『壹』 地殼由哪幾部分構成
地球是由外部圈層和內部圈層兩大部分構成的。外部圈層包括大氣圈、水圈和生物圈;內部圈層包括地殼、地幔和地核三部分。地殼是內部圈層的最外層,由風化的土層和堅硬的岩石組成,所以地殼也可稱為岩石圈。地殼只佔地球體積的0.5%。如果把地幔、地核比作蛋清和蛋黃,那地殼就像蛋殼。
地殼的厚度在地球各地是不同的。有的地方較厚,如我國青藏高原厚度可達60~80公里;有的地方較薄,如大西洋海盆厚度僅有5~6公里,太平洋海盆厚約8公里。海陸地殼的平均厚度約為33公里,僅佔地球半徑的二百分之一。
地殼雖然很薄,但它上下層的物質結構並不相同。地殼的上部主要由密度較小、比重較輕的花崗岩組成。它的主要成分是硅、鋁元素,因此,這一層又稱為「硅鋁層」。地殼的下部主要由密度較大、比重較重的玄武岩組成。它的主要成分是鎂、鐵、硅元素,所以這一層又稱「硅鎂層」。在大洋底部,由於地殼已經很薄,一般只有硅鋁層而沒有硅美層。此外,在地殼的最上層,還有一些厚度不大的沉積岩、沉積變質岩和風化土,它們構成地殼的表皮。
地殼並不是靜止不動和永久不變的。在漫長的地球歷史中,滄海桑田的巨變時有發生。大陸漂移、板塊運動、火山爆發、地震等等都是地殼運動的表現形式。地殼還受到大氣圈、水圈和生物圈的影響和侵蝕,形成各種不同形態和特徵的地殼表面。其中土壤與人類的活動關系最為密切。
在地殼中,蘊藏著極為豐富的礦床資源。現在已探明的礦物就有2000多種,其中金、銀、銅、鐵、錫、鎢、錳、鉛、鋅、汞、煤、石油等,都是人類物質文明不可缺少的資源。
『貳』 地球上地殼中什麼元素最多
岩石圈中地殼蘊藏有90多種自然存在的化學元素,其中氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂等8種元素的含量,約佔地殼總重量的97.13%,其餘幾十種元素的總含量不足3%。地殼中含量最多的元素是氧,約佔地殼總含量的一半,其次是硅,佔1/4強;上地幔的物質成分為鐵鎂質硅酸鹽類。正是由於地殼中存在著豐富的化學物質,才構成了地球中豐富多樣的礦產資源。
地殼中各元素的含量從大到小依次為氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫
百分比分別為:氧48.06%、硅26.30%、鋁7.73%、鐵4.75%、鈣3.45%、鈉2.74%、鉀2.47%、鎂2.00%、氫0.76%、其他0.76%
『叄』 地球上鋰礦產資源的儲量有多大還能用多少年
如果單單指鋰資源,那是億噸級別的,因為海水也可以提取鋰。如果是指目前開采成本較低的鋰資源,那估計在1300萬t左右,智利,中國,澳大利亞依次是儲量最大的三個國家。幾乎占據了目前「低成本鋰」儲量的90%。時間的話無法估算的。
自然生成的可以經濟開採的鋰資源。在自然界中已發現鋰礦物和含鋰礦有150多種。作為製取鋰的礦物原料主要是鋰輝石、鋰雲母、磷鋰鋁石(含Li2O7.1%~10.1%)、透鋰長石(含Li2O2.9%~4.8%)及鐵鋰雲母(含Li2O1.1%~5%),其中前3個礦物最為重要。
智利、中國和阿根廷是碳酸鋰產能最大的3個國家,2007年,該3國滿足了全球94%的碳酸鋰需求。智利、中國、阿根廷都有較多的鋰礦儲量,但它們都在南美洲國家玻利維亞的烏尤尼鹽沼(Salar de Uyuni)面前黯然失色。
特點
鋰為稀鹼元素之一,在自然界分布比較廣泛,在地殼中平均含量為20×10-6(泰勒,1964),在主要類型岩漿岩和主要類型沉積岩中均有不同程度的分布,其中在花崗岩中含量較高,平均含量達40×10-6(維諾格拉多夫,1962)。
在自然界中已發現鋰礦物和含鋰礦有150多種,其中鋰的獨立礦物有30多種,大部分是硅酸鹽(佔67%)及磷酸鹽(佔21.2%),其他則很少。
作為製取鋰的礦物原料主要是鋰輝石(含Li2O5.8%~8.1%)、鋰雲母(含Li2O3.2%~6.45%)、磷鋰鋁石(含Li2O7.1%~10.1%)、透鋰長石(含Li2O2.9%~4.8%)及鐵鋰雲母(含Li2O1.1%~5%),其中前3個礦物最為重要。
『肆』 世界上有多少種礦產資源
現已發現的礦產有168種,探明有一定數量的礦產有153種。
按其經濟用途分為:①能源礦產資源。包括煤炭、石油、天然氣,泥炭、油頁岩及鈾、釷、鋰等核燃料;②金屬礦產資源。又分黑色及有色金屬兩大類。主要有鐵、錳、鉻、鋁、銅、鉛、鋅、鎳、錫、鎂、鈦等;③非金屬礦產資源。如磷、鹽、硫、硼、砷、明礬石、金剛石、石墨、雲母、石棉、石灰石、白雲石、高嶺土、耐火粘土等;④水氣礦產3種。
按其工業利用特徵分為:①鋼鐵工業原料。如鐵、錳、鉻及鎳、釩、鎢、鉬等合金鋼原料;②有色金屬工業原料。已發現70多種,按其特性和比重,又分為輕有色金屬(比重小於4.5克/厘米3,如鋁、鎂、鈦),重有色金屬(比重大於4.5克/厘米3,如銅、鉛、鋅、鎳、錫、銻、汞、鉍、鎘),貴金屬(金、銀、鉑族),半金屬(如硒、碲、硅、砷、硼等),稀有及稀土金屬(如鎢、鉬、鉭、鈮、鋯、鋰、鈹、鎵、銦、銣、銫、鐳、釷、鈾、鈈等);③動力工業原料。如煤炭、石油、油頁岩等;④化學工業原料。如天然氣、硫磺、硫鐵礦、磷灰石,鉀鹽、芒硝、天然鹼、重晶石、石膏等;⑤建材工業原料。如各種石料、石灰石、耐火材料、粘土等。
