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礦物是構成岩石的基本物質。地球上天然存在的礦物有5000多種,每種礦物具有獨特的化學組成。大部分礦物堅硬且呈晶體狀態。一些種類的礦物極其豐富,另一些種類的礦物,如金剛石,則非常稀少且價值不菲。

礦物具有巨大的經濟價值。它們為我們提供了數不清的、包括從金屬到工業催化劑在內的有用材料,有一些還具有裝飾性,如一些礦物可被切割和拋光成寶石。甚至,礦物對生命本身也是必不可少的。在土壤和水中,可溶性礦物可穩定地釋放出植物和其他生物體生長所需的化學營養物質。沒有它們,地球上的生態系統將無法執行。礦物是根據它們的化學成分進行分類的。少數礦物如金、銀和硫可以在自然環境中存在,意味著它們只含有一種化學元素,不含其他雜質。大部分礦物都是化合物。例如,石英含有兩種元素——矽和氧,它們非常牢固地結合在一起,讓石英有極高的硬度和強度。石英屬於礦物的矽酸鹽族。地球地殼的75%是由矽酸鹽礦物組成的。其他常見的礦物族包括鹵化物如石鹽、食鹽,以及磷酸鹽和碳酸鹽。後面兩個族的礦物對動物特別重要。動物利用磷酸鹽和碳酸鹽礦物,如方解石,來構建堅硬的身體部分,如牙齒、骨頭和外殼。

鑑定礦物

藉助經驗,許多礦物的種類就可以單憑它們的外貌和結構被鑑定出來。其中重要的線索包括它們的顏色、光澤、表面的反光方式,尤其是它們的特性,或者說是晶形。根據它們的對稱性,晶體可歸類到(如下圖)。另外,晶體本身可用不同的方式排列:許多晶體的表面體是平行的,但也可以是樹枝狀的(分枝狀),甚至是葡萄狀的(像一串葡萄)。

不同的礦物還在密度或比重(SG)及硬度(H)方面有不同,比重是透過將礦物的重量與等體積的水的重量比較而測定的。在分為10級的摩氏硬度計中,滑石被評級為硬度為1,而最硬的礦物金剛石硬度為10。指甲(硬度2)銅質硬幣(硬度3.5)以及鋼刀(硬度6)都可用作為測試硬度的基準。出人意料的是,礦物的大小是較少利用的線索。例如,石膏晶體通常小於1釐米長,但已發現的最大的石膏標本則有兩層樓那麼大。

自然元素

在88種自然元素中只有約20種呈自然狀態,不與其他元素組合。它們被分成3組。金屬元素極少形成明顯的晶體,比重大、硬度小。半金屬元素如銻和砷通常形成渾圓的團塊。非金屬,包括硫和碳,通常形成晶體。

自然銅

立方晶系,硬度2.5~3,比重8.9

自然銅主要以不規則狀塊體或枝杈狀或金屬絲狀形式產出,明顯地與玄武質熔岩有關。它是一種良導體,廣泛應用於電氣工業。

六方晶系/三方晶系,硬度3~3.5,比重6.6~6.7

這種稀少的半金屬產於熱液脈中,通常伴生砷和銀礦物。當它被氧化後,其銀灰色團塊表面就會略有泛白。

石墨

六方晶系,硬度1~2,比重2.1~2.3

石墨是自然碳的一種形式,通常產於變質岩中。它是一種黑色、柔軟和油滑的礦物,是製作鉛筆芯的理想材料。

鎳—鐵

立方晶系,硬度4~5,比重7.3~8.2

鐵與鎳可形成多種形式合金。礦物鐵紋石可含高達7.5%的鎳,鎳紋石則可含高達50%的鎳。

三方晶系,硬度3.5,比重5.7

劇毒的砷通常在熱液脈中形成淡灰色渾圓狀塊體,它若受熱,會發出大蒜一樣的氣味。

斜方晶系,硬度1.5~2.5,比重2.0~2.1

自然硫常圍繞火山口形成亮黃色晶體和粉末狀皮殼它被開採用來生產硫酸、染料、殺蟲劑和化肥。

立方晶系,硬度4~4.5,比重21.4

自然鉑是一種稀有金屬,它在火成岩和沖積砂中形成鱗片狀、粒狀和塊狀物,它的高熔點意味著它在工業中很有用,如用作飛行器的火花塞。

立方晶系,硬度2.5~3,比重19.3

金因其顏色和延展性而價值非凡。金形成於熱液脈中且經常被風化出來,在河砂中呈塊金被發現。

立方晶系,硬度4,比重7.3~7.9

自然鐵主要被發現在地球的地核中。在地表,鐵通常與其他元素結合。

三方晶系,硬度2~2.5,比重9.7~9.8

自然鉍是比較稀少的很少能見到這樣特徵的晶體,它通常具有粒狀或分枝狀形態。

金剛石

立方晶系,硬度10,比重3.52

金剛石是所有礦物中最硬的是碳的一種貴重的形式,產於源自深部火山岩筒的稱為金伯利岩的火成岩中。

六方晶系/三方晶系液態,比重13.6~14.4

汞是唯一的在常溫下呈液態的自然金屬。在液態時,汞呈銀色小珠。

立方晶系,硬度2.5~3,比重10.5

自然銀分佈廣泛但很少被大量發現它主要以扭曲絲狀、鱗片狀和枝杈狀物質產出。

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