打开地壳宝藏
天然水晶簇 | 图片来源：pixabay
我们脚下的地壳是由岩石组成的，不要以为它们只是路边不起眼的石子，构成岩石的基本单元——矿物，对我们可是非常有用的。有的矿物只含有一种元素，比如金刚石只含有碳元素，有的则是由多种元素组成的化合物，如石英（主要成分为二氧化硅）包含了硅元素和氧元素。
1889年，美国化学家克拉克通过分析世界各地的岩石样本，得出了地壳中各种元素的质量比例。地壳中最多的元素是两种非金属元素——氧（46.1%）和硅（28.2%），其次是一些金属元素，占比从大到小分别是铝、铁、钙、钠、镁和钾，其他元素只占了剩下的不到1%。不过在整个地球中，数量最多的还要属铁元素，它有很大一部分比例都藏在地球内部，密度极高的地核就是个“大铁球”。
在地壳中，这些元素大多以矿物的形式存在，分为两大类：硅酸盐和非硅酸盐。硅酸盐是含有硅和氧的无机化合物，它们占了地壳矿物的90%以上，所以不难理解，氧和硅为什么会占据地壳元素总质量榜的第一和第二。
矿物是天然且纯净的无机物，在常温下是固体。自然界中矿物存在的形态和我们日常生活中看到的平整光滑的金属或圆润的宝石并不一样，这些是矿物经过加工后的样子，而它们原本的模样千姿百态。
矿物属于晶体，构成它们的原子或分子都非常有秩序，排列十分整齐，因此会呈现出规则的几何形状，那些挂在山洞中的棱柱状晶体都是大自然雕琢出来的。矿物们还会聚集在一起组成各种规律而复杂的形态，比如像一丛植物一样的晶簇、如同一朵菊花的放射状晶体，还有葡萄串般的小球堆。
下面我们就来认识几类生活中常见的矿物和它们的用途吧！
金属
金、银、铜、铁、铝，你一定不陌生，但除了金等不容易和其他元素发生化学反应的金属元素，其他金属元素在往往都是从化合物中“拆”出来的。比如用来冶炼铁单质的矿物有赤铁矿（氧化铁）和磁铁矿（四氧化三铁）等；用来冶炼铜的有辉铜矿（硫化亚铜）和黄铜矿（二硫化亚铁铜）等，它们都至少含有两种元素。金属的特点是具有亮闪闪的光泽，而且强度高、延展性（可被碾压延伸开来的性质）好，摔摔打打也不会断。大到建筑、汽车，小到手机、螺丝钉，金属已经融入了现代生活的方方面面。
石墨
你最经常接触的石墨要属铅笔芯，它的成分很简单——只有一种碳元素，碳原子们一层层排列，层与层之间比较松散，容易滑动，所以适合用来书写。单层的石墨就是大名鼎鼎的石墨烯，拥有优异的光学和电学特性。
石膏
老师们最经常用的粉笔就来自于石膏，硫酸钙是它的主要成分。石膏和石墨一样质地比较软，可以轻易塑造成各种形状，所以美术教室里摆放的白色雕像通常是石膏制成的。它还是一种应用非常广泛的工业和建筑材料。
石英
石英在我们的生活中随处可见，细碎颗粒状的石英就是我们所说的沙子。沙子看起来灰溜溜的，但其实如果你拾起一颗沙粒，就会发现它是无色透明的，这是因为构成它的二氧化硅是无色透明的，用它烧制的玻璃自然也是透明的。许多建筑材料也需要用到石英。纯净的石英结晶体就是我们所说的水晶。
宝石
亮晶晶的宝石是矿物加工后呈现出的华丽形态，它们总是被陈列在打着聚光灯的玻璃橱窗中，或者被佩戴在身上作为装饰物。钻戒上最闪亮夺目的中心——钻石就是由金刚石（也是碳单质）雕琢而来的。金刚石是自然界中最硬的矿物，可以用来制成钻头用于工业加工和钻探。宝石的色彩像彩虹一样缤纷，这往往与它们所含的金属离子密不可分，例如红宝石是一类红色的刚玉，主要成分是无色的氧化铝，但由于其中掺杂了铬离子才显现为艳丽的红色，水晶的颜色也是同样的道理。
可以说，正是各种各样的矿物塑造了我们今天繁荣的文明，它们是地球赐予人类的珍贵宝藏。
舒良树.普通地质学 第3版 彩色版[M].武汉：中国地质大学出版社.2013.
作者：Mirror
审稿：于颖卓，中科院地理科学与资源研究所博士
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