鎢的保有儲量(WO3)123萬噸,基礎儲量265萬噸,資源量262萬噸,資源總量527萬噸。鎢儲量居世界第一位,佔世界總儲量的41%。
錫的保有儲量94.9萬噸,基礎儲量126.2萬噸,資源量83.3萬噸,資源總量211.5萬噸。錫礦儲量佔世界的12.4%,居世界第三。
『伍』 元素大約有多少種地殼中含量較多的元素有哪些
宇宙中的物資分為有行物資和無形物質兩種。人們把恆星,行星以及星雲等物質稱為有形物質。宇宙中還有另一種物質。如無線電波,紅外線,紫外線,可見光;X射線;等電磁波和中子,質子;中微子等,這些物質中,除了可見光我們肉眼可以看見以外,其他的都是我門肉眼看不見的。但是這些都是構成有形物質最基本的東西,人們稱他們為微觀粒子.是氧
地殼中各元素的含量從大到小依次為氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫
百分比分別為:氧48.06%、硅26.30%、鋁7.73%、鐵4.75%、鈣3.45%、鈉2.74%、鉀2.47%、鎂2.00%、氫0.76%、其他0.76%岩石圈中地殼蘊藏有90多種自然存在的化學元素,其中氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂等8種元素的含量,約佔地殼總重量的97.13%,其餘幾十種元素的總含量不足3%。地殼中含量最多的元素是氧,約佔地殼總含量的一半,其次是硅,佔1/4強;上地幔的物質成分為鐵鎂質硅酸鹽類。正是由於地殼中存在著豐富的化學物質,才構成了地球中豐富多樣的礦產資源。地殼中各元素的含量從大到小依次為氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫
百分比分別為:氧48.06%、硅26.30%、鋁7.73%、鐵4.75%、鈣3.45%、鈉2.74%、鉀2.47%、鎂2.00%、氫0.76%、其他0.76%
『陸』 地殼中含有很多金屬,含量最多的金屬元素是什麼有哪些作用
文明的發展離不開資源,沒有豐富資源的支撐,人類的科學技術就不可能取得長足的發展。鐵是柔韌而延展性較好的銀白色金屬,用於制發電機和電動機的鐵芯,鐵及其化合物還用於制磁鐵、葯物、墨水、顏料、磨料等,是工業上所說的「黑色金屬」之一。
在地殼當中含量最多的元素就是鋁元素了。鋁元素不僅在地殼的金屬含量當中拔得頭籌,在人體元素含量當中也是當之無愧的第一。
鋁元素不僅在地殼的金屬含量當中拔得頭籌,在人體元素含量當中也是當之無愧的第一,過度的開采導致目前生態環境有了很大的影響。各種機械重工業破壞了脆弱的生態,而保護地球最好的方法就是節能環保,從你我做起。
『柒』 地球上的可用資源還有多少
世界主要資源儲量:
1、石油的世界總儲量,悲觀地估計為2700億噸,樂觀地估計為6500億噸。在油砂和油頁岩中還有7000億噸。但能經濟地回採的約有1750億噸。按悲觀估計,回採量最少約1000億噸。世界年耗油量30億噸推算,可用130年左右。但是全世界已查明的石油可采儲量僅879億噸。如每年開采30億噸,不到30年就可用光。
2、天然氣儲量約1800億噸到4000億噸。全世界天然氣的可采儲量為70多億立方米。有一種看法是,全世界可開採的天然氣總儲量高達281億立方米,也只滿足170年的需求。
煤炭已證實的儲量為14000億噸。按全世界的耗煤量計算,可用500年。還有一種估計是,全世界煤儲量的預測量是10萬億噸,但可供採掘的只有約7000億噸。以每年開采量34億噸計算,只能維持200年。
3、鈾的可供作核燃料的礦產資源儲量為400萬噸。僅西方世界已證實有209萬噸。即使核技術迅速發展,這個儲量也要到快中子增殖反應堆迅速生產出比自身所消耗的還要多的核燃料之後很長一段時間才用完。
4、世界水力資源的理論蘊藏量38億千瓦,可開發的有11萬千瓦/小時。
但可用資源的總量是相對而言的,比如太陽能就是一種可用資源,但你能難定義它是否算是地球上的資源。又比如「硅」在宇宙中的儲量排在第八位。在地殼中,它是第二豐富的元素,構成地殼總質量的26.4%,僅次於第一位的氧(49.4%)。以前應用技術不發達時,都被當做垃圾。還比如「氟」,以前是個寶,但因為有破壞臭氧等危害,現在就是一種淘汰資源。
『捌』 地殼中有哪些元素
