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《化学与人类文明》课程论文

矿产与化学

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2014年12月15日

矿产与化学

摘要：矿产资源是国民经济的支柱，而矿产与化学有着密切的关系。本文从矿产资源的成矿、找矿、采矿等一直到矿产资源的实际应用包括矿产资源带来的环境问题上对矿产与化学的关系进行了梳理和论证，以便我们能更清楚地了解矿产与化学的密切关系，从而希望以此为基本认识，建立更多更健全的理论来指导有关矿产资源的实践，这些实践的成果，一定会给我们的国民经济带去伟大的飞跃。
关键词：矿产资源；成矿；找矿；化学；环境；国民经济

矿产资源是重要的自然资源，它是地球以百万年为计数单位经过复杂的变化逐渐形成的对全人类的馈赠，它是社会生产发展的重要物质基础，它是社会人们的生产和生活都离不开的资源。矿产资源在成矿，找矿以及采矿和利用上都离不开化学的支持，可以说，矿产资源的开发和利用是在化学的大力支持且鼎力相助下完成的，没有化学知识和理论的指导，这矿产资源也不会在国民经济中占有重要比重，进而人类社会的发展也不会这么迅猛，人们的生活也不会这么丰富。
1矿产资源相关简介
1.1矿产资源定义及其简单分类
矿产资源是指天然赋存于地壳内部或地表，由地质作用形成的，呈固态、液态或气态的，具有经济价值或潜在经济价值的富集物。目前我国已发现矿种180个，可分为能源矿产(如煤、石油、地热)、金属矿产(如铁、锰、铜)、非金属矿产(如金刚石、石灰岩、粘土)和水气矿产(如地下水、矿泉水、二氧化碳气)四大类。
1.2矿产资源法规和矿产资源分布
根据《中华人民共和国矿产资源法》第十一条的规定，国务院地质矿产主管部门主管全国矿产资源勘查、开采的监督管理工作。国务院有关主管部门协助国务院地质矿产主管部门进行矿产资源勘查、开采的监督管理工作。省、自治区、直辖市人民政府地质矿产主管部门主管本行政区域内矿产资源勘查、开采的监督管理工作。省、自治区、直辖市人民政府有关主管部门协助同级地质矿产主管部门进行矿产资源勘查、开采的监督管理工作。政府机构改革后，各级人民政府的地质矿产主管部门职能全部划归国土资源主管部门。因此，矿产资源管理职能由各级人民政府国土资源主管部门行使。图1显示了中国主要矿产资源的分布。

图1中国矿产资源分布图（图片略有改动）
1.3矿物及其分类
矿产资源的实际物质载体为矿石，矿石重的基本单元为矿物。
1.3.1矿物的定义
矿物是指由地质作用形成的，在正常情况下呈结晶质的元素或乌鸡化合物[1],当然，矿物还有一些更更具体、更清楚些的定义，如矿物是自然界中形成的天然固态单质和化合物，它具有一定的化学成分和内部结构，因而具有一定的化学性质和物理性质，在一定的物理化学条件下稳定，是固体地球和地外天体中岩石和矿石的基本组成单位，也是生物体中的骨骼部分的主要组成[2]。
1.3.2矿物的分类
矿物根据不同的分类依据有不同的分法，目前国内使用最多的分类为矿物分为自然元素、硫化物及其类似化合物、氧化物与氢氧化物、含氧盐、卤化物以及新增的有机矿物和合金矿物等七大类。
2成矿、找矿与化学
2.1化学参与成矿
对于地球这个巨大的天体而言，除了其各处（包括表面和内部）其压力，温度等物理条件的不一样之外，各化学元素在地球各圈层中以及同一圈层内也不一样，体现为分布不均，所以才会有各化学元素的富集成矿，才有了我们的矿产。
2.1.1矿物的结晶序列
一种成分的岩浆再起逐渐冷凝的过程中，按矿物熔点的高低，可一次结晶出不同类型的矿物，并依次形成不同种类的岩石。实验表明，富含橄榄石成分的玄武岩浆，在其温度逐渐降低的过程中，首先形成由橄榄树组成的超基性岩，继而形成由回辉石与基性斜长石组成的基性岩—辉长岩，再后形成由角闪石与中长石组成的中性岩—闪长岩，最后形成由石英、黑云母、白云母、钾长石和酸性斜长石组成的酸性岩—花岗岩。在这一结晶过程中，矿物是按两个系列结晶出来的。一个是连续反应系列（continuousreactionseries），另一个是不连续反应系列（discontinuousreactionseries）。在连续反应系列中，通过反应，不分先结晶出来的矿物和剩余岩浆之间发生作用，形成在化学成分上连续变化而内部结构无根本改变的一系列矿物，即是钠长石、奥长石（更长石）、中长石、培长石、钙长石系列，而在不连续系列中，形成既有化学成分变化差异，又有内部结构显著改变的矿物，即是橄榄石、辉石、角闪石及白云母系列。最后，上述两个系列又联合形成一个不连续系列，依次结晶出钾长石、白云母和石英。这就是著名的鲍温反应系列（Bowen’sreactionseries）[3]，
图2鲍温反应系列图（图略有改动）
2.1.2矿物的共生
在鲍文反应系列中，同一温度下结晶出来的相近矿物可