有哪些是矿物资源?那些矿物资源可以再生,哪些不可以再生?
目前我国已发现矿种171个。可分为能源矿产(如煤、石油、地热)、金属矿产(如铁、锰、铜)、非金属矿产(如金刚石、石灰岩、粘土)和水气矿产(如地下水、矿泉水、二氧化碳气)四大类。
再生资源包括两种:可再生资源和不可再生资源 人类开发利用后,在相当长的时间内,不可能再生的自然资源叫不可再生资源。主要指自然界的各种矿物、岩石和化石燃料,例如泥炭 、煤 、石油天然气、金属矿产 有色金属
、非金属矿产等。这类资源是在地球长期演化历史过程中,在一定阶段、一定地区、一定条件下,经历漫长的地质时期形成的。与人类社会的发展相比,其形成非常缓慢,与其它资源相比,再生速度很慢,或几乎不能再生。人类对不可再生资源的开发和利用,只会消耗,而不可能保持其原有储量或再生。其中,一些资源可重新利用,如金、银、铜、铁、铅、锌等金属资源;另一些是不能重复利 用的资源,如煤、石油、天然气等化石燃料,当它们作为能源利用而被燃烧后,尽管能量可以由一种形式转换为另一种形式,但作为原有的物质形态已不复存在,其形式已发生变化。 通过天然作用或人工活动能再生更新,而为人类反复利用的自然资源叫可再生资源,又称为更新自然资源,如土壤、植物、动物、微生物和各种自然生物群落、森林、草原、水生生物等。 可再生自然资源在现阶段自然界的特定时空条件下,能持续再生更新、繁衍增长,保持或扩大其储量,依靠种源而再生。 一旦种源消失,该资源就不能再生,从而要求科学的合理利用和保护物种种源,才可能再生,才可能“取之不尽,用之不竭”。土壤属可再生资源,是因为土壤肥力可以通过人工措施和自然过程而不断更新。但土壤又有不可再生的一面,因为水土流失和土壤侵蚀可以比再生的土壤自然更新过程快得多,在一定时间和一定条件下也就成为不能再生的资源。 可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。 大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。 随着能源危机的出现,人们开始发现可再生能源的重要性。
主要再生能源
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等等。 利用太阳能的方法主要有:通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能 使用太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水 ,并利用热水发电 利用太阳能进行海水淡化。
地热能
地热能是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在 80至100公哩的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1 至5公哩的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
水能
磨坊就是采用水力的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国等满是河流的国家。此外,中国有很长的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。
风能
风能资源(Wind Energy Resources)因风力 做功而提供给人类的一种可利用的能量。风具有的动能称风能。风速越高,动能越大。
生物质能
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源。生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。 依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
从矿物的分类及矿物成分来看,矿物分成单质和化合物两种。单质是由一种元素组成的矿物,如金刚石成分是碳,自然金成分是Au。化合物则是由阴阳离子组成的,根据阴离子成分不同分为若干类: 化合物类型 阴离子成分 硫化物 S-2 氧化物 O-2 氢氧化物 (OH)-1 卤化物 F-1、Cl-1、Br-1、I-1 碳酸盐 [CO3]-2 硫酸盐 [SO4]-2 硝酸盐 [NO3]-1 铬酸盐 [CrO4]-2 钨、钼酸盐 [WO4]-2 、[MoO4]-2 磷、砷、钒酸盐 [PO4]-3 、[AsO4]-3、[VO4]-3 硅酸盐 [SiO4]-4 硼酸盐 [BO3]-3 亚硒、亚碲酸盐 [SeO3]-2、[TeO3]-2 硒、碲酸盐 [SeO4]-2、[TeO4]-2 碘酸盐 [IO3]-2 氧、氢氧卤化物 [O2Cl2]-6 、[(OH)3Cl]-4 硫卤化物 S2Cl2 以上各类化合物加上单质矿物共十八类。这些矿物中硅酸盐矿物种数最多,占整个矿物种类的24%,占地壳总重量75%,硫卤化物最少,只有一种。 矿物分为下列大类:自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、卤化物矿物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧盐矿物(包括硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐、硫酸盐、钨酸盐、钼酸盐、硝酸盐、铬酸盐矿物等)。 新矿物。世界上已知矿物约3000种。随著研究手段的改进,新矿物种的发现逐年增多。若以20年为一个计算单位,则新矿物的发现,1880~1899年为87种,1900~1919年为185种,1920~1939年为256种,1940~1959年为347种。80年代平均每年发现新矿物约 40~50种。中国从1958年发现香花石开始,至1989年已发现新矿物约70种。
地球是一个由不同物质和不同状态的同心圈层构造所组成的球体。这些圈层可以分为外部圈层和内部圈层。外部圈层是指地球表面以外的圈层,按照不同的特点可以分为大气圈、水圈和生物圈。内部圈层是指从地球表面往里直到地球中心的各圈层,有表及里可以分为地壳、地幔、地核。地壳是由岩石构成的,也就是说,岩石组成地球的外壳,覆盖在地球的表面。
B、(岩石) 覆盖在地球上的坚固部分称为岩石。岩石有各式各样的种类,通常我们所称呼的石头,就是岩石破碎之后的样子。岩石是在各种不同的地质作用下产生的,是由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。如花岗岩由石英、长石、云母等多种矿物组成。根据成因,岩石可分三大类:即由岩浆活动形成的岩浆岩;由外力作用形成的沉积岩;由变质作用形成的变质岩。研究岩石有很重要的意义:(土)人类需要各种矿产,而矿产与岩石密切相关;(2)岩石是研究各种地质构造和地貌的物质基础;(3)岩石是研究地壳历史的依据。
(岩浆岩) 也称“火成岩”。地壳深处或来自地幔的熔融岩浆,受某些地质构造的影响,侵入到地壳中或上升到地表凝结而成的岩石:在距地表相当深的地方开始凝结的称为“深成岩”,如橄榄岩、辉岩、花岗岩等;喷出地表或在地表附近凝结的称为“喷出岩”,如玄武岩、流纹岩等;介于深成岩和喷出岩之间的是“浅成岩”,如花岗岩、正长斑岩等。
三种常见的岩浆岩:
1.花岗岩 是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和黑云母,颜色较浅,以灰白色和肉红色最为常见,具有等粒状和块状构造。花岗岩既美观抗压强度又高,是优质建筑材料。
2.橄榄岩 侵入岩的一种。主要矿物成分是橄榄石及辉石,深绿色或绿黑色,比重大,粒状结构。是铂及铬矿的惟一母岩,镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。
3.玄武岩 一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主,黑色或灰黑色,具有气孔构造和杏仁状构造,玄武岩本身可用作优良耐磨的铸石原料。
(沉积岩) 又叫“水成岩”。是在常温常压条件下岩石遭受风化作用的破坏产物,或生物作用和火山作用的产物,经过长时间的日晒、雨淋、风吹、浪打,会逐渐破碎成为砂砾或泥土。在风、流水、冰川、海浪等外力作用下,这些破碎的物质又被搬运到湖泊、海洋等低洼地区堆积或沉积下来,形成沉积物。随着时间的推移,沉积物越来越厚,压力越来越大,于是空隙逐渐缩小,水分逐渐排出,再加上可溶物的胶结作用,沉积物便慢慢固结而成岩石,这就是沉积岩。沉积岩分布极广,占陆地面积的75%,是构成地壳表层的主要岩石。
四种常见的沉积岩:
1.砾岩 一种颗粒直径大于2毫米的卵石、砾石等岩石和矿物胶结而成的岩石,多呈厚层块状,层理不明显,其中砾石的排列有一定的规律性。
2.砂岩 颗粒直径为0.1~2毫米的砂粒胶结而成的岩石。分布很广,主要成分是石英、长石等,颜色常为白色、灰色、淡红色和黄色。
3.页岩 由各种黏土经压紧和胶结而成的岩石。是沉积岩分布最广的一种岩石,层理明显,可以分裂成薄片,有各种颜色,如黑色、红色、灰色、黄色等。