主量元素: 主量元素有時也稱為常量元素,是指那些在岩石中(≠地殼中)含量大於1%(或0.1%)的元素,在地殼中大於1%的8種元素都是主量元素,除氧以外的7種元素在地殼中都以陽離子形式存在,它們與氧結合形成的氧化物(或氧的化合物),是構成三大類岩石的主體,因此又常被稱為造岩元素。 地殼中重量百分比最大的10個元素的順序是:O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H,若按元素的原子克拉克值(原子個數),則原子個數最多的元素是:O>Si>H>Al>Na>Mg>Ca>Fe>K>Ti。Ti、H(P)在地殼中的重量百分比雖不足1%,但在各大類岩石中頻繁出現,也常被稱為造岩元素。 上述地殼中含量最高的十種元素,在各類岩石化學組成中都占重要地位。雖然不同類型岩石的礦物成分有差異,但主要礦物都是氧化物和含氧鹽,尤其是各種類型的硅酸鹽,因此可將整個地殼看成一個硅酸鹽礦物集合體。 岩漿岩是地殼中分布最廣的岩石大類,從酸性岩直到超基性岩,主要礦物都是硅酸鹽,不同的是:超基性岩和基性岩主要由鎂、鐵(鈣)的硅酸鹽組成,中、酸性岩主要由鉀、鈉的鋁硅酸鹽和氧化物組成。大陸地殼中上部中酸性岩石佔主導的地位,下部中基性岩為主體;大洋地殼以基性岩石為主,因此地球科學家常稱地殼為硅酸鹽岩殼。也有的學者將以中酸性岩為主的部分稱為硅鋁質地殼,將以基性岩為主的部分稱為硅鎂質地殼。 由此可知:地殼中主量元素的種類(化學成分)決定了地殼中天然化合物(礦物)的類型;主要礦物種類及組合關系決定了其集合體(岩石)的分類;而地殼中主要岩石類型決定了地殼的基本面貌。微量元素: 在地殼(岩石)中含量低於0.1%的元素,一般來說不易形成自己的獨立礦物,多以類質同象的形式存在於其它元素組成的礦物中,這樣的元素被稱為微量元素。比如:鉀、鈉的克拉克值都是2.5%,屬主要元素,在自然界可形成多種獨立礦物。與鉀、鈉同屬第一主族的銣、銫,由於在地殼中的含量低,在各種地質體中的濃度亦低,難以形成自己的獨立礦物,主要呈分散狀態存在於鉀、鈉的礦物中。硫(硒、碲)和鹵族元素: 在地殼中,除氧總是以陰離子的形式存在外,硫(硒、碲)和鹵族元素在絕大多數情況下都以陰離子形式存在。雖然硫在特定情況下可形成單質礦物(自然硫S2),硫仍是地殼中除氧以外最重要的呈陰離子的元素。硫在熱液成礦階段能與多種金屬元素(如貴金屬Ag、Au,賤金屬Pb、Zn、Mo、Cu、Hg等)結合生成硫鹽和硫化物礦物,這些礦物是金屬礦床的物質基礎 。若礦物結晶時硫含量不充分,硒可以進入礦物中占據硫在晶格中的位置,硫、硒以類質同象的方式在同種礦物中存在。碲與硫的晶體化學性質差別比硒大,故碲通常不進入硫化物礦物,當硫不足時,它可以結晶成碲化物。 氯、氟等鹵族元素,通過獲得一個電子就形成穩定的惰性氣體型(8電子外層)的電層結構,它們形成陰離子的能力甚至比氧、硫更強,只是因為鹵族元素的地殼豐度較氧、硫低得多,限制了它們形成獨立礦物的能力。鹵族元素與陽離子結合形成典型的離子鍵化合物。離子鍵化合物易溶於水,但氣化溫度較高,在乾旱條件下,鹵化物還是比較穩定的。當鹵族元素的濃度較低,不能形成獨立礦物時,它們進入氧化物,在含氧鹽礦物中,常見它們以類質同象方式置換礦物中的氧或羥基金屬成礦元素: 在地質體中金屬元素多形成金屬礦物(硫化物、單質礦物或金屬互化物,部分氧化物),在礦產資源中作為冶煉金屬物質的對象。 金屬成礦元素按其晶體化學和地球化學習性以及珍稀程度可以分為:貴金屬元素、金屬元素、過渡元素、稀有元素、稀土元素。 貴金屬元素Ag、Au、Hg、Pt等,貴金屬元素在地殼中主要以單質礦物,硫化物形式存在,在地質體中含量低,成礦方式多樣,但礦物易分選,元素化學穩定性高,成礦物質的經濟價值高; 金屬元素Pb、Zn、Cu(又稱賤金屬元素)、Sb、Bi等,在地殼中主要以硫化物形式存在。成礦物質主要通過熱液作用成礦,硫(硒、碲)的富集對成礦過程有重要意義。礦床中成礦元素含量較高,是國民經濟生活中廣泛應用的礦產資源; 過渡元素Co、Ni、Ti、V、Cr、Mn和W、Sn、Mo、Zr、Hf等,這些元素在自然界多以氧化物礦物形式存在,部分也可形成硫化物(如鉬)或硫鹽(如錫)。 稀有元素Li、Be、Nb、Ta、Ti、Zr在地殼中含量很低,主要形成硅酸鹽或氧化物。 稀土元素釔和鑭系元素統稱為稀土元素,地殼中稀土元素含量低,但它們常成組分布。稀土元素較難形成自己的獨立礦物,主要進入鈣的礦物,在礦物中類質同象置換鈣。較常見的稀土元素礦物和含稀土元素的礦物都是氧化物或含氧鹽類礦物。親生物元素和親氣元素: 主要有C、H、O、N和P、B,它們是組成水圈、大氣圈和生物圈的主要化學成分,在地殼表層的各種自然過程中起著相當重要的作用。部分微量元素(如Zn、Pb、Se等)以及在地殼表層和水圈中富集的元素Ca、Na、F、Cl等對生命的活動有重要意義,具親生物的屬性。某些親生物元素的過量或饋乏不僅會影響生命物體的正常發育,嚴重時還會引起一些物種的絕滅。放射性元素: 現代地殼中存在的放射性元素(同位素)有67種。原子量小於209的放射性同位素僅有十餘種,它們是:10Be,14C,40K,50V,87Rb,123Te,187Re,190Pt,192Pe,138La,144Na,145Pm,147Sm,148Sm和149Sm,自84號元素釙(Po)起,元素(同位素)的原子質量都等於或大於209,這些原子核都有放射性,它們都是放射性同位素。 