基督復臨安息日會青年榮譽解答手冊/自然/岩石與礦物 - 高階
| 岩石與礦物 - 高階 | ||
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| 自然 世界總會 |
技能等級 3 | 
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| 引入年份：1949 | ||
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岩石與礦物 - 高階榮譽是環保大師獎的一部分。 |
徒步旅行期間是尋找岩石和礦物標本的最佳時機。注意腳下，收集你遇到的任何有趣的發現。帶一個泥瓦匠錘（用於從岩石中釋放塊狀物）和一個重型袋（用於存放它們）會有所幫助。識別可以透過多種方式完成。你可以嘗試使用野外指南自己識別標本，或者你可以將標本帶到當地專家那裡，他們可能會幫助你。你也可以使用礦物識別鍵，例如在http://www.minsocam.org/msa/collectors_corner/id/mineral_id_keyi1.htm上找到的鍵。
等軸晶系（或立方晶系）是一種晶系，其中晶胞呈立方體形狀。這是金屬晶體中最常見和最簡單的形狀之一。等軸晶體包括
- 氯化鈉（NaCl，普通食鹽）
- 砷化鎵（GaAs）是兩種元素鎵和砷的化合物。它是一種重要的半導體，用於製造微波頻率積體電路等器件。
- 二氧化鋯（ZrO2），有時被稱為氧化鋯，是鋯的一種白色晶體氧化物。氧化鋯立方相的單晶體通常用作珠寶中鑽石的替代品。與鑽石一樣，立方氧化鋯具有立方晶體結構和高折射率。很難將優質的立方氧化鋯寶石與鑽石區分開來，大多數珠寶商都會使用熱導率測試儀透過其低熱導率（鑽石是良好的熱導體）來識別立方氧化鋯。
- 硝酸鉛是一種化學化合物，是硝酸和鉛的無機鹽，化學式為Pb(NO3)2。它是一種無色晶體或白色粉末，是一種強烈的、穩定的氧化劑。
- 氧化亞銅或氧化銅（Cu2O）是銅的一種氧化物。
在晶體學中，六方晶系是 7 個晶格點群之一（見六方晶格）。它的對稱性與底面為六邊形的直稜柱相同。六方晶體包括
- 石墨，一種純碳形式，用作潤滑劑和鉛筆芯。
- 磷灰石是少數幾種由生物微環境系統生產和使用的礦物之一。羥基磷灰石是牙釉質的主要成分。
- 石英是地球大陸地殼中第二常見的礦物。它由矽（SiO2）四面體的晶格組成。
- 綠柱石是一種寶石，化學式為Be3Al2(SiO3)6。綠柱石的六方晶體可能非常小，也可能長達數米。
正方晶格是透過沿立方晶格的一個晶格向量拉伸立方晶格而形成的，因此立方體變成底面為正方形（a 乘以 a）高度為（c，不同於 a）的矩形稜柱。正方晶體包括
- 鉛鉬礦是一種化學式為 PbMoO4 的鉬酸鉛礦物。它最常見於薄片狀晶體中，顏色為鮮豔的橙紅色到黃色，有時為棕色，儘管顏色可能變化很大。其黃色形式有時被稱為“黃鉛礦”。
- 尿素是一種有機化合物，由碳、氮、氧和氫組成，化學式為 (NH2)2CO。它是第一種從無機起始材料人工合成的有機化合物。
- 鋯石是一種屬於島狀矽酸鹽類礦物。它的化學名稱是矽酸鋯，相應的化學式為ZrSiO4。
莫氏硬度計透過更硬的材料劃傷更軟的材料的能力來表徵各種礦物的抗劃傷能力。它是由德國礦物學家弗里德里希·莫氏於 1812 年建立的，是材料科學中幾種硬度定義之一。
莫氏硬度計以十種易於獲得的礦物為基礎。作為已知最硬的天然物質，鑽石位於硬度計的頂端。材料的硬度是透過找到給定材料可以劃傷的最硬的材料和/或可以劃傷給定材料的最軟的材料來測量的。例如，如果某種材料被磷灰石劃傷但沒有被螢石劃傷，則其莫氏硬度為 4.5。
莫氏硬度是一種純粹的序數標度。例如，剛玉（9）的硬度是黃玉（8）的兩倍，但金剛石（10）的硬度幾乎是剛玉的四倍。下表顯示了與用硬度計測量的絕對硬度的比較。
| 硬度 | 礦物 | 絕對硬度 |
|---|---|---|
| 1 | 滑石 (Mg3Si4O10(OH)2) |
1 |
| 2 | 石膏 (CaSO4·2H2O) | 2 |
| 3 | 方解石 (CaCO3) | 9 |
