矿物是指在各种地质作用中产生和发展着的，在一定地质和物理化学条件处于相对稳定的自然元素的单质和他们的化合物。矿物具有相对固定的化学组成，呈固态者还具有确定的内部结构；它是组成岩石和矿石的基本单元。矿物有三态：固态（如化石）、气态（如天然气）、液态（如石油），岩石，就是固态矿物或矿物的混合物，是组成地壳的物质之一，是构成地球岩石圈的主要成分。从古至今，人类对地球上矿物的开采与利用从未停止，小到珠宝首饰，大到摩天高楼，矿物岩石与人类的生活息息相关，人类的文明史可以说是矿物的历史。以黄金为例，公元前三千年以前，黄金在古国埃及第一次被人类所认知。从此以后就与人类的发展形影不离的交织在一起。黄金凭借其耀眼的光彩，成为人们用于装饰的首选材料。随着人类的发展，人类逐渐离开自给自足的年代，迈向商品经济时代。在人类需要钱币来作为交易的媒介，以使买卖进行的更加简便的时候，黄金自然成为了最优的选择。现在黄金成为了装饰品,愈来愈多的爱美的女性选择黄金首饰,注重其款式,设计，现在很多人将其看作是身份的象征,佩戴黄金饰品更加提升了其品位，黄金推动了人类文化与经济的发展。在现代，以超大规模集成电路为代表的科技产品已经融入了我们的日常生活，在家里使用的电脑、空调，出门使用的手机、汽车，无一不是用嵌入式芯片来控制运行的，而构成芯片的硅，就是一种极其重要的矿物。高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型半导体。p型半导体和n型半导体结合在一起形成p-n结，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管、场效应管和各种集成电路（包括人们计算机内的芯片和CPU）都是用硅做的原材料。硅的广泛利用推动了人类的科技发展，极大地提高了人类的生活品质。综上所述，矿物岩石与人类生活密不可分。所以，我们应致力于研究如何更加有效的利用矿物岩石来促进人类的发展。
矿物是人类生活和科学技术发展的重要物质来源，放眼能见的未来，人类都离不开矿物的基础物质来源。我生活中用到的几乎所以有的物品都与矿物有关的。
是工业和建筑的基础资源。 经过加工后形成各种金属和非金属材料和能源，再通过工业加工处理，形成现代社会的物质基础。 而我们人类就是在这物质基础上生活和发现
举例来说，建材很多是用花岗岩等做的。有用的矿物例如：自然金，黄铜矿，石墨矿等等可以开采资源
服务于地质找矿，科研研究。。。。。。
矿物和岩石研究的意义：1）了解地球的形成与演化历史。2）寻找矿产资源：固体矿产，油气资源。3）为解决工程地质、地震、火山灾害、环境的变化等问题提供重要依据。
矿物是人类生活和科学技术发展的重要物质来源，放眼能见的未来，人类都离不开矿物的基础物质来源。我生活中用到的几乎所以有的物品都与矿物有关的。
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岩石成因探讨自从Loiselle and Wones（1979）提出非造山、碱性、无水的A型花岗岩以来，对该类型花岗岩的研究一直受到国内外地质学家的高度关注。近年来对A型花岗岩的研究又取得了许多新的进展，从构造环境分为两种：非造山和造山后（Eby, 1990; Bonin,1990；洪大卫等，1995；王德滋等， 2002），洪大卫等（1995）把A型花岗岩分成AA型和PA型，并分别与非造山的板内环境和后造山的造山带构造环境相对应。目前对A 型花岗岩的识别标志像埃达克岩（adakite）一样越来越依赖于主元素、微量元素、同位素等地球化学多数能落入A 型花岗岩区为总体特征（Whalen,1987; Eby, 1990,1992；洪大卫等，1995; King et ,1997；许保良等，1998；孙德有等，2005；苏玉平等， 2005；吴锁平等，2007）；又从化学成分上分为碱性和准铝质甚至过铝质A型花岗岩（King et , 1997; Eby,1990），但它们都受控于拉张环境，这是所有A 型花岗岩产生的共同机制，在造山带中的A型花岗岩主要形成于造山后伸展作用阶段，从而使A 型花岗岩成为判断造山作用结束时间的重要岩石学标志（Eby,1992；洪大卫等，1995; King et ,1997；王德滋等，1995,2002）。