《岩石與礦物》

岩石與礦物 當岩石被推至地表,它們的礦物組成繼續集中。 岩石與礦物

岩石與礦物 內容簡介

《岩石與礦物》的內容主要包括以下四個方面:
●豈石王國提供的背景材料將幫助收集者奠定堅實的知識基礎,包括地質學概論,地殼研究、岩石組成、板塊構造理論和火山知識。
●礦物王國闡述礦物結構及構成,探究陸地和海洋採礦技術和寶石的切磨藝術。
●收藏者的智慧包括對收藏愛好者採集標本時所需工具的實踐指導、標本的分類及檢測和尋找最佳岩石和礦物產地。
●鑑別指南將提供150餘種岩石和礦物的起源、化學成分以及顏色、條痕、光譯、硬度和比重等一些鑑別特徵。

岩石與礦物 本書目錄

第一部分
岩石王國
地球
・“純屬胡說八道!”
・火山與地震
・氣候與侵蝕
循環無限
・來自地球深處的岩石
・沉積岩
・晶球・變異的岩石
・宇宙岩石
岩石記錄
・久遠的時間
・化石
・解讀岩石
・格里特不整合
第二部分
礦物王國
礦物組成
・水晶
地球寶藏
・礦山與開採・海洋礦藏
・用途無量
・寶石・寶石傳
第三部分
收藏者的智慧
收藏藝術
・獵石
・清洗與分類
・鑑別礦石
・礦石鑑別圖解
・鑑別岩石
・岩石鑑別圖解
鑑別指南
收藏者諮詢指南
・礦物和岩石類型
・20處熱點礦源
・礦石鑑別表
・重要地址
・術語彙編

