基督复临安息日会青年荣誉解答手册/自然/岩石与矿物 - 高级
| 岩石与矿物 - 高级 | ||
|---|---|---|
| 自然 世界总会 |
技能等级 3 | 
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| 引入年份：1949 | ||
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岩石与矿物 - 高级荣誉是环保大师奖的一部分。 |
徒步旅行期间是寻找岩石和矿物标本的最佳时机。注意脚下，收集你遇到的任何有趣的发现。带一个泥瓦匠锤（用于从岩石中释放块状物）和一个重型袋（用于存放它们）会有所帮助。识别可以通过多种方式完成。你可以尝试使用野外指南自己识别标本，或者你可以将标本带到当地专家那里，他们可能会帮助你。你也可以使用矿物识别键，例如在http://www.minsocam.org/msa/collectors_corner/id/mineral_id_keyi1.htm上找到的键。
等轴晶系（或立方晶系）是一种晶系，其中晶胞呈立方体形状。这是金属晶体中最常见和最简单的形状之一。等轴晶体包括
- 氯化钠（NaCl，普通食盐）
- 砷化镓（GaAs）是两种元素镓和砷的化合物。它是一种重要的半导体，用于制造微波频率集成电路等器件。
- 二氧化锆（ZrO2），有时被称为氧化锆，是锆的一种白色晶体氧化物。氧化锆立方相的单晶体通常用作珠宝中钻石的替代品。与钻石一样，立方氧化锆具有立方晶体结构和高折射率。很难将优质的立方氧化锆宝石与钻石区分开来，大多数珠宝商都会使用热导率测试仪通过其低热导率（钻石是良好的热导体）来识别立方氧化锆。
- 硝酸铅是一种化学化合物，是硝酸和铅的无机盐，化学式为Pb(NO3)2。它是一种无色晶体或白色粉末，是一种强烈的、稳定的氧化剂。
- 氧化亚铜或氧化铜（Cu2O）是铜的一种氧化物。
在晶体学中，六方晶系是 7 个晶格点群之一（见六方晶格）。它的对称性与底面为六边形的直棱柱相同。六方晶体包括
- 石墨，一种纯碳形式，用作润滑剂和铅笔芯。
- 磷灰石是少数几种由生物微环境系统生产和使用的矿物之一。羟基磷灰石是牙釉质的主要成分。
- 石英是地球大陆地壳中第二常见的矿物。它由硅（SiO2）四面体的晶格组成。
- 绿柱石是一种宝石，化学式为Be3Al2(SiO3)6。绿柱石的六方晶体可能非常小，也可能长达数米。
正方晶格是通过沿立方晶格的一个晶格向量拉伸立方晶格而形成的，因此立方体变成底面为正方形（a 乘以 a）高度为（c，不同于 a）的矩形棱柱。正方晶体包括
- 铅钼矿是一种化学式为 PbMoO4 的钼酸铅矿物。它最常见于薄片状晶体中，颜色为鲜艳的橙红色到黄色，有时为棕色，尽管颜色可能变化很大。其黄色形式有时被称为“黄铅矿”。
- 尿素是一种有机化合物，由碳、氮、氧和氢组成，化学式为 (NH2)2CO。它是第一种从无机起始材料人工合成的有机化合物。
- 锆石是一种属于岛状硅酸盐类矿物。它的化学名称是硅酸锆，相应的化学式为ZrSiO4。
莫氏硬度计通过更硬的材料划伤更软的材料的能力来表征各种矿物的抗划伤能力。它是由德国矿物学家弗里德里希·莫氏于 1812 年创建的，是材料科学中几种硬度定义之一。
莫氏硬度计以十种易于获得的矿物为基础。作为已知最硬的天然物质，钻石位于硬度计的顶端。材料的硬度是通过找到给定材料可以划伤的最硬的材料和/或可以划伤给定材料的最软的材料来测量的。例如，如果某种材料被磷灰石划伤但没有被萤石划伤，则其莫氏硬度为 4.5。
莫氏硬度是一种纯粹的序数标度。例如，刚玉（9）的硬度是黄玉（8）的两倍，但金刚石（10）的硬度几乎是刚玉的四倍。下表显示了与用硬度计测量的绝对硬度的比较。
| 硬度 | 矿物 | 绝对硬度 |
|---|---|---|
| 1 | 滑石 (Mg3Si4O10(OH)2) |
1 |
| 2 | 石膏 (CaSO4·2H2O) | 2 |
| 3 | 方解石 (CaCO3) | 9 |
| 4 | 萤石 (CaF2) | 21 |