4.石灰岩 俗称“青石”,是一种在海、湖盆地中生成灰色或灰白色沉积岩。主要由方解石的微粒组成,遇稀盐酸会发生化学反应,放出气泡。石灰岩的颜色多为白色、灰色及黑灰色,呈致密块状。
变质岩: 地壳中的火成岩或沉积岩,由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化,使其成分、结构、构造发生一系列改变,这种促成岩石发生改变的作用称为变质作用。由变质作用形成的新岩石叫做变质岩,例如由石英砂岩变质而成的石英岩,由页岩变质而成的板岩,由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩。变质岩常有片理构造。
三种常见的变质岩:
1.大理岩 由石灰岩或白云岩重结晶变质而成。颗粒比:石灰岩粗,矿物成分主要为方解石,遇酸剧烈反应,一般为白色,如含不同杂质,就有各种不同的颜色。大理岩硬度不大,容易雕刻,磨光后非常美观,常用来做工艺装饰品和建筑石材。
2.板岩 由页岩和黏土变质而成。颗粒极细,矿物成分只有在显微镜下才能看到。敲击时发出清脆的响声,具有明显的板状构造。板面微具光泽,颜色多种多样,有灰、黑、灰绿、紫、红等,可用做屋瓦和写字石板。
3.片麻岩 多由岩浆岩变质而成。晶粒较粗,主要矿物成分为石英、长石、黑云母、角闪石等。矿物颗粒黑白相间,呈连续条带状排列,形成片麻构造。岩性坚,但极易风化破碎。
C、(矿物) 是地壳内外各种岩石和矿石的组成部分,是具有一定的化学成分和物理性质的自然均一体。大部分矿物是固体,也有的是液体(如自然汞、石油)或气体(如C02、H:S等)。
矿物学家把所有矿物分为有机矿物和无机矿物两种:前者种类比较少,主要是碳氢氧化合物,如:琥珀等。后者在地球上数量众多,由于每年都有几十至几百种新矿物被发现,据统计,目前已有三四千种。许多种矿物是我们日常生活离不开的,例如:中小学生几乎天天都用铅笔,制造笔心的石墨就是矿物的一种。我们每餐都用的食盐也是天然石盐矿物的一种,可以说人类时时刻刻都离不开矿物。
有机矿物的化学成分是碳氢化合物,无机矿物的化学成分比较复杂,门捷列夫周期表中的一百多个化学元素,都可以组成无机矿物。既可以是一个元素独立存在,也可以是多个元素的组合。一个元素独立存在的矿物较普遍,如:Fe(铁)元素可以形成自然铁矿物,Ag(银)元素可以形成自然银矿物,Au(金)元素可以形成自然金矿物等。两个以上的元素组合可以形成几千种矿物,最简单的如两个元素Si(硅)和O,可以组成Si02,由这两个元素组成的矿物可以是石英、柯石英和鳞石英等。Fe和O两个元素可以组成亦磁铁矿、赤铁矿以及磁铁矿等,亦铁矿和磁铁矿都是炼铁的主要原料。三个元素组成的矿物就更多了,例如:CusFeS4是斑铜矿、CuFeS2是黄铜矿、CoAsS是辉砷钴矿等。
(地壳里为什么有各种各样的矿物) 在自然界里,我们可以见到各式各样的矿物:有的质地坚硬,有的柔软;有的色泽鲜明,有的平淡无奇;形象不一,种类繁多。然而不管有多少种,总超不出自然界的各种元素。这些元素在地壳的长期演化过程中,不断化合、分解、迁移,终于造成今天我们看到的三千多种矿物,它们是构成地壳的物质基础。
(岩石与矿物的区别) 岩石是由一种或多种矿物组成的固体,但它并不具备矿物的基本特性。岩石与矿物之间的区别就好像飞机模型和制造这些模型的材料之间的区别。正如岩石的构成要素是矿物一样,飞机模型的构成要素是轮胎、机翼、发动机和其他组成部分。岩石的基本特点是所有的岩石都是混合物。
煤、石油、天然气属于可燃性有机岩,而不是矿物。
(矿物是怎样形成的) 形成矿物的途径,一条是通过岩浆的活动。在岩浆里有着地球上的各种元素。这些元素,在岩浆的高温熔融的条件下,发生化学变化,形成了多种化合物和一些单质。由于地下各处岩浆的化学成分不一样,还因为岩浆在冷却时,温度、压力等条件都在发生变化,而一定环境只适于一定的矿物生成,因此,由于岩浆冷却形成的矿物,种类是很多的。还有一条途径是通过水和大气,有时还有生物的作用,使已经形成的矿物发生化学变化,或者使溶解在水中的元素或化合物之间互相作用并沉淀堆积起来,造成各种次生的矿物。例如高岭石是长石、云母等与水作用,风化变成的。
(矿物的外表特征和物理性质) 各种矿物都具有一定的外表特征和物理性质,它可以用来作为识别矿物的依据。
(矿物的形状) 矿物的形状是各种各样的。有些矿物能形成整齐的晶体,如食盐是立方体,水晶是六面体,云母是六边形的片状。有些矿物则呈不规则的葡萄状、粒状、纤维状、放射状等,我们经常看到的矿物多半是一些不规则的块状。
(矿物的颜色) 矿物具有各种颜色,有些矿物的名字就是根据它的颜色命名的,如黑云母是黑色,赤铁矿是棕红色,黄铜矿是黄色。有些矿物是无色的,如水晶等。
(矿物的解理与断口) 有些矿物被敲打后,常沿一定方向裂开,形成光滑平面,这种性质叫解理。如方解石受力后按三个方向裂开,形成具有光滑表面的菱形体小块;云母可按一定方向揭成一叶叶的薄片。另一些不具解理的矿物被敲打后,常形成各种形状的破裂面,叫做断口,如石英常有贝壳状断口。
(矿物的硬度) 矿物的软硬程度叫做硬度。一般用两种不同的矿物互相刻划,来比较矿物的相对硬度。德国矿物学家弗里德里希.莫斯用这种互相刻划的方法,于1812年形成了十种普通矿物(从最软到最硬)的等级(见图表:教学参考P98)。
D、(矿产) 一切埋藏在地下或分布于地表(包括地表水体)的可供人类开采的天然矿物资源,被广泛称为矿产。按工业上的不同用途,矿产可分为三大类:
(1)金属矿产 指经冶炼从中提取金属元素的矿产。可分为以下几种:1)钢铁基本原料金属矿产,如铁、锰、铬;2)有色金属矿产,如铜、铅、锌、铝、镁、金、银;3)稀有金属矿产,如锂、铷、铍;4)分散元素矿产,如锗、硒;5)放射性元素矿产,如铀、镭。
(2)非金属矿产 指经简单加工可提出非金属原料或直接可应用的矿产。可分为以下几种:1)冶金辅助原料矿产,如菱镁矿、耐火黏土、硅石等;2)特种非金属矿产,如金刚石、水晶、石棉、云母等;3)化工原料非金属矿产,如磷、硫、钠盐、天然碱等;4)建筑材料非金属矿产。
(3)燃料矿产 如煤、油页岩、石油、天然气等。
(矿产的开采) 分布在地表的和埋藏得比较浅的,可以露天开采;埋藏得比较深的,需要开凿矿井,在地下开采。我国开采、利用矿产有悠久的历史。早在2000年前,就知道利用煤做燃料冶炼铜、铁。我国还是世界上利用石油和天然气最早的国家,“石油”一词最早见于宋代著名科学家沈括的著作。
(太阳能) 是另一种广泛利用的清洁能源。太阳是光明的象征,46亿年来太阳一直照耀着地球,送来光和热。将阳光聚焦,可以将光能转化为热能。在日照充足的地方,人们在生产和生活中已大量使用太阳灶、太阳能热水器和干燥器。
(地热) 地球自身提供的能源。地球开始形成的时候曾经是一个炽热的行星,在漫长的地质年代里,地球表面逐渐冷却,但内部仍然保存了大量的热能。同时,地球内部放射性元素在不断地蜕变,这种化学反应也在不断地释放热量。由于地幔和地壳热传导比较慢,地壳以下的温度逐步上升,越接近地核温度越高。在大多数地区,每下降100米温度要上升2~3摄氏度。表面上看这个数字不大,但是,聚沙成塔,地下热就是一个十分可观的能量来源。据估计,仅仅地面以下3千米范围内的地热资源就相当于3万亿吨煤提供的热量,差不多等于全世界煤炭开采量的1 000倍。
(不可再生的能源) 矿物燃料和核燃料统称不可再生的能源,它们都要经过若干世纪的蓄积才能形成,不可能在几代人的生活期间补充起来。
[可再生的能源] 包括木材、水能、潮汐能、风能、地热、太阳能以及水中的氢等。这类能源能自行更新,天然地补充。水力发电很少污染大气,潮汐能和风能也是潜力很大的无污染能源。在水能、潮汐能、风能、地热能等天然能源中,人类最理想的能源是太阳能和氢燃料。它们是取之不尽、用之不竭的清洁能,只要找到经济有效的应用技术,它们的优越性是其他能源所不能比拟的
矿产资源
地球是人类栖身之所,衣食之源。地球上的矿物已知有3300多种,并构成多样的矿产资源。人类目前使用的95%以上的能源、80%以上的工业原材料和70%以上的农业生产资料都是来自于矿产资源。
矿产资源一般分为金属矿产、非金属矿产、能源矿产等,有固体、液体、气体三种形态。
地球资源是有限和不可再生的,对矿产资源的过度掘取和不合理的开发利用,必将带来资源的枯竭和对地球生态环境的负面影响。合理有效地利用地球资源,维护人类的生存环境,已经成为当今世界所共同关注的问题。
矿产资源被誉为现代工业的“粮食”和“血液”,是人类社会发展的命脉。矿产资源不仅是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,更是全球经济的产业基础。
不仅在经济领域,矿产资源同样在政治领域显示着其重要的价值。纵观上个世纪大大小小几百次战争,无论是两次世界大战,抑或是海湾战争,除了对领土的争夺外,各种矿产资源的占有权更是常常成为引发战争爆发的导火索。而为了保证国家在非常时期的安全,世界上有许多国家很早就着手进行矿产资源的战略储备。
人口资源环境
环境问题的三种主要类型是资源利用、人口增长和环境污染。
资源利用:人们所利用的环境中的任何东西都是自然资源。一些自然资源能在一个相对比较短的时间内自然地恢复或再生,称为可再生资源。可再生资源包括阳光、风和树木等。一些自然资源是不能被恢复或再生的,我们称它们为不可再生资源,如煤、石油和其它金属和非金属矿产资源。当不可再生资源被过度开发利用时,最终必将会枯竭。