岩石與礦物 文章節選

地球寶藏
由於各種地質過程的作用,在地殼的深處蘊藏著豐富的礦藏,又由於隆起和侵蝕,這些礦藏被帶到了地表,人類開發它們也就成為可能。
“地球是用自己的歡樂填平千坳萬壑的:這歡樂就是它本性所固有的渴望。”――威廉・華茲華斯
真是事與願違,有些礦物的經濟價值很小,如由岩石形成的矽酸鹽黑雲母和角閃石,但其藏量卻比那些受人青睞的礦物多得多。比如,鋁雖然也是地殼中藏量最多的金屬,但卻只占地殼重量的8%,鐵僅占5.8%,鎂僅占2%。
從地下進行贏利性開採,需要有比這更多的貯量。以開採鐵為例,需要有50%的富集度。值得慶幸的是,地質過程把有價值的礦物集中到一起,使得對它們的開發變得值得。
地球內部
來自地幔或地殼運動產生的熱量熔化了岩石,形成岩漿。岩漿集中在地殼的許許多多的“大房間”里。岩漿冷卻便會凝固,較重的礦物質在“房間”的底部安家落戶。岩漿中較輕的成分進入到周圍岩石的裂縫中,有些甚至被地下水帶到更遠的地方,最終形成礦帶,也稱熱液礦脈。這樣形成的礦物叫脈礦石。有些是化合物,最初為硫酸鹽、氧化物和矽酸岩,從中可提煉出鉛等金屬。但只有幾種礦物為自然元素,它們是黃金、銀和白銀,以及非金屬碳和硫。當分解的礦石熔液流入多孔的岩石里時,形成散布的礦藏,世界上大多數的銅都是從這種礦藏里提取的。
地球表面
當岩石被推至地表,它們的礦物組成繼續集中。脫水是礦藏聚集的有效途徑。例如,水從古鹽湖中蒸發,存留下來的是豐富的礦藏,如石膏,我們可用其製做膏藥;岩鹽,那是我們吃的食鹽。
自然的侵蝕作用也可以產生一些有價值的礦藏:河流和溪水從裸露的岩石表面剝落礦物質的顆粒,把它們沖走,在河床和湖泊里貯存起來,人們可以在這些地方重新得到它們。黃金、錫、寶石就是在這種所謂的沖積礦里找到的,19世紀的淘金熱就是由沖積刺激而一發不可收的。
有限的資源
由於礦藏聚集是開發的必備條件,因此有效益的開採十分有限。我們消耗礦物資源的速度比地質過程形成它們要快得多,礦藏資源幾乎不能再生,若是沒有穩定的礦物維繫,世界經濟就將崩潰。
礦山與開採
人類的歷史分期常常從開採和加工礦物尤其是金屬的能力劃定。公元4000年前,古人已學會通過加熱某種岩石而提煉銅,用來製造工具和武器。公元3000年的時候,他們把銅和錫化合在一起,製作出更堅硬的合金,於是,眾所周知的青銅器時代應運而生。1500年之後,人類進入了鐵器時代。沒有哪個字眼能更恰當地形容現代技術的迅猛發展,人們從地球里發現和開採礦藏的能力繼續進步,無論是規模,還是效率。
找礦
直到本世紀,尋找礦物資源從某種意義上講還是一個偶然的過程。礦藏的發現與特定的地質現象之間存在著某種聯繫。找礦人就以這些知識為指導,東奔西走,期盼能突然被腳下有價值的礦石標本絆倒。今天,科學家們仍在解讀地理地貌,不過,現在他們更經常的是利用更先進的空中和衛星照片。這些照片可以反映更大範圍的地質特徵,提示有價值的礦物存在狀況。例如,內含金剛石的金伯利岩,在航片上常有圓形淡色區域顯示。
一旦判定有價值礦物可能存在的地域,隨之而來的是進行各種檢驗以證明發現的確切程度。
將岩石導入電流可測出它的電阻。測鎂計可用於尋找磁性礦物,如磁鐵礦和鈦鐵礦。機率計數器用於探測鈾和釷這樣一些放射性礦物。土壤和植物分析可反映出地下金屬被吸收的蛛絲馬跡。鑽探取樣在化驗室測定其礦物含量依然是最普通的檢測方法。即使有了這些現代化的技術,但意外發現寶物在探礦中也扮演著重要角色。例如,有一位機警的科學家,在內華達州經過岩石地面時留意到腳下有吱吱的聲音,這聲音表明岩石中有石英,這是一種與黃金共存的礦物。
開採
礦藏區域確定之後,人們就可以或者從地上或者從地下進行開採。地面開採有露天剝采法、露天礦井法、沖積岩開採法。露天開採適用於礬土礦,首先大面積移開表土,然後用重型機械把礦石挖掘出來。從準確的意義上講,煤並不是礦物質,因為它是從有機物轉化而來,人們也經常用露天法開採煤。
露天礦井法是挖地鑿井用於開採分散貧集礦物的方法,如銅礦的開採就是用這種辦法。亞利桑那和猶他州的銅礦埋藏在3平方英里(8平方千米)的範圍里,每年出產的鋼足夠數百萬個新家庭對導線的需求。
最後一種地表開採方式是模仿上個世紀篩選黃金的方法。19世紀,克隆迪克和加利福尼亞金礦的淘金者利用篩網濾出河床邊的泥沙和鵝卵石,現在取代這種傳統方法的是採掘機,它們挖起沙土,或從沖積層中挖起砂礫,然後在這些礦物質中篩選出天然金粒或寶石。錫石的開採也採用此種辦法,開採者在馬來西亞海岸艱辛作業,每天加工16,000噸富含錫砂。抵達鉛、鎳和鋅的大型礦脈意味著要深挖地下礦井。典型的礦坑包括1英里(1千米)深的主礦井以及綿延數百英里的礦井網路。用炸藥從井壁崩下礦石,然後用礦車或傳輸帶裝入升降機再送到地面。鹽和硫磺也深藏於地下,不用並下工人便可開採,將熱水通過打好的洞注入地下,溶解鹽或硫磺,將溶液抽回地面加工即可得到該礦物。
採礦是否贏利不僅取決於礦石蘊藏於何種岩石之中,還要看以下因素勞動力費用、適用的技術及地方運費。比如在亞利桑那州,合鋼量為0.5%的礦石就有開採價值,而在尚比亞,礦石中含銅量為4.4%仍無人問津。開採和運輸的費用使整個事業的代價大大。有的礦井曾經十分贏利,但由於礦藏過深,挖掘難度加大,或者由於礦物市場價格的變化而倒閉關門。
礦產加工
一旦金屬礦石被送上地面,必須加工提取其所含金屬,此事通常在礦場完成。高大的熔爐把礦石熔解,把金屬與廢渣或雜質分開。
有時,也可以通過化學過程從礦石中提取金屬。有一種加工金礦的方法,用可濾出金屬的氰化物溶液噴濺礦床,將富合黃金的溶液收集在大槽里,然後將其通過碳過濾器,便得到了寶貴的黃金。
有時一種礦物質加工所生出的副產品可以產生另外一種有價值的礦物質。例如,銀經常從加工鉛和銅的廢棄物中提取出來。廢棄的硫酸鹽類物質可以產出硫磺,硫磺又可轉化為硫酸,用於工業。
生物採礦
近年來,採礦公司開始招募世界上最小的礦工――細菌,如氧化硫球桿菌,它們可以用其獨特的方式“咬碎”金屬礦石。在這種生物開採的方法中,細菌在礦石中首先引起氧化反應,然後分離出金屬。此種技術可用於其他方法失敗的低品岩中黃金的開採。生物開採已是采銅的標準方法,世界上約1/4的銅是用這種方法開採的。類似的細菌法也用於由於礦物開發過程中受到污染的土壤清潔工作。
採石
傳統的採礦總得要找到礦物,採石則要找到岩石,不像礦石,無需加工。採石是很繁重的勞動。建築用石,典型的有花崗岩、石灰石、板岩和大理石,它們都是大塊大塊地從岩體上切割下來:一塊切割下來的大塊花崗岩高度可達20英寸(6米),重達2千噸,與40輛滿負的拖拉機同重。這塊在義大利阿爾卑斯山採石場採掘的大理石與米開朗基羅所用材料相同,至今仍然受到眾多雕塑家的垂青。

岩石與礦物 作者介紹

《岩石與寶石》雜誌主編羅伯特・瓊斯,美國地質調查局退休者、採礦、冶金和探測學資深會員唐納德・布朗特,麥克吉爾大學雷德帕斯礦物地質博物館館長喬・凱勒,洛杉磯和國家自然博物館館長兼礦物部主任安東尼・坎普夫。

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