历史地质学/矿物
在这篇文章中,我们将介绍一些有用的基本定义:特别是,我们将研究矿物的定义,并了解它与岩石定义的不同之处。
晶体被定义为一种固体,其中组成原子以有序的重复模式排列。例如,右边的图是食盐分子结构的球棍模型。大的红色球代表氯原子;小的绿色球代表钠原子;棍子代表原子之间的键。
矿物是一种天然存在的无机固体,由化学式和特定的晶体结构定义。例如,冰是一种矿物,因为它符合矿物的全部要求,而煤不是矿物,因为它是有机物。
以食盐矿物(你更熟悉的食盐)为例。它的化学式为 NaCl,因为它是由一个钠原子 (Na) 和一个氯原子 (Cl) 组成的单元形成的,它具有如上图所示的立方结构。化学式和结构定义了矿物。
完全有可能两种不同的矿物具有完全相同的化学式,但晶体结构不同。钻石和石墨是常用的例子。两者都完全由碳原子组成,因此具有完全相同的化学式,但石墨具有六边形晶体系统,而钻石具有四面体晶体系统;因此,它们的物理性质大不相同。两种具有相同化学式但不同分子结构的矿物被称为同质多象。
有些矿物是所谓的固溶体。以橄榄石矿物为例。它的化学式为 (Mg,Fe)2SiO4。公式中 (Mg,Fe) 部分表示晶体结构中存在位置,每个位置可以填充要么镁 (Mg) 要么铁 (Fe) 原子。这些位置中铁和镁的比例在橄榄石样本之间会有所不同。将它们视为同一矿物的变种很方便。
已知有数千种矿物,其中大多数主要对收藏家有兴趣,在像这样的入门教材中,我们可以很大程度上忽略它们。在我们提到的那些矿物中,最重要的是硅酸盐矿物,下一篇文章将专门讨论它们的物理和化学性质。
矿物类是一种物质,在某些方面类似于矿物,但没有满足成为矿物的所有标准。对于什么是矿物类,什么是普通非矿物,似乎没有达成共识,这个术语很少使用。
一种重要的矿物类是天然玻璃,例如黑曜石或浮石。玻璃从定义上来说没有晶体结构,而是分子层面上混乱的混合物。这种结构,或者更确切地说是不结构,被称为无定形。
岩石是由一种或多种矿物或矿物类组成的集合体。例如,花岗岩主要由石英、云母和长石等矿物组成。在花岗岩中,不同矿物的晶体实际上可以用肉眼看到,使它具有独特的斑点外观,如右图所示。
岩石可以由单一矿物组成:例如,宝石商称之为“水晶”的半宝石完全由石英组成。