之于地球，礦物資源是一種神奇美幻的存在，家族龐大，種類繁多。之于人類，礦物資源又是一種因緣際會的饋贈，相伴相隨，息息相關(guān)。那么，礦物究竟為何物？礦物家族有幾大譜系？在地球上如何分布？又與人類發(fā)展發(fā)生了怎樣的交集與故事？現(xiàn)在就讓我們一窺其中的千態(tài)萬象。

礦物為何物？

不久前，來自外媒的報道稱，中東地區(qū)的謝法亞米姆（Shefa Yamim）寶石勘探公司宣布，其在卡梅爾藍寶石中發(fā)現(xiàn)的名為卡梅爾石（carmeltazite）的新礦物已被國際礦物學(xué)會（IMA，International Mineral Association）批準(zhǔn)為新礦物，編號為2018-103。

礦物是在自然界形成的具有獨特化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。據(jù)國際礦物學(xué)會統(tǒng)計，目前世界已發(fā)現(xiàn)并命名公認(rèn)的礦物達5200多種。

在地球45億年的歷史中，元素不斷結(jié)合以適應(yīng)特定的位置、深度和溫度，才形成了今日被正式確認(rèn)的礦物。在20億年前的大氧化事件（Great Oxidation event）時，目前大多數(shù)礦物就已經(jīng)出現(xiàn)。

這些礦物既有地史長期演變形成的礦物，也有后期因人類活動而產(chǎn)生的礦物�？▋�(nèi)基科學(xué)研究院一個團隊的研究成果顯示，目前已發(fā)現(xiàn)200多種主要或完全受到人類采礦活動影響而出現(xiàn)的礦物。

其發(fā)表的成果論文認(rèn)為，這種作用過程還在繼續(xù)，可能會有新的礦物產(chǎn)生。在整個地史期間，礦物一直在持續(xù)發(fā)生演變。

如同礦物本身一樣，礦物的定義也多次演變。而現(xiàn)代概念上的礦物必須是自然產(chǎn)出的（與人工合成相區(qū)別），且具有結(jié)晶固體、確定的化學(xué)成分等主要特征。與巖石不同，礦物是指在地質(zhì)作用中形成的、具有一定化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的天然結(jié)晶態(tài)的單質(zhì)或化合物。

據(jù)了解，每年世界發(fā)現(xiàn)新礦物達五六十種。在整個礦物中，硅酸鹽類礦物最多，約占礦物總量的50%。其中，最常見的礦物有二三十種。例如，正長石、斜長石、黑云母、白云母、石膏、黃鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦等。我國查明的礦物約2000種，其中包括在我國發(fā)現(xiàn)的有100多種新礦物。

礦物名稱使用的歷史久遠，可追溯到公元前3世紀(jì)。古希臘哲學(xué)家西奧弗拉斯特的《石頭論》和我國先秦古籍《山海經(jīng)》中最早記載了十余種礦物名稱。明代李時珍的《本草綱目》中記載了百余種礦物名稱。據(jù)統(tǒng)計，西方古文獻中記載了超過15000個礦物名稱，其中只有約2000個是有效的礦物名稱。

多數(shù)時候，礦物以人物名稱和地理名稱命名。有關(guān)統(tǒng)計表明，45%的礦物以人物名稱命名，23%的礦物以地理名稱命名，14%的礦物以化學(xué)成分特征命名，8%的礦物以物理性質(zhì)特征命名。這些礦物名稱的詞源學(xué)含義是了解礦物學(xué)歷史和地理的極為有趣的“窗口”。

對于礦物的分類，方法很多，一般廣泛采用以礦物本身的成分和結(jié)構(gòu)為依據(jù)的晶體化學(xué)分類。從礦物的分類及礦物成分來看，礦物分成單質(zhì)和化合物兩種。單質(zhì)是由一種元素組成的礦物，如金剛石成分是碳，自然金成分是Au�；�合物則是由陰陽離子組成的，根據(jù)陰離子成分不同分為若干類。

分布在哪里？

礦物資源在地球上的分布具有規(guī)律性，其分布主要有時間分布、空間分布的特點。

在地質(zhì)歷史時間上，礦物資源的分布并不均勻。有些礦石在某一個時間，也就是在某一個地質(zhì)年代集中出現(xiàn)。例如，煤炭主要形成于石炭-二疊紀(jì)，石油主要形成新生代。金礦有70%形成于前寒武紀(jì)，85%以上的鉬礦形成于中、新生代。

最常見的幾十種礦物多在地殼范圍內(nèi)，從地殼、地幔到地核都有礦物分布。

地殼中，分布有斜長石、鉀長石、石英、云母、閃石等。斜長石是富含鈉和鈣的長石礦物的統(tǒng)稱。鈣長石是富含鈣的長石。富鈉長石為鈉長石。斜長石并沒有特定的化學(xué)成分，而是由鈉長石和鈣長石按不同比例形成的固溶體系列。斜長石占地殼的39％。

正長石和微斜長石是最常見的鉀長石類型，它們均含有鉀元素，占地殼的12%。

石英是一種極其常見的礦物，占地殼的12%。石英耐風(fēng)化，是沉積巖的主要組分，來源于母巖。

輝石族礦物屬于鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，常見的輝石族礦物有普通輝石、頑火輝石、鈣鐵輝石、鐵輝石和透輝石。輝石占地殼的11%。