現代核物理技術的高度發展,已經能夠通過中子活化及核合成技術生成許多新的放射性元素(同位素),若將這些元素計算在內,元素周期表內的元素總數應增加到109個。(2)礦物的分類、晶形及其物理性質 地殼中各種元素多數組成化合物,並以礦物的形式出現。礦物多數是在地殼(地球)物理化學條件下形成的無機晶質固體,也有少數呈非晶質和膠體。礦物學是地球科學中研究歷史最悠久的分支學科之一。自有人類以來就開始了對礦物的認識和利用,人類有了文字就有了對礦物認識的記載。礦物學作為一門獨立的學科已有近三個世紀的歷史了,20世紀20年代以來在礦物學研究中逐步引入了現代科學技術的研究手段和方法,使礦物學進入了由表及裡、由宏觀到微觀的研究層次,開始了礦物成分、結構與物理性質、開發應用綜合研究的新階段。 迄今發現的礦物種數已達3000餘種。常見的造岩礦物只有十餘種,如石英、正長石、斜長石、黑雲母、白雲母、角閃石、輝石、橄欖石等,其餘屬非造岩礦物。按礦物中化學組分的復雜程度可將礦物分成單質礦物和化合物。化合物按與陰離子的結合類型(化學鍵)劃分大類,主要大類有:硫化物(包括砷、銻、鉍、碲、硒的化合物);氧的化合物;以及鹵化物。在各大類中按陰離子或絡陰離子種類可將礦物劃分類,各類中按礦物結構還可以劃分亞類,在亞類中又可以進一步劃分部、族和礦物種。硫化物及其類似化合物: 在礦物分類中,硫化物大類還可以分成三個礦物類。硫化物礦物的總特徵是:首先,它們由金屬陽離子與硫等陰離子之間以共價鍵方式結合形成。它們在地殼中的總量很低(<1%),但礦物種較多,占礦物種總數的16.5%。硫化物礦物的生成多與成礦作用有關,即絕大多數礦床中的金屬礦物都屬硫化物大類;其次,硫化物類礦物透明度和硬度較低,但通常色澤鮮艷、有金屬(半金屬)光澤、比重也較大;最後,結晶程度較好,硫與其它元素結合時配位方式多樣,因此晶體結構類型多,晶體形態多樣,容易識別。 在成員眾多的硫化物礦物家族中,方鉛礦(PbS)、閃鋅礦(ZnS)、黃銅礦(CuFeS2)、黝錫礦(Cu2SnFeS4)和黃鐵礦(FeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)、雄黃(As4S4)、雌黃(As2S3)、辰砂(HgS)等是最常見的硫化物。此外,還有硒化物和碲硫化物。氧的化合物: 幾乎所有造岩礦物都是硅酸鹽和氧化物,如長石、雲母、角閃石、輝石等。但也有一些氧化物和含氧鹽主要與成礦作用有關,如錫石(SnO2)和黑鎢礦((FeMn)WO4)、磁鐵礦(Fe2+Fe3+O4)、鈦鐵礦(FeTiO3),是錫、鎢、鐵礦床中的資源礦物(礦石礦物)。單質及其類似物: 它們在礦物分類中也是一個大類,包括由單質原子結晶的礦物和多種原子結合的金屬互殼重量的1%,但成礦能力很強,如自然銅(Cu)、銀金礦(AgAu)、自然鉑(Pt)、金剛石(C)、石墨(C)和自然硫(S)都可富集成礦。單質礦物中原子以金屬鍵或共價健和分子健相結合,原子間緊密堆積,礦物晶體對稱性高。寶石礦物: 寶石鮮艷的顏色和絢麗的光澤使其具有很高的價值 在礦物學分類中並未劃分此大類,但它們是具特殊經濟意義的礦物群體。經過加工,能用於裝飾的礦物,稱為寶石礦物。寶石礦物主要有以下特點:第一是晶瑩艷麗,光彩奪目,即礦物的顏色和光澤質地優良。第二是質地堅硬,經久耐用,即寶石礦物的硬度較大;第三是稀少,即礦物產量少,又有一定的價值。據以上特徵,能稱為寶石礦物的只可能是氧的化合物和單質礦物中的少數非金屬礦物。自然界的寶石礦物共有百種,較重要的約20種。最貴重的寶石有四種:鑽石、紅寶石、藍寶石和祖母綠(見彩色照片)。 鑽石的寶石礦物是金剛石(C),它屬單質非金屬礦物,是硬度最大的礦物。金剛石結晶溫度(>1100℃)和壓力(>40Pa)很高,是元素碳在距地表大約200km或更深處結晶的晶體。 紅寶石和藍寶石是兩種極貴重的寶石,其寶石礦物都是剛玉(Al2O3)。剛玉雖是較常見的礦物,但能成為寶石礦物的剛玉僅出現在某些石灰岩和中酸性岩漿岩的接觸帶、基性岩牆及純橄欖岩中,成為寶石礦床還需經過沉積作用,即在碎屑礦物中聚集。 還有一種寶石 祖母綠也十分名貴,它的寶石礦物是綠柱石(Be3Al2〔Si6O18〕),綠柱石是環狀構造硅酸鹽,主要產於岩漿晚期形成的偉晶岩和一些高溫熱液形成的脈狀岩石中,作為寶石礦物的綠柱石主要產在熱液脈中,而且十分罕見。 礦物的形態由礦物的晶形和結晶程度決定。礦物的結晶程度主要受礦物生長時的物理化學環境控制,而礦物的晶形則與礦物的晶體結構有關。晶體是晶體結構的最小單位(晶胞)在三維空間重復增長的結果,如果晶體結構的對稱性高,晶體的對稱性也高。三維對稱的晶體呈粒狀晶體(如金剛石、方鉛礦等),二維對稱的晶體沿C軸發育的為長柱狀(如針鎳礦),若C軸不發育的呈片狀(如輝鉬礦、雲母等)。化學鍵的各向異性也影響晶體的形態,如金紅石、輝銻礦的八面體化學鍵沿C軸延伸,它們的晶體發育成柱狀、針狀或毛發狀(圖4-1)。