方解石是一种碳酸钙矿物，天然碳酸钙中最常见的就是它。因此，方解石是一种分布很广的矿物。方解石的晶体形状多种多样，它们的集合体可以是一簇簇的晶体，也可以是粒状、块状、纤维状、钟乳状、土状等等。敲击方解石可以得到很多方形碎块，故名方解。方解石的色彩因其中含有的杂质不同而变化，如含铁锰时为浅黄、浅红、褐黑等等。但一般多为白色或无色。无色透明的方解石也叫冰洲石，这样的方解石有一个奇妙的特点，就是透过它可以看到物体呈双重影像。因此，冰洲石是重要的光学材料。方解石是石灰岩和大理岩的主要矿物，在生产生活中有很多用途。我们知道石灰岩可以形成溶洞，洞中的钟乳石、石笋等其实就是方解石构成的。