在地质学领域,你经常会听到各种各样的术语,包括“矿物”一词。到底什么是矿物?它们是满足以下四种特定品质的任何物质:
尽管如此,这些标准仍然有一些例外。
直到20世纪90年代,矿物学家都可以为人工物质分解过程中形成的化合物命名……在工业污泥坑和生锈的汽车等地方发现的东西。这个漏洞现在已经被堵住了,但书上的矿物并不是真正的天然矿物。
传统上和官方上,天然汞被认为是一种矿物,即使这种金属在室温下是液态的。然而,在-40℃左右,它会像其他金属一样凝固并形成晶体。因此,在南极洲的某些地方,汞毫无疑问是一种矿物。
对于一个不太极端的例子,考虑矿物Iketa,一种仅在冷水中形成的水合碳酸钙。它会分解成方解石和温度高于8摄氏度的水。在极地、海底和其他寒冷的地方,这是很重要的,但你不能把它带进实验室,除非放在冰箱里。
冰是一种矿物,即使它未在《矿物现场指南》中列出。当冰聚集成足够大的物体时,它以固态流动——这就是冰川。盐(石盐)也有类似的表现,在宽阔的穹顶中上升到地下,有时在盐冰川中溢出。事实上,所有的矿物,以及它们所属的岩石,只要有足够的热量和压力,就会慢慢变形。这就是使板块构造成为可能的原因。所以从某种意义上说,除了钻石之外,没有任何矿物质是固体。
其他不太固体的矿物则具有弹性。云母矿物是最著名的例子,但辉钼矿是另一个例子。它的金属薄片可以像铝箔一样弄皱。石棉矿物温石棉的细度足以织成布。
矿物必须是无机物的规定可能是最严格的。例如,构成煤的物质是从细胞壁、木材、花粉等中提取的不同种类的碳氢化合物。这些被称为显微组分而不是矿物。如果煤被挤压得足够硬,时间足够长,碳就会脱落所有其他元素,变成石墨。尽管石墨是有机物,但它是一种真正的矿物,碳原子排列成片状。类似地,钻石是排列在刚性框架中的碳原子。在地球上生活了大约40亿年之后,可以肯定地说,世界上所有的钻石和石墨都是有机的,即使严格来说它们不是有机的。
有些东西结晶度不够,尽管我们努力。许多矿物形成的晶体太小,在显微镜下看不见。但即使是这些,也可以通过X射线粉末衍射技术在纳米尺度上显示为晶体,因为X射线是一种超短波类型的光,可以成像极小的物体。
具有晶体形式意味着该物质具有化学式。它可能像石盐(NaCl)一样简单,也可能像绿帘石(Ca2Al2(Fe3+,Al)(SiO4)(Si2O7)O(OH))一样复杂,但如果你缩小到一个原子的大小,你可以通过它的分子组成和排列来判断你看到了什么矿物。
有几种物质没有通过X射线检验。它们是真正的玻璃或胶体,在原子尺度上具有完全随机的结构。它们是无定形的,科学拉丁语中“无定形”的意思。它们被誉为“类矿物”。类矿物是一个大约有八名成员的小俱乐部,它通过加入一些有机物质(违反了标准3和标准4)来扩展事物。
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