人口增长:随着医学、农业的发展和卫生条件的改善,人的寿命得到延长,死亡率开始下降,全球人口数量在不断增长。但是,随着人口的不断增长,对资源均需求也同步增长。因此,人口与资源是人类社会发展的一大矛盾。
环境污染:环境对生物产生负面影响的任何变化称为环境污染。环境污染经常是伴随着有益于人类的活动而产生的,例如煤来发电带来了大气污染,用杀虫剂杀死农作物的害虫带来了土壤环境污染等。环境污染的重要因素是人类活动对地球的侵害。
能源
能源是可以为人类提供能量的自然资源,是人类赖以生存和社会赖以发展的物质基础。
煤炭:煤是由远古的植物因埋在地下而形成的一种固态化石燃料。
虽然煤炭的燃烧造成环境污染,但在未来的100年里,煤炭仍然是一种主要的能源。洁净煤燃烧技术成为当前能源领域开发的热点,许多国家都在开发保持空气清洁的煤炭燃烧技术。
石油:石油又叫原油,它是一种浓稠的黑色液体,由几亿年前生活在海洋中和较浅的内海中的小动物、海藻、原生生物形成的。大多数的石油储藏在地下砂岩层或石灰岩层的小孔中。石油的形成需要几亿年的时间,从这一点上讲,它是一种不可再生的资源。
把地下石油开采出来后,通过加热蒸馏,从原油中可以分离出燃料和其他产品。石油占全世界能源消费的1/3以上,它是大多数汽车、飞机和轮船的燃料。许多家庭也用石油取暖。塑料、油漆、药品和化妆品等都是从原油中提取的。
天然气:天然气是储存于地下多孔岩石或石油中的可燃气体,它的成因与石油的成因相似。由于它比石油轻,所以常位于石油上部。我国西部也有单独成矿的天然气矿藏。
天然气具有清洁、价格低廉和供应安全等特点,它的缺点是极易燃烧,气体泄露会引起爆炸,并发生火灾。
开发清洁能源:像其他活动一样,自然资源的生成需要消耗一定的能量,大规模的用水、土地的恢复、地貌的改造等都离不开大量的能源消耗。大量使用化石能源而造成的环境恶化危害着地球。人类惟一的出路就是寻求替代能源——可再生能源。
可再生能源:包括水电能、风能、波动能、潮汐能、地热能、生物能、太阳能等等。
岩石
是在各种不同的地质作用下产生的,由一种或多种矿物有规律组合而成的矿物集合体。如大理岩主要由方解石组成,花岗岩由石英、长石、云母等多种矿物组成。根据成因,岩石可分为三大类:即由岩浆活动形成的岩浆岩,由外力作用形成的沉积岩,由变质作用形成的变质岩,研究岩石有很大的意义:a.人类需要各种矿产,一定的矿产都与一定的岩石相联系。b.岩石是研究各种地质构造和地貌的物质基础。c.岩石是研究地壳历史的依据。
岩石与地球
岩石是天然产出的具一定结构构造的矿物集合体,是构成地壳和上地幔的物质基础。按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。其中岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石,也称火成岩;沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石;变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩,由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。
地壳深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主,它们约占大陆面积的75%,洋底几乎全部为沉积物所覆盖。
岩石学主要研究岩石的物质成分、结构、构造、分类命名、形成条件、分布规律、成因、成矿关系以及岩石的演化过程等。它属地质科学中的重要的基础学科。
十八世纪末岩石学从矿物学中脱胎出来而发展成一门独立的学科。在岩石学发展的初期,主要研究的是火成岩,到了十九世纪中叶才开始系统地研究变质岩,而沉积岩直到二十世纪初才引起人们的注意。目前岩石学正沿着岩浆岩石学、沉积岩石学和变质岩石学三个主要的分支方向发展。
古老岩石都出现在大陆内部的结晶基底之中。代表性的岩石属基性和超基性的火成岩。这些岩石由于受到强烈的变质作用已转变为富含绿泥石和角闪石的变质岩,通常我们称为绿岩。如1973年在西格陵兰发现了同位素年龄约38亿年的花岗片麻岩。1979年,巴屯等测定南非波波林带中部的片麻岩年龄约39亿年左右。
加拿大北部的变质岩—阿卡斯卡片麻岩是保存完好的古老地球表面的一部分。放射性年代测定表明阿卡斯卡片麻岩有将近40亿年的年龄,从而说明某些大陆物质在地球形成之后几亿年就已经存在了。
最近,科学家在澳大利亚西南部发现了一批最古老的岩石,根据其中所含的锆石矿物晶体的同位素分析结果,表明它们的“年龄”约为43亿至44亿岁,是迄今发现的地球上最古老的岩石样本,根据这一发现可以推论,这些岩石形成时,地球上已经有了大陆和海洋。在地球诞生2亿至3亿年后,可能并不象人们所认为的那样由炽热的岩浆所覆盖,而是已经冷却到了足以形成固体地表和海洋的温度。地球的圈层分异在距今44亿年前可能就已经完成了。
目前在中国发现的最古老岩石是冀东地区的花岗片麻岩,其中包体的岩石年龄约为35亿年。
组成岩石矿物成分
不同的火成岩中浅色矿物和暗色矿物的种类和含量的变化是有规律的,根据色率把火成岩分为4类:
浅色岩 色率0-35;中色岩 色率35-65;深色岩 色率65-90;暗深色岩 色率90-100
岩石的化学成分
岩浆岩主要是由硅酸盐矿物组成,二氧化硅是最主要的组分,据其含量可将火成岩划分为:
超基性岩 SiO2 <45%;基性岩 SiO2 45~52%
中性岩 SiO2 52~65%;酸性岩 SiO2 >65%
岩石的产出方式
根据其产出环境分为深成岩,浅成岩和喷出岩。深成岩常具全晶质结构,喷出岩多为玻璃质或隐晶质。
定量矿物成分
还有试卷要不要?
中国科学院——中国科学技术大学
2001年招收攻读硕士学位研究生入学试卷
岩石学
一、名词解释:(每小题2分,共20分)
1、 岩石
2、 结构
3、 岩脉
4、 岩浆分异作用
5、 自生矿物
6、 紊流
7、 沉积相
8、 变质矿物
9、 重组合作用
10、矿物相律
二、填空: 在横线上填写相应内容(每小题2分,共20分)
1、岩石学是研究地球 的科学。
2、查明变质原岩可以从下列四个方面进行综合研究:(1)地质产状和岩石共生组合(2) 标志,(3) 和 特征,(4) 。
3、榴辉岩相的唯一特征岩石是榴辉岩,山绿辉石和含钙的铁镁铝榴石组成,典型者不含 ,可有 ,有时还可含兰晶石,顽火辉石,金红石。
4、冲击变质作用是由陨石冲击而产生的—类变质作用,极高的 ,极大的 和极短的时间是作用的主要特点。
5、组成层理的要素有细层、 、 。
6、有机物除了集中堆积形成石油、天然气、沥青、油页岩和煤以外,还有大量是分散在 中。
7、火山碎屑岩是熔浆爆发形成的,在岩石组分上有一定特殊性,常按组分的物态分为: 、 及岩屑。
8、岩浆的基本特点是:有一定的化学组成、 和 。
9、硅酸盐岩浆中还含一定量的挥发组分,它们主要是 , 其次是 、CO、N2、SO3、H2S、HCl、HF等。
10、火成岩分类基础主要是:(1)组成岩石的矿物成分,(2)岩石的化学成分,(3)岩石的 ,(4)岩石的 。
三、是非题:正确的打“√”,错误的打“×’’(每小题2分,共20分)
1、后尘作用的发生与较高的温度、压力以及本层以外的物质的加入有关,因之后生作用的强度在很大程度上取决于大地构造条件。 …………( )
2、铁镁矿物稳定性很低,其中以黑云母最易风化,其次是角闪石,再次是辉石。 …………( )
3、浊流只出现在深海环境,不出现在大陆湖泊中。 …………( )
4、变质热液有人称之为“变质水”,它是变质过程中产生的,因此其来源与岩浆热液、 火山热液和地下裂隙水毫无关系。 …………( )
5、太古宙花岗岩—绿岩区的变质程度较低,其变质程度从未超过绿片岩相。 …………( )
6、接触变质作用是在岩浆作用影响下,围岩受岩浆体温暖的影响而产生的—种局部性变质作用。……( )
7、地壳由火成岩、沉积岩、变质岩三大类岩石组成,其中以沉积岩为主。 …( )
8、矿物的颗粒大小一般以石英颗粒长轴方向的平均大小来度量。 …………( )
9、碳酸岩是一种浅灰或灰白色富含碳酸盐矿物的火成岩,既有侵入的,也有喷出的。 …………( )
10、岩石的Na2O和K2O重量%总和,称作全碱。 …………( )
四、问答题(每小题10分,共40分)
1、试述流体溶液在变质作用过程中的作用。
2、沉积岩在化学成分上有何特征,形成环境对这些特征有何影响。
3、试用下图论述钙碱性火成岩的化学成分,矿物成分与岩石类型三者之间的关系。
4、试述近年来有关花岗岩的成因分类。
地球是人类栖身之所,衣食之源。地球上的矿物已知有3300多种,并构成多样的矿产资源。人类目前使用的95%以上的能源、80%以上的工业原材料和70%以上的农业生产资料都是来自于矿产资源。
矿产资源一般分为金属矿产、非金属矿产、能源矿产等,有固体、液体、气体三种形态。
地球资源是有限和不可再生的,对矿产资源的过度掘取和不合理的开发利用,必将带来资源的枯竭和对地球生态环境的负面影响。合理有效地利用地球资源,维护人类的生存环境,已经成为当今世界所共同关注的问题。
