书城教材教辅新课改·高一地理备课素材(上)
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第30章 陆地和海洋(1)

过去,黄金成了金属中的“贵族”——主要被用作货币、装饰品。由于黄金硬度不高,容易被磨损,一般不作为流通货币。现在,随着生产的发展,黄金已成了工业原料。例如,自来水笔的金笔尖上常写着“14K”或“14开”的字样,便是说在制造金笔尖的24份(重量)的合金中,有14份是金。在我国生产的一些电子计算机的集成电路中,也有用金丝作导线。此外,一些重要书籍的精装本封面上的金字,便是用金粉印上去的(一般书的金字常用电化铝或黄铜粉代替)。如果把极细的金粉掺到玻璃中,可以制得著名的红色玻璃——“金红玻璃”(含金量为十万分之一到万分之三)。

二、石英

石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源,晶体属三方晶系的氧化物矿物,即低温石英(a-石英),是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英(b-石英)。石英块又名硅石,主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料,也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。

石英是非可塑性原料,其与黏土在高温中生成的莫来石晶体赋予瓷器较高的机械强度和化学稳定性,并能增加坯体的半透明性,是配制白釉的良好原料。

民国时期多采用景市三宝蓬所产石英,新中国成立后大多采用星子、都昌、修水等地的石英,尤其是20年代以来,用量剧增。釉料中用量为10%~30%,使用前应洗净拣选,除去污物杂质,放在窑内高温煅烧,便于粉碎。

无色、透明的石英的变种,希腊人称为“Krystallos”,意思是“洁白的冰”,他们确信石英是耐久而坚固的冰。中国古代人认为嘴里含上冷的水晶能够止渴。

石英是地球表面分布最广的矿物之一,它的用途也相当广泛。远在石器时代,人们用它制作石斧、石箭等简单的生产工具,以猎取食物和抗击敌人。石英钟、电子设备中把压电石英片用作标准频率;熔融后制成的玻璃,可用于制作光学仪器、眼镜、玻璃管和其他产品;还可以做精密仪器的轴承、研磨材料、玻璃陶瓷等工业原料。

石英晶体内含有细小的气泡或液体充填裂隙时,会通过干涉光产生彩虹,能制成精美的首饰。拿破仑的妻子约瑟芬皇后(EmpressJosephine)拥有一个令人眼花缭乱的宝石藏品,就是彩虹石英制成的首饰。

三、云母

云母矿物由于晶体大,色彩艳丽,很早就被人类利用。中国古籍中对其称谓记载就有:花皮连、天冰、天皮、地金、老刮金、千层纸、元面、云米赤及雄黑等。敦煌莫高窟中唐112窟所用的颜料闪光发亮,经X射线衍射分析,是天然白云母经细碎研磨而成,显色效果极佳。

虽然中国很早就已认识和利用白云母和金云母,但对云母矿床正规的勘查工作是在中华人民共和国建立以后,从1952年开始相继对四川丹巴及内蒙古土贵乌拉的白云母矿床进行了普查勘探并取得了较好成果。1958年在山西繁峙召开了全国云母会议,决定大力开展云母的普查勘探工作,当年,新疆阿勒泰云母矿床的发现,在中国云母资源的开发方面起了很大作用,同时也为云母矿床的普查勘探工作积累了经验。随后,江苏东海镁硅白云母矿床的发现并被工业所利用,在中国增添了新的工业云母种属。内蒙古乌拉山、大别山、秦岭、辽宁、四川及云南等地的云母矿床相继发现,扩大了云母资源。80年代以来,建材、地矿等部门开展对碎云母、绢云母矿的普查。经详查,探明了河北灵寿谭庄乡山门口碎云母矿,在内蒙古、辽宁、湖北等地发现绢云母矿点,在碎云母和绢云母的工业应用研究方面也取得了进展。

中国在20世纪50年代至70年代中期,曾将白云母、金云母列为战略资源,最早开采的是四川丹巴云母矿,以后新疆、内蒙古、山西、河北、山东、河南、陕西、云南等省、自治区的云母矿相继开采。主要国有矿山有新疆阿勒泰、四川丹巴、内蒙古土贵乌拉等矿山,还有上百个县办、乡镇及个体矿山。1978年前,工业原料云母的年产量为1700~2500吨,1978年后,产量逐年下降,原因是云母消费结构发生了根本变化所致。

四、长石

含钙、钠和钾的铝硅酸盐类矿物,为地壳中最常见的矿物,在火成岩、变质岩、沉积岩中都可出现。长石是几乎所有火成岩的主要矿物成分,对于岩石的分类具有重要意义。

长石的基本结构单位是四面体,它由4个氧原子围绕一个硅原子或铝原子而构成。每一个这样的四面体都和另一个四面体共用一个氧原子,形成一种三维的骨架。大半径的碱或碱土金属阳离子位于骨架内大的空隙中,配位数为8(在单斜晶系长石中)或9(在三斜晶系长石中)。长石晶体多数呈板状或沿某一结晶轴延伸的板柱状。双晶现象十分普遍,双晶律多达20多种。常见的有钠长石律、曼尼巴律、巴温诺律、卡斯巴律、肖钠长石律双晶等。它们分别存在于三斜晶体或单斜与三斜晶体中。