前人对小兴安岭东南地区出露的早中生代正长－碱长花岗岩已做过大量的岩石学、岩石化学、岩体成因等方面研究，认为是Ⅰ型或S型花岗岩，或与高分异I型花岗岩有关，形成于大陆内部张性断裂或造山后构造环境中（黑龙江省地质矿产局，1993；黑龙江省地调院齐齐哈尔分院，1997～2008）。对正长－碱长花岗岩岩石成因上的分歧，制约了对区域构造演化的深入认识，且以往只强调了碱性A型花岗岩的特征及其构造属性（孙德有等，2001、2004、2005; Wu at al,2002），而对铝质A型花岗岩的研究没有予以足够的重视，从而其形成的构造背景没有得到充分认识。小兴安岭正长—碱长花岗岩岩石矿物组合以条纹长石、石英为主，少量铁质黑云母，无碱性暗色矿物和微细粒闪长质包体。岩石组合的NK/A（分子数比）大多数为70～97（平均为88）＞85,A/CNK总体上＞1，符合Whalen（1987）的划分碱性和偏碱性花岗岩的界限。在（Al2O3+CaO）/（TFeO+Na2O+K2O）-100（MgO+TFeO+TiO2）/SiO2图中大多数落入碱性岩区和高分异钙碱性岩区（图3-31），在A/CNK-A/NK图中均落入过铝质－偏铝质岩石区（图3-30）。岩石具高硅、富碱、富铝和低钙、镁的特点，与吉林张广才岭南端三道河晚三叠世铝质A型花岗岩完全一致（孙德有等，2005），而不含碱性暗色矿物区别于小兴安岭地区的典型碱性A型花岗岩。岩石的稀土配分曲线呈轻稀土略微富集的、缓向右倾斜的右倾而重稀土较为平坦、铕亏损的“海鸥型”（图3-32a），与吉黑张广才岭—小兴安岭地区的铝质A 型碱长花岗岩稀土特征完全相似（孙德有等，2005），并与典型的碱性A 型花岗岩具轻、重稀土均较为平坦、前者略向右缓倾斜的、后者略上翘呈海鸥型（与球粒陨石Chondrite）相比有所差别（Whalen, 1987; Eby,1990、1992;Martin et ,1994；洪大卫等，1995; King et ,1997；赵广涛等，1997；范春方等，2000；刘昌实等，2003a、b；吴锁平等，2007）。对于高硅的正长－碱长花岗岩需要用SiO2-TFeO/MgO图来有效区分A型与I、S 型花岗岩（Whalen,1987; Eby, 1990；洪大卫，1995; King et ,1997；卢成忠等，2006；吴锁平等， 2007）。在TFeO/MgO图和Na2O-K2O图（图3-33）中，大多数岩石落入A型花岗岩区。正长－碱长花岗岩在10000 ×Ga/Al-（Zr+Nb+Ce+Y）图（图3-34）中，正长－碱长花岗岩落入A型花岗岩区。岩石在10000 ×Ga/Al-（Na2O +K2O）图、10000 ×Ga/Al-（Na2O +K2O）/CaO图、10000×Ga/Al-K2O/MgO图、10000 ×Ga/Al-TFeO/MgO图、10000 ×Ga/Al-Zr、Nb、Ce、Y图（图3-35）等成因类型判别图解中，正长－碱长花岗岩岩石样品点绝大多数落入A型花岗岩区。图3-33 正长-碱长-碱性花岗岩Na2O-K2O图及TFeO/MgO-SiO2图图3-34 岩石10000×Ga/Al-（Zr+Nb+Ce+Y）图当SiO2>72%的铝质A型花岗岩与高度分异的I型、S型花岗岩之间有许多相似之处，因此进一步需要将它们区分开来（Eby,1990；吴锁平等，2007）。（1）正长－碱长花岗岩岩石的主要氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、Na2O、K2O等含量以及平均值（表3-15、表3-18），与世界A型花岗岩平均值最为接近，与澳大利亚高分异的I型Ackley岩体、S型Scandy Cape岩体间存在较大差异（Whalen,1987; King et ,1997；吴锁平等，2007）。