探索巖石礦物

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洞穴

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由生物形成的巖石

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礦物種類(lèi)

物理性質(zhì)

光學(xué)性質(zhì)

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金屬元素

金

長(zhǎng)英質(zhì)硅酸鹽

鐵鎂質(zhì)硅酸鹽

石英

氧化物

硫化物

硫酸鹽及其他相似鹽類(lèi)

鹵化物

碳酸鹽及其他相似鹽類(lèi)

礦物的早期應(yīng)用

寶石

裝飾品

歷史上的金屬

現(xiàn)代金屬

工業(yè)用礦物

家居中利用的礦物

生命所需的礦物質(zhì)

野外地質(zhì)學(xué)

巖石和礦物的分類(lèi)及其性質(zhì)

詞匯表

巖石是天然產(chǎn)出的具穩(wěn)定外型的礦物或玻璃集合體，按照一定的方式結(jié)合而成。是構(gòu)成地殼和上地幔的物質(zhì)基礎(chǔ)。按成因分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。其中巖漿巖是由高溫熔融的巖漿在地表或地下冷凝所形成的巖石，也稱(chēng)火成巖或噴出巖；沉積巖是在地表?xiàng)l件下由風(fēng)化作用、生物作用和火山作用的產(chǎn)物經(jīng)水、空氣和冰川等外力的搬運(yùn)、沉積和成巖固結(jié)而形成的巖石；變質(zhì)巖是由先成的巖漿巖、沉積巖或變質(zhì)巖，由于其所處地質(zhì)環(huán)境的改變經(jīng)變質(zhì)作用而形成的巖石。

地殼深處和上地幔的上部主要由火成巖和變質(zhì)巖組成。從地表向下16公里范圍內(nèi)火成巖和變質(zhì)巖的體積占95%。地殼表面以沉積巖為主，它們約占大陸面積的75%，洋底幾乎全部為沉積物所覆蓋。 巖石學(xué)主要研究巖石的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類(lèi)命名、形成條件、分布規(guī)律、成因、成礦關(guān)系以及巖石的演化過(guò)程等。它屬地質(zhì)科學(xué)中的重要的基礎(chǔ)學(xué)科。

巖石工程性質(zhì)無(wú)怪乎就是物質(zhì)成分（顆粒本身的性質(zhì)）、結(jié)構(gòu)（顆粒之間的聯(lián)結(jié)）、構(gòu)造（成生環(huán)境及改造、建造）、現(xiàn)今賦存環(huán)境（應(yīng)力、溫度、水）這幾個(gè)方面的因素。如果是巖體，則取決于結(jié)構(gòu)面和巖塊兩個(gè)方面，在大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)面起著控制性作用。

地球形成之初，地核的引力把宇宙中的塵埃吸過(guò)來(lái)，凝聚的塵埃就變成了山石，經(jīng)過(guò)風(fēng)化，變成了巖石。接著就變成隕石，在沒(méi)有落入地球大氣層時(shí)，是游離于外太空的石質(zhì)的，鐵質(zhì)的或是石鐵混合的物質(zhì)，若是落入大氣層，在沒(méi)有被大氣燒毀而落到地面就成了我們平時(shí)見(jiàn)到的隕石，簡(jiǎn)單的說(shuō)，所謂隕石，就是微縮版的小行星“撞擊了地球”而留下的殘骸。幾億年過(guò)去了，世界上就有了無(wú)數(shù)巖石?，F(xiàn)在人類(lèi) 在巖土工程界，常按工程性質(zhì)將巖石分為極堅(jiān)硬的、堅(jiān)硬的、中等堅(jiān)硬的和軟弱的四種類(lèi)型。正在向定量方向發(fā)展。

古老巖石都出現(xiàn)在大陸內(nèi)部的結(jié)晶基底之中。代表性的巖石屬基性和超基性的火成巖。這些巖石由于受到強(qiáng)烈的變質(zhì)作用已轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓G泥石和角閃石的變質(zhì)巖，通常我們稱(chēng)為綠巖。如1973年在西格陵蘭發(fā)現(xiàn)了同位素年齡約38億年的花崗片麻巖。1979年，巴屯等測(cè)定南非波波林帶中部的片麻巖年齡約39億年左右。

加拿大北部的變質(zhì)巖—阿卡斯卡片麻巖是保存完好的古老地球表面的一部分。放射性年代測(cè)定表明阿卡斯卡片麻巖有將近40億年的年齡，從而說(shuō)明某些大陸物質(zhì)在地球形成之后幾億年就已經(jīng)存在了。

最近，科學(xué)家在澳大利亞西南部發(fā)現(xiàn)了一批最古老的巖石，根據(jù)其中所含的鋯石礦物晶體的同位素分析結(jié)果，表明它們的“年齡”約為43億至44億歲，是迄今發(fā)現(xiàn)的地球上最古老的巖石樣本，根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)可以推論，這些巖石形成時(shí)，地球上已經(jīng)有了大陸和海洋。在地球誕生2億至3億年后，可能并不象人們所認(rèn)為的那樣由熾熱的巖漿所覆蓋，而是已經(jīng)冷卻到了足以形成固體地表和海洋的溫度。地球的圈層分異在距今44億年前可能就已經(jīng)完成了。

目前在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的最古老巖石是冀東地區(qū)的花崗片麻巖，其中包體的巖石年齡約為35億年。

澳大利亞西部Warrawoona群中的微化石在形態(tài)結(jié)構(gòu)上比較完整。它們究竟是藍(lán)藻還是細(xì)菌目前尚難確定。通常認(rèn)為，早期疊層石是藍(lán)藻建造的，疊層石是藍(lán)藻存在的指示。如果35億年前就已經(jīng)出現(xiàn)藍(lán)藻，則說(shuō)明釋氧的光合作用早就開(kāi)始了，這便引出一個(gè)問(wèn)題：為什么直到20億年前大氣圈才積累自由氧呢？從35億年前到20億年前中間相隔15億年之久，為什么氧的積累如此緩慢？對(duì)此當(dāng)然有不同的解釋。例如近年來(lái)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)疊層石也可能完全由光合細(xì)菌建造，或甚至由非光合細(xì)菌建造。

最古老生命存在的間接證據(jù)中較重要的是格陵蘭西部條帶狀鐵建造（BIF）和輕碳同位素。如果證據(jù)成立，則由此可推斷在38億年前的地球上已經(jīng)出現(xiàn)進(jìn)行釋氧光合作用的微生物，即類(lèi)似藍(lán)藻的生物。根據(jù)Cloud的解釋?zhuān)珺IF是由光和微生物周期性地釋氧而引起亞鐵氧化為高價(jià)鐵沉積下來(lái)的。輕碳同位素也是光合作用的間接證據(jù)。但反對(duì)的意見(jiàn)認(rèn)為，BIF形成所需的氧可以通過(guò)大氣中的水分子的光分解來(lái)提供，而輕碳同位素可能來(lái)自碳酸鹽的熱分解。

