中国三个产地金刚石钻石的来源特征对比

根据现有的分析成果，将中国三个主要产地金刚石/钻石的特征进行了对比，对比结果见表99。中国三个产地金刚石/钻石的颜色类型、生长结构、包裹体组成以及碳同位素变化可以分为两种类型，其中产于扬子克拉通的湖南金刚石/钻石和产在华北克拉通辽宁及山东金刚石/钻石的区别较为明显，而山东和辽宁之间虽然也有一定的差异，但区分较难。

表99 中国三个主要产地金刚石/钻石特征比较　Table 99 Comparison of diamond characteristics of China’s three major diamond fields

1本项目组；2辽宁省地质局旅大地质六队，1975，1976；3赵秀英，1988；4池际尚等，1996a，1996b；5黄蕴慧等，1992；6罗声宣等，1999；7山东省地矿局第七地质大队，1990；8马文运等，1989；9谈逸梅等，1983；10刘观亮等，1994；11杨明星等，2002；12 陈美华等，1999，2000；13 王久华，2005；14 郭文祥，1986；15 郭九皋等，1989；16 李海波，2006；17 武改朝，2008；18殷莉等，2008

中国三个主要的金刚石/钻石产于两个重要的具有太古宙基底的古老克拉通之上，虽然至今为止产于两个克拉通之上金刚石/钻石准确的形成年龄仍然缺乏系统的数据，但是基本的地质现象可以说明，两个克拉通金刚石/钻石最早的形成年龄都不会晚于古生代（华北辽宁和山东金伯利岩的精确侵位时间为470～480Ma±；而扬子地台最早的金刚石/钻石发现是在新元古代花山群洪山组底部（Yang et al，2009；Li et al，2011；刘观亮，1997，湖南原生金刚石找矿研讨会）；显然三个产地金刚石/钻石的形成和两个克拉通的演化关系密切，或者说克拉通演化的过程和金刚石/钻石的成因及产地来源之间密切相关，这应该是产地研究的重要基础前提之一。

华北克拉通是我国具有太古宙结晶基地的古老的克拉通，但其厚的岩石圈根部在显生宙发生了明显的丢失，地表地质学、捕掳体地球化学、地球物理数据结果显示，华北克拉通岩石圈在显生宙减薄了100km以上（吴福元等，2008；朱日祥，郑天愉，2009；高山等，2009；徐义刚等，2009；郑建平，2009；张宏福，2009；郑永飞，吴福元，2009）。虽然关于华北克拉通的形成和演化过程至今仍然是争论很大的议题（陆松年等，2002）。多数学者倾向于该克拉通在古太古代就已开始形成陆核，其后大小不等的陆块在不同时代经历过不同规模的拼接，最后经吕梁运动形成统一的华北克拉通基底。克拉通的形成和发展演化大体经历了太古宙-古元古代的基底形成阶段，中元古代-三叠纪盖层稳定发展阶段和中-新生代活化等三个阶段（张国伟等，1996；翟明国和卞爱国，2000；阎国翰等，2007；刘敦一等，2007）。

华北克拉通在多个区域发现具有大于38Ga锆石年龄的岩石，但目前出露的华北克拉通基底主要由大面积的新太古宙TTG杂岩及表壳岩系组成，因此，25Ga才是华北最早大规模形成陆壳基底的时间，但也有学者根据华北不同变质地体的P–T演化轨迹、岩石组成、构造样式、地球化学及同位素年龄方面的研究成果，认为现今统一的华北克拉通结晶基底是在中元古代（185Ga）形成的（Zhao et al，1998，1999，2000）。