硅酸鹽礦物晶形與其結構的對應關系,將在岩漿岩組成礦物中作簡要介紹。 晶體:a石英 b長石 c石榴子石 礦物的比重是單位體積中礦物的重量與4℃水重量之比,礦物的密度是單位體積中礦物的質量,兩者概念不同,但數值相當。決定礦物比重和密度的主要因素是:陽離子的原子量、晶體中的原子間距和原子的配位數。例如,方解石CaCO3和菱鋅礦ZnCO3結構相同,但Ca、Zn的原子量分別是40.08和65.57,因而方解石的密度(2.71g/cm3)就比菱鋅礦(4.45g/cm3)小。又如文石和方解石的成分都是CaCO3,但兩者的配位數分別為9和6,兩者的密度就有差異,分別是2.95g/cm3和2.23g/cm3。 礦物硬度是礦物內部結構牢固性的表現,主要取決於化學鍵的類型和強度:離子鍵型和共價健型礦物硬度較高,金屬鍵型礦物硬度較低。硬度也與化學鍵的鍵長有關,鍵長小的礦物硬度較大。離子價態高低和配位數大小對礦物硬度有一定影響,離子價態高,配位數較大的礦物硬度也較大。 礦物的顏色由礦物的成分和內部結構決定。組成礦物的離子的顏色,礦物晶體中的結構缺陷,以及礦物中的雜質和包裹體等,都可影響礦物的顏色。在離子鍵礦物晶體中,礦物的顏色主要與離子的顏色有關,如Cu2+?離子為綠色,銅的氫氧化物,碳酸鹽和硫酸鹽礦物都呈綠(黃)色,又如Ca2+?離子無色,Fe2+?、Mn2+?離子主要呈灰、紅色,故白鎢礦(CaWO4)為灰白色,黑鎢礦(MnFe)WO4為黑 褐色。共價鍵化合物礦物中離子受極化作用的影響,礦物的顏色與離子的顏色無明確關系,如黃銅礦為金黃色,而輝銅礦則是煙灰色。 礦物的透明度指礦物對光吸收性的強弱。受礦物顏色、裂隙、放射性物質含量等影響,也與化合物化學鍵類型有關。 礦物表面反射光的能力稱為光澤,按反射光能力由強到弱可分為金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤和玻璃光澤。礦物光澤受化合物化學鍵型、礦物的成分結構和礦物表面的性質等條件的制約。光澤是評價寶石的重要標志。 礦物的導電性與化學鍵類型有關,金屬鍵型礦物導電性強、離子鍵和共價鍵礦物不導電或僅有弱導電性。某些礦物有特殊的電學性質,如電氣石在加熱時可產生電荷,具焦電性,石英晶體在加壓時可產生電荷,具壓電性,這些性質被應用於現代技術和軍事工業。 礦物還有一些其他的物理性質,如過渡性元素的礦物(磁鐵礦、磁黃鐵礦等)常具磁性。某些礦物具磁性是殼幔產生局部磁場的基礎,礦物的熱導性、熱膨脹率、放射性、表面吸附能力等物理性質對礦物的利用價值也有影響。
『玖』 地球上的礦物資源到底有多少,會被人類耗盡嗎
人類要發展必須依靠資源,而我們地球上的資源也不是無窮無盡的,我們每用一點就會少一點,因為現在的可再生能源還不是我們的主流能源,畢竟可再生能源的利用范圍是有限的,所以我們必須要對我們的發展做出可持續計劃。
可以這樣說世界目前處於高速發展的時期,我們需要更多的資源,世界人口基數比較龐大,利用的資源也是非常多的,還有許多浪費的,並且有的資源在利用的過程中會對我們的環境進行很大的破壞的,我們在利用這些礦物資源的時間一定要注意環保,保護我們為數不多的資源,保護我們生存已久的家園。
應用數字化技術優化采選工藝控制,實現設備大型化和規模化生產,降低生產成本,通過規模化開采,降低開采品位擴大資源量。開發新類型礦產資源如海底礦產資源、鹵水資源,甚至海水資源的勘探和利用技術。
為了我們美好的家園,為了我們更好的發展,我們需要對於我們的資源進行利用保護,這是為了我們的未來而努力的。
『拾』 組成地殼的主要物質是什麼
一、地球
地球是太陽系中的一個成員,是一個赤道半徑較長、兩極半徑較短,北極略微突出、南極略微扁平的旋轉橢球體。
據地震波的傳播特徵,可將地球內部分為三大圈層構造,從地表到地心依次為地殼、地幔、地核,見圖2-1。地殼處於地球的最外部,主要是由岩石組成的固體圈層。石油和天然氣就存在於地殼岩石的孔隙和裂縫之中。
圖2-1地球的圈層構造
二、礦物
地殼的岩石是由礦物所組成。礦物是由一種或幾種化學元素組成的天然產物,在日常生活中經常見到,例如,石鹽、煤、石膏、金、石英、長石、雲母、石油、天然氣等都是礦物。礦物是一定地質條件作用的產物,如石鹽是在高溫炎熱的環境下形成的,金剛石是在高溫高壓條件下形成的。
礦物都具有一定的化學組成和內部結構,如石鹽是由Na+和Cl-組成,其內部結構是Na+和Cl-相間排列而形成的立方體。
礦物具有一定的物理性質和化學性質。礦物的物理性質主要有礦物的形狀、顏色、條痕、透明度、光澤、解理、斷口、硬度、密度、放射性和磁性等。礦物的化學性質主要有遇酸反應能力、染色性等。礦物的物理性質和化學性質主要取決於它的化學組成和內部結構。如石鹽是白色立方體,具有玻璃光澤,並有鹹味;煤是黑色的且可燃燒;石墨和金剛石雖都是由C原子所組成,但由於內部結構不同,石墨是層狀結構,金剛石是四面體結構,二者的硬度相差極大;方解石和白雲石同屬碳酸鹽岩,前者遇冷稀鹽酸劇烈反應,而後者反應微弱。礦物的物理和化學性質是鑒定礦物的重要依據。