十八世紀(jì)末巖石學(xué)從礦物學(xué)中脫胎出來(lái)而發(fā)展成一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。在巖石學(xué)發(fā)展的初期，主要研究的是火成巖，到了十九世紀(jì)中葉才開(kāi)始系統(tǒng)地研究變質(zhì)巖，而沉積巖直到二十世紀(jì)初才引起人們的注意。目前巖石學(xué)正沿著巖漿巖石學(xué)、沉積巖石學(xué)和變質(zhì)巖石學(xué)三個(gè)主要的分支方向發(fā)展。

一、做建材的巖石

1、大理巖：大理巖的巖面質(zhì)感細(xì)致，常用來(lái)作為壁面或地板。由于大理巖是由石灰?guī)r變質(zhì)而成，主要成分為碳酸鈣，因此也是制造水泥的原料。大理巖材質(zhì)軟而細(xì)致，是很好的雕塑石材，許多有名的雕像都是由大理巖作成的，如著名的維納斯像。其他如墻面或擺飾，也常是由大理石加工琢磨而成，如花瓶、煙灰缸、桌子等家用品。

2、花崗巖：本土的花崗巖只有在金門(mén)才看得到，因此金門(mén)的老房子幾乎都是用花崗巖做成的。臺(tái)灣的寺廟所用的花崗巖，是來(lái)自福建，多用于寺廟里的龍柱、地磚、石獅。

3、板巖：因其容易裂成薄板狀，且在山區(qū)極易取得，故原住民至今仍使用板巖作為建材，筑成石板屋或圍墻。

4、礫巖：有些礫巖含有鵝卵石及砂，而且膠結(jié)不良，容易將它們分散開(kāi)來(lái)，例如：臺(tái)灣西部第四紀(jì)的頭嵙山層中就是這種礫巖，其中卵石和砂都是建材。

5、石灰?guī)r：臺(tái)灣最常見(jiàn)的石灰?guī)r是由珊瑚形成的，通稱(chēng)為珊瑚礁石灰?guī)r。在澎湖，珊瑚礁石俗稱(chēng)“石”，居民用以作為圍墻建材，以遮蔽強(qiáng)烈的東北季風(fēng)，保護(hù)農(nóng)作物。

6、泥巖：由于其主要成分是黏土，自古就被作為磚瓦、陶器的原料。

7、安山巖：由于材質(zhì)堅(jiān)硬，亦常用來(lái)作廟宇的龍柱、墻壁的石雕、墓碑、地磚等。

二、可提煉金屬的礦物

1、金礦：含金的巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化和侵蝕作用，金會(huì)被分離出來(lái)而成自然金，因?yàn)榻鸨饶嗌持氐枚?，容易沉積下來(lái)，經(jīng)過(guò)淘洗，就成為黃金。

2、黃銅礦：黃銅礦是提煉銅最主要的礦物。

3、方鉛礦：方鉛礦呈現(xiàn)鉛灰色，有立方體的解理，是最重要的含鉛礦物。

4、赤鐵礦：赤鐵礦外觀顏色呈現(xiàn)鐵灰色或紅褐色，是最重要的含鐵礦物。

5、磁鐵礦：磁鐵礦屬含鐵礦物，具有磁性，吸附含鐵物質(zhì)。

三、珍貴的寶石

礦物若具有堅(jiān)硬、稀有、耐久、透明且顏色美麗的特點(diǎn)，即常被用來(lái)作為裝飾品，一般稱(chēng)為寶石，以下是常見(jiàn)的寶石簡(jiǎn)介：

1、鉆石：即俗稱(chēng)的金剛石，有許多種顏色，如淡黃、褐、白、藍(lán)、綠、紅等，其中以無(wú)色透明的價(jià)值最高。

2、 剛玉：剛玉也有許多不同的顏色，如：紅色的剛玉俗名紅寶石，藍(lán)色的剛玉叫做藍(lán)寶石。其化學(xué)成分為三氧化二鋁。

3、蛋白石：一般為無(wú)色或白色，有些具有特殊的暈彩。

4、水晶：純石英單晶稱(chēng)為水晶，水晶內(nèi)因含不同雜質(zhì)而呈現(xiàn)不同顏色，如：黃水晶、紫水晶等。石英的纖維狀顯微晶聚合體稱(chēng)為玉髓；石英的粒狀顯微晶聚合體稱(chēng)為燧石，這兩種礦物是臺(tái)東縣重要的玉石。

四、做為顏料

有些礦物具有特別的顏色，可用來(lái)作成顏料，如藍(lán)色的藍(lán)銅礦，綠色的孔雀石，紅色的辰砂。

五、其他用途

1、石英：石英是制造玻璃及半導(dǎo)體的主要原料，如：苗栗縣汶水溪的上?；皫r中的石英砂即為制造玻璃的主要材料。

2、方解石：方解石存在于大理巖及石灰?guī)r中，是制造水泥的主要原料。

3、白云母：白云母因不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱且具有高熔點(diǎn)的特性，因此經(jīng)常被用來(lái)作為電熱器中絕緣體的材料。

4、石墨：硬度低，且具有油脂光澤，條痕為黑色，常用于制造鉛筆芯，此外石墨還可以做成潤(rùn)滑劑、電極、坩堝等。

5、硫磺：火山地區(qū)的溫泉中即含有黃色的硫磺。

6、石膏：石膏一般用于固定骨折受傷處，或做成塑像，也用于建筑工業(yè)。

7、磷灰石：用于制造農(nóng)業(yè)用磷肥。

8、蛇紋石：含有鎂的成分，可用于煉鋼工業(yè)上。

9、滑石：硬度低，有滑膩感；通常被研磨成粉末，以制造顏料、爽身粉、去污粉、化妝品等。

地球形成之出，地核的引力把宇宙中的塵埃吸過(guò)來(lái)，凝聚的塵埃就變成了山石，經(jīng)過(guò)風(fēng)化，變成了巖石。接著就變成隕石，在沒(méi)有落入地球大氣層時(shí)，是游離于外太空的石質(zhì)的，鐵質(zhì)的或是石鐵混合的物質(zhì)，若是落入大氣層，在沒(méi)有被大氣燒毀而落到地面就成了我們平時(shí)見(jiàn)到的隕石，簡(jiǎn)單的說(shuō)，所謂隕石，就是微縮版的小行星“撞擊了地球”而留下的殘骸。

① 火成巖　也稱(chēng)巖漿巖，來(lái)自地球內(nèi)部的熔融物質(zhì)，在不同地質(zhì)條件下冷凝固結(jié)而成的巖石。當(dāng)熔漿由火山通道噴溢出地表凝固形成的巖石，稱(chēng)噴出巖或稱(chēng)火山巖。常見(jiàn)的火山巖有玄武巖、安山巖和流紋巖等。當(dāng)熔巖上升未達(dá)地表而在地殼一定深度凝結(jié)而形成的巖石稱(chēng)侵入巖，按侵入部位不同又分為深成巖和淺成巖?；◢弾r、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖是典型的深成巖?；◢彴邘r、輝長(zhǎng)玢巖和閃長(zhǎng)玢巖是常見(jiàn)的淺成巖。根據(jù)化學(xué)組分又可將火成巖分為超基性巖（SiO2 ，小于45%）、基性巖（SiO2 ，45%～52%）、中性巖（SiO2 ，52%～65%）、酸性巖 （SiO2 ，大于65%）和 堿性巖（含有特殊堿性礦物，SiO2 ，52%～66%）?；鸪蓭r占地殼體積的64.7%。