华北克拉通盖层稳定发展的早期阶段（185～16Ga）主要以拉张-裂解构造活动为主，表现为拗拉谷系的发育，拉张性岩浆活动以及早期变质基底的隆升（李江海等，2000），双峰式火山岩及碱性岩浆岩大多数分布在中元古代的拗拉谷内及其附近，第二阶段新元古代中-晚期（09～06Ga）的岩浆活动和第一阶段具有一定的继承性，但分布范围明显局限；古生代末-新生代张性岩浆活动范围最广（250Ma-新生代），各种碱性岩浆岩和火山杂岩主要分布在中生代末-新生代形成的裂谷、断陷盆地及两侧，并且在不同地区呈现不同的演化模式。华北克拉通三个阶段拉张性岩浆作用在时间上分别与哥伦比亚（Columbia）、罗迪尼亚（Rodinia）及潘基亚（Pangea）三个超级大陆的拉张裂解时间段基本一致，显示出华北克拉通形成和演化的动力机制上和全球性大陆的裂解具有某种成生联系（陆松年等，2002；阎国翰等，2007）。克拉通古地幔以含石榴子石的二辉橄榄岩、方辉橄榄岩及纯橄榄岩为主，地幔交代作用强烈，岩石富集不相容元素（路凤香等，1997）；对地球物理、新生代碱性玄武岩地幔包裹体地球化学的研究显示，就华北克拉通岩石圈地幔减薄的时间、程度和机制来说，有两种不同的学术观点，即热/化学侵蚀和下地壳拆沉可以对华北克拉通的最后演化过程进行解释，目前仍然存在比较大的分歧（郑永飞，吴福元，2009）。在这个过程中，太平洋向东亚陆块的俯冲、晚石炭纪古亚洲洋板块向南俯冲、三叠纪华北与华南陆块之间的碰撞或岩石圈的拉张（减压）可能是其演化的动力学诱因（高山等，2009；徐义刚等，2009；郑建平，2009；张宏福，2009）。

Gao等（2004）对辽西晚侏罗世高镁中酸性火山岩的系统研究发现，这些火山岩具有高镁-铬-镍-锶含量和低钇含量，其斜方辉石斑晶有核部低镁与边部高镁反环带；并含有大量具25Ga前华北克拉通前寒武纪岩石特征的继承锆石，其锶-钕同位素组成与华北克拉通下地壳榴辉岩包裹体部分熔融产生熔体与地幔橄榄岩反应产物的特征一致。上述特征排除了火山岩是下地壳部分熔融以及含水上地幔部分熔融或俯冲洋壳部分熔融产物的可能性。认为它们可能是华北克拉通太古宙榴辉岩下地壳与岩石圈地幔一同拆沉再循环进入软流圈，随后榴辉岩部分熔融产生的熔体在上升喷发至地表过程中与地幔橄榄岩相互作用的结果（Gao et al，2004）。如果这个观点成立，则至少说明华北克拉通在太古宙时期岩石圈地幔曾经存在过地壳来源的物质，但是，就华北克拉通现在金刚石/钻石矿物包裹体和获得的碳同位素数据而言，并没有发现壳源碳同位素的特征（张宏福等，2009；本项目），因此，华北地台金刚石/钻石的形成时间应该晚于太古宙较长的一段时间但早于金伯利岩喷发的480Ma。