矿产资源被誉为现代工业的“粮食”和“血液”,是人类社会发展的命脉。矿产资源不仅是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,更是全球经济的产业基础。
不仅在经济领域,矿产资源同样在政治领域显示着其重要的价值。纵观上个世纪大大小小几百次战争,无论是两次世界大战,抑或是海湾战争,除了对领土的争夺外,各种矿产资源的占有权更是常常成为引发战争爆发的导火索。而为了保证国家在非常时期的安全,世界上有许多国家很早就着手进行矿产资源的战略储备。
人口资源环境
环境问题的三种主要类型是资源利用、人口增长和环境污染。
资源利用:人们所利用的环境中的任何东西都是自然资源。一些自然资源能在一个相对比较短的时间内自然地恢复或再生,称为可再生资源。可再生资源包括阳光、风和树木等。一些自然资源是不能被恢复或再生的,我们称它们为不可再生资源,如煤、石油和其它金属和非金属矿产资源。当不可再生资源被过度开发利用时,最终必将会枯竭。
人口增长:随着医学、农业的发展和卫生条件的改善,人的寿命得到延长,死亡率开始下降,全球人口数量在不断增长。但是,随着人口的不断增长,对资源均需求也同步增长。因此,人口与资源是人类社会发展的一大矛盾。
环境污染:环境对生物产生负面影响的任何变化称为环境污染。环境污染经常是伴随着有益于人类的活动而产生的,例如煤来发电带来了大气污染,用杀虫剂杀死农作物的害虫带来了土壤环境污染等。环境污染的重要因素是人类活动对地球的侵害。
能源
能源是可以为人类提供能量的自然资源,是人类赖以生存和社会赖以发展的物质基础。
煤炭:煤是由远古的植物因埋在地下而形成的一种固态化石燃料。
虽然煤炭的燃烧造成环境污染,但在未来的100年里,煤炭仍然是一种主要的能源。洁净煤燃烧技术成为当前能源领域开发的热点,许多国家都在开发保持空气清洁的煤炭燃烧技术。
石油:石油又叫原油,它是一种浓稠的黑色液体,由几亿年前生活在海洋中和较浅的内海中的小动物、海藻、原生生物形成的。大多数的石油储藏在地下砂岩层或石灰岩层的小孔中。石油的形成需要几亿年的时间,从这一点上讲,它是一种不可再生的资源。
把地下石油开采出来后,通过加热蒸馏,从原油中可以分离出燃料和其他产品。石油占全世界能源消费的1/3以上,它是大多数汽车、飞机和轮船的燃料。许多家庭也用石油取暖。塑料、油漆、药品和化妆品等都是从原油中提取的。
天然气:天然气是储存于地下多孔岩石或石油中的可燃气体,它的成因与石油的成因相似。由于它比石油轻,所以常位于石油上部。我国西部也有单独成矿的天然气矿藏。
天然气具有清洁、价格低廉和供应安全等特点,它的缺点是极易燃烧,气体泄露会引起爆炸,并发生火灾。
开发清洁能源:像其他活动一样,自然资源的生成需要消耗一定的能量,大规模的用水、土地的恢复、地貌的改造等都离不开大量的能源消耗。大量使用化石能源而造成的环境恶化危害着地球。人类惟一的出路就是寻求替代能源——可再生能源。
可再生能源:包括水电能、风能、波动能、潮汐能、地热能、生物能、太阳能等等。
燃油:私车过多,每辆车的乘客数量比起燃油耗费量来说显得过于奢侈。汽车消费追求豪华型、大排量,社会普遍没有侧重公交事业的建设,结果导致燃油耗费严重,造成燃油稀缺。低技术含量及高浪费的消费方式,是当前我国石油消费存在的最根本问题。我国西部地区产油丰富,但石油行业炼油技术含量低,且没有建立起全国性的供油管道,不但难以在国际市场上形成竞争力,还不能自供己需,加大了对进口的依赖。因此,要解决能源的产业化及可持续发展问题,必须提高石油加工业的技术含量。
煤:很多用煤企业生产方式粗放,浪费严重。目前全国煤矿资源回收率仅在40%左右,特别是小煤矿的回收率只有15%,从1980年至2000年,全国煤矿资源浪费280亿吨。照此下去,到2020年,全国将有560亿吨煤矿资源被浪费。
电力:室内能见度很好的上午,几盏大吊灯毫无顾忌地开着;商场里冷气大开,但门也大开,冷气都可以跑到几十米的远处;形象工程的亮灯工程彻夜不熄;电视机、VCD、空调等家用电器关机后仍处于待机状态,多数家庭从不把白天不用的家用电器插头拔掉;日常工作中,下班关闭电脑主机后不关显示器、不关打印机电源开关的现象十分普遍。如果全国所有的办公电脑下班后都如此“关闭”,每年浪费的电将在12亿度以上……这种浪费,让来自发达国家、尤其是北欧国家的人士感到异常不解,责备我们在“奢侈地使用能源”。
从中国发电量增长率来看,中国电力供应短缺的原因在很大程度上不是由于供应不足,而是由于电力利用的粗放和浪费。中国绝大多数钢铁公司每吨钢的耗电量远高于美国、日本同行。即使是水电厂、火电厂等电力供应单位,其自身浪费的电能也很多,其中水力发电厂有10%的电力是被电厂内部消耗掉的。
土地:各地胡乱圈地规划开发区、工业园、住宅用地,而大量规划出来的土地却又闲置不用。楼层普遍太低,对本来就稀缺的土地资源没有加以合理利用,可耕地和自然景观地急速减少,造成大量土地资源浪费。
建筑:住房消费追求大面积、高标准,楼层和室内设计不合理,每户的居住面积过于宽大奢侈,建筑材料的节能性不好等等,每多一处建筑就多一份土地、水、电等方面的资源浪费。一些城市建设贪大求洋,尤其是中国各地许多形象工程的利用率低下,闲置期过长,造成土地、建筑成本等方面的浪费。
生态资源:一棵树成长成材要花50年时间,但把它砍下来只需几分钟。据统计,中国一次性筷子每年浪费的木材数量惊人,达到166万立方米。
一些活动讲究排场,大吃大喝。酒店、食堂吃剩的粮食、鱼肉类、蔬菜、瓜果、酒、饮料等方面的浪费不计其数。
水资源:每家每户大手大脚用水,水资源浪费十分严重。目前,全国地下淡水天然资源多年平均为8800多亿立方米,约占全国水资源总量的1/3。全国约有7000多万人仍在饮用不符合饮用标准的地下水。20年来,全国地下水开采量平均以每年25亿立方米的速度增加。地下水占总供水量的比例已从1980年的14.0%增长到2000年的19 .8%。全国有400多个城市开采利用地下水,在城市用水总量中,地下水占30%。不合理开采地下水诱发了诸多环境问题:全国约有一半城市市区的地下水污染比较严重,水质下降,还呈现出由点向面、由城市向农村扩展的趋势;已诱发46个城市发生地面沉降、海水入侵等,全国还形成区域地下水降落漏斗100多个,面积达15万平方千米。
废物利用:由于没有形成废物利用的资源回收机制,造成了大量浪费。据统计,全国每年有500万吨废钢铁、 20多万吨废有色金属、1400万吨废纸及大量废塑料、废玻璃等没有回收利用。据专家介绍,回收1吨废纸能生产0.8 吨好纸,可以少砍17棵大树,节省3立方米的垃圾填埋场空间,还可以节约一半以上的造纸能源,减少35%的水污染。如果全国每年1400万吨废纸能够回收利用,就可以生产1120万吨好纸,少砍2.38亿棵大树,节省4200万立方米的垃圾填埋场空间。如果全国每年500万吨废钢铁、20多万吨废有色金属及大量的废塑料、废玻璃等都能够回收利用,那又将可以节省多少资源,减少多少污染!
稀土元素资源:地质专家提出,在地质资源日趋紧张的今天,稀土元素在全国都属短缺资源。近海砂矿资源是海洋矿产资源的重要组成部分,其中部分海砂含有稀土元素如氡、锡、金等,含有富集金属元素的海砂可用在航天航空工业上。在广东阳江、电白等沿海岸线的海砂就含有这种珍贵的富集金属元素。但这种在广东乃至全国都紧缺的矿产资源却被当地居民用来盖房、修路,造成水体污染,破坏了养殖业。
此外,中国对太阳能、风能的利用率也很低,这些宝贵的自然资源被白白浪费。
其他资源:由于管理上的漏洞,许多不良放贷造成了死帐、呆帐、坏帐的结果,许多贪官的贪污挪用造成
在古代,人类和自然是不平等的关系,人类是弱者,处处受到大自然的限制却无力改变自然。于是人类把大自然视为敌人,战天斗地成为一项难得的品质,愚公精神千百年来受到不断颂扬。
随着工业时代的来临,人类科学技术水平的不断提高,人与自然的关系发生了逆转,人成了强者,而“温和的自然”却成了容易受伤的对象。高度提纯的化学制剂,如杀虫剂、油漆、洗涤剂等对自然环境构成了重大威胁;大规模的能源消耗改变了大气的构成,进而改变了地球气候;卫生条件的改善使人口急剧增加,人类活动大量破坏了地球的森林和湿地资源。于是,“温和的自然”变为“凶恶的自然”,人类施加给它的,它最终都要归还人类。被高度提纯的化学制剂污染了水和土壤的地区,畸形儿和绝症的出现比率大大高于正常;石油资源一旦枯竭,人类的生活质量和社会的正常运转必定遇到问题;气候异常必定带来水灾或干旱,饥荒也将伴随着种种天灾降临人间。“凶恶的自然”将再一次让人类成为弱者,人类和自然的关系又将回到起点。
要想改变这种状况,人类就必须保护“温和的自然”,不让它继续恶化,保护环境就是保护人类自身,这是人类经历工业化,在自信心极端膨胀之后的可贵共识。
世界各国也都意识到这个问题。10年前,178个国家的领导人在巴西城市里约热内卢聚集,共同商讨保护环境的问题。与会领导人计划保护地球环境,减少温室气体排放,促进人类的福利和发展。1997年,160个国家在日本京都签订了旨在减少二氧化碳排放的《京都议定书》。但由于减少排放阻碍经济发展,美国这个二氧化碳头号排放国却拒绝执行。去年,在南非城市约翰内斯堡举行的“地球峰会”上,各国领导人和科学家继续商讨改善环境的计划。
10年过去了,人类在保护环境问题上虽取得了一些进步,但分歧仍然严重。地球现在到底处在怎样的状态呢?我们又应该以怎样的态度去迎接未来呢?