② 沉積巖　在地表常溫、常壓條件下，由風(fēng)化物質(zhì)、火山碎屑、有機(jī)物及少量宇宙物質(zhì)經(jīng)搬運(yùn)、沉積和成巖作用形成的層狀巖石。按成因可分為 碎屑巖、粘土巖 和化學(xué)巖（包括生物化學(xué)巖）。常見(jiàn)的沉積巖有砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、礫巖、粘土巖、頁(yè)巖、石灰?guī)r、白云巖、硅質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖、磷質(zhì)巖等。沉積巖占地殼體積的7.9%，但在地殼表層分布則甚廣，約占陸地面積的75%，而海底幾乎全部為沉積物所覆蓋。

沉積巖有兩個(gè)突出特征：一是具有層次，稱(chēng)為層理構(gòu)造。層與層的界面叫層面，通常下面的巖層比上面的巖層年齡古老。二是許多沉積巖中有“石質(zhì)化”的古代生物的遺體或生存、活動(dòng)的痕跡-----化石，它是判定地質(zhì)年齡和研究古地理環(huán)境的珍貴資料，被稱(chēng)作是紀(jì)錄地球歷史的“書(shū)頁(yè)”和“文字”。

③ 變質(zhì)巖　原有巖石經(jīng)變質(zhì)作用而形成的巖石。根據(jù)變質(zhì)作用類(lèi)型的不同，可將變質(zhì)巖分為5類(lèi)：動(dòng)力變質(zhì)巖、接觸變質(zhì)巖、區(qū)域變質(zhì)巖、混合巖和交代變質(zhì)巖。常見(jiàn)的變質(zhì)巖有糜棱巖、碎裂巖、角巖、板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、大理巖、石英巖、角閃巖、片粒巖、榴輝巖、 混合巖 等。變質(zhì)巖占地殼體積的27.4%。

巖石具有特定的比重、孔隙度、抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等物理性質(zhì)，是建筑、鉆探、掘進(jìn)等工程需要考慮的因素，也是各種礦產(chǎn)資源賦存的載體，不同種類(lèi)的巖石含有不同的礦產(chǎn)。以火成巖為例，基性超基性巖與親鐵元素，如鉻、鎳、鉑族元素、鈦、釩、鐵等有關(guān)；酸性巖與親石原素如鎢、錫、鉬、鈹、鋰、鈮、鉭、鈾有關(guān)；金剛石僅產(chǎn)于金伯利巖和鉀鎂煌斑巖中；鉻鐵礦多產(chǎn)于純橄欖巖中；中國(guó)華南燕山早期花崗巖中盛產(chǎn)鎢錫礦床；燕山晚期花崗巖中常形成獨(dú)立的錫礦及鈮、鉭、鈹?shù)V床。石油和煤只生于沉積巖中。前寒武紀(jì)變質(zhì)巖石中的鐵礦具有世界性。許多巖石本身也是重要的工業(yè)原料，如北京的漢白玉（一種白色大理巖）是聞名中外建筑裝飾材料，南京的雨花石、福建的壽山石、浙江的青田石是良好的工藝美術(shù)石材，即使那些不被人注意的河沙和卵石也是非常有用的建筑材料。許多巖石還是重要的中藥用原料，如麥飯石（一種中酸性脈巖）就是十分流行的藥用巖石。巖石還是構(gòu)成旅游資源的重要因素，世界上的名山、大川、奇峰異洞都與巖石有關(guān)。我們祖先從石器時(shí)代起就開(kāi)始利用巖石，在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，人們的衣、食、住、行、游、醫(yī)……無(wú)一能離開(kāi)巖石。研究巖石、利用巖石、藏石、玩石、愛(ài)石已不再是科學(xué)家的專(zhuān)利，而逐漸變成廣大群眾生活的組成部分。

巖石的風(fēng)化

巖石在太陽(yáng)輻射、大氣、水和生物作用下出現(xiàn)破碎、疏松及礦物成分次生變化的現(xiàn)象。導(dǎo)致上述現(xiàn)象的作用稱(chēng)風(fēng)化作用。分為：①物理風(fēng)化作用。主要包括溫度變化引起的巖石脹縮、巖石裂隙中水的凍結(jié)和鹽類(lèi)結(jié)晶引起的撐脹、巖石因荷載解除引起的膨脹等。②化學(xué)風(fēng)化作用。包括：水對(duì)巖石的溶解作用；礦物吸收水分形成新的含水礦物，從而引起巖石膨脹崩解的水化作用；礦物與水反應(yīng)分解為新礦物的水解作用；巖石因受空氣或水中游離氧作用而致破壞的氧化作用。③生物風(fēng)化作用。包括動(dòng)物和植物對(duì)巖石的破壞，其對(duì)巖石的機(jī)械破壞亦屬物理風(fēng)化作用，其尸體分解對(duì)巖石的侵蝕亦屬化學(xué)風(fēng)化作用。人為破壞也是巖石風(fēng)化的重要原因。巖石風(fēng)化程度可分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化和微風(fēng)化4個(gè)級(jí)別。

大約在200年前，人們可能認(rèn)為高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不變的特征。可現(xiàn)在我們已經(jīng)知道高山最終將被風(fēng)化和剝蝕為平地，湖泊終將被沉積物和植被填滿(mǎn)，沙漠會(huì)隨著氣候的變化而行蹤不定。地球上的物質(zhì)永無(wú)止境地運(yùn)動(dòng)著。暴露在地殼表面的大部分巖石都處在與其形成時(shí)不同的物理化學(xué)條件下，而且地表富含氧氣、二氧化碳和水，因而巖石極易發(fā)生變化和破壞。表現(xiàn)為整塊的巖石變?yōu)樗閴K，或其成分發(fā)生變化，最終使堅(jiān)硬的巖石變成松散的碎屑和土壤。礦物和巖石在地表?xiàng)l件下發(fā)生的機(jī)械碎裂和化學(xué)分解過(guò)程稱(chēng)為風(fēng)化。由于風(fēng)、水流及冰川等動(dòng)力將風(fēng)化作用的產(chǎn)物搬離原地的作用過(guò)程叫做剝蝕。

地表巖石在原地發(fā)生機(jī)械破碎而不改變其化學(xué)成分也不新礦物的作用稱(chēng)物理風(fēng)化作用。如礦物巖石的熱脹冷縮、冰劈作用、層裂和鹽分結(jié)晶等作用均可使巖石由大塊變成小塊以至完全碎裂?；瘜W(xué)風(fēng)化作用是指地表巖石受到水、氧氣和二氧化碳的作用而發(fā)生化學(xué)成分和礦物成分變化，并產(chǎn)生新礦物的作用。主要通過(guò)溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式進(jìn)行。