表3-18 正长-碱长花岗岩主、微量元素与A型花岗岩对比表（%）图3-35 岩石10000×Ga/A1-（Na2O+K2O）图、（Na2O+K2O）/CaO图、K2O/MgO图和TFeO/MgO图和10000×Ga/Al-Zr、Nb、Ce、Y图37 × 10-6），远高于I型花岗岩（71 ×10-6）和S型花岗岩（14 ×10-6）（吴锁平等，一般来讲，高分异的I型花岗岩的TFeO含量较低＜00%，而正长－碱长花岗岩Fe2O3值总体偏高，碱长花岗岩的TFeO含量02%～92%，平均为67%＞00%，正长花岗岩的TFeO含量大多09%～08%，平均为13%>00%，反映了A型正长－碱长花岗岩形成于相对氧化的介质环境，这可能与其定位较浅的特点有关。（2）高温岩浆浅成就位又是A型花岗岩的主要特征之一，是高硅A型花岗岩与高分异I型花岗岩的主要区别之一（Eby,1990；卢成忠等，2006；吴锁平等，2007）。这也与正长－碱长花岗岩岩石中出现较自形的高温锥状石英，以及部分岩石具晶洞构造、文象结构得到证实。（3）从正长－碱长花岗岩石英包裹体测温（表3-19）上得到了高温岩浆浅成就位的A型花岗岩的又一佐证。正长花岗岩的石英包裹体测温成岩温度在720℃～900℃，碱长花岗岩石英包裹体测温成岩温度为750℃～980℃，碱性花岗岩石英包裹体测温成岩温度为750℃～1050℃，其成岩温度逐渐略有升高，表明源区岩石均经历了较充分的熔融，这也是形成A 型花岗岩的重要条件。以上石英包裹体测温表明，正长－碱长花岗岩形成温度高于高分异I型花岗岩形成温度764℃（King et ,1997），表现出不同于高分异I型花岗岩的特征，也高于似斑状二长花岗岩的石英包裹体成岩温度670℃～870℃，反映出高温岩浆浅部就位结晶的特点。（4）岩石δ18O值从早期正长花岗岩（00%。～83‰，平均为25‰）向晚期碱长花岗岩（10‰）变低（表3-9），说明了岩石形成中可能同化了被大气降水浸泡过的岩石或是与这种岩石直接熔融作用有关，也从另一面说明了其形成于相对定位较浅的氧化环境（李之彤等，2001）。（5）岩石的微量元素Ga、Rb、Ba、Sr、Zr、Y等含量、平均值（表3-17、表3-18）与A型花岗岩相似（Whalen,1987；吴锁平等，2007）。正长花岗岩的Ga元素6 ×10-6～25 ×10-6（平均为81 ×10-6），碱长花岗岩中G a元素80 ×10-6～60 ×10-6（平均为70 ×10-6），与中国、世界的典型A 型花岗岩的平均值54 ×10-6～6 ×10-6接近。正长花岗岩的Rb含量124 ×10-6～385 ×10-6，平均为193 ×10-6<270 ×10-6，碱长花岗岩的R b含量大多为209 ×10-6～271 ×10-6（除GC-F-WL4 样外），平均为242 ×10-6<270 ×10-6，说明不是由高硅I型花岗岩分异形成（Pearce et ,1984）。岩石富含稀土元素（除Eu外），大多数样品的REE为00 ×10-6～03 ×10-6（平均为2007），也明显高于区域上广泛出露的同时代略早期的似斑状二长花岗岩（94 ×10-6）（韩振哲等，2008b）。岩石的稀土配分曲线形态呈轻稀土略微富集且缓向右倾斜、重稀土平坦的、铕强亏损的海鸥型，且微量标准化蛛网图上出现Ba、Sr呈负异常，也与A型花岗岩特征相符。表3-19 早中生代花岗岩类包裹体测温分析结果表续表（6）在（Zr+Nb+Ce+Y） -（Na2O+K2O） /CaO图（图3-36）、TFeO/MgO 图（图3-36）中，岩石大多数落入A型花岗岩区、高分异的I、S花岗岩区，可能说明了正长－碱长花岗岩与同时代略早形成的壳幔混合成因似斑状二长花岗岩之间具一定的岩浆源岩的亲缘性。