7个可喜进步
环保意识在增强
经过长期的宣传,环保意识已经为很多人和政府所接受,人们开始关心人类活动对大自然的影响,并希望这种影响不会恶化自然环境。政府间开始通过合作来处理环境问题,1992年里约热内卢峰会、1997年京都气候会议和去年的约翰内斯堡峰会都体现出了世界环保意识的加强。虽然,美国因为自身利益拒绝执行《京都议定书》,对未来跨国环境合作造成重大损害,但国际环保努力的进程却是不可逆转的潮流。
清洁汽车问世
汽油电动混合型汽车已经问世,并且已经在日本、西欧和美国的道路上行驶,这种汽车可以大大减少二氧化碳的排放量。而美国克罗拉多州的“超级汽车”公司的发明家们正在研制零排放的汽车。其中一种汽车设计是以氢气作为燃料,发明者声称,开这种汽车外出度假可以不带饮用水,因为这种汽车排出的就是100%的纯净水。而电动汽车的前景也十分看好,它很有可能成为下一代个人代步工具。
封杀12个“环境杀手”
2001年在瑞典城市斯德哥尔摩举行的联合国会议上决定在全球范围内限制使用12种碳、氯制剂的化学药品。此举是为了保护空气、水和土壤资源不受污染。会议呼吁限制或完全消除顽固的有机污染物如氯气、DDT农药和PCB农药等等。1987年通过的禁止使用氟里昂(CFC)的协议已经发挥作用,地球臭氧层的破坏速度变缓。
生态旅游的发展
总部设在美国的“国际生态旅游社会”把生态旅游描述为“保护环境和支持当地人民福利的负责任的旅游”。生态旅游和它所产生的利润在世界范围内已经成为支持发展中国家政府财政收入来源的重要渠道,它以每年30%的速度在急速增长。自然环境同文化传统一样成为吸引旅游者的重要动力。但环境主义者仍然担忧,生态旅游市场经济的作用远远大于保护环境的意义。
企业的环保运动
大公司日益意识到,环境保护能够帮助它们吸引更多的客户。施乐公司的“无废物计划”回收了该公司工厂2002年产生的80%的无危害固体废料。它还把6万多吨的已填埋电子废料取出,重新回收利用。施乐公司的这个举动一年可节约数百万美元。施乐公司的这种可持续发展的做法受到环保团体的欢迎。很多大公司也都意识到环保回收的巨大作用,壳牌、IBM这些世界知名大公司都纷纷推出自己的“清洁计划”。
更环保的建筑
环保建筑物最重要的标准就是减少能量消耗。欧洲一些民宅的屋顶开始安装吸收太阳光能量的瓷片,而美国加利福尼亚的“壕沟”公司也开始在办公室的屋顶安装高性能的隔热玻璃。而位于美国马里兰州安纳波利斯市的Chesapeake Bay基金会总部的办公楼的环保设计更是超出一筹,利用特殊贮水装置,办公楼的抽水马桶采用收集的雨水冲洗;使用太阳能电池板来向办公室提供电力供应。相对普通的同样面积的建筑,这栋办公楼只消耗了三分之一的电力和十分之一的纯净水。
酸雨危害的减少
美国和欧洲已经证明了减少的二氧化硫和二氧化氮排放对地球表面环境有相当大的改善。在上个世纪80年代,发达国家开始控制二氧化硫的排放来减少酸雨对环境的巨大危害。它们开始禁止在工厂中使用炭作为燃料,转而使用更加清洁的能源例如天然气和净化炭来发电。汽车也被改造,所用汽油的标号更高,燃烧后二氧化氮的排量大为减少。酸雨在美国和西欧的危害已经大为减轻,以英国为例,酸雨危害在过去15年里减轻了一半。
7个值得忧虑的迹象
地球变暖
科学家已经发出警告,日益增加的温室气体的排放会使气候急剧变化,海平面上升。据美国全国气象局的统计报告,美国2001年11月到2002年1月这3个月的平均气温是自1895年以来最高的。同样,全球范围内这3个月的平均气温也是自1895年以来最高的。气温上升的直接威胁是海平面上升,同时会引发其他的极端气候现象,造成自然灾害。
对石油无节制的需求
地球上有很多河流,但还有一条河流是我们没有意识到的,那就是石油形成的河流。每天石油形成的河流都围绕在我们身边,而这条河流的流量是每秒钟1100立方米。自上个世纪90年代以来,世界石油的消耗量增加了14%,而且还在不停地增加。在每年向大气排出的240亿吨二氧化碳中,有40%来自石油的燃烧。在人类历史上,目前大气中温室气体的含量是42万年来最高的。世界上三分之二的石油储备聚集在中东地区,这也成为该地区政治和经济不稳定的最重要因素。有的时候,人们会认为上天太厚爱中东地区,给它如此集中和富裕的液体黄金,但是石油虽好,却也给该地区带来永不结束的冲突和纷争,在这些石油耗尽之前,这种冲突和纷争似乎没有结束的时候。
逐步消失的湿地
很多人其实不知道湿地的重要性。湿地为鱼类,许多鸟类和两栖类动物提供了栖息场所,成为生态系统里重要的环节。另外,湿地有很强的消化污染物的能力。但是在世界范围内,湿地的面积正在高速缩减。从美国的亚马逊盆地到伊拉克,湿地都逃不过悲剧命运。湿地消失的根源是人类的农业活动、水利活动和其他发展活动。开垦更多的耕地,修建更多的大坝使湿地逐渐消失。科学家们估计,在过去的一个世纪里,湿地面积已经缩减了50%。31年前,132个国家曾在伊朗签定了《保护湿地条约》。但是实际上条约的约束力和作用是相当有限的。
超级大坝不断增加
人们以为修建超级大坝显示了自己改造自然的能力。的确,大坝改造了自然,提供了电力,但也给环境带来很多不利影响。大坝改变了河流的自然流向,改变了洪水自然泻洪的方向。大坝在地面上形成非天然的蓄水库,这样影响了鱼类的自然分布。在1950年,世界范围内的大型大坝大约有5000个,但到了2000年,超级大坝的数量激增到45000个,而且规模不断加大,对自然的改造作用也越来越大。平均来说,每天都有2个高度超过15米的大坝建成,新建大坝基本上都位于发展中国家。有些巨型大坝高度超过180米,宽度超过1500米。修建这样的大坝的代价是惊人的,要淹没大面积的土地,无数物种要另择栖息地。
越来越少的珊瑚礁
在所有的海洋生物中,有四分之一的栖息地是珊瑚礁。但是在过去的50年内,珊瑚礁的数量已经减少了27%。光是在1998年发生的厄尔尼诺现象中,世界珊瑚礁的数量就一下子减少了16%。造成珊瑚礁死亡的最直接原因是海水变暖。当然,海洋中来自太阳的辐射增加和渔民野蛮的捕鱼方式也是珊瑚礁消失的重要原因。
过度捕鱼
人类科学技术使捕鱼速度和数量都超过了海洋的天然补给能力,这样的结果是很多鱼类的数量正在锐减,甚至到了灭绝的边缘。现在每年海洋中鱼类的总量正在以每年1%的速度减少。科学家们提出把特定的海洋区域划为保护区,停止捕鱼,让大自然有时间和机会重新积蓄。但人类似乎不愿意给自然这样的机会。限制捕鱼会直接影响渔民的收入和生活质量。而鱼类市场只讲究价格和利润却从不考虑物种保护。
核废料的处理
2003年全球超过440个商用核反应堆会产生超过11000吨的核废料。如何处置这些核废料给人类提出了难题。首先这些核废料很可能会有泄漏的危险,其次这些核废料很可能被恐怖分子获得,从而用于可怕的目的。美国有超过100个核反应堆,产生的核废料占世界总量的25%左右,而处理核废料的核垃圾场就更多了,共有131个。共有超过一亿人生活在核垃圾堆附近100公里以内的范围内。无论将核废料运到哪里,都不可避免地给当地造成污染。利用核能越多,类似的污染就会越多。在享受核能的超级动力时,人类千万不要忘记核废料的隐忧。
7个震惊的声音
“目前人类对保护地球资源的意识空前地提高,但大规模、大范围破坏野生动植物的栖息地的行为并没有减缓。我对人类在科技上的成绩感到鼓舞,但是,这些科技成果对物种多样性的破坏又使我绝望。”
――――E.O.威尔逊,哈佛大学社会生物学家
“在环境保护方面,对海洋的保护是相对落后的。因为人类一直都认为海洋是这样的巨大而丰富,难以想象人类的活动会对这样的巨人产生怎样的影响。不幸的是,我们已经对海洋造成不可弥补的破坏。”
――――简?卢布彻科,美国俄勒冈大学海洋生态学家
“我们必须承认在过去10年里,人类对大气化学构成的认识进步了很多。现在几乎所有的人都知道‘温室气体’这样的名词,也知道工厂和汽车排放的废气造成地球气候变暖。但是人们对‘温室气体’的其他危害还一无所知,就像10年前一样无知。”
――――雪莉?罗兰,加州大学埃文分校大气化学家
“人类种植农作物的同时也破坏了土壤的表土。大量的表土被刨起,然后随河流被冲到海洋里。在海洋里,农药和杀虫剂不断积聚,对海洋生态造成的危害在逐日增加。解决这个问题的关键是人类要改变种植的农作物的种类,要多种深根植物,这样有利于保持水土。”
――――韦斯?杰克森,农作物遗传学家 “温室气体使大气的温度升高,同时也使海洋的水温升高。一旦海洋的水温升高就是全球性的灾难,因为洋流的运动会使全球各地海洋的水温一样高。”
――――理查德?巴伯,杜克大学海洋地图学家
“合成化学制剂给人类的生活带来方便,但是它们也是干扰荷尔蒙的元凶。合成化学制剂在地球上无处不在,影响了人类和所有野生动物的繁殖和发展。但是没有一个国家能够禁止合成化学制剂在商场里出现,我们还要继续承受它们带来的副作用。”
――――柯尔朋,世界野生动物基金会野生动物与污染物部主任
“在人类对待自然的态度问题上,‘地球峰会’可以说是一次转折点。希望人们能意识到,对物种多样性的保护,对湿地、森林等自然环境的保护将影响未来地球的运作机制。”
――――哈尔?穆尼,斯坦福大学环境生物学家
7个善意的警告
“如果人类持续现在的行为而不做任何改变,那么到21世纪结束的时候,地球上的物种会减少一半。如果这些数据都不能改变人类的行为,还有什么会使人类警醒呢?”