雖然所有的巖石都會(huì)風(fēng)化，但并不是都按同一條路徑或同一個(gè)速率發(fā)生變化。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月對(duì)不同條件下風(fēng)化巖石的觀察，我們知道巖石特征、氣候和地形條件是控制巖石風(fēng)化的主要因素。不同的巖石具有不同的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，不同礦物的溶解性差異很大。節(jié)理、層理和孔隙的分布狀況和礦物的粒度，又決定了巖石的易碎性和表面積。風(fēng)化速率的差異，可以從不同巖石類(lèi)型的石碑上表現(xiàn)出來(lái)。如花崗巖石碑，其成分主要是硅酸鹽礦物。這種石碑就能很好地抵御化學(xué)風(fēng)化。而大理巖石碑則明顯地容易遭受風(fēng)化。

氣候因素主要是通過(guò)氣溫、降雨量以及生物的繁殖狀況而表現(xiàn)的。在溫暖和潮濕的環(huán)境下，氣溫高，降雨量大，植物茂密，微生物活躍，化學(xué)風(fēng)化作用速度快而充分，巖石的分解向縱深發(fā)展可形成巨厚的風(fēng)化層。在極地和沙漠地區(qū)，由于氣候干冷，化學(xué)風(fēng)化的作用不大，巖石易破碎為棱角狀的碎屑。最典型的例子，是將矗立于干燥的埃及已35個(gè)世紀(jì)并保存完好的克列奧帕特拉花崗巖尖柱塔，搬移到空氣污染嚴(yán)重的紐約城中心公園之后，僅過(guò)了75年就已面目全非。

地勢(shì)的高度影響到氣候：中低緯度的高山區(qū)山麓與山頂?shù)臏囟?、氣候差別很大，其生物界面貌顯著不同。因而風(fēng)化作用也存在顯著的差別。地勢(shì)的起伏程度對(duì)于風(fēng)化作用也具普遍意義：地勢(shì)起伏大的山區(qū)，風(fēng)化產(chǎn)物易被外力剝蝕而使基巖裸露，加速風(fēng)化。山坡的方向涉及到氣候和日照強(qiáng)度，如山體的向陽(yáng)坡日照強(qiáng)，雨水多，而山體的背陽(yáng)坡可能常年冰雪不化，顯然巖石的風(fēng)化特點(diǎn)差別較大。

剝蝕與風(fēng)化作用在大自然中相輔相成，只有當(dāng)巖石被風(fēng)化后，才易被剝蝕。而當(dāng)巖石被剝蝕后，才能露出新鮮的巖石，使之繼續(xù)風(fēng)化。風(fēng)化產(chǎn)物的搬運(yùn)是剝蝕作用的主要體現(xiàn)。當(dāng)巖屑隨著搬運(yùn)介質(zhì)，如風(fēng)或水等流動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)地表、河床及湖岸帶產(chǎn)生侵蝕。這樣也就產(chǎn)生更多的碎屑，為沉積作用提供了物質(zhì)條件。

巖石在日光、水分、生物和空氣的作用下，逐漸被破壞和分解為沙和泥土，稱(chēng)為風(fēng)化作用。沙和泥土就是巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物。

一、巖石的風(fēng)化現(xiàn)象。

巖石的疏松、剝落、裂縫這些都是巖石的風(fēng)化現(xiàn)象。

二、巖石的產(chǎn)生風(fēng)化的原因。礦物。

地殼中存在的自然化合物和少數(shù)自然元素，具有相對(duì)固定的化學(xué)成分和性質(zhì)。大部分是固態(tài)的（如鐵礦石），有的是液態(tài)的（如自然汞）或氣態(tài)的（如氦）。礦物是組成巖石的基礎(chǔ)，一般為固體，但也有液態(tài)的礦物，如汞（水銀）。

目前科學(xué)已經(jīng)能夠制造出某些礦物，如人工水晶，人工鉆石等。

目前已知的礦物約有3000種左右，絕大多數(shù)是固態(tài)無(wú)機(jī)物，液態(tài)的（如石油、自然汞）、氣態(tài)的（如天然氣、二氧化碳和氦）以及固態(tài)有機(jī)物（如油頁(yè)巖、琥珀）僅占數(shù)十種。在固態(tài)礦物中，絕大部分都屬于晶質(zhì)礦物，只有極少數(shù)（如水鋁英石）屬于非晶質(zhì)礦物。來(lái)自地球以外其他天體的天然單質(zhì)或化合物，稱(chēng)為宇宙礦物。由人工方法所獲得的某些與天然礦物相同或類(lèi)同的單質(zhì)或化合物，則稱(chēng)為合成礦物如人造寶石。礦物原料和礦物材料是極為重要的一類(lèi)天然資源，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及科學(xué)技術(shù)的各個(gè)部門(mén)。（圖：世界礦產(chǎn)主要金屬、非金屬礦產(chǎn)資源分布圖）

煤的化學(xué)成分很不穩(wěn)定不是礦物，是典型的混合物。

在科學(xué)發(fā)展史上，礦物的定義曾經(jīng)多次演變。按現(xiàn)代概念，礦物首先必須是天然產(chǎn)出的物體﹐從而與人工制備的產(chǎn)物相區(qū)別。但對(duì)那些雖由人工合成，而各方面特性均與天然產(chǎn)出的礦物相同或密切相似的產(chǎn)物，如人造金剛石﹑人造水晶等，則稱(chēng)為人工合成礦物。早先，曾將礦物局限于地球上由地質(zhì)作用形成的天然產(chǎn)物。但是，近代對(duì)月巖及隕石的研究表明，組成它們的礦物與地球上的類(lèi)同。有時(shí)只是為了強(qiáng)調(diào)它們的來(lái)源，稱(chēng)它們?yōu)樵聨r礦物和隕石礦物，或統(tǒng)稱(chēng)為宇宙礦物。另外還常分出地幔礦物，以與一般產(chǎn)于地殼中的礦物相區(qū)別。其次，礦物必須是均勻的固體。氣體和液體顯然都不屬于礦物。但有人把液態(tài)的自然汞列為礦物；一些學(xué)者把地下水﹑火山噴發(fā)的氣體也都視為礦物。至于礦物的均勻性則表現(xiàn)在不能用物理的方法把它分成在化學(xué)成分上互不相同的物質(zhì)。這也是礦物與巖石的根本差別。此外，礦物這類(lèi)均勻的固體內(nèi)部的原子是作有序排列的，即礦物都是晶體。但早先曾把礦物僅限于“通常具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)”。這樣，作為特例，諸如水鋁英石等極少數(shù)天然產(chǎn)出的非晶質(zhì)體，也被劃入礦物。這類(lèi)在產(chǎn)出狀態(tài)和化學(xué)組成等方面的特征均與礦物相似，但不具結(jié)晶構(gòu)造的天然均勻固體特稱(chēng)為似礦物（mineraloid）。似礦物也是礦物學(xué)研究的對(duì)象，往往并不把似礦物與礦物嚴(yán)格區(qū)分。每種礦物除有確定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)外，還都有一定的化學(xué)成分，因而還具有一定的物理性質(zhì)。礦物的化學(xué)成分可用化學(xué)式表達(dá)，如閃鋅礦和石英可分別表示為ZnS和SiO2。但實(shí)際上所有礦物的成分都不是嚴(yán)格固定的，而是可在程度不等的一定范圍內(nèi)變化。造成這一現(xiàn)象的原因是礦物中原子間的廣泛類(lèi)質(zhì)同象替代。例如閃鋅礦中總是有Fe2 替代部分的Zn2 ，Zn：Fe（原子數(shù)）可在1：0到約6：5間變化。此時(shí)其化學(xué)式則寫(xiě)為（Zn，F(xiàn)e）S，石英的成分非常接近于純的SiO2，但仍含有微量的Al3 或Fe3 等類(lèi)質(zhì)同象雜質(zhì)。最后，礦物一般是由無(wú)機(jī)作用形成的。早先曾把礦物全部限于無(wú)機(jī)作用的產(chǎn)物，以此與生物體相區(qū)別，后來(lái)發(fā)現(xiàn)有少數(shù)礦物，如石墨及某些自然硫和方解石，是有機(jī)起源的，但仍具有作為礦物的其馀全部特征，故作為特例，仍歸屬于礦物。至于煤和石油，都是由有機(jī)作用所形成，且無(wú)一定的化學(xué)成分，故均非礦物，也不屬于似礦物。絕大多數(shù)礦物都是無(wú)機(jī)化合物和單質(zhì)，僅有極少數(shù)是通過(guò)無(wú)機(jī)作用形成的有機(jī)礦物，如草酸鈣石[Ca(C2O4)·2H2O]等。

