矿物的基本概念

我们人类居住和生活的地球是一个微扁的椭球体，它的平均半径长约6371km。地球从里到外，构造很复杂，根据其物质状况的不同常简单归纳为3个层圈构造:最里面的一层为地核，平均厚度为3471km;中间一层为地幔，平均厚度约为2900km;最外面一层为地壳，平均厚度为33km(图3-1)由此可见，地球的构造就好像一个鸡蛋，有蛋黄、蛋白和蛋壳。地壳是由岩石构成的。岩石是由矿物组成的。那么，什么是矿物呢? 矿物是在各种地质作用中所形成的单质或化合物，它们具有一定的化学成分和内部结构，从而具有一定的形态、物理性质和化学性质，它们是在一定的地质和物理化学条件下形成、稳定和变化的，是组成岩石和矿石的基本单位。

图3-1 地球的层圈构造示意图

1. 矿物是化合物或单质

绝大多数矿物是由两种或两种以上的元素化合而成的。例如，石英是由硅元素的1个原子和氧元素的2个原子化合而成的二氧化硅(Si O2)，方铅矿是由铅元素和硫元素的1个原子化合而成的硫化铅(Pb S)，磁铁矿是由铁元素的3个原子和氧元素的4个原子化合而成的四氧化三铁(Fe3O4)等。除此以外，还有少数矿物是由单质元素组成的。例如:金刚石由碳(C)元素组成，石墨也是由碳(C)元素组成;金(Au)和银(Ag)等元素分别组成自然金和自然银;铜(Cu)元素可以形成自然铜等。所以我们说:自然界绝大多数的矿物都是由几种元素的原子化合形成，只有少数矿物才是以单质元素的形式出现的。

2. 矿物是自然地质作用的产物

矿物是在自然地质作用中形成的，而不是人造的。矿物是在漫长的地质历史时期，在自然界里慢慢形成的。最近几十年来，人们利用结晶学的知识，模拟天然晶体生长的条件，可以在工厂或实验室里用人工的方法，制造出晶体，如合成金刚石、合成石英等，人们通常称它们为“人造矿物”。

3. 矿物具有特定理化属性

任何一种矿物都具有特定的化学组成、内部结构、物质形态。以石英为例:化学成分为Si O2，其内部晶体结构是以硅氧四面体［Si O4］为基元，相同基元间共用角顶连接成的架状结构，这种架状结构符合三方晶系的对称。正是上述晶体内部的结构形式，决定了石英常形成由六方柱和菱面体等组合而成的晶体形态，且晶体外观上常会出现横纹。由于硅氧四面体基元间的共角顶连接方式，造成连接力较强，因此石英的硬度较大，摩氏硬度为7。架状晶体结构不紧密，结构中有较大的孔洞，因此其相对密度较低为2.65，光泽较弱，折射率较低(1.544～1.553)。石英的化学成分和晶体结构决定了它具有不易溶于水，不与盐酸反应等化学性质。

显而易见，矿物的基本理化特性，是其宏观物质形态和特征表现的基础。如有的矿物易溶于水，有的矿物不溶于水;有的易溶于酸，有的不溶于酸;有的咸，有的苦;有的硬，有的软;有的导电，有的绝缘等。这些性质恰恰是我们鉴别和使用矿物的依据。

4. 矿物是组成岩石和矿石的基本单位

在宝石学领域，我们所学习和研究的矿物，通常是指固体矿物。矿物同宝石专业的关系密切，许多纯净的矿物本身就是宝石。然而，在自然界，矿物是以岩石形态呈现，矿物组成了岩石。不少色彩绚丽、资源稀有、质地坚韧、接触安全的矿物成为了宝石原料。还有许多矿物，成为了工业生产上不可或缺的重要原料。

那么，什么是岩石呢? 岩石有哪些种类呢? 岩石一般由几种矿物组成，如花岗岩主要是由石英、长石、云母等矿物组成的。有的岩石仅由一种主要矿物组成，如纯橄榄岩主要由橄榄石组成。岩石按成因可分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类。火成岩(又叫岩浆岩)是由地壳深处高温高压、成分复杂的硅酸盐熔融体——岩浆冷凝形成的岩石。其中由火山爆发时喷出地表的岩浆所形成的岩石，叫作火山岩;如果岩浆未喷出地表，只是上升到地壳上部形成的岩石，叫作侵入岩。火成岩按二氧化硅(Si O2)和其他组分含量的多少，又可分为超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩等。沉积岩(又叫水成岩)是原岩(即原来的火成岩、沉积岩和变质岩)经过风化破碎，经流水或风力搬运、沉积或化学沉淀作用，在河流、湖泊和海洋中形成的岩石。常见的沉积岩有砂岩、页岩、灰岩等。变质岩(又叫变成岩)是上述火成岩和沉积岩在温度、压力和化学成分条件变化下引起变质所形成的岩石，亦可是早先的变质岩再经过新的变质作用形成的岩石。常见的变质岩有大理岩、矽卡岩、片岩、片麻岩等。总之，各种岩石都是由矿物组成的，矿石是由有用矿物组成的。要认识岩石和矿石，必须首先认识矿物。