―――E.O.威尔逊,哈佛大学社会生物学家
“当被问到‘你从自然得到什么东西?’时,大多数人的回答是食物、纤维、药物和基因。但是绝大多数人不知道生态系统为我们提供的其他服务。它净化着空气和水源,调节着气候,使贫瘠的土壤肥沃,控制着害虫和病原体。只有当我们失去这些服务时,才会意识到它们的可贵。”
――――简?卢布彻科,美国俄勒冈大学海洋生态学家
“厄尔尼诺现象使人们开始警觉,但是谁也说不清下一次厄尔尼诺什么时候再来。没有人知道,它的恶果是渐变的还是突变的。如果是突变的,那自然就是不准备给人类任何机会了。”
――――雪莉?罗兰,加州大学埃文分校大气化学家
“农业和野生动物的关系已经得到重视,但农业和海洋的关系却还远没有得到足够的重视。以前曾经有人警告过,再不控制农业,野生世界就要完蛋。现在我要警告,如果再不控制农业,海洋就要完蛋。”
――――韦斯?杰克森,农作物遗传学家 “100年前,当飓风袭击人类时,当时的人们只会问政府:‘这到底是怎么回事。’现在政府已经能够预报飓风,了解飓风的力度和方向,为人们尽量减少损失。100年以后我们需要的是政府同样了解其他极端的自然灾难。”
――――理查德?巴伯,杜克大学海洋地图学家
“现在已经有足够的证据证明化学制剂能够进入子宫,影响人类的大脑发育、影响免疫系统的形成和发挥作用。人类需要聪明的后代,也需要明智的政策制订者。”
――――柯尔朋,世界野生动物基金会野生动物与污染物部主任
“历史证明,少数人的意见可以唤醒公众的关注,进而改变社会发展的方向。现在科学家们前所未有地团结在一起,我们将提出更多的、更明确的证据使公众和政策制订者改变想法。”
―――哈尔?穆尼,斯坦福大学环境生物学家
7个生态天堂
Kruger国家公园
位于南非的Kruger国家公园由一望无际的大草原和灌木丛组成,是世界上哺乳动物最集中的地方。Kruger国家公园的历史可以追溯到1898年,当时这里是一个狩猎区,为了狩猎的方便放养了147种野生的哺乳动物,包括猎豹、白犀牛。另外还有超过500种鸟类。后来,处于当时一种相当创新的观念,Kruger被简称国家公园。
Tubbataha礁石国家公园
这是位于太平洋偏远海岸的生态保护区,目的是保护海洋鱼类。Tubbataha礁石国家公园于1988年成立,为了限制当地毫无节制的捕鱼活动。Tubbataha礁石国家公园的面积为330平方公里,有超过450种海洋鱼类安逸地在这里生活。在Tubbataha礁石国家公园中,任何的捕鱼活动都是违法的。可遗憾的是,在世界范围内,这样的海洋保护区实在很少。
Prespa公园
Prespa公园是一个跨国自然保护区,于2000年成立。2000年,阿尔巴尼亚、希腊和马其顿签署协议成立跨三国的自然保护区。Prespa公园保护的主要是区域内的湿地资源,在这里生活着超过160种鸟类,有另外几百种鸟类路过这里,或者会在这里做短暂停留。现在Prespa公园已经成为很多珍稀鸟类最后的乐园。
Bahuaia Sonene国家公园
在秘鲁的Bahuaia Sonene国家公园是世界上最大的森林资源保护区。Bahuaia Sonene国家公园的占地面积是1万平方公里,在这里有着茂密的森林。而在保护区里,所有的破坏行为被严格禁止。另外Bahuaia Sonene国家公园也保护着流过公园的3条河流的水资源,自2000年开始,在这些河流里捕鱼也被禁止。在这个绿色的世界里,生活着超过200种哺乳动物、900种鸟类和1200种蝴蝶。
Nahanni国家公园
在加拿大的西北部,占地4760平方公里的Nahanni国家公园保护着加拿大最崎岖不平、最天然的土地。在Nahanni国家公园里没有一条道路,没有任何人类活动的痕迹。这里有很多自然的奇观,包括天然大峡谷,落差为92米的宏伟大瀑布(这个瀑布的落差比举世闻名的尼亚加拉大瀑布高一倍)。但是加拿大政府禁止将这里天然的美景开发成旅游资源,每年只有大约900个探险者进入Nahanni国家公园。成立于1976年的Nahanni国家公园于1978年被联合国评选为世界自然遗产。这在诸多国家公园和自然保护区中,Nahanni国家公园是惟一的。
皇家Chitwan国家公园
在尼泊尔和印度交界,皇家Chitwan国家公园是南亚地区非常有特色的自然保护区。在这里,鳄鱼自由地游在河里,还有包括孟加拉虎在内的珍稀哺乳动物生活在这里。自1973年成立以来,属于尼泊尔皇家的皇家Chitwan国家公园已经成为当地的一个旅游项目,游客从1973年的每年1000人发展到现在每年超过10万人。不过这对自然保护区不是一件好事,但幸运的是,在这里的哺乳动物的种类和数量都在逐年增加。
Goualougo三角地带
Goualougo三角地带是个商业和自然保护成功结合的保护区。这个非洲著名的森林保护区同样也是大伐木公司表演的舞台。伐木公司向世界证明,他们并不是在所有时候都扮演破坏者的角色,事实上,在Goualougo三角地带,伐木公司获得利益的时候,森林资源的再生也得到了保障。Goualougo三角地带是民主刚果最大的自然保护区,在这里,大猩猩和黑猩猩的密度是世界最高的。
地球资源
地球资源指的是:地球能提供给人类衣、食、住、行、医所需要的物质原料,也称为"自然资源"(Natural Resources)。
陆地上重要的自然资源有六种,它们是:1)淡水、2)森林、3)土地、4)生物种类、5)矿山、和6)化石燃料(煤炭、石油和天然气)
地球上的自然资源分为"可再生"与"不可再生"两大类。
可再生的自然资源指的是在太阳光的作用下,可以不断自己再生的物质。最典型的可再生资源有植物、生物质能、太阳能、风能等。
地球上不可再生的自然资源主要有石油、煤炭、天然气和其它所有矿产资源。它们经过了上亿年才得以形成,因此不可再生。这些资源的储量随着人类的消耗而越来越少。
地球上的生物物种也是宝贵的不可再生自然资源。任何一种生物的灭绝意味着地球永久性地丢失了一个物种独特而珍贵的基因库。因此,如果是由人的活动造成的物种灭绝,其损失将无法估量。
B、(岩石) 覆盖在地球上的坚固部分称为岩石。岩石有各式各样的种类,通常我们所称呼的石头,就是岩石破碎之后的样子。岩石是在各种不同的地质作用下产生的,是由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。如花岗岩由石英、长石、云母等多种矿物组成。根据成因,岩石可分三大类:即由岩浆活动形成的岩浆岩;由外力作用形成的沉积岩;由变质作用形成的变质岩。研究岩石有很重要的意义:(土)人类需要各种矿产,而矿产与岩石密切相关;(2)岩石是研究各种地质构造和地貌的物质基础;(3)岩石是研究地壳历史的依据。
(岩浆岩) 也称“火成岩”。地壳深处或来自地幔的熔融岩浆,受某些地质构造的影响,侵入到地壳中或上升到地表凝结而成的岩石:在距地表相当深的地方开始凝结的称为“深成岩”,如橄榄岩、辉岩、花岗岩等;喷出地表或在地表附近凝结的称为“喷出岩”,如玄武岩、流纹岩等;介于深成岩和喷出岩之间的是“浅成岩”,如花岗岩、正长斑岩等。
三种常见的岩浆岩:
1.花岗岩 是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和黑云母,颜色较浅,以灰白色和肉红色最为常见,具有等粒状和块状构造。花岗岩既美观抗压强度又高,是优质建筑材料。
2.橄榄岩 侵入岩的一种。主要矿物成分是橄榄石及辉石,深绿色或绿黑色,比重大,粒状结构。是铂及铬矿的惟一母岩,镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。
3.玄武岩 一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主,黑色或灰黑色,具有气孔构造和杏仁状构造,玄武岩本身可用作优良耐磨的铸石原料。
(沉积岩) 又叫“水成岩”。是在常温常压条件下岩石遭受风化作用的破坏产物,或生物作用和火山作用的产物,经过长时间的日晒、雨淋、风吹、浪打,会逐渐破碎成为砂砾或泥土。在风、流水、冰川、海浪等外力作用下,这些破碎的物质又被搬运到湖泊、海洋等低洼地区堆积或沉积下来,形成沉积物。随着时间的推移,沉积物越来越厚,压力越来越大,于是空隙逐渐缩小,水分逐渐排出,再加上可溶物的胶结作用,沉积物便慢慢固结而成岩石,这就是沉积岩。沉积岩分布极广,占陆地面积的75%,是构成地壳表层的主要岩石。
四种常见的沉积岩:
1.砾岩 一种颗粒直径大于2毫米的卵石、砾石等岩石和矿物胶结而成的岩石,多呈厚层块状,层理不明显,其中砾石的排列有一定的规律性。
2.砂岩 颗粒直径为0.1~2毫米的砂粒胶结而成的岩石。分布很广,主要成分是石英、长石等,颜色常为白色、灰色、淡红色和黄色。
3.页岩 由各种黏土经压紧和胶结而成的岩石。是沉积岩分布最广的一种岩石,层理明显,可以分裂成薄片,有各种颜色,如黑色、红色、灰色、黄色等。
4.石灰岩 俗称“青石”,是一种在海、湖盆地中生成灰色或灰白色沉积岩。主要由方解石的微粒组成,遇稀盐酸会发生化学反应,放出气泡。石灰岩的颜色多为白色、灰色及黑灰色,呈致密块状。