礦物千姿百態(tài)，就其單體而言，它們的大小懸殊，有的肉眼或用一般的放大鏡可見(jiàn)（顯晶），有的需藉助顯微鏡或電子顯微鏡辨認(rèn)（隱晶）；有的晶形完好，呈規(guī)則的幾何多面體形態(tài)，有的呈不規(guī)則的顆粒存在于巖石或土壤之中。礦物單體形態(tài)大體上可分為三向等長(zhǎng)（如粒狀）﹑二向延展（如板狀﹑片狀）和一向伸長(zhǎng)（如柱狀﹑針狀﹑纖維狀）3種類(lèi)型。而晶形則服從一系列幾何結(jié)晶學(xué)規(guī)律。

礦物單體間有時(shí)可以產(chǎn)生規(guī)則的連生，同種礦物晶體可以彼此平行連生，也可以按一定對(duì)稱(chēng)規(guī)律形成雙晶，非同種晶體間的規(guī)則連生稱(chēng)浮生或交生。

礦物集合體可以是顯晶或隱晶的。隱晶或膠態(tài)的集合體常具有各種特殊的形態(tài)，如結(jié)核狀（如磷灰石結(jié)核）﹑豆?fàn)罨蝓b狀（如鮞狀赤鐵礦）﹑樹(shù)枝狀（如樹(shù)枝狀自然銅）﹑晶腺狀（如瑪瑙）﹑土狀（如高嶺石）等。礦物的物理性質(zhì)。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們根據(jù)物理性質(zhì)來(lái)識(shí)別礦物。如顏色﹑光澤﹑硬度﹑解理﹑比重和磁性等都是礦物肉眼鑒定的重要標(biāo)志。

作為晶質(zhì)固體，礦物的物理性質(zhì)取決于它的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，并體現(xiàn)著一般晶體所具有的特性──均一性﹑對(duì)稱(chēng)性和各向異性。

⑴礦物的顏色

礦物的顏色多種多樣。呈色的原因，一類(lèi)是白色光通過(guò)礦物時(shí)，內(nèi)部發(fā)生電子躍遷過(guò)程而引起對(duì)不同色光的選擇性吸收所致；另一類(lèi)則是物理光學(xué)過(guò)程所致。導(dǎo)致礦物內(nèi)電子躍遷的內(nèi)因，最主要的是：色素離子的存在，如Fe3 使赤鐵礦呈紅色，V3 使釩榴石呈綠色等；是晶格缺陷形成“色心”，如螢石的紫色等。礦物學(xué)中一般將顏色分為3類(lèi)：自色是礦物固有的顏色；他色是指由混入物引起的顏色；假色則是由于某種物理光學(xué)過(guò)程所致，如斑銅礦新鮮面為古銅紅色，氧化后因表面的氧化薄膜引起光的干涉而呈現(xiàn)藍(lán)紫色的錆色，礦物內(nèi)部含有定向的細(xì)微包體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)礦物時(shí)可出現(xiàn)顏色變幻的變彩，透明礦物的解理或裂隙有時(shí)可引起光的干涉而出現(xiàn)彩虹般的暈色等。

⑵條痕

指礦物在白色無(wú)釉的瓷板上劃擦?xí)r所留下的粉末痕跡。條痕色可消除假色，減弱他色，通常用于礦物鑒定。

⑶光澤

指礦物表面反射可見(jiàn)光的能力。根據(jù)平滑表面反光的由強(qiáng)而弱分為金屬光澤（狀若鍍克羅米金屬表面的反光，如方鉛礦）﹑半金屬光澤（狀若一般金屬表面的反光，如磁鐵礦）﹑金剛光澤（狀若鉆石的反光，如金剛石）和玻璃光澤（狀若玻璃板的反光，如石英）四級(jí)。金屬和半金屬光澤的礦物條痕一般為深色，金剛或玻璃光澤的礦物條痕為淺色或白色。此外，若礦物的反光面不平滑或呈集合體時(shí)，還可出現(xiàn)油脂光澤﹑樹(shù)脂光澤﹑蠟狀光澤﹑土狀光澤及絲絹光澤和珍珠光澤等特殊光澤類(lèi)型。

⑷透明度

指礦物透過(guò)可見(jiàn)光的程度。影響礦物透明度的外在因素（如厚度﹑含有包裹體﹑表面不平滑等）很多，通常是在厚為0.03毫米薄片的條件下，根據(jù)礦物透明的程度，將礦物分為：透明礦物（如石英）﹑半透明礦物（如辰砂）和不透明礦物（如磁鐵礦）。許多在手標(biāo)本上看來(lái)并不透明的礦物，實(shí)際上都屬于透明礦物如普通輝石等。一般具玻璃光澤的礦物均為透明礦物，顯金屬或半金屬光澤的為不透明礦物，具金剛光澤的則為透明或半透明礦物。

⑸斷口﹑解理與裂理

礦物在外力作用如敲打下，沿任意方向產(chǎn)生的各種斷面稱(chēng)為斷口。斷口依其形狀主要有貝殼狀﹑鋸齒狀﹑參差狀﹑平坦?fàn)畹?。在外力作用下礦物晶體沿著一定的結(jié)晶學(xué)平面破裂的固有特性稱(chēng)為解理。解理面平行于晶體結(jié)構(gòu)中鍵力最強(qiáng)的方向，一般也是原子排列最密的面網(wǎng)發(fā)生，并服從晶體的對(duì)稱(chēng)性。解理面可用單形符號(hào)（見(jiàn)晶體）表示﹐如方鉛礦具立方體{100}解理﹑普通角閃石具{110}柱面解理等。根據(jù)解理產(chǎn)生的難易和解理面完整的程度將解理分為極完全解理（如云母）﹑完全解理（如方解石）﹑中等解理（如普通輝石）﹑不完全解理（如磷灰石）和極不完全解理（如石英）。裂理也稱(chēng)裂開(kāi)，是礦物晶體在外力作用下沿一定的結(jié)晶學(xué)平面破裂的非固有性質(zhì)。它外觀極似解理，但兩者產(chǎn)生的原因不同。裂理往往是因?yàn)楹s質(zhì)夾層或雙晶的影響等并非某種礦物所必有的因素所致。