以上充分说明了正长－碱长花岗岩的岩石学、岩石化学、地球化学特征上具铝质A型花岗岩的共性特征，略微不同于典型的碱性A型花岗岩。关于A型花岗岩的成因有多种观点，主要有岩浆混合、残留体再熔融、幔源碱性基性岩浆和I型花岗岩浆分异、下地壳火成岩部分熔融和俯冲洋壳部分熔融等模式（Collins W J,1982; Bedarad J, 1990; Eby,1992; Turner S P,1992a; King et ,1997；吴才来等，1998；肖庆辉等，2002；王德滋等，2002）。由此可见，A型花岗岩的成因与其所处大地构造背景不同、物质来源不同、岩浆演化过程的分异程度不同等密切相关，因而不可能用统一的成因模式来简单解释（吴锁平等，2007）。小兴安岭地区的晚三叠世—早侏罗世正长－碱长花岗岩的成因，可能与基性岩浆底侵作用下的地壳古老变质基底物质的部分熔融作用和一定程度的壳幔岩浆混合、分异作用参者共同控制作用有关（韩振哲等，2009a）。其依据如下：（1）残留体再熔融成因说只能解释传统的A型碱性花岗岩的高温、贫水和富氟、富HFSE的特征，而对铝质A型花岗岩要求另外的成因来解释，因与碱性花岗岩相比相对富铝，微量元素Y、Zr、Ta、Ba、Sr、Eu、P、Ti等富集程度也不同。King等（1997,2001）在对澳大利亚Lacklan褶皱带的A型花岗岩进行研究的过程中，提出了铝质A型花岗岩的概念（包含了准铝至弱过铝A 型花岗岩），并认为A型花岗质岩浆都是由长英质地壳岩石在高温条件下部分熔融产生，岩浆在上升和侵位过程中的速度差异造成了岩浆化学成分的分异。铝质A型花岗岩与A型花岗岩在地球化学特征上既有共性，也有明显差异，尽管各家观点对铝质A 型花岗岩的源区物质组成、成因认识上存在一定分歧（Collinset ,1982; Whalenet ,1987;E,1990,1992），但几乎一致地认为铝质A 型花岗岩源区应处在下地壳位置（Kinget , 1997），但与I型源区不同，A型源区应是经过地幔流体交代而成为饱满型源区（fer-tile） （Zindleret , 1986; Kinget , 1997），即富集碱质和HFSE元素。Poitrasson et （ 1994、1995）也主张铝质A型花岗岩起源于下部地壳物质的部分熔融，但他们认为下地壳源区的成分应主要是镁铁质的，而碱性花岗岩则为幔源岩浆与下地壳物质相互作用的产物，可能与壳幔岩浆混合作用有关。图3-36 岩石（Zr+Nb+Ce+Y）-TFeO/MgO图、（Na2O+K2O）/CaO图研究区内正长－碱长花岗岩，以及碱性花岗岩的稀土配分模式曲线、微量元素蛛网图（图3-32），以及Nd同位素特征基本相似（详见下述），说明两类A型花岗岩具有相似的岩浆源区，两者均为幔壳物质混熔的产物。两类岩石在地球化学特征的略微差异可能是岩浆分异演化的途径不同所致，而并非由岩浆源区的差异所引起。（2）小兴安岭东南地区仅出露少量基性岩，且从出露的辉石闪长岩等的产出状态来看，大多为壳幔岩浆混合作用有关的同深成作用岩墙，缺少岩浆分异演化形成的闪长岩等过渡成分的岩石类型，说明幔源碱性岩浆分异模式缺少地质事实。（3）岩石富K2O、富Al2O3的特征也表明岩石成因与地壳有关，而仅有幔源碱性岩浆分异、俯冲洋壳部分熔融是不可能形成高硅、高铝的A：型花岗岩，这可能是与幔源岩浆底侵作用下的富K2O、贫水的玄武质中下地壳间的壳幔岩浆混合、部分熔融作用有关。（4）正长－碱长花岗岩的143Nd/144Nd初始值为512144～512513，介于上地壳（512120）和地幔值（513000）之间（李志昌等，2004）。岩石86Sr/87Sr初始值（72056～73990＞大陆壳值719）变化很大，说明其物质来源和形成过程的复杂性。一般认为与地幔Sr同位素的不均匀性和与基性岩浆底侵作用下的地壳物质的不同程度卷入有关或下地壳源岩成分差异有关（Collins等，1982；吴福元等，1999；李之彤等，2001；肖庆辉等，2002；李志昌等，2004）。