目前,世界上已經發現了三千多種礦物,但常見的造岩礦物只有二三十種,如石英、長石、雲母、輝石、角閃石、橄欖石、黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、方解石、白雲石以及各種黏土礦物(高嶺石、蒙脫石、伊利石等)等等,它們的不同組合便形成了各種各樣的岩石。
三、岩石
岩石是由礦物組成的集合體,據其成因可將地殼岩石分為三大類,即岩漿岩、變質岩和沉積岩。
(一)岩漿岩
岩漿岩是由地下深處(地幔軟流圈中)處於高溫高壓狀態下、富含揮發性組分的硅酸鹽熔漿(稱為岩漿),沿著地殼的破碎帶向上侵入到上覆地層(稱為侵入活動)或噴出到地表(稱為噴出活動或火山活動),並冷卻凝固形成的岩石。侵入活動形成的岩石稱為侵入岩,如花崗岩;噴出活動或火山活動形成的岩石稱為噴出岩或火山岩,如玄武岩。由於岩漿岩是在高溫、高壓狀態下形成的,不含有機質,且岩性緻密,因此它們不可能生成油氣。然而由於後期受地殼構造運動的影響使岩石產生裂縫,它們可以儲藏油氣。勘探實踐表明,在岩漿岩中發現的油氣藏極少,由於形成條件、內部組成和結構的不同,與油氣的關系也極不相同。
(二)變質岩
變質岩是由變質作用形成的。變質作用是早先形成的岩漿岩、變質岩、沉積岩在地下深處由於高溫、高壓、岩漿熱液或地殼構造運動的作用,使岩石的內部礦物成分、結構、構造發生了變化,而生成了新岩石的作用。由沉積岩經變質作用形成的變質岩稱為副變質岩;由岩漿岩經變質作用形成的變質岩稱為正變質岩。大理岩、花崗片麻岩、各種片岩都是變質岩。變質岩和岩漿岩形成條件相近,因此與油氣關系也不大。
(三)沉積岩
沉積岩是在地表條件下,由於溫度變化,以及風、水、生物、冰川等自然力(地質營力)對母岩(指早先形成的各種岩漿岩、變質岩或沉積岩)風化剝蝕,其產物經過搬運作用、沉積作用和成岩作用而形成的岩石。
與岩漿岩、變質岩相比較,沉積岩形成的地質作用有如下特點:常溫常壓形成;有生物的參與,可具有生物化石或生物遺體轉化成的石油、天然氣、煤、油頁岩等;有豐富的水、二氧化碳、氧氣參與作用。
沉積岩主要分布於地表,其深度一般很少超過8~10km,下伏岩石均為古老的岩漿岩或變質岩組成的結晶基底。
沉積岩中有著豐富的礦產資源:可燃有機礦物(石油、天然氣、頁岩油和煤)和化肥、化工生產原料(磷、鉀、鹽類)幾乎都形成於沉積岩中;大量的耐火材料、建築材料、玻璃與陶瓷、化纖原料都取自沉積岩;大部分鐵、錳等黑色金屬礦物和一部分有色金屬(鋁、鋅及稀有金屬元素)也都產自沉積岩中。
1.沉積岩的形成
沉積岩的形成經歷了母岩的風化作用、剝蝕作用、搬運和沉積作用、成岩和後生作用。
1)風化作用
風化作用是指組成地殼的岩石在常溫、常壓條件下,由於氣溫變化、氣體、水溶液和生物活動等因素的作用,促使岩石在原地遭受破壞作用的過程。
氣溫的晝夜和四季變化,使岩石的表面和內部交替膨脹與收縮;岩石的孔隙裂縫中的水結冰,體積膨脹,產生巨大的壓力;岩石孔隙中含潮解性鹽類的吸水和結晶等都可以使出露地表的岩石內部產生裂隙而剝離,發生機械崩解,但並不改變岩石的礦物成分,這種作用稱為物理風化作用。
水、游離氧及二氧化碳是化學風化作用的重要因素。水可以溶解岩石中可溶性的礦物(如鹼金屬、鹼土金屬鹽類礦物),可以發生水合作用(如硬石膏變為石膏),也可以發生水解作用(長石水解成為高嶺土)。空氣和水中的游離氧可以與岩石中含有變價元素(如Fe、Mn)的礦物(如FeS2)發生氧化還原反應,形成高價金屬氧化物(如赤鐵礦、褐鐵礦)。二氧化碳溶於水形成碳酸,與碳酸鹽岩(如石灰岩)作用形成碳酸氫鈣。
風化作用的產物有三種:碎屑物質、溶解物質和殘余物質,它們一部分被介質轉移到別處,一部分殘留在原地,形成風化殘積物。這種風化殘積物覆蓋於地表構成一層不連續的薄殼,稱之為風化殼。形成於第四紀以前的風化殼稱之為「古風化殼」。研究古風化殼有著重要的地質意義:
第一,古風化殼代表一個長期的沉積間斷,是當時地殼上升經受過強烈風化作用的標志,是地層不整合接觸的證據之一。
第二,研究風化作用可以恢復古地理環境及古氣候。
第三,風化作用可以形成重要的沉積礦產,如鐵礦、鋁土礦、黏土礦物等。
第四,古風化殼上岩層疏鬆多孔,可以儲集油氣,形成地層不整合油氣藏。
2)剝蝕作用
剝蝕作用是指各種地質營力(水、風、冰川等)把岩石的風化產物搬開,同時還破壞岩石並改造原有地形的作用。
流水(包括河流水、湖浪、海浪、潮汐、地下水)對地表岩石可以產生溶蝕、磨蝕作用;風對地表岩石產生吹蝕和磨蝕作用;冰川是固體運動,對岩石產生刨蝕和磨蝕作用。它們使地表形成了千姿百態的地形地貌,如彎曲的河流、陡峭的海崖、百孔千瘡的海岸、形態逼真的石蘑菇、宏偉壯觀的瀑布、廣袤無垠的沙漠,還有婀娜多姿的喀斯特地貌,等等。
3)搬運和沉積作用
母岩風化剝蝕的產物,除少部分殘留在原地外,大部分物質在水、風、冰川等外力的作用下被搬運到合適的地方沉積下來。不同的物質其搬運和沉積作用的方式及在搬運和沉積過程中所遵循的物理、化學規律也不同。