⑹硬度

是指礦物抵抗外力作用（如刻劃﹑壓入﹑研磨）的機(jī)械強(qiáng)度。礦物學(xué)中最常用的是摩氏硬度，它是通過(guò)與具有標(biāo)準(zhǔn)硬度的礦物相互刻劃比較而得出的。10種標(biāo)準(zhǔn)硬度的礦物組成了摩氏硬度計(jì)，它們從1度到10度分別為滑石﹑石膏﹑方解石﹑螢石﹑磷灰石﹑正長(zhǎng)石﹑石英﹑黃玉﹑剛玉﹑金剛石。十個(gè)等級(jí)只表示相對(duì)硬度的大小，為了簡(jiǎn)便還可以用指甲（2-2.5）﹑小鋼刀（6-7）﹑窗玻璃（5.5-6）作為輔助標(biāo)準(zhǔn)﹐粗略地定出礦物的摩氏硬度。另一種硬度為維氏硬度，它是壓入硬度，用顯微硬度儀測(cè)出，以千克/平方毫米表示。摩氏硬度H m與維氏硬度H v的大致關(guān)系是（kg/mm2），礦物的硬度與晶體結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵型﹑原子間距﹑電價(jià)和原子配位等密切相關(guān)。

⑺比重

指礦物與同體積水在4℃時(shí)重量之比。礦物的比重取決于組成元素的原子量和晶體結(jié)構(gòu)的緊密程度。雖然不同礦物的比重差異很大，琥珀的比重小于1，而自然銥的比重可高達(dá)22.7，但大多數(shù)礦物具有中等比重（2.5～4）。礦物的比重可以實(shí)測(cè)，也可以根據(jù)化學(xué)成分和晶胞體積計(jì)算出理論值。

⑻彈性﹑撓性﹑脆性與延展性

某些礦物（如云母）受外力作用彎曲變形，外力消除，可恢復(fù)原狀，顯示彈性；而另一些礦物（如綠泥石）受外力作用彎曲變形，外力消除后不再恢復(fù)原狀，顯示撓性。大多數(shù)礦物為離子化合物，它們受外力作用容易破碎﹐顯示脆性。少數(shù)具金屬鍵的礦物（如自然金），具延性（拉之成絲）﹑展性（捶之成片）。

⑼磁性

根據(jù)礦物內(nèi)部所含原子或離子的原子本徵磁矩的大小及其相互取向關(guān)系的不同，它們?cè)诒煌獯艌?chǎng)所磁化時(shí)表現(xiàn)的性質(zhì)也不相同，從而可分為抗磁性（如石鹽）﹑順磁性（如黑云母）﹑反鐵磁性（如赤鐵礦）﹑鐵磁性（如自然鐵）和亞鐵磁性（如磁鐵礦）。由于原子磁矩是由不成對(duì)電子引起的，因而凡只含具飽和的電子殼層的原子和離的礦物都是抗磁的，而所有具有鐵磁性或亞鐵磁性﹑反鐵磁性﹑順磁性的礦物都是含過(guò)渡元素的礦物。但若所含過(guò)渡元素離子中不存在不成對(duì)電子時(shí)（如毒砂），則礦物仍是抗磁的。具鐵磁性和亞鐵磁性的礦物可被永久磁鐵所吸引；具亞鐵磁性和順磁性的礦物則只能被電磁鐵所吸引。礦物的磁性常被用于探礦和選礦。

⑽發(fā)光性

些礦物受外來(lái)能量激發(fā)能發(fā)出可見(jiàn)光。加熱﹑摩擦以及陰極射線(xiàn)﹑紫外線(xiàn)﹑X 射線(xiàn)的照射都是激發(fā)礦物發(fā)光的因素。激發(fā)停止，發(fā)光即停止的稱(chēng)為螢光；激發(fā)停止發(fā)光仍可持續(xù)一段時(shí)間的稱(chēng)為燐光。礦物發(fā)光性可用于礦物鑒定﹑找礦和選礦。

化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)是每種礦物的基本特征，是決定礦物形態(tài)和物理性質(zhì)以及成因的根本因素，也是礦物分類(lèi)的依據(jù)，礦物的利用也與它們密不可分。

⑴礦物與地殼的化學(xué)組成

化學(xué)元素是組成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)。人們對(duì)地殼中產(chǎn)出的礦物研究較為充分。地殼中各種元素的平均含量（克拉克值）不同。氧﹑硅﹑鋁﹑鐵﹑鈣﹑鈉﹑鉀﹑鎂八種元素就占了地殼總重量的97%，其中氧約占地殼總重量的一半（49%），硅占地殼總重的1/4以上（26%）。故地殼中上述元素的氧化物和氧鹽（特別是硅酸鹽）礦物分布最廣，它們構(gòu)成了地殼中各種巖石的主要組成礦物。其馀元素相對(duì)而言雖微不足道，但由于它們的地球化學(xué)性質(zhì)不同，有些趨向聚集，有的趨向分散。某些元素如銻﹑鉍﹑金﹑銀﹑汞等克拉克值甚低，均在千萬(wàn)分之二以下，但仍聚集形成獨(dú)立的礦物種，有時(shí)并可富集成礦床；而某些元素如銣﹑鎵等的克拉克值雖遠(yuǎn)高于上述元素，但趨于分散，不易形成獨(dú)立礦物種，一般僅以混入物形式分散于某些礦物成分之中。

⑵礦物晶體結(jié)構(gòu)中原子的堆積（排列）與配位數(shù)

共價(jià)鍵的礦物（如自然金屬﹑鹵化物及氧化物礦物等）晶體結(jié)構(gòu)中，原子常呈最緊密堆積（見(jiàn)晶體），配位數(shù)即原子或離子周?chē)钹徑脑踊虍愄?hào)離子數(shù)，取決于陰陽(yáng)離子半徑的比值。當(dāng)共價(jià)鍵為主時(shí)（如硫化物礦物），配位數(shù)和配位型式取決于原子外層電子的構(gòu)型，即共價(jià)鍵的方向性和飽和性。對(duì)于同一種元素而言，其原子或離子的配位數(shù)還受到礦物形成時(shí)的物理化學(xué)條件的影響。溫度增高，配位數(shù)減小，壓力增大，配位數(shù)增大。礦物晶體結(jié)構(gòu)可以看成是配位多面體（把圍繞中心原子并與之成配位關(guān)系的原子用直線(xiàn)聯(lián)結(jié)起來(lái)獲得的幾何多面體）共角頂﹑共棱或共面聯(lián)結(jié)而成。