岩石tDM模式年龄为1118～1328Ma，与时空上紧密相伴的、区域上的碱性花岗岩（143Nd/144Nd初始值为512513,tDM模式年龄为1244+18Ma）、似斑状二长花岗岩（86S/87S初始值为71066～72429之间，143Nd/144Nd初始值为512139～512377,tDM模式年龄为982～1295Ma）相似。岩石的高Sr、低Nd同位素反映花岗岩的原岩可能主要由沉积岩或变质岩组成的上地壳的特征，与tDM模式年龄反映的岩浆源区物质均为中元古代变质基底物质的特征相吻合（韩振哲等，2009a）。（5）全岩δ18O也能作为物质来源的示踪剂（吴锁平等，2007）。正长－碱长花岗岩（δ18O 值大多为00‰～83‰，平均为25‰＜10‰），属正常δ18O略偏低值花岗岩类（表3-9），说明其源区物质成熟度低，且与地幔物质混入有关（泰勒，1968；张理刚，1983；李之彤等，2001）。少数正长－碱长花岗岩表现出低δ18O 花岗岩类（<6‰），这可能与岩石形成中同化了被大气降水浸泡过的岩石或是这种岩石直接熔融作用有关（泰勒，1968；张理刚，1983）。（6）随正长－碱长－碱性花岗岩岩石的SiO2含量逐渐升高，岩石的Al2O3、Fe2O3、FeO、TiO2、MgO、CaO、P2O5、Na2O等与之呈显著负相关线性关系（大多数呈分散状线性相关性，除Al2O3外），而且各氧化物的线性斜率基本一致，说明在岩浆结晶分异、演化过程中与SiO2的结晶习性的一致性（图3-37）。从似斑状二长花岗岩石的分异指数（DI）值（大多为82～85）向正长－碱长花岗岩分异指数（DI）值（87～92）逐渐变大，固结指数（SI）值（平均值从36～92）逐渐变小，显示出岩浆分异演化的特征。图3-37 正长-碱长花岗岩、碱性花岗岩哈克图解○—细中（中细）粒正长花岗岩；●—细中粒碱长花岗岩；口—碱性花岗岩（7）在时空上铝质A：型正长－碱长花岗岩与同时代的壳幔混合型（或称H型）似斑状二长花岗岩，以及典型的A型碱性花岗岩密切伴生（图3-1），构成了小兴安岭东南地区早中生代巨量的I（或称H型）－A型花岗质复合岩基，形成了构造环境有序演化的同一构造－岩浆序列，构造环境由碰撞后向碰撞后崩塌有序演化为特征。似斑状二长花岗岩、正长－碱长花岗岩的微量元素蛛网图（图3-7b、图3-32b）、稀土元素球粒陨石配分模式曲线图（图3-7a、图3-32a）的形态基本相似，可能反映了其物质来源、成因上的相似性，说明正长－碱长花岗岩成因也可能涉及一定程度的壳幔岩浆混合作用（孙德有等，2000、2004）。岩石形成的构造环境探讨A型花岗岩作为深源岩石之一，虽然对其成因机制还存在较大的争议，但它们均形成于拉张或非挤压的构造环境这一点已成共识。拉张地壳的减薄在时空上往往与深部热活动（如地幔上涌或基性岩浆的注入）有密切联系，A型花岗岩的形成多归因于热的软流圈地幔向上运动。软流圈上涌不仅为A型花岗岩浆的形成提供了必需的热和物源，而且会引起大范围内地壳物质的部分熔融。因此，大陆环境下的A 型花岗岩在一定程度上指示岩石圈减薄和软流圈上涌的时间、过程及其动力学机制（Loiselle and Wones,1979; Whalen et ,1987; Sylvester P J,1989; Eby,1990,1992; Turner S P et ,1992; Neves S ,1995；洪大卫等，1995; King et ,1997; Sylvester P J1998；邵济安等，2001a、b,2002；王德滋等，2002；苏玉平等，2005；卢成忠等，2006；吴锁平等，2007）。近来普遍的看法是，A型花岗岩代表了造山带岩浆作用和地盾区与裂谷有关的非造山岩浆作用的最后事件，并划分出了代表非造山板内环境的AA或A1型和造山后构造环境的PA或A2型（Whalen et , 1987; Eby,1992；洪大卫等，1995）。