| 5 | 磷灰石 (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)) |
48 |
| 6 | 正长石 (KAlSi3O8) | 72 |
| 7 | 石英 (SiO2) | 100 |
| 8 | 黄玉 (Al2SiO4(OH-,F-)2) | 200 |
| 9 | 刚玉 (Al2O3) | 400 |
| 10 | 金刚石 (C) | 1500 |
可以在野外使用矿物爱好者可能随身携带的物品来制作一个简易的硬度标度。在莫氏硬度标度上，指甲的硬度为 2.5；铜便士的硬度约为 3.5；刀片的硬度为 5.5；窗玻璃的硬度为 6.5；钢锉的硬度为 6.5。使用这些已知硬度的普通材料可以简单地近似估计矿物在标度上的位置。
| 硬度 | 矿物 |
|---|---|
| 2.5 | 指甲 |
| 3.5 | 铜便士 |
| 5.5 | 刀片 |
| 6.5 | 窗玻璃或钢锉 |
矿物加工，也称为矿物选矿，是指从矿石中提取有价值矿物的过程。
工业矿物处理工艺通常将多个单元操作结合起来，通过利用构成矿石的不同矿物的物理性质差异，实现矿物的解放和分离。
矿物加工涉及四种通用类型的操作：破碎或粒度减小、分级或通过筛分或分级分离粒度、富集通过利用物理和表面化学性质，以及脱水或固液分离。
破碎是指材料的粒度减小。破碎可以在干物料或浆料上进行。破碎和磨碎是两种主要的破碎过程。破碎通常在“原矿”矿石上进行，而磨碎（通常在破碎后进行）可以在干物料或浆料上进行。
分级是根据粒度分离颗粒的通用术语。
最简单的分级过程是筛分，即将待分离的颗粒通过一个或多个筛子。筛分设备可以包括格栅、条形筛和金属丝网筛。筛子可以是静止的（通常用于非常粗的材料），也可以包含使筛子振动或摇动的机构。
分级是指利用不同粒度颗粒沉降速度差异的分级操作。分级设备可以包括矿石分选机、气旋、水力旋流器、耙式分级机、旋转筛筒或流化床分级机。当进料材料含有不同密度的颗粒和不同尺寸的颗粒时，在分级过程中会发生一定程度的富集，因为沉降速度也取决于颗粒密度。
当颗粒根据其表面电位分离时，就会实现泡沫浮选。疏水性颗粒被回收至泡沫，而亲水性颗粒则被排出到尾矿流中。一些矿物颗粒天生是疏水性的，而另一些则需要添加特定的试剂来改变其表面电位。氧化矿石，如锂辉石和钽铁矿，可以使用草酸基捕收剂进行处理。硫化矿石可以使用黄药或二硫代磷酸盐类型的捕收剂回收。
颗粒可以根据其比重进行分类。重力富集过程包括
- 重介质或密介质分离
- 摇床，例如威尔费利摇床
- 螺旋
- 离心碗浓缩机
- 跳汰机是连续运行的重力富集设备。
- 多重重力分离机
- 肯尼逊浓缩机
非导电性颗粒保持电场感应的静电荷，因此固定在带电滚筒上。导电性颗粒不会保持静电荷，因此从滚筒上掉下来，因此可以分离诸如钛铁矿和金红石之类的矿物。
诸如磁铁矿和磁黄铁矿之类的矿物天生具有磁性，因此可以使用强磁铁将其与非磁性颗粒分离。
- 金刚石除了用作宝石外，还有许多工业用途。由于金刚石是已知最硬的矿物，因此它作为切割工具无与伦比。它们也用作研磨剂。
- 铜是良好的导电体，因此它常用于家用电线。
- 硅可以被制成导电或抗电流的材料，因此被称为半导体。半导体是电子行业的基石。
- 滑石是莫氏硬度标度上的第一种矿物。它被磨成细粉，用作婴儿爽身粉。
- 石墨是纯碳的一种形式。它与粘土混合制成铅笔芯。它也以粉末形式用作润滑剂。
- 石英晶体具有压电性质，即它们在施加机械应力时会产生电流。该电流以高度规律的速率变化，使石英成为称为振荡器的电子电路的基础。由于它们的振荡频率非常稳定，因此石英晶体被用于时钟和手表中。
- 红宝石是另一种具有工业用途的宝石。它常用于激光器。
- 岩盐是氯化钠的矿物形式，更广为人知的是食盐。它不仅用于调味食物，还用于降低水的熔点，使冰从路面和人行道上融化。
- 萤石在一些高性能望远镜和相机镜头元件中代替玻璃使用。它也被用作助熔剂，降低钢生产中原料的熔点，有助于去除杂质。
- a. 晶体
- 具有规则的三维分子结构
- b.隐晶质