碎屑物質包括礫(粒度大於1mm)、砂(粒度0.1~1mm)、粉砂(粒度0.1~0.01mm)、黏土(粒度小於0.01mm),都是機械方式搬運。被搬運的物質,在一定條件下,當搬運介質的動力不足以克服碎屑的重力時便沉積下來。隨著搬運距離的增加,碎屑顆粒會因其自身的特性不同而按一定的順序有規律地沉積下來:顆粒粗、密度大、球形的顆粒先沉積,而顆粒細、密度小、片狀和鱗片狀的顆粒後沉積;近物源區沉積的碎屑圓度好、分選性(指顆粒的均勻程度)差,不穩定礦物含量高,而遠離物源區沉積的碎屑圓度好、分選性也好,穩定性礦物含量相對高些。這種作用稱為「機械沉積分異作用」。這是導致沉積岩多種類型的原因之一。
溶解物質可分為兩大類,一類是Cl、S、K、Na、Ca、Mg等元素的化合物,其溶解度大,在水中以真溶液狀態進行搬運;另一類是Si、Al、Fe、Mn等元素的氧化物或氫氧化物,在水中溶解度小,常呈膠體狀態進行搬運。在搬運和沉積的過程中,由於化學元素的活潑性或溶解性的不同,按一定的先後順序沉積下來(其沉積順序為:氧化物→磷酸鹽→硅酸鹽→碳酸鹽→硫酸鹽→鹵化物),從而形成重要的沉積礦物和化學岩。這種過程稱為「化學沉積分異作用」。
生物的搬運和沉積作用有機械的和化學的方式。人類改造大自然對地表岩石進行的破壞以及搬運和沉積屬於機械方式。海洋中生物吸取海水中的Ca、Si、P或CO2來維持生命及製造骨骼或外殼,它們死亡後其遺體堆積,軟體部分分解析出CO2、H2O、P2O5等,可與其他元素化合形成硅藻土、軟泥等生物化學沉積,是化學的方式。在潮濕氣候區的湖泊和沼澤中,有大量生物遺體堆積,在合適的條件下,植物形成泥炭(最低級的煤),動物遺體形成腐泥,並向石油和天然氣轉化。油頁岩也是腐泥形成的產物。
4)成岩和後生作用
沉積作用形成的鬆散沉積物隨著埋藏深度增加,壓力和溫度不斷升高,形成堅硬岩石的過程稱為成岩作用。沉積岩形成以後到它下降到地殼深處遭受變質作用或上升到地表遭受風化作用以前所發生的一切變化稱為後生作用。
在沉積物(或沉積岩)發生成岩作用和後生作用期間,主要的變化有:
壓實作用——沉積物在上覆沉積重荷作用下,水分不斷排出,孔隙度不斷降低,體積不斷縮小而成為固結的岩石。這種作用主要對細粒的黏土物質成岩起作用。
膠結作用——充填於碎屑顆粒孔隙之間的化學物質在成岩作用和後生作用期間發生沉澱而將其黏結起來,形成岩石的作用。這些化學沉澱物稱為膠結物。膠結物成分多樣,有硅質(如自生石英、蛋白石、燧石等)、鐵質(如菱鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦)、鈣質(方解石)、白雲質(白雲石)、石膏質等。膠結作用主要對碎屑岩、生物碎屑岩成岩起作用。
重結晶作用——重結晶作用是指沉積下來的礦物質在溫度、壓力的影響下所進行的結晶作用。如非晶質(膠狀)蛋白石脫水後變為隱晶質的玉髓,玉髓重結晶變為晶質石英。因此,重結晶作用是使沉積礦物由非晶質向隱晶質、晶質體變化,顆粒由小變大的過程。重結晶作用是化學岩或生物化學岩成岩的主要作用方式。
交代作用——礦物中一種離子被另一種離子所替代而形成新礦物的作用。如碳酸鹽在成岩作用階段,沉積物內的方解石(碳酸鈣)中的鈣離子被水溶液里的鎂離子所替代而形成新生白雲石(碳酸鈣鎂),這種作用稱為白雲岩化作用。後生作用階段也可發生白雲岩化作用。
總之,成岩作用和後生作用使岩石的物性(孔隙性和滲透性)發生變化,從而影響了地下油氣運移和聚集。如膠結作用可使岩石物性變差;壓實作用使岩石緻密,又可使岩石中的新生油氣隨孔隙水運移到儲集層。
2.沉積岩的特徵
沉積岩的特徵是鑒別沉積岩、確定沉積岩形成環境和水動力條件以及進行地層劃分和對比的重要標志。沉積岩的特徵主要包括沉積岩的顏色、構造。
沉積岩的顏色取決於沉積岩的顆粒和膠結物的成分、物源和沉積環境。暗色礦物含量多的顏色深;鐵質礦物含量多的顏色呈紅色或紅褐色;鈣質、硅質、石膏質膠結的沉積岩呈白色或灰色。黏土岩的顏色反映其形成環境,黑色、深灰色的黏土岩中有機質含量高,是還原環境形成的;而紅色、紫紅色的黏土岩中有機質含量少,三價鐵離子含量高,是氧化環境中形成的;灰、灰綠色是弱氧化-弱還原條件下形成的。
沉積岩的構造是指沉積岩各組成部分的空間分布和排列方式,主要包括層理、層面構造。層理是沉積岩的岩石性質(如粒度、成分、顏色等)沿垂向變化的一種層狀構造。它是由細層(紋層)、層系、層系組所組成,常見的層理類型有水平層理、波狀層理、交錯(或斜)層理、遞變層理、透鏡狀層理、韻律層理(見表2-1),它們形成於不同的水動力條件下和不同的沉積環境中。
沉積岩的層面構造有波痕、泥裂、沖刷痕跡、晶體印痕、蟲跡,它們都是淺水沉積標志。泥裂和晶體印痕還代表了乾旱氣候。
3.沉積岩的類型
沉積岩有許多類型,包括碎屑岩、黏土岩、碳酸鹽岩、蒸發岩、生物沉積岩(油頁岩和煤)等,這里只介紹與油氣關系重大的碎屑岩、黏土岩和碳酸鹽岩。
1)碎屑岩