长石常见乳白色,但常因含有杂质而被染成黄、褐、浅红、深灰等色,有的还可具有美丽的变彩或晕色。富含钾或钠的长石主要用于陶瓷工业、玻璃工业及搪瓷工业,含有铷和铯等稀有元素的长石可作为提取这些元素的矿物原料,色泽美丽的长石可作为装饰石料和次等宝石。

五、方解石

晶系:六方晶系。

化学成分:CaCO3。

特性:为最重要的碳酸盐矿物,有完全的菱面体解理,玻璃光泽,透明至半透明,普通为白色或无色,含有其他颜色亦不少,条痕白色,硬度3.0,比重2.71,可溶于稀盐酸而起泡,纯净透明的称为冰洲石(IcelandSpar),具有强烈双折射和完全解理。

产状:石灰岩、大理岩和美丽的钟乳石之主要矿物即为方解石。在泉水中可沉积出石灰华,在火成岩内亦常为次生矿物,在玄武岩流的杏仁孔穴中,沉积岩之裂缝内常有方解石充填而成细脉,或透过生物学作用,以贝壳或岩礁的方式产出。

用途:冰洲石因具双折射,常被利用于偏光稜镜,如以一定的方式切割成柱状,可当显微镜之稜镜,检测矿物之光学性,其品质要件须为:无色透明,内部不含气泡或裂痕,不带双晶或歪曲,0.5吋(12.5mm)立方以上。一般方解石用于化工、水泥等工业原料。

产地:方解石见于中央山脉东斜面之结晶石灰岩,西部第三纪及第四纪石灰岩,以及金瓜石金铜矿床中。

六、玄武岩

1.玄武岩形成

是由火山喷发出的岩浆冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石。它在地质学的岩石分类中,属于岩浆岩(也叫火成岩)。火山爆发流出的岩浆温度高达摄氏一千二百度,因有一定的粘度,在地势平缓时,岩浆流动很慢,每分钟只流动几米远;遇到陡坡时,速度便大大加快。它在流动过程中,携带着大量水蒸气和气泡,冷却后,便形成了各种变异的形状。

2.国内分布

镜泊湖北有瀑布状、波浪状的;莺歌岭一带有圆馒头状、宝塔状的;渤海镇和沙兰乡之间,是巨蟒状和熔岩隧道等。这里地质、地貌构造新颖、形态各异,丰富多彩。

3.观感特征

玄武岩的颜色,常见的多为黑色、黑褐或暗绿色。因其质地致密,它的比重比一般花岗岩、石灰岩、沙岩、页岩都重。但也有的玄武岩由于气孔特别多,重量便减轻,甚至在水中可以浮起来。因此,把这种多孔体轻的玄武岩,叫做“浮石”。

4.主要成分

根据地质科学家分析鉴定,玄武岩的主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁(还有少量的氧化钾、氧化钠),其中二氧化硅含量最多,约占百分之四十五至五十左右。

5.日常用途

玄武岩,是生产“铸石”的好原料。“铸石”是将玄武岩经过熔化铸造、结晶处理,退火而成的材料。它比合金钢坚硬而耐磨,比铅和橡胶抗腐蚀。玄武岩还在一种铸钢先进工艺中,起到“润滑剂”的作用,可以延长铸膜寿命。同时,玄武岩还可以抽成玻璃丝,比一般玻璃丝布抗碱性强,耐高温性能好。

多气孔状的玄武岩(浮石),因为它气孔多,又相当坚硬,因此,将它搀在混凝土里,可以使混凝土重量减轻,但仍很坚固,同时有隔音、隔热等特点,是高层建筑轻质混凝土的良好骨料。浮石还是很好的研磨材料,可用来磨金属、磨石料;在工业上还可做过滤器、干燥器、催化剂等。

玄武岩是修理公路、铁路、机场跑道所用石料中最好的材料,具有耐磨、吃水量少、导电性能差、抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、沥青粘附性等优点,并被国际认可,是发展铁路运输及公路运输最好的基石。

一些艺术家,根据浮石多孔和皱、漏的特点,用来建造园林中的假山,或雕成小巧玲珑的盆景。

七、花岗岩

俗称花岗石,二氧化硅含量多在70%以上,颜色较浅,以灰白色、肉红色者较常见。主要由石英、长石和少量黑云母等暗色矿物组成。石英含量为20%~40%,碱性长石多于斜长石,约占长石总量的2/3以上。碱性长石为各种钾长石和钠长石,斜长石主要为钠更长石或更长石。暗色矿物以黑云母为主,含少量角闪石。具花岗结构或似斑状结构,按所含矿物种类,可分为黑云母花岗岩、白云母花岗岩、角闪花岗岩、二云母花岗岩等;按结构构造,可分为细粒花岗岩、中粒花岗岩、粗粒花岗岩、斑状花岗岩、似斑状花岗岩、晶洞花岗岩及片麻状花岗岩等;按所含副矿物,可分为含锡石花岗岩、含铌铁矿花岗岩、含铍花岗岩、锂云母花岗岩、电气石花岗岩等。花岗岩是一种分布广泛的岩石,各个地质时代都有产出。形态多为岩基、岩株、岩钟等。许多有色金属矿产如铜、铅、锌、钨、锡、铋、钼等,贵金属如金、银等,稀有金属如铌、钽、铍等,放射性元素如铀、钍等,都与花岗岩有关。花岗岩结构均匀,质地坚硬,颜色美观,是优质建筑石料。