云母族礦物屬于片狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽。常見的云母族礦物有金云母、白云母和黑云母。云母占地殼的5%。

閃石族礦物屬于鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，與輝石族礦物的區(qū)別在于：輝石是單鏈硅氧四面體結(jié)構(gòu)，閃石是雙鏈結(jié)構(gòu)。閃石占地殼的5%，粘土礦物5%，其他硅酸鹽礦物3%，非硅酸鹽8%。

地幔厚度約為2900千米，約占地球半徑的46％，占地球總體積的87％。利用火山深處提取的地幔巖石碎片可以進行礦物分析，結(jié)合地震資料可以推斷地殼以下巖石的結(jié)構(gòu)。計算機模型可以幫助預(yù)測地球各個深度的溫度，壓力和化學(xué)成分，從而可以推斷出可能存在的礦物類型。

一些認(rèn)為構(gòu)成地幔的主要礦物有：一是鐵-鎂橄欖石系列。地幔中橄欖石的含量非常高。二是尖晶石。斜長石是上地幔30千米以上部分發(fā)現(xiàn)的主要的鋁質(zhì)礦物，但在30千米~60千米的范圍內(nèi)被尖晶石所取代。三是鎂鋁榴石。地幔60千米以下的范圍內(nèi)，含量最高的礦物是鎂鋁榴石。四是布氏巖（Bridgmanite）。據(jù)研究，該礦物在下地幔2700千米以上的范圍內(nèi)占到93%，可能是地球上最豐富的礦物，具有獨特的結(jié)構(gòu)，在地殼中根本沒有發(fā)現(xiàn)。然而，這種礦物在隕石中也被發(fā)現(xiàn)。

研究顯示，地核是由鐵和鎳組成的，但也含有像金和鉑這樣的重元素，其含量比地殼更高。外核呈液態(tài)，內(nèi)核呈固態(tài)。人類不可能從內(nèi)核中提取鐵鎳合金的樣品，但科學(xué)家相信這種成分與一些金屬隕石中的成分非常相似。

鎳紋石是在隕石和一些陸地巖石中發(fā)現(xiàn)的鐵和鎳的混合物(合金)的礦物名稱�？茖W(xué)家推測，地核很有可能是由類似成分組成的，但由于難以模擬的壓力和溫度，它很可能會以不同的晶體形式出現(xiàn)。一些科學(xué)家提出，由于巨大的壓力，地核甚至可能是一個巨大的鐵鎳晶體。

人類與礦物

礦物資源與人類社會發(fā)展息息相關(guān)，其開發(fā)利用不僅滿足著人類生存、社會發(fā)展方方面面的需求，而且深刻地影響著其文明發(fā)展的進程。

從石器時代、陶器時代到青銅器時代、鐵器時代、石油時代，再到硅時代、碳時代，生產(chǎn)工具因礦物資源的變化而發(fā)展，成為衡量生產(chǎn)力水平的客觀標(biāo)尺；從薪柴時代到礦物能源時代，再到新能源時代，人類從所使用的礦物能源中獲得發(fā)展動力，并提高了利用和管理效率，推進了人類社會的不斷進步。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，礦物資源具有非常重要的應(yīng)用。除了用于肥料的鈉硝石、鉀硝石、磷灰石、鉀長石、明礬石等之外，石膏、鐵礬、銅藍、輝銅礦、自然硫、白云石等可直接用作肥料，稀土元素對作物生長也有積極作用。而用于飼料的礦物主要有磷酸鈣類礦物、磷類礦物和含鎂礦物等。黏土礦物、蛙石、沸石、橄欖石等可改良土壤，使土壤符合植物生長、發(fā)育所必須的水分、養(yǎng)分等條件。

鎂橄欖石

礦物資源在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛，幾乎涉及所有的工業(yè)領(lǐng)域。除為工業(yè)生產(chǎn)提供“工業(yè)糧食”之外，礦物還廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、核工、航空、醫(yī)藥、電子等領(lǐng)域。美國認(rèn)定的35種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)幾乎包括了所有的經(jīng)濟礦物，如工業(yè)上使用的鋁、用于催化劑制造的鉑族金屬、用于電子產(chǎn)品的稀土元素、用于合金制造的錫和鈦等。這些“關(guān)鍵礦物”，是對美國的經(jīng)濟和國家安全具有至關(guān)重要作用的非燃料礦物或礦物材料，其供應(yīng)鏈容易受到破壞，其應(yīng)用功能在制造產(chǎn)品時必不可少，缺乏后會對經(jīng)濟或國家安全產(chǎn)生重大影響。

值得關(guān)注的是，礦物材料的開發(fā)和利用重新受到重視，并獲得迅速發(fā)展。對礦物材料的開發(fā)應(yīng)用程度已成為衡量一個國家工業(yè)化程度的標(biāo)志。甚至有人預(yù)言，21世紀(jì)將是人類的第二個石器時代。

此外，伴隨著收藏市場和礦物文化的發(fā)展繁榮，礦物晶體、礦物寶石等也逐漸走進人們的日常生活，成為個人收藏及佩戴的重要物品。

來源：中國礦業(yè)報

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