山东蒙阴和辽宁复县金刚石/钻石矿区分布在郯庐断裂带的东、西两侧，南北方向距离约550km，过去被认为是具有相同基底构造的华北克拉通东部块体组成部分，蒙阴金伯利岩和复县金伯利岩也成为确定郯庐断裂左行平移的重要证据（徐嘉炜，马国锋，1992；张培元，2001；乔秀夫，张安棣，2002）。但是根据两地太古宙结晶基底性质及火山岩浆作用的差别，有学者认为，这两个金伯利岩区岩石分属于新太古宙之前不同的陆块（胶辽陆块和迁怀陆块/冀东古陆），地层单元至少在新太古宙之前是难以对比的，新太古宙末各微陆块才以陆—陆、陆—弧以及弧—弧碰撞的形式拼贴在一起（翟明国，卞爱国，2000；吴昌华，2007）。根据两地金伯利岩中铬镁铝榴石、铬尖晶石、铬透辉石、镁钛铁矿、金红石、金刚石等巨晶组合的差异，特别是根据蒙阴与瓦房店两地金伯利岩中粗晶石榴子石地温曲线建立的岩石圈剖面差异，两地金刚石同生包裹体石榴子石形成温度的差异，两地分属于华北块体与胶辽朝块体，两地金伯利岩在早古生代爆发侵位时，并不在相近位置。两地金伯利岩喷发时太古宙岩石圈地幔具有显著差异，两地是独立的金刚石成矿省，它们不曾相聚也非同源岩浆产物（乔秀夫，张安棣，2002）。虽然我们对两地金伯利岩重砂矿物钙钛矿和斜锆石测年显示它们具有几乎完全相同的480Ma的年龄，金刚石/钻石也具有相似的碳同位素组成模式，但其中金刚石/钻石包裹体组合、结晶度明显的差异及其形成温度存在的差异显示（金刚石中包裹体形成时蒙阴的地幔温度条件为1050～1250℃，复县的温度条件绝大多数变化在1083～1176℃之间）（Zhang et al，1999；本项目；殷莉等，2008），两地岩石圈地幔在金刚石/钻石形成时确实存在一定的差异，这种差异可能和两地在新太古宙华北克拉通的碰撞俯冲或地幔柱活动过程的位置有关（Zhao et al，1998；赵国春和孙敏，2002）。山东更靠近克拉通中部带，金刚石/钻石形成时和地幔柱中心较近，导致岩石圈地幔高温影响可能更为明显，金刚石/钻石生长速度快并且生长过程中受到的影响更为明显频繁，后者金刚石/钻石的结晶度明显低于前者，并且含有较多深源的Ⅱ型金刚石/钻石，金刚石/钻石孤N→B中心转化获得的存留时间为178 Ga～0 57 Ga（尹作为等，2005）；相反，辽宁由于离开中部古元古代地幔柱稍远，岩石圈地幔温度稍低，金刚石/钻石结晶慢而完美，宝石级的比例更高，金刚石/钻石孤N→B中心转化获得的存留时间为301Ga～0 71Ga（陈美华等，2000；Lu et al，2001）。根据两地金刚石/钻石碳同位素均不出现古老地壳俯冲碰撞碳同位素的组成和两地金刚石/钻石形成时岩石圈地幔存在差异的事实，可以推断两地在钻石形成时可能华北克拉通不是一个完整的克拉通块体，山东金刚石/钻石形成于25Ga～480Ma时间范围内，而辽宁复县金刚石钻石最早的形成时间可能大于25Ga，但由于其时并不在华北克拉通主块体内，因此，没有受到太古宙拆沉再循环进入软流圈地壳物质的影响。

扬子克拉通陆壳的生长始于太古宙早期，具有古元古代-太古宙的地壳生长年龄，但是具有新元古代地壳再造年龄，克拉通之下岩石圈地幔具有不同的前寒武纪年龄，但总体上比太古宙克拉通地幔更为富沃，密度较大。迄今为止，Re–Os同位素研究没有得到太古宙地幔年龄（Zheng，2006；于津海等，2007；Zheng et al，2008；郑永飞和张少兵，2007；Reisberg et al，2005；Yuan et al，2007；Xu et al，2008；Zhang et al，2008；郑永飞和吴福元，2009）；湖南沅水流域砂矿金刚石/钻石产区构造上位于扬子克拉通和华夏古陆的过渡区域。关于扬子克拉通以及华夏地块基底的性质及演化争议较大，主要的焦点在是否存在华夏古陆（地块），古陆基底形成时间以及扬子陆块与华夏陆块拼接的方式及时间等（Li et al，2003；廖宗廷等，2005；胡受奚和叶瑛，2006）。例如，扬子克拉通在多处地方发现大量25～38Ga太古宙年龄的碎屑锆石，湖北崆岭地区片麻岩锆石U–Pb年龄及Hf 同位素显示存在形成年龄约为32Ga 的片麻岩，锆石具有有负的εHf（t）值和早至35Ga的两阶段Hf模式年龄，其源区岩石可能有>36Ga冥太古宙物质再循环作用的产物（Qiu，2000；柳小明等，2005；Zhang，et al，2006；Jiao，et al，2009）；而华夏地块副片麻岩中也发现了年龄为32～33Ga的碎屑锆石，浙西南地区变质基性岩-超基性岩获得锆石32Ga左右的Hf同位素二阶段模式年龄，也说明华夏地块古老太古宙基底的存在（于津海等，2007；向华等，2008）。但研究显示扬子陆块与华夏陆块最早是Rodinia超级大陆形成时（09～08Ga）拼合的，中元古代末期-新元古代早期（约10Ga），扬子和华夏两大陆块之间存在一多岛弧共存的洋盆（包括原始大洋岛弧和大陆弧），华夏陆块以北的洋壳对扬子陆块以南洋壳俯冲，最终导致了华夏与扬子两陆块的拼合（Li & McCulloch，1996；陈江峰和江博明，1999；李献华，1999），这一认识得到了扬子陆块与华夏陆块之间地层对比研究成果以及蛇绿岩、元古宙花岗岩与火山岩、地质构造和古地磁的证据和扬子陆块南缘新元古代-显生宙沉积岩的TDM-t（沉积年代）证据的支持（Li et al，1997；Li，1998；丁炳华等，2008）。其后，Li et al （1999）进一步提出，扬子克拉通中心附近825Ma地幔柱的形成可能是最终导致Rodinia大陆裂解的起因。李献华等（2008）根据新元古代岩浆岩微量元素地球化学特性的比较，进一步对扬子克拉通在10～09Ga两侧同时发生的洋壳俯冲活动进行了讨论，认为洋壳俯冲改变了扬子克拉通岩石圈地幔的组成，使之选择性富集强不相容元素和含水矿物（其中一侧可能是澳大利亚板块）；中元古代-新元古代中期华南已从造山转变为陆内裂谷环境，板内非造山作用最早的岩浆活动发生在860～850Ma。并证实830～750Ma华南岩石圈底部存超级地幔柱活动的证据，从820Ma到约800Ma华南岩石圈的厚度可能从100km左右减薄到≤70km（Wang &Li 2003; Li et al，2008;李献华等，2008；谢士稳等，2009）；但沈渭洲等（1993）Sm–Nd同位素的研究认为，从西向东，江南元古宙古岛弧的时间变化从古元古代中期至新元古代，古岛弧的形成时间特续达13亿年（沈渭洲等，1993）。周金城等（2008）也认为，新元古代时期，华南是一个被消减海洋岩石圈俯冲带包围的孤立陆块，江南造山带经历过由岛弧形成、弧-弧碰撞、弧-陆碰撞最后到陆-陆拼合的过程，华南加里东褶皱带与扬子地台联合组成广阔的地台区——华南统一大陆的时间晚至早古生代末期（加里东期）（周金城等，2008；薛怀民等，2010），总之，目前关于扬子克拉通及华南陆块基底及其岩石圈演化的研究仍然存在较多的争议，没有确切统一的结论。