碎屑岩是指由母岩風化作用產生的碎屑物質(含量大於50%)所組成的岩石。因碎屑岩具有孔隙性和滲透性,常常作為油氣儲集岩。
(1)碎屑岩的組成。
碎屑岩是由碎屑物質、充填於碎屑顆粒孔隙間的細小機械沉積物(簡稱「雜基」、「基質」)和化學沉澱物(膠結物)所組成的岩石。
表2-1層理基本類型
碎屑物質包括岩石碎屑和礦物碎屑兩種。岩石碎屑是由母岩(岩漿岩、變質岩和古老的沉積岩)機械破碎而成的多礦物成分組成的岩石碎塊(碎屑),其成分直接反映了母岩的性質,是確定沉積物源的直接標志,多存在於顆粒較粗的礫岩、砂岩中,粉砂岩中極少。礦物碎屑是母岩風化後形成的單組分礦物碎屑;種類不多,主要是石英和長石,其次是白雲母和黏土礦物,還有少量(小於1%)的重礦物;主要存在於砂岩和粉砂岩中。
雜基是充填在碎屑顆粒孔隙中的細小機械沉積物;它們與顆粒同時沉積,多為粉砂和黏土;雜基越多,反映岩石形成時的水動力條件越弱,搬運距離越短。
化學沉澱物(膠結物)是在碎屑物質沉積後,由碎屑物質孔隙間的化學物質沉澱形成,主要有硅質、鐵質和鈣質,其含量小於50%。根據碎屑岩膠結物含量的多少、分布狀況及膠結物與碎屑顆粒之間的接觸關系,可把碎屑岩分為四種膠結類型:基底膠結、孔隙膠結、接觸膠結、鑲嵌膠結。在這四種膠結類型中,接觸式膠結的碎屑岩孔隙最多,儲油物性最好,孔隙式次之,基底式和鑲嵌式最差。
(2)碎屑岩的類型。
根據碎屑粒徑大小(簡稱「粒度」)可將碎屑岩分為礫岩、砂岩和粉砂岩。
礫岩主要是由粒度大於1mm的碎屑(礫石)所組成的岩石。礫石以岩屑為主;雜基為細砂、粉砂和黏土物質,與礫石同時沉積形成;膠結物常為硅質、鈣質、鐵質。由圓狀、次圓狀的礫石所組成的岩石也稱為「礫岩」,礫石呈稜角、次稜角狀的礫岩稱為角礫岩。礫岩具有一定的孔隙,可以儲存油氣。我國克拉瑪依油田就是礫岩油氣藏。
砂岩是由砂級(粒度0.1~1mm)的碎屑所組成的岩石。砂級顆粒含量大於50%,以石英為主,其次是長石和岩屑,含有少量的白雲母和綠泥石,重礦物含量一般小於1%。膠結物以硅質、黏土質為主。砂岩常具有斜層理、交錯層理。砂岩除按粒度分為粗、中、細砂岩外,還可按碎屑成分分為石英砂岩、長石砂岩和岩屑砂岩類。砂岩是良好的油氣儲集層,據統計,在世界上已發現的油氣田中,有一半以上是砂岩儲集層,我國也如此。一般來說,中、細砂岩較粗砂岩的儲集物性好,石英砂岩較長石、岩屑砂岩的物性好,有利於油氣儲存和滲濾,是良好的油氣儲集岩。
粉砂岩是指主要由粒度為0.01~0.1mm的碎屑(大於50%)所組成的岩石。碎屑物質成分單一,主要為石英,長石較少,岩屑極少,白雲母較多,重礦物在2%~3%。膠結物多為鈣質,鐵質和硅質較少。具有薄的水平層理、波狀層理。常形成於海湖水體較深的底部和河漫灘、三角洲、湖、沼澤等水動力條件較穩定的、由砂岩向黏土岩過渡的地帶。粗粉砂岩(粒度在0.05~0.1mm)儲集物性較砂岩差,但可以儲集油氣。
2)黏土岩
黏土岩是指主要由粒度小於0.01mm的顆粒組成、且以黏土礦物為主(大於50%)的岩石。黏土岩主要由四類物質組成:
(1)黏土礦物:是黏土岩的主要組成物質,主要有高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石等,由硅氧四面體和鋁氧八面體在垂向上組合而成的層狀鋁硅酸鹽礦物。
(2)碎屑物質:主要是由陸地搬運而來的石英、長石、白雲母等。
(3)化學成因礦物:有赤鐵礦、軟錳礦、各種鋁土礦、蛋白石、方解石、白雲石、菱鐵礦、石膏、硬石膏、重晶石、黃鐵礦、石鹽等。這些礦物可用來判斷沉積環境(氧化還原條件、含鹽度)和成岩、後生變化。
(4)有機物質:主要有煤、腐泥質、瀝青質、生物遺體(化石)等。
黏土岩主要是根據其構造特徵進行分類,如黏土岩頁理(厚度小於1cm的層理)發育,稱為頁岩;頁理不發育的黏土岩稱為泥岩。顏色較深的泥(頁)岩有機質豐富,在一定條件下可以生油;泥(頁)岩緻密,也可作為蓋層。
3)碳酸鹽岩
碳酸鹽岩是指主要由沉積碳酸鹽礦物(主要為方解石和白雲石)所組成的岩石。岩石中方解石含量大於50%,稱為石灰岩;岩石中白雲石含量大於50%,稱為白雲岩。石灰岩遇冷稀鹽酸(5%HCl)劇烈反應,並放出CO2氣體;白雲岩遇冷稀鹽酸不反應或反應微弱,但粉末遇冷稀鹽酸起反應。這是鑒別碳酸鹽岩並區分石灰岩和白雲岩的重要方法之一。
白雲岩的成因是沉積學家長期以來爭論的問題。一種觀點認為,白雲岩是直接從水體中以化學沉澱的方式直接形成,這種白雲岩稱為「原生白雲岩」。另一種觀點認為,白雲岩是非化學沉澱作用形成,是由碳酸鹽沉澱物與海水或孔隙水中的鎂離子發生交代作用(這種作用稱為「白雲岩化作用」)形成,或者是碳酸鹽岩與裂縫、孔隙水中的鎂離子發生交代作用形成,前者稱為「成岩白雲岩」,後者稱為「後生白雲岩」。
碳酸鹽岩在我國分布范圍很廣。碳酸鹽岩是重要的生油岩和儲集岩。粗粒石灰岩孔隙度高、滲透性好,是良好的油氣儲集岩;顆粒較細、有機質豐富的泥晶灰岩及礁灰岩是良好的生油岩。我國華北、遼河、勝利油田的古潛山油氣田、四川氣田都是碳酸鹽岩。