| 4 | 螢石 (CaF2) | 21 |
| 5 | 磷灰石 (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)) |
48 |
| 6 | 正長石 (KAlSi3O8) | 72 |
| 7 | 石英 (SiO2) | 100 |
| 8 | 黃玉 (Al2SiO4(OH-,F-)2) | 200 |
| 9 | 剛玉 (Al2O3) | 400 |
| 10 | 金剛石 (C) | 1500 |
可以在野外使用礦物愛好者可能隨身攜帶的物品來製作一個簡易的硬度標度。在莫氏硬度標度上，指甲的硬度為 2.5；銅便士的硬度約為 3.5；刀片的硬度為 5.5；窗玻璃的硬度為 6.5；鋼銼的硬度為 6.5。使用這些已知硬度的普通材料可以簡單地近似估計礦物在標度上的位置。
| 硬度 | 礦物 |
|---|---|
| 2.5 | 指甲 |
| 3.5 | 銅便士 |
| 5.5 | 刀片 |
| 6.5 | 窗玻璃或鋼銼 |
礦物加工，也稱為礦物選礦，是指從礦石中提取有價值礦物的過程。
工業礦物處理工藝通常將多個單元操作結合起來，透過利用構成礦石的不同礦物的物理性質差異，實現礦物的解放和分離。
礦物加工涉及四種通用型別的操作：破碎或粒度減小、分級或透過篩分或分級分離粒度、富集透過利用物理和表面化學性質，以及脫水或固液分離。
破碎是指材料的粒度減小。破碎可以在幹物料或漿料上進行。破碎和磨碎是兩種主要的破碎過程。破碎通常在“原礦”礦石上進行，而磨碎（通常在破碎後進行）可以在幹物料或漿料上進行。
分級是根據粒度分離顆粒的通用術語。
最簡單的分級過程是篩分，即將待分離的顆粒透過一個或多個篩子。篩分裝置可以包括格柵、條形篩和金屬絲網篩。篩子可以是靜止的（通常用於非常粗的材料），也可以包含使篩子振動或搖動的機構。
分級是指利用不同粒度顆粒沉降速度差異的分級操作。分級裝置可以包括礦石分選機、氣旋、水力旋流器、耙式分級機、旋轉篩筒或流化床分級機。當進料材料含有不同密度的顆粒和不同尺寸的顆粒時，在分級過程中會發生一定程度的富集，因為沉降速度也取決於顆粒密度。
當顆粒根據其表面電位分離時，就會實現泡沫浮選。疏水性顆粒被回收至泡沫，而親水性顆粒則被排出到尾礦流中。一些礦物顆粒天生是疏水性的，而另一些則需要新增特定的試劑來改變其表面電位。氧化礦石，如鋰輝石和鉭鐵礦，可以使用草酸基捕收劑進行處理。硫化礦石可以使用黃藥或二硫代磷酸鹽型別的捕收劑回收。
顆粒可以根據其比重進行分類。重力富集過程包括
- 重介質或密介質分離
- 搖床，例如威爾費利搖床
- 螺旋
- 離心碗濃縮機
- 跳汰機是連續執行的重力富集裝置。
- 多重重力分離機
- 肯尼遜濃縮機
非導電性顆粒保持電場感應的靜電荷，因此固定在帶電滾筒上。導電性顆粒不會保持靜電荷，因此從滾筒上掉下來，因此可以分離諸如鈦鐵礦和金紅石之類的礦物。
諸如磁鐵礦和磁黃鐵礦之類的礦物天生具有磁性，因此可以使用強磁鐵將其與非磁性顆粒分離。
- 金剛石除了用作寶石外，還有許多工業用途。由於金剛石是已知最硬的礦物，因此它作為切割工具無與倫比。它們也用作研磨劑。
- 銅是良好的導電體，因此它常用於家用電線。
- 矽可以被製成導電或抗電流的材料，因此被稱為半導體。半導體是電子行業的基石。
- 滑石是莫氏硬度標度上的第一種礦物。它被磨成細粉，用作嬰兒爽身粉。
- 石墨是純碳的一種形式。它與粘土混合製成鉛筆芯。它也以粉末形式用作潤滑劑。
- 石英晶體具有壓電性質，即它們在施加機械應力時會產生電流。該電流以高度規律的速率變化，使石英成為稱為振盪器的電子電路的基礎。由於它們的振盪頻率非常穩定，因此石英晶體被用於時鐘和手錶中。
- 紅寶石是另一種具有工業用途的寶石。它常用於雷射器。
- 岩鹽是氯化鈉的礦物形式，更廣為人知的是食鹽。它不僅用於調味食物，還用於降低水的熔點，使冰從路面和人行道上融化。
- 螢石在一些高效能望遠鏡和相機鏡頭元件中代替玻璃使用。它也被用作助熔劑，降低鋼生產中原料的熔點，有助於去除雜質。
- a. 晶體
- 具有規則的三維分子結構
- b.隱晶質