根据部分地学断面和深部地球物理的研究成果，有研究者认为现今扬子克拉通部分上地幔岩石圈是不均匀的，推测江南古陆南缘存在一个中元古代早期形成的深达300km的岩石圈龙骨（keel），其后，这个龙骨在华夏古陆拼贴以及太平洋板块俯冲的过程中遭受破坏和肢解，但湘西地区至今仍保留了较稳定、厚度大和冷的岩石圈地幔（刘观亮，1997，湖南原生金刚石找矿研讨会）。实际上，关于扬子克拉通岩石圈地幔性质和演化的研究仍然较为薄弱，有学者认为和华北克拉通相比，扬子克拉通岩石圈地幔交代作用相对较弱，其岩石圈主要由石榴子石/尖晶石二辉橄榄岩组成，主元素亏损程度低，扬子克拉通古地温曲线位于45 mW/ m2以上，略高于华北克拉通40 mW/ m2地温曲线以下（路凤香等，1997）。郑永飞和吴福元（2009）认为，现在比较肯定的是扬子克拉通太古宙岩石圈地幔在中元古代时由于中元古代格林威尔期洋壳俯冲受到不同程度的替代，可以鉴别出弧-陆碰撞、晚期拉张垮塌和大陆裂谷过程，华南钾镁煌斑岩中具有太古宙U–Pb年龄的锆石可能和俯冲碎屑沉积物的再循环有关，扬子太古宙地壳之下可能并不保存有厚的岩石圈根部（Zheng，et al，2007；郑永飞和吴福元，2009）。湖南沅水流域金刚石/钻石的包裹体类型出现了P型和E型相近的比较独特的组合（国际上只有若干个产地出现），金刚石形成温度132685℃，范围1167～1462℃，压力48～76GPa（郭九皋等，1989；刘观亮，1997，湖南原生金刚石找矿研讨会）（本项目得到T（Ni）：1109℃，P：477～583GPa）；同时在E型包裹体中发现了原生的榴辉岩有关的蓝晶石及金红石、柯石英包裹体组合矿物包裹体，而前人和我们的碳同位素分析具有显示出明显轻的碳同位素特征（δ13C值变化范围达到-2606‰～+152‰），碳同位素是双峰式分布的，显示出金刚石/钻石形成过程中可能存在古老地壳物质的参与。而金刚石/钻石良好的结晶度则显示，金刚石/钻石形成于岩石圈地幔的状态相对稳定的阶段，与辽宁及山东的岩石圈环境明显存在差异性。从这个意义上说，我们推测湖南金刚石/钻石最早可能形成于古元古代以前，但也可能存在新元古代甚至更晚形成的钻石，较大的碳同位素分布范围可能指示了10～09Ga发生洋壳俯冲过程的影响，而同一颗钻石中出现的P型E型包裹体共存的现象则可以用其后的地幔柱活动进行解释（Wang，1998 ；丁炳华等，2008；李献华等，2008）。