变质岩: 地壳中的火成岩或沉积岩,由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化,使其成分、结构、构造发生一系列改变,这种促成岩石发生改变的作用称为变质作用。由变质作用形成的新岩石叫做变质岩,例如由石英砂岩变质而成的石英岩,由页岩变质而成的板岩,由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩。变质岩常有片理构造。
三种常见的变质岩:
1.大理岩 由石灰岩或白云岩重结晶变质而成。颗粒比:石灰岩粗,矿物成分主要为方解石,遇酸剧烈反应,一般为白色,如含不同杂质,就有各种不同的颜色。大理岩硬度不大,容易雕刻,磨光后非常美观,常用来做工艺装饰品和建筑石材。
2.板岩 由页岩和黏土变质而成。颗粒极细,矿物成分只有在显微镜下才能看到。敲击时发出清脆的响声,具有明显的板状构造。板面微具光泽,颜色多种多样,有灰、黑、灰绿、紫、红等,可用做屋瓦和写字石板。
3.片麻岩 多由岩浆岩变质而成。晶粒较粗,主要矿物成分为石英、长石、黑云母、角闪石等。矿物颗粒黑白相间,呈连续条带状排列,形成片麻构造。岩性坚,但极易风化破碎。
C、(矿物) 是地壳内外各种岩石和矿石的组成部分,是具有一定的化学成分和物理性质的自然均一体。大部分矿物是固体,也有的是液体(如自然汞、石油)或气体(如C02、H:S等)。
矿物学家把所有矿物分为有机矿物和无机矿物两种:前者种类比较少,主要是碳氢氧化合物,如:琥珀等。后者在地球上数量众多,由于每年都有几十至几百种新矿物被发现,据统计,目前已有三四千种。许多种矿物是我们日常生活离不开的,例如:中小学生几乎天天都用铅笔,制造笔心的石墨就是矿物的一种。我们每餐都用的食盐也是天然石盐矿物的一种,可以说人类时时刻刻都离不开矿物。
有机矿物的化学成分是碳氢化合物,无机矿物的化学成分比较复杂,门捷列夫周期表中的一百多个化学元素,都可以组成无机矿物。既可以是一个元素独立存在,也可以是多个元素的组合。一个元素独立存在的矿物较普遍,如:Fe(铁)元素可以形成自然铁矿物,Ag(银)元素可以形成自然银矿物,Au(金)元素可以形成自然金矿物等。两个以上的元素组合可以形成几千种矿物,最简单的如两个元素Si(硅)和O,可以组成Si02,由这两个元素组成的矿物可以是石英、柯石英和鳞石英等。Fe和O两个元素可以组成亦磁铁矿、赤铁矿以及磁铁矿等,亦铁矿和磁铁矿都是炼铁的主要原料。三个元素组成的矿物就更多了,例如:CusFeS4是斑铜矿、CuFeS2是黄铜矿、CoAsS是辉砷钴矿等。
(地壳里为什么有各种各样的矿物) 在自然界里,我们可以见到各式各样的矿物:有的质地坚硬,有的柔软;有的色泽鲜明,有的平淡无奇;形象不一,种类繁多。然而不管有多少种,总超不出自然界的各种元素。这些元素在地壳的长期演化过程中,不断化合、分解、迁移,终于造成今天我们看到的三千多种矿物,它们是构成地壳的物质基础。
(岩石与矿物的区别) 岩石是由一种或多种矿物组成的固体,但它并不具备矿物的基本特性。岩石与矿物之间的区别就好像飞机模型和制造这些模型的材料之间的区别。正如岩石的构成要素是矿物一样,飞机模型的构成要素是轮胎、机翼、发动机和其他组成部分。岩石的基本特点是所有的岩石都是混合物。
煤、石油、天然气属于可燃性有机岩,而不是矿物。
(矿物是怎样形成的) 形成矿物的途径,一条是通过岩浆的活动。在岩浆里有着地球上的各种元素。这些元素,在岩浆的高温熔融的条件下,发生化学变化,形成了多种化合物和一些单质。由于地下各处岩浆的化学成分不一样,还因为岩浆在冷却时,温度、压力等条件都在发生变化,而一定环境只适于一定的矿物生成,因此,由于岩浆冷却形成的矿物,种类是很多的。还有一条途径是通过水和大气,有时还有生物的作用,使已经形成的矿物发生化学变化,或者使溶解在水中的元素或化合物之间互相作用并沉淀堆积起来,造成各种次生的矿物。例如高岭石是长石、云母等与水作用,风化变成的。
(矿物的外表特征和物理性质) 各种矿物都具有一定的外表特征和物理性质,它可以用来作为识别矿物的依据。
(矿物的形状) 矿物的形状是各种各样的。有些矿物能形成整齐的晶体,如食盐是立方体,水晶是六面体,云母是六边形的片状。有些矿物则呈不规则的葡萄状、粒状、纤维状、放射状等,我们经常看到的矿物多半是一些不规则的块状。
(矿物的颜色) 矿物具有各种颜色,有些矿物的名字就是根据它的颜色命名的,如黑云母是黑色,赤铁矿是棕红色,黄铜矿是黄色。有些矿物是无色的,如水晶等。
(矿物的解理与断口) 有些矿物被敲打后,常沿一定方向裂开,形成光滑平面,这种性质叫解理。如方解石受力后按三个方向裂开,形成具有光滑表面的菱形体小块;云母可按一定方向揭成一叶叶的薄片。另一些不具解理的矿物被敲打后,常形成各种形状的破裂面,叫做断口,如石英常有贝壳状断口。
(矿物的硬度) 矿物的软硬程度叫做硬度。一般用两种不同的矿物互相刻划,来比较矿物的相对硬度。德国矿物学家弗里德里希.莫斯用这种互相刻划的方法,于1812年形成了十种普通矿物(从最软到最硬)的等级(见图表:教学参考P98)。
D、(矿产) 一切埋藏在地下或分布于地表(包括地表水体)的可供人类开采的天然矿物资源,被广泛称为矿产。按工业上的不同用途,矿产可分为三大类:
(1)金属矿产 指经冶炼从中提取金属元素的矿产。可分为以下几种:1)钢铁基本原料金属矿产,如铁、锰、铬;2)有色金属矿产,如铜、铅、锌、铝、镁、金、银;3)稀有金属矿产,如锂、铷、铍;4)分散元素矿产,如锗、硒;5)放射性元素矿产,如铀、镭。
(2)非金属矿产 指经简单加工可提出非金属原料或直接可应用的矿产。可分为以下几种:1)冶金辅助原料矿产,如菱镁矿、耐火黏土、硅石等;2)特种非金属矿产,如金刚石、水晶、石棉、云母等;3)化工原料非金属矿产,如磷、硫、钠盐、天然碱等;4)建筑材料非金属矿产。
(3)燃料矿产 如煤、油页岩、石油、天然气等。
(矿产的开采) 分布在地表的和埋藏得比较浅的,可以露天开采;埋藏得比较深的,需要开凿矿井,在地下开采。我国开采、利用矿产有悠久的历史。早在2000年前,就知道利用煤做燃料冶炼铜、铁。我国还是世界上利用石油和天然气最早的国家,“石油”一词最早见于宋代著名科学家沈括的著作。
(太阳能) 是另一种广泛利用的清洁能源。太阳是光明的象征,46亿年来太阳一直照耀着地球,送来光和热。将阳光聚焦,可以将光能转化为热能。在日照充足的地方,人们在生产和生活中已大量使用太阳灶、太阳能热水器和干燥器。
(地热) 地球自身提供的能源。地球开始形成的时候曾经是一个炽热的行星,在漫长的地质年代里,地球表面逐渐冷却,但内部仍然保存了大量的热能。同时,地球内部放射性元素在不断地蜕变,这种化学反应也在不断地释放热量。由于地幔和地壳热传导比较慢,地壳以下的温度逐步上升,越接近地核温度越高。在大多数地区,每下降100米温度要上升2~3摄氏度。表面上看这个数字不大,但是,聚沙成塔,地下热就是一个十分可观的能量来源。据估计,仅仅地面以下3千米范围内的地热资源就相当于3万亿吨煤提供的热量,差不多等于全世界煤炭开采量的1 000倍。
(不可再生的能源) 矿物燃料和核燃料统称不可再生的能源,它们都要经过若干世纪的蓄积才能形成,不可能在几代人的生活期间补充起来。
[可再生的能源] 包括木材、水能、潮汐能、风能、地热、太阳能以及水中的氢等。这类能源能自行更新,天然地补充。水力发电很少污染大气,潮汐能和风能也是潜力很大的无污染能源。在水能、潮汐能、风能、地热能等天然能源中,人类最理想的能源是太阳能和氢燃料。它们是取之不尽、用之不竭的清洁能,只要找到经济有效的应用技术,它们的优越性是其他能源所不能比拟的 地球是一个由不同物质和不同状态的同心圈层构造所组成的球体。这些圈层可以分为外部圈层和内部圈层。外部圈层是指地球表面以外的圈层,按照不同的特点可以分为大气圈、水圈和生物圈。内部圈层是指从地球表面往里直到地球中心的各圈层,有表及里可以分为地壳、地幔、地核。地壳是由岩石构成的,也就是说,岩石组成地球的外壳,覆盖在地球的表面。
B、(岩石) 覆盖在地球上的坚固部分称为岩石。岩石有各式各样的种类,通常我们所称呼的石头,就是岩石破碎之后的样子。岩石是在各种不同的地质作用下产生的,是由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。如花岗岩由石英、长石、云母等多种矿物组成。根据成因,岩石可分三大类:即由岩浆活动形成的岩浆岩;由外力作用形成的沉积岩;由变质作用形成的变质岩。研究岩石有很重要的意义:(土)人类需要各种矿产,而矿产与岩石密切相关;(2)岩石是研究各种地质构造和地貌的物质基础;(3)岩石是研究地壳历史的依据。
(岩浆岩) 也称“火成岩”。地壳深处或来自地幔的熔融岩浆,受某些地质构造的影响,侵入到地壳中或上升到地表凝结而成的岩石:在距地表相当深的地方开始凝结的称为“深成岩”,如橄榄岩、辉岩、花岗岩等;喷出地表或在地表附近凝结的称为“喷出岩”,如玄武岩、流纹岩等;介于深成岩和喷出岩之间的是“浅成岩”,如花岗岩、正长斑岩等。
三种常见的岩浆岩:
1.花岗岩 是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和黑云母,颜色较浅,以灰白色和肉红色最为常见,具有等粒状和块状构造。花岗岩既美观抗压强度又高,是优质建筑材料。
2.橄榄岩 侵入岩的一种。主要矿物成分是橄榄石及辉石,深绿色或绿黑色,比重大,粒状结构。是铂及铬矿的惟一母岩,镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。