花岗岩结构均匀,质地坚硬。抗压强度根据石材品种和产地不同而异,约为1000~3000公斤/厘米。花岗岩不易风化,颜色美观,外观色泽可保持百年以上,由于其硬度高、耐磨损,除了用作高级建筑装饰工程、大厅地面外,还是露天雕刻的首选之材。

八、砂岩

石英、长石等碎屑成分占50%以上的沉积碎屑岩。砂岩是源区岩石经风化、剥蚀、搬运在盆地中堆积形成。岩石由碎屑和填隙物两部分构成。碎屑除石英、长石外还有白云母、重矿物、岩屑等。填隙物包括胶结物和碎屑杂基两种成分。常见胶结物有硅质和碳酸盐质胶结;杂基成分主要指与碎屑同时沉积的颗粒更细的黏土或粉砂质物。填隙物的成分和结构反映砂岩形成的地质构造环境和物理化学条件。砂岩按其沉积环境可划分为:石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩三大类。砂层和砂岩构成石油、天然气和地下水的主要储集层。砂和砂岩可用做磨料、玻璃原料和建筑材料。一定产状的砂层和砂岩中富含砂金、锆石、金刚石、钛铁矿、金红石等砂矿。特点:砂岩,隔音、吸潮、抗破损,户外不风化,水中不溶化、不长青苔、易清理等。

九、砾岩

地层中常见的砾岩有两种:

第一是底砾岩,位于某个地层组合底部的侵蚀面上,代表长期沉积间断以后,一个新的沉积时期开始的产物,故在不整合面或假整合面上时有所见。

在野外如何识别底砾岩?可以根据以下的特点予以判断:①位于侵蚀面上,其砾石成分具有其下伏各岩层所成的砾石。②砾石的成分比较简单,常见的以石英质的砾石最多。③砾石的磨圆度良好,分选也好。④分布的范围不大,但分布的层位相当稳定。⑤同一底砾岩层中的砾石及砂粒,自下而上变细,磨圆度变好。

确定底砾岩存在与否的意义十分重要,因为它既是划分地层(系、统、组)界线的标志,又是阐明地壳运动的标志,是恢复古地理面貌、讨论区域地质发展阶段性等问题的重要资料。某些矿产的赋存,诸如金、铀、铜、金刚石、钼等也往往与底砾岩在一起。

第二种砾岩是层间砾岩,它的产生大多数是由于沉积过程中局部的环境发生变化,比如水流的冲刷、波浪的冲击、暂时的干涸、岸坡的滑动、地壳的微弱升降等均可导致层间砾岩的形成。

在野外,如何认识层间砾岩呢?主要有以下几项标志:①相夹在普通的岩层之间,与侵蚀面、不整合面、假整合面无关。②其砾石的成分与其下最接近的地层岩性相关。③有时层间砾岩层之下有冲刷面。④砾石的磨圆度较差,而且含有石灰岩、黏土岩类等容易溶解或易破碎的岩石所形成的砾石。⑤胶结物、充填物比较复杂。作为最典型的层间砾岩,就是同生砾岩,例如华北地区寒武纪地层中极为常见的竹叶状灰岩。

在观察砾岩的岩石性质时,还可以根据砾石的外形和排列情况判断其形成时的环境。例如在河流中形成的砾石的外形对称性较差,其长轴方向与水流的流向垂直,倾斜方向与水流流向相反,倾角较大,可达15°~30°。形成于海滨的砾石,排列的倾斜方向对着海洋,倾角较小,7°~8°,长轴方向与海岸平行。

十、煤

煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。

煤是一种固体可燃有机岩,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成,俗称煤炭。中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中,就发现有煤制工艺品,河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅,魏、晋时称煤为石墨或石炭。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤较早的国家,希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有《石史》,其中记载有煤的性质和产地;古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。

煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。它是古代植物经过生物化学作用和地质作用而改变其物理、化学性质,由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。

煤作为一种燃料,早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料,是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用,煤被广泛地用作工业生产的燃料,给社会带来了前所未有的巨大生产力,推动了工业的向前发展,随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。煤炭热量高,标准煤的发热量为7000大卡/千克。而且煤炭在地球上的储量丰富,分布广泛,一般也比较容易开采,因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。

煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外,更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油,即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工,从煤炭中能制造出成千上万种化学产品,所以它又是一种非常重要的化工原料,如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭作原料生产化肥。大型煤炭工业基地的建设,对我国综合工业基地和经济区域的形成和发展起着很大的作用。

此外,煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等,这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。