显然，上述结果显示，华北和扬子克拉通的形成时间都可以追索到太古宙，但2个克拉通的演化过程及古生代后的状况明显不同，其中和辽宁及山东金刚石/钻石产出时华北克拉通在太古宙分别属于相关的不同陆块，它们曾在25Ga和185Ga时发生碰撞拼合，18Ga左右发生分裂，两地金刚石/钻石形成时岩石圈地幔的组成有所差异，但其后两地古生代以前的克拉通岩石圈地幔在古生代晚期开始—中生代已经明显减薄或者被置换（徐义刚等，2009）。而扬子克拉通主体形成时间大约在18～16Ga，太古宙岩石圈地幔则在中元古代时格林威尔期洋壳俯冲过程中曾受到不同程度的替代（徐义刚等，2009；郑永飞，吴福元，2009），古生代以前原来的岩石圈地幔在中生代也可能已被置换（李献华等，2008；Liu et al，2012）。

这个是石英石。

石英 （氧化物） 

石英是主要造岩矿物之一，一般指低温石英（α-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物。广义的石英还包括高温石英（β-石英）和柯石英等。 主要成分是SiO2，无色透明，常含有少量杂质成分，而变为半透明或不透明的晶体，质地坚硬。

通过对石墨陨石中的晶体进一步的研究，也论证了陨石中的石墨，在高温高压撞击下形成了六方纳米钻石晶系，也就是国际上统称朗斯代尔石。

这是石墨陨石的融壳，只有在合适的灯光下看到，因为它主要成分是石墨，并含有少量单质铁，所以融壳是很薄很薄的**。

为了去验证六方晶体的存在，用X光拍到内部的结晶，通过内部结晶能清楚的看到石墨陨石落地点的砸痕处密度更高，这说明石墨在撞击下六方晶系的形成。上图有密度大一字形部分，是高温高压过程，内部气体外喷的通道，因为x光透拍的角度不同，看着似乎与内部晶体不相连接，其实不然，它们是互相连接的。在上图剥开的小口处因为密度大，所以反光火彩，有金刚光泽。

科学家研究朗斯代尔石是六方晶系金刚石，这种晶系是纳米级的，也就是说它是纳米金刚石聚体，通过X光透视和显微镜下观察，也证实了它是六方金刚石晶系。

通过对X光的强度调节能看出石墨陨石内部的晶系结构。

次图是用CT拍的4分之一处的切面，能看出落地砸痕处的石墨结晶，内部散落的结晶都会有小的空腔，是因为石墨在变成金刚石中，把周围的石墨压缩成密度更大的晶体时，晶体旁边肯定有空腔。这也是中间大的晶体内部也在X光透视中看到有空洞的原因。中间空洞的形成是在石墨陨石进去大气层中，石墨是能耐3800 高温而不变形，内部的气体和硅铁镁钙铝……等其他物质融化高压先进入内部，然后又高度挤压石墨从内部找到出气孔外喷留下通道，这样的高温高压使得中间部分变成了六方晶体金刚石。

气孔周边也是晶体，这种晶体是碳的其他异形体，不是纳米金刚石，但也是金刚石的另一种形式。

以为比石墨陨石形成比较复杂，从外表打下来的粉末中，显微镜下能看到不同的晶体结构，这都是碳的同素异形体，碳纳米管，金刚石，朗斯代尔石，结晶碳化硅都在其中，因为含硅，所以斯石英柯石英也都存在。

化验数据证明它碳含量很好，次标本非常稀有，世上孤品，无法复制，现在仅仅发现这一颗，它是研究石墨变金刚石的非常好的标本。也是研究超新星爆炸的初期物质形成的又一证据。

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**。

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、**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**。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**。

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、**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**。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