3.玄武岩 一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主,黑色或灰黑色,具有气孔构造和杏仁状构造,玄武岩本身可用作优良耐磨的铸石原料。
(沉积岩) 又叫“水成岩”。是在常温常压条件下岩石遭受风化作用的破坏产物,或生物作用和火山作用的产物,经过长时间的日晒、雨淋、风吹、浪打,会逐渐破碎成为砂砾或泥土。在风、流水、冰川、海浪等外力作用下,这些破碎的物质又被搬运到湖泊、海洋等低洼地区堆积或沉积下来,形成沉积物。随着时间的推移,沉积物越来越厚,压力越来越大,于是空隙逐渐缩小,水分逐渐排出,再加上可溶物的胶结作用,沉积物便慢慢固结而成岩石,这就是沉积岩。沉积岩分布极广,占陆地面积的75%,是构成地壳表层的主要岩石。
四种常见的沉积岩:
1.砾岩 一种颗粒直径大于2毫米的卵石、砾石等岩石和矿物胶结而成的岩石,多呈厚层块状,层理不明显,其中砾石的排列有一定的规律性。
2.砂岩 颗粒直径为0.1~2毫米的砂粒胶结而成的岩石。分布很广,主要成分是石英、长石等,颜色常为白色、灰色、淡红色和黄色。
3.页岩 由各种黏土经压紧和胶结而成的岩石。是沉积岩分布最广的一种岩石,层理明显,可以分裂成薄片,有各种颜色,如黑色、红色、灰色、黄色等。
4.石灰岩 俗称“青石”,是一种在海、湖盆地中生成灰色或灰白色沉积岩。主要由方解石的微粒组成,遇稀盐酸会发生化学反应,放出气泡。石灰岩的颜色多为白色、灰色及黑灰色,呈致密块状。
变质岩: 地壳中的火成岩或沉积岩,由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化,使其成分、结构、构造发生一系列改变,这种促成岩石发生改变的作用称为变质作用。由变质作用形成的新岩石叫做变质岩,例如由石英砂岩变质而成的石英岩,由页岩变质而成的板岩,由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩。变质岩常有片理构造。
三种常见的变质岩:
1.大理岩 由石灰岩或白云岩重结晶变质而成。颗粒比:石灰岩粗,矿物成分主要为方解石,遇酸剧烈反应,一般为白色,如含不同杂质,就有各种不同的颜色。大理岩硬度不大,容易雕刻,磨光后非常美观,常用来做工艺装饰品和建筑石材。
2.板岩 由页岩和黏土变质而成。颗粒极细,矿物成分只有在显微镜下才能看到。敲击时发出清脆的响声,具有明显的板状构造。板面微具光泽,颜色多种多样,有灰、黑、灰绿、紫、红等,可用做屋瓦和写字石板。
3.片麻岩 多由岩浆岩变质而成。晶粒较粗,主要矿物成分为石英、长石、黑云母、角闪石等。矿物颗粒黑白相间,呈连续条带状排列,形成片麻构造。岩性坚,但极易风化破碎。
C、(矿物) 是地壳内外各种岩石和矿石的组成部分,是具有一定的化学成分和物理性质的自然均一体。大部分矿物是固体,也有的是液体(如自然汞、石油)或气体(如C02、H:S等)。
矿物学家把所有矿物分为有机矿物和无机矿物两种:前者种类比较少,主要是碳氢氧化合物,如:琥珀等。后者在地球上数量众多,由于每年都有几十至几百种新矿物被发现,据统计,目前已有三四千种。许多种矿物是我们日常生活离不开的,例如:中小学生几乎天天都用铅笔,制造笔心的石墨就是矿物的一种。我们每餐都用的食盐也是天然石盐矿物的一种,可以说人类时时刻刻都离不开矿物。
有机矿物的化学成分是碳氢化合物,无机矿物的化学成分比较复杂,门捷列夫周期表中的一百多个化学元素,都可以组成无机矿物。既可以是一个元素独立存在,也可以是多个元素的组合。一个元素独立存在的矿物较普遍,如:Fe(铁)元素可以形成自然铁矿物,Ag(银)元素可以形成自然银矿物,Au(金)元素可以形成自然金矿物等。两个以上的元素组合可以形成几千种矿物,最简单的如两个元素Si(硅)和O,可以组成Si02,由这两个元素组成的矿物可以是石英、柯石英和鳞石英等。Fe和O两个元素可以组成亦磁铁矿、赤铁矿以及磁铁矿等,亦铁矿和磁铁矿都是炼铁的主要原料。三个元素组成的矿物就更多了,例如:CusFeS4是斑铜矿、CuFeS2是黄铜矿、CoAsS是辉砷钴矿等。
(地壳里为什么有各种各样的矿物) 在自然界里,我们可以见到各式各样的矿物:有的质地坚硬,有的柔软;有的色泽鲜明,有的平淡无奇;形象不一,种类繁多。然而不管有多少种,总超不出自然界的各种元素。这些元素在地壳的长期演化过程中,不断化合、分解、迁移,终于造成今天我们看到的三千多种矿物,它们是构成地壳的物质基础。
(岩石与矿物的区别) 岩石是由一种或多种矿物组成的固体,但它并不具备矿物的基本特性。岩石与矿物之间的区别就好像飞机模型和制造这些模型的材料之间的区别。正如岩石的构成要素是矿物一样,飞机模型的构成要素是轮胎、机翼、发动机和其他组成部分。岩石的基本特点是所有的岩石都是混合物。
煤、石油、天然气属于可燃性有机岩,而不是矿物。
(矿物是怎样形成的) 形成矿物的途径,一条是通过岩浆的活动。在岩浆里有着地球上的各种元素。这些元素,在岩浆的高温熔融的条件下,发生化学变化,形成了多种化合物和一些单质。由于地下各处岩浆的化学成分不一样,还因为岩浆在冷却时,温度、压力等条件都在发生变化,而一定环境只适于一定的矿物生成,因此,由于岩浆冷却形成的矿物,种类是很多的。还有一条途径是通过水和大气,有时还有生物的作用,使已经形成的矿物发生化学变化,或者使溶解在水中的元素或化合物之间互相作用并沉淀堆积起来,造成各种次生的矿物。例如高岭石是长石、云母等与水作用,风化变成的。
(矿物的外表特征和物理性质) 各种矿物都具有一定的外表特征和物理性质,它可以用来作为识别矿物的依据。
(矿物的形状) 矿物的形状是各种各样的。有些矿物能形成整齐的晶体,如食盐是立方体,水晶是六面体,云母是六边形的片状。有些矿物则呈不规则的葡萄状、粒状、纤维状、放射状等,我们经常看到的矿物多半是一些不规则的块状。
(矿物的颜色) 矿物具有各种颜色,有些矿物的名字就是根据它的颜色命名的,如黑云母是黑色,赤铁矿是棕红色,黄铜矿是黄色。有些矿物是无色的,如水晶等。
(矿物的解理与断口) 有些矿物被敲打后,常沿一定方向裂开,形成光滑平面,这种性质叫解理。如方解石受力后按三个方向裂开,形成具有光滑表面的菱形体小块;云母可按一定方向揭成一叶叶的薄片。另一些不具解理的矿物被敲打后,常形成各种形状的破裂面,叫做断口,如石英常有贝壳状断口。
(矿物的硬度) 矿物的软硬程度叫做硬度。一般用两种不同的矿物互相刻划,来比较矿物的相对硬度。德国矿物学家弗里德里希.莫斯用这种互相刻划的方法,于1812年形成了十种普通矿物(从最软到最硬)的等级(见图表:教学参考P98)。
D、(矿产) 一切埋藏在地下或分布于地表(包括地表水体)的可供人类开采的天然矿物资源,被广泛称为矿产。按工业上的不同用途,矿产可分为三大类:
(1)金属矿产 指经冶炼从中提取金属元素的矿产。可分为以下几种:1)钢铁基本原料金属矿产,如铁、锰、铬;2)有色金属矿产,如铜、铅、锌、铝、镁、金、银;3)稀有金属矿产,如锂、铷、铍;4)分散元素矿产,如锗、硒;5)放射性元素矿产,如铀、镭。
(2)非金属矿产 指经简单加工可提出非金属原料或直接可应用的矿产。可分为以下几种:1)冶金辅助原料矿产,如菱镁矿、耐火黏土、硅石等;2)特种非金属矿产,如金刚石、水晶、石棉、云母等;3)化工原料非金属矿产,如磷、硫、钠盐、天然碱等;4)建筑材料非金属矿产。
(3)燃料矿产 如煤、油页岩、石油、天然气等。
(矿产的开采) 分布在地表的和埋藏得比较浅的,可以露天开采;埋藏得比较深的,需要开凿矿井,在地下开采。我国开采、利用矿产有悠久的历史。早在2000年前,就知道利用煤做燃料冶炼铜、铁。我国还是世界上利用石油和天然气最早的国家,“石油”一词最早见于宋代著名科学家沈括的著作。
(太阳能) 是另一种广泛利用的清洁能源。太阳是光明的象征,46亿年来太阳一直照耀着地球,送来光和热。将阳光聚焦,可以将光能转化为热能。在日照充足的地方,人们在生产和生活中已大量使用太阳灶、太阳能热水器和干燥器。
(地热) 地球自身提供的能源。地球开始形成的时候曾经是一个炽热的行星,在漫长的地质年代里,地球表面逐渐冷却,但内部仍然保存了大量的热能。同时,地球内部放射性元素在不断地蜕变,这种化学反应也在不断地释放热量。由于地幔和地壳热传导比较慢,地壳以下的温度逐步上升,越接近地核温度越高。在大多数地区,每下降100米温度要上升2~3摄氏度。表面上看这个数字不大,但是,聚沙成塔,地下热就是一个十分可观的能量来源。据估计,仅仅地面以下3千米范围内的地热资源就相当于3万亿吨煤提供的热量,差不多等于全世界煤炭开采量的1 000倍。
(不可再生的能源) 矿物燃料和核燃料统称不可再生的能源,它们都要经过若干世纪的蓄积才能形成,不可能在几代人的生活期间补充起来。
[可再生的能源] 包括木材、水能、潮汐能、风能、地热、太阳能以及水中的氢等。这类能源能自行更新,天然地补充。水力发电很少污染大气,潮汐能和风能也是潜力很大的无污染能源。在水能、潮汐能、风能、地热能等天然能源中,人类最理想的能源是太阳能和氢燃料。它们是取之不尽、用之不竭的清洁能,只要找到经济有效的应用技术,它们的优越性是其他能源所不能比拟的