⑶礦物成分和晶體結(jié)構(gòu)的變化

一定的化學(xué)成分和一定的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)礦物種。但化學(xué)成分可在一定范圍內(nèi)變化。礦物成分變化的原因，除那些不參加晶格的機(jī)械混入物﹑膠體吸附物質(zhì)的存在外，最主要的是晶格中質(zhì)點(diǎn)的替代，即類(lèi)質(zhì)同象替代，它是礦物中普遍存在的現(xiàn)象。可相互取代﹑在晶體結(jié)構(gòu)中占據(jù)等同位置的兩種質(zhì)點(diǎn)，彼此可以呈有序或無(wú)序的分布（見(jiàn)有序－無(wú)序）。

礦物的晶體結(jié)構(gòu)不僅取決于化學(xué)成分，還受到外界條件的影響。同種成分的物質(zhì)，在不同的物理化學(xué)條件（溫度﹑壓力﹑介質(zhì)）下可以形成結(jié)構(gòu)各異的不同礦物種。這一現(xiàn)象稱(chēng)為同質(zhì)多象。如金剛石和石墨的成分同樣是碳單質(zhì)，但晶體結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)上也有很大差異。它們被稱(chēng)為碳的不同的同質(zhì)多象變體。如果化學(xué)成分相同或基本相同，結(jié)構(gòu)單元層也相同或基本相同，只層的疊置層序有所差異時(shí)，則稱(chēng)它們?yōu)椴煌亩嘈?。如石?H 多型（兩層一個(gè)重復(fù)周期，六方晶系）和3R 多型（三層一個(gè)重復(fù)周期，三方晶系）。不同多型仍看作同一個(gè)礦物種。

⑷礦物的晶體化學(xué)式

礦物的化學(xué)成分一般采用晶體化學(xué)式表達(dá)。它既表明礦物中各種化學(xué)組分的種類(lèi)﹑數(shù)量，又反映了原子結(jié)合的情況。如鐵白云石Ca（Mg，F(xiàn)e，Mn）[CO3]2，圓括號(hào)內(nèi)按含量多少依次列出相互成類(lèi)質(zhì)同象替代的元素，彼此以逗號(hào)分開(kāi)；方括號(hào)內(nèi)為絡(luò)陰離子團(tuán)。當(dāng)有水分子存在時(shí)，常把它寫(xiě)在化學(xué)式的最后，并以圓點(diǎn)與其他組分隔開(kāi)，如石膏Ca[SO4]·2H2O。

礦物是化學(xué)元素通過(guò)地質(zhì)作用等過(guò)程發(fā)生運(yùn)移﹑聚集而形成。具體的作用過(guò)程不同，所形成的礦物組合也不相同。礦物在形成后，還會(huì)因環(huán)境的變遷而遭受破壞或形成新的礦物。

⑴形成礦物的地質(zhì)作用

巖漿作用發(fā)生于溫度和壓力均較高的條件下。主要從巖漿熔融體中結(jié)晶析出橄欖石﹑輝石﹑閃石﹑云母﹑長(zhǎng)石﹑石英等主要造巖礦物，它們組成了各類(lèi)巖漿巖。同時(shí)還有鉻鐵礦﹑鉑族元素礦物﹑金剛石﹑釩鈦磁鐵礦﹑銅鎳硫化物以及含磷﹑鋯﹑鈮﹑鉭的礦物形成。偉晶作用中礦物在700～400℃﹑外壓大于內(nèi)壓的封閉系統(tǒng)中生成。所形成的礦物顆粒粗大。除長(zhǎng)石﹑云母﹑石英外，還有富含揮發(fā)組分氟﹑硼的礦物如黃玉﹑電氣石，含鋰﹑鈹﹑銣﹑銫﹑鈮﹑鉭﹑稀土等稀有元素的礦物如鋰輝石﹑綠柱石和含放射性元素的礦物形成。熱液作用中礦物從氣液或熱水溶液中形成。高溫?zé)嵋海?00～300℃）以鎢﹑錫的氧化物和鉬﹑鉍的硫化物為代表；中溫?zé)嵋海?00～200℃）以銅﹑鉛﹑鋅的硫化物礦物為代表；低溫?zé)嵋海?00～50℃）以砷﹑銻﹑汞的硫化物礦物為代表。此外，熱液作用還有石英﹑方解石﹑重晶石等非金屬礦物形成。

風(fēng)化作用中早先形成的礦物可在陽(yáng)光﹑大氣和水的作用下化學(xué)風(fēng)化成一些在地表?xiàng)l件下穩(wěn)定的其他礦物，如高嶺石﹑硬錳礦﹑孔雀石﹑藍(lán)銅礦等。金屬硫化物礦床經(jīng)風(fēng)化產(chǎn)生的CuSO4和FeSO4溶液，滲至地下水面以下，再與原生金屬硫化物反應(yīng)，可產(chǎn)生含銅量很高的輝銅礦﹑銅藍(lán)等，從而形成銅的次生富集帶。化學(xué)沉積中，由真溶液中析出的礦物如石膏﹑石鹽﹑鉀鹽﹐硼砂等；由膠體溶液凝聚生成的礦物如鮞狀赤鐵礦﹑腎狀硬錳礦等。生物沉積可形成如硅藻土（蛋白石）等。

區(qū)域變質(zhì)作用形成的礦物趨向于結(jié)構(gòu)緊密﹑比重大和不含水。在接觸變質(zhì)作用中，當(dāng)圍巖為碳酸鹽巖石時(shí)，可形成夕卡巖，它由鈣﹑鎂﹑鐵的硅酸鹽礦物如透輝石﹑透閃石﹑石榴子石﹑符山石﹑硅灰石﹑硅鎂石等組成。後期常伴隨著熱液礦化形成銅﹑鐵﹑鎢和多金屬礦物的聚集。圍巖為泥質(zhì)巖石時(shí)可形成紅柱石﹑堇青石等礦物。

⑵ 礦物的組合﹑共生﹑伴生﹑標(biāo)型特征

礦物在空間上的共存稱(chēng)為組合。組合中的礦物屬于同一成因和同一成礦期形成的，則稱(chēng)它們是共生，否則稱(chēng)為伴生。研究礦物的共生﹑伴生﹑組合與生成順序，有助于探索礦物的成因和生成歷史。就同一種礦物而言，在不同的條件下形成時(shí)，其成分﹑結(jié)構(gòu)﹑形態(tài)或物性上可能顯示不同的特征，稱(chēng)為標(biāo)型特征，它是反映礦物生成和演化歷史的重要標(biāo)志。

礦物的分類(lèi)方法很多。早期曾采用純以化學(xué)成分為依據(jù)的化學(xué)成分分類(lèi)。以后有人提出以元素的地球化學(xué)特征為依據(jù)的地球化學(xué)分類(lèi)，以礦物的工業(yè)用途為依據(jù)的工業(yè)礦物分類(lèi)等。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(lèi)。

從礦物的分類(lèi)及礦物成分來(lái)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。化合物則是由陰陽(yáng)離子組成的，根據(jù)陰離子成分不同分為若干類(lèi)：