- 隱晶質是一種岩石結構，其晶體非常細小，以至於即使在薄片中用透射偏光顯微鏡觀察，其晶體性質也只有模糊地顯露出來。在沉積岩中，燧石和燧石是隱晶質的。金剛石的一種形式，稱為碳硼石，也是隱晶質的。火山岩，尤其是酸性火山岩，如霏細巖和流紋岩，可能具有隱晶質基質，與純黑曜岩（酸性）或玄武玻璃（基性）不同，後者是天然岩石玻璃。
- c. 角礫岩
- 角礫岩是一種由岩石或礦物碎屑組成的岩石，這些碎屑呈角狀，嵌入基質中，基質是一種膠結物質，其成分可能與碎屑相同或不同。角礫岩可能起源於多種不同的方式，如沉積角礫岩、構造角礫岩、岩漿角礫岩、衝擊角礫岩和熱液角礫岩。
- d. 非晶質
- 非晶體材料，沒有長程有序，被稱為無定形、玻璃態或玻璃狀材料。
- e. 纖維狀斷口
- 當礦物形成細密的毛髮狀絲狀物時，就會發生纖維狀斷口。
- f. 玻璃光澤
- 礦物表面的玻璃光澤或光彩。石英和螢石表現出玻璃光澤。
- g. 鐘乳石
- 鐘乳石是一種地質岩石構造，存在於沉積岩和某些火山岩中。鐘乳石本質上是帶有內部晶體構造的岩石空腔。最常見的鐘乳石的外層通常是石灰岩或類似岩石，而內部則包含石英晶體和/或玉髓沉積物。
- h. 石化
- 石化是指有機物質轉化為石頭或類似物質的過程。它與石化基本同義。樹木石化是這一過程最著名的結果。
- i. 鐘乳石
- 鐘乳石是石筍的一種，是懸掛在石灰岩洞穴天花板或牆壁上的次生礦物。
- j. 熒光
- 熒光是一種發光現象，主要存在於冷物體的光學現象中，其中分子吸收光子會觸發發射另一個波長更長的光子。例如，一些礦物在紫外光照射下會發出綠色光（綠光波長比紫外光長）。
天然金屬是指自然界中能夠自由存在的21種金屬中的任何一種。這些金屬包括鎘、鉻、銦、鐵、鎳、碲、錫、鈦和鋅，以及兩組金屬：金族和鉑族。金族包括金、鋁、銅、鉛、汞和銀。鉑族包括鉑、銥、鋨、鈀、銠和釕。
你可以在 http://egwdatabase.whiteestate.org/nxt/gateway.dll?f=templates$fn=default.htm$vid=default 線上搜尋艾倫·懷特的著作。以下引用的文字是在搜尋“鑽石”、“花崗岩”和“大理石”時找到的。你可以討論這些文字，或者嘗試搜尋“珠寶”、“寶石”、“黃金”、“白銀”或其他岩石或礦物。
- 然後我看到了地球上的人們。有些人被上帝的使者包圍，有些人則處於完全的黑暗中，被邪惡的使者包圍。我看到一隻手臂從天國伸下來，握著一根金杖。杖頂有一頂鑲滿鑽石的冠冕。每一顆鑽石都發出明亮、清晰、美麗的光芒。冠冕上刻著這些字：“凡得著我的人皆蒙福，必得永生。”
- 在這頂冠冕之下，還有一根權杖，權杖上也放置了一頂冠冕，冠冕中央是寶石、黃金和白銀，反射著一些光。冠冕上的銘文是：“塵世珍寶。財富是力量。凡得著我的人皆有榮耀和名聲。”我看到一大群人奮力向前，想要得到這頂冠冕。 - 《教會見證》，卷1，第347-348頁
- 以色列人服從雲柱的引導，離開利非訂，在那裡逗留了一段時間，繼續向西奈山進發。他們的行進路線穿過開闊的平原，越過陡峭的山坡，穿過狹窄的峽谷。他們一次又一次地穿過沙地，因為巨大的巨石堆擋住了他們的去路，似乎無法繼續前進，這時，一條狹窄的通道就會出現，當他們穿過這條通道後，另一個荒涼無趣的平原就會展現在他們眼前。
- 他們現在被要求穿過這些深邃的礫石通道。這是一幅多麼壯觀的景象！數百萬人被高聳在兩側數百英尺高的花崗岩懸崖所包圍，白天跟隨移動的雲柱，夜晚被火柱守護，就好像上帝的眼睛直視著他們。基督在這曠野學校裡，正在教導他的子民對上帝的信仰和信任的第一課。 - 《時代徵兆》，1880年4月22日，第1段
- 大衛要歸到他列祖的日子臨近了；但在他的生涯結束之前，他將注意力轉向為耶和華建造的聖殿。大衛不是耶和華選定的建造聖殿的人；但他心中沒有嫉妒，也毫不減輕對聖殿的熱情和熱忱。他已經準備了大量的珍貴材料——金、銀、瑪瑙、各種顏色的寶石、大理石和最珍貴的木材。現在，他收集的所有這些珍寶都必須交給別人；因為其他人的手必須為神的寶座——神同在的象徵——建造房屋。 - 《復臨與先驅報》，1888年12月11日，第1段