- 隐晶质是一种岩石结构，其晶体非常细小，以至于即使在薄片中用透射偏光显微镜观察，其晶体性质也只有模糊地显露出来。在沉积岩中，燧石和燧石是隐晶质的。金刚石的一种形式，称为碳硼石，也是隐晶质的。火山岩，尤其是酸性火山岩，如霏细岩和流纹岩，可能具有隐晶质基质，与纯黑曜岩（酸性）或玄武玻璃（基性）不同，后者是天然岩石玻璃。
- c. 角砾岩
- 角砾岩是一种由岩石或矿物碎屑组成的岩石，这些碎屑呈角状，嵌入基质中，基质是一种胶结物质，其成分可能与碎屑相同或不同。角砾岩可能起源于多种不同的方式，如沉积角砾岩、构造角砾岩、岩浆角砾岩、冲击角砾岩和热液角砾岩。
- d. 非晶质
- 非晶体材料，没有长程有序，被称为无定形、玻璃态或玻璃状材料。
- e. 纤维状断口
- 当矿物形成细密的毛发状丝状物时，就会发生纤维状断口。
- f. 玻璃光泽
- 矿物表面的玻璃光泽或光彩。石英和萤石表现出玻璃光泽。
- g. 钟乳石
- 钟乳石是一种地质岩石构造，存在于沉积岩和某些火山岩中。钟乳石本质上是带有内部晶体构造的岩石空腔。最常见的钟乳石的外层通常是石灰岩或类似岩石，而内部则包含石英晶体和/或玉髓沉积物。
- h. 石化
- 石化是指有机物质转化为石头或类似物质的过程。它与石化基本同义。树木石化是这一过程最著名的结果。
- i. 钟乳石
- 钟乳石是石笋的一种，是悬挂在石灰岩洞穴天花板或墙壁上的次生矿物。
- j. 荧光
- 荧光是一种发光现象，主要存在于冷物体的光学现象中，其中分子吸收光子会触发发射另一个波长更长的光子。例如，一些矿物在紫外光照射下会发出绿色光（绿光波长比紫外光长）。
天然金属是指自然界中能够自由存在的21种金属中的任何一种。这些金属包括镉、铬、铟、铁、镍、碲、锡、钛和锌，以及两组金属：金族和铂族。金族包括金、铝、铜、铅、汞和银。铂族包括铂、铱、锇、钯、铑和钌。
你可以在 http://egwdatabase.whiteestate.org/nxt/gateway.dll?f=templates$fn=default.htm$vid=default 在线搜索艾伦·怀特的著作。以下引用的文本是在搜索“钻石”、“花岗岩”和“大理石”时找到的。你可以讨论这些文本，或者尝试搜索“珠宝”、“宝石”、“黄金”、“白银”或其他岩石或矿物。
- 然后我看到了地球上的人们。有些人被上帝的使者包围，有些人则处于完全的黑暗中，被邪恶的使者包围。我看到一只手臂从天国伸下来，握着一根金杖。杖顶有一顶镶满钻石的冠冕。每一颗钻石都发出明亮、清晰、美丽的光芒。冠冕上刻着这些字：“凡得着我的人皆蒙福，必得永生。”
- 在这顶冠冕之下，还有一根权杖，权杖上也放置了一顶冠冕，冠冕中央是宝石、黄金和白银，反射着一些光。冠冕上的铭文是：“尘世珍宝。财富是力量。凡得着我的人皆有荣耀和名声。”我看到一大群人奋力向前，想要得到这顶冠冕。 - 《教会见证》，卷1，第347-348页
- 以色列人服从云柱的引导，离开利非订，在那里逗留了一段时间，继续向西奈山进发。他们的行进路线穿过开阔的平原，越过陡峭的山坡，穿过狭窄的峡谷。他们一次又一次地穿过沙地，因为巨大的巨石堆挡住了他们的去路，似乎无法继续前进，这时，一条狭窄的通道就会出现，当他们穿过这条通道后，另一个荒凉无趣的平原就会展现在他们眼前。
- 他们现在被要求穿过这些深邃的砾石通道。这是一幅多么壮观的景象！数百万人被高耸在两侧数百英尺高的花岗岩悬崖所包围，白天跟随移动的云柱，夜晚被火柱守护，就好像上帝的眼睛直视着他们。基督在这旷野学校里，正在教导他的子民对上帝的信仰和信任的第一课。 - 《时代征兆》，1880年4月22日，第1段
- 大卫要归到他列祖的日子临近了；但在他的生涯结束之前，他将注意力转向为耶和华建造的圣殿。大卫不是耶和华选定的建造圣殿的人；但他心中没有嫉妒，也毫不减轻对圣殿的热情和热忱。他已经准备了大量的珍贵材料——金、银、玛瑙、各种颜色的宝石、大理石和最珍贵的木材。现在，他收集的所有这些珍宝都必须交给别人；因为其他人的手必须为神的宝座——神同在的象征——建造房屋。 - 《复临与先驱报》，1888年12月11日，第1段