化合物類(lèi)型　陰離子成分

硫化物 S-2

氧化物 O-2

氫氧化物（OH）-1

鹵化物 F-1、Cl-1、Br-1、I-1

碳酸鹽[CO3]-2

硫酸鹽[SO4]-2

硝酸鹽[NO3]-1

鉻酸鹽[CrO4]-2

鎢、鉬酸鹽[WO4]-2 、[MoO4]-2

磷、砷、釩酸鹽 [PO4]-3 、[AsO4]-3、[VO4]-3

硅酸鹽 [SiO4]-4

硼酸鹽[BO3]-3

亞硒、亞碲酸鹽 [SeO3]-2、[TeO3]-2

硒、碲酸鹽 [SeO4]-2、[TeO4]-2

碘酸鹽 [IO3]-2

氧、氫氧鹵化物 [O2Cl2]-6 、[(OH)3Cl]-4

硫鹵化物 S2Cl2

以上各類(lèi)化合物加上單質(zhì)礦物共十八類(lèi)。這些礦物中硅酸鹽礦物種數(shù)最多，占整個(gè)礦物種類(lèi)的24%，占地殼總重量75%，硫鹵化物最少，只有一種。

礦物分為下列大類(lèi)：自然元素礦物﹑硫化物及其類(lèi)似化合物礦物﹑鹵化物礦物﹑氧化物及氫氧化物礦物﹑含氧鹽礦物（包括硅酸鹽﹑硼酸鹽﹑碳酸鹽﹑磷酸鹽﹑砷酸鹽﹑釩酸鹽﹑硫酸鹽﹑鎢酸鹽﹑鉬酸鹽﹑硝酸鹽﹑鉻酸鹽礦物等）。

新礦物。世界上已知礦物約3000種。隨著研究手段的改進(jìn)，新礦物種的發(fā)現(xiàn)逐年增多。若以20年為一個(gè)計(jì)算單位，則新礦物的發(fā)現(xiàn)，1880～1899年為87種，1900～1919年為185種，1920～1939年為256種，1940～1959年為347種。80年代平均每年發(fā)現(xiàn)新礦物約40～50種。中國(guó)從1958年發(fā)現(xiàn)香花石開(kāi)始，至1989年已發(fā)現(xiàn)新礦物約70種。

中國(guó)習(xí)慣上把具金屬或半金屬光澤的﹑或可以從中提煉某種金屬的礦物，稱(chēng)為某某“礦”﹐如方鉛礦﹑黃銅礦；把具玻璃或金剛光澤的礦物稱(chēng)為某某“石”，如方解石﹑孔雀石；把硫酸鹽礦物常稱(chēng)為某“礬”，如膽礬﹑鉛礬；把玉石類(lèi)礦物常稱(chēng)為某“玉”，如硬玉﹑軟玉；把地表松散礦物常稱(chēng)為某“華”，如砷華﹑鎳華、鎢華。至于具體命名則又有各種不同的依據(jù)。有的依據(jù)礦物本身的特征，如成分﹑形態(tài)﹑物性等命名﹔有的以發(fā)現(xiàn)﹑產(chǎn)出該礦物的地點(diǎn)或某人的名字命名。例如鋰鈹石liberite（成分）﹑金紅石rutile（顏色）﹑重晶石barite（比重大）﹑十字石staurolite（雙晶形態(tài)）﹑香花石hsianghualite（發(fā)現(xiàn)于湖南臨武香花嶺）﹑彭志忠石 pengzhizhongite（紀(jì)念中國(guó)結(jié)晶學(xué)家和礦物學(xué)家彭志忠）等。礦物的中文名稱(chēng)除少數(shù)由中國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)和命名（如鋰鈹石﹑香花石﹑彭志忠石等）及沿用中國(guó)古代名稱(chēng)（如石英﹑云母﹑方解石﹑雄黃等）者外，主要均來(lái)源于外文名稱(chēng)。其中有的意譯，如上述的金紅石﹑重晶石﹑十字石等；少數(shù)為音譯，如埃洛石（halloysite）等；大多數(shù)則系根據(jù)礦物成分，間或考慮物性﹑形態(tài)等特征另行定名，如硅灰石（原文wollastonite為紀(jì)念英國(guó)化學(xué)家W.H.Wollaston而來(lái)）﹑黝銅礦（原文 tetrahedrite，意譯應(yīng)為四面體礦）等；還有音譯首音節(jié)加其他考慮的譯名，如拉長(zhǎng)石（原文labradorite來(lái)源于加拿大地名Labrador）等。

礦物的比重是指純凈、均勻的單礦物在空氣中的重量與同體積水在4℃時(shí)重量之比。礦物的密度（D）是指礦物單位體積的重量，度量單位為克/立方厘米（g/cm3）。礦物的比重在數(shù)值上等于礦物的密度。

礦物比重的變化幅度很大，可由小于1（如琥珀）至23（如餓釘族礦物）。自然金屬元素礦物的比重最大，鹽類(lèi)礦物比重較小。

礦物比重可分為三級(jí)：

輕級(jí) 比重小于2.5。如石墨（2.5）、自然硫（2.05-2.08）、食鹽（2.1-2.5）、石膏（2.3）等。

中級(jí) 比重由2.5到4。大多數(shù)礦物的比重屬于此級(jí)。如石英（2.65）、斜長(zhǎng)石（2.61-2.76）、金剛石（3.5）等。

重級(jí) 比重大于4。如重晶石（4.3-4.7）、磁鐵礦（4.6-5.2）、白鎢礦（5.8-6.2）、方鉛礦（7.4-7.6）、自然金（14.6-18.3）等。

礦物的比重決定于其化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要與組成元素的原子量、原子和離子半徑及堆積方式有關(guān)。此外礦物的形成條件--溫度和壓力對(duì)礦物的比重的變化也起重要的作用。

應(yīng)該指出，同一種礦物，由于化學(xué)成分的變化、類(lèi)質(zhì)同象混入物的代換、機(jī)械混入物及包裹體的存在、洞穴與裂隙中空氣的吸附等等對(duì)礦物的比重均會(huì)造成影響。所以，在測(cè)定礦物比重時(shí)，必須選擇純凈、未風(fēng)化礦物。

《礦物與巖石圖鑒》選取了具有代表性的231種礦物和65種巖石，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)介紹，包括類(lèi)別、成分、硬度、特征、成因、鑒定、比重、解理、斷口、晶系等，并且還為每種礦物與巖石配了多角度的高清彩色圖片，展示礦物與巖石的各部位特征，以方便讀者辨認(rèn)。

全書(shū)共分兩大部分共15章：第一部分是基礎(chǔ)篇，重在介紹頁(yè)巖巖石礦物學(xué)基礎(chǔ)特征與分類(lèi)評(píng)價(jià)方法。第1章從巖石礦物學(xué)角度，著重介紹頁(yè)巖的定義和特征；第2章介紹了頁(yè)巖礦物巖石學(xué)主要特征與分類(lèi)；第3章介紹了頁(yè)巖儲(chǔ)集特征與分類(lèi)方法；第4章從頁(yè)巖的巖石力學(xué)性質(zhì)方面做了描述和評(píng)價(jià)方法；第5章介紹了頁(yè)巖儲(chǔ)層的綜合評(píng)價(jià)方法；第6章介紹了針對(duì)頁(yè)巖巖石學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析技術(shù)和方法。