小兴安岭东南地区的正长－碱长花岗岩岩体中均无主动侵位造成的定向组构、岩浆面理构造等构造应变特征。岩体与围岩接触界面多见有岩枝、岩脉等，与围岩构造线方向不一致，围岩不因岩体侵入而发生变形，说明岩体的就位构造总体上显示出拉张环境下的被动就位的构造样式。正长－碱长花岗岩岩石在微量元素Rb-（Y+Nb）和Nb-Y构造环境判别图解（图3-38）中均落入碰撞后花岗岩（POG）区。岩石在多阳离子R1-R2构造环境判别图（图3-39）中，大多数岩石落入造山晚期和非造山花岗岩的界线附近，说明了大陆碰撞结束、崩塌时的张性构造环境。在岩石微量元素Sr-Yb图中，正长－碱长花岗岩大多数落入低Sr高Yb的南岭－浙闽型花岗岩区（图3-39），少数为低Sr低Yb类的喜马拉雅型花岗岩，可能说明其形成与碰撞后崩塌－伸展构造背景下的底侵幔源岩浆作用有关（张旗等，2005、2009）。图3-38 花岗岩Rb-（Y+Nb）图和Ta-Yb构造环境判别图解图3-39 花岗岩R1-R2构造判别图和Sr-Yb构造环境判别图解在Eby（1992） Nb-Y-3Ga的A1、A2型判别图解（图3-40）中，样品投点大多落入了A2型造山晚期花岗岩区。在岩石微量元素比值Rb/Nb-Y/Nb图（图40）中，岩石大多数落入A2型花岗岩区及其附近。综上所述，小兴安岭东南地区形成于晚三叠世—早侏罗世的正长－碱长花岗岩具有铝质A2型花岗岩的典型岩相学、岩石化学、地球化学特征，不同于高分异Ⅰ型花岗岩。该地区早中生代铝质A2型花岗岩的确定，对该地区早中生代大地构造环境的探讨，提供了新的思路。图3-40 花岗岩Nb-Y-3Ga构造判别图l和Rb/Nb-Y/Nb构造环境判别图
概述 地质毕业论文是指地学类专业学生毕业前，为了全面表述学业水平而撰写的一篇综合性学术论文或某一领域的专业论文，要求论点新颖，论据充分，论证过程合理、科学，数据翔实可靠，结论明确。 岩浆岩的观察与描述 对岩浆岩的观察，一般是观察其颜色、结构、构造、矿物成分及其含量，最后确定其岩石名称。肉眼鉴定岩浆岩，首先看到的就是颜色。颜色基本可以反映出岩石的成分和性质。 对岩浆岩进行肉眼鉴定: 第一步是要依据其颜色大致定出属于何种岩类 比如，若是浅色，一般为酸性岩（花岗岩类）或中性岩（正长岩类）；若是深色，一般为基性岩或超基性岩。由酸性岩到基性岩，深色矿物的含量逐渐增多，岩石的颜色也就由浅到深。同时还要注意区别岩石新鲜面的颜色和风化后的颜色。还可根据其中暗色矿物与浅色矿物的相对含量来进行描述，如暗色矿物含量超过60%者为暗色岩，在30—60%者为中色岩，在30%以下者为浅色岩。 第二步是观察岩浆岩的结构与构造 据此，便可区分出是属深成岩类、浅成岩类或是喷出岩类。根据岩石中各组分的结晶程度，可分为全晶质、半晶质和玻璃质等结构。不仅要对全晶质的结构区分出显晶质或隐晶质结构，还要对其中的显晶质结构岩石按其矿物颗粒大小，进一步细分出等粒、不等粒、粗粒或细粒等结构。对具有斑状结构的岩石要描述斑晶成分、基质的成分及结晶程度。假如岩石中矿物颗粒大，呈等粒状、似斑状结构，则属深成岩类；假如矿物颗粒微细致密，呈隐晶质、玻璃质结构，则一般皆属喷出岩类；假如岩石中矿物为细粒及斑状结构，即介于上述两者之间，属于浅成岩类。观察岩石中矿物有无定向排列，进而就能推断岩石的形成环境，含挥发组分多少以及岩浆流动的方向。若无定向排列称之为块状构造；若有定向排列，则可能是流纹构造、气孔构造或条带状构造。深成岩、浅成岩大多是块状构造；喷出岩则为流纹构造和气孔构造等。对于岩石中有规律排列的长柱状矿物、气孔捕虏体等均要观测其方向。 第三步是观察岩浆岩的矿物成分 矿物成分是岩石定名最重要的依据。岩浆岩类别是根据SiO2含量百分比确定的，而SiO2含量可在岩石矿物成分上反映出来。假如有大量石英出现，说明是酸性岩；如果有大量橄榄石存在，则表明是超基性岩；如果只有微量或根本没有石英和橄榄石，则属中性岩或基性岩。假如岩石中以正长石为主，同时所含石英又很多，就可判定是酸性岩；倘若以斜长石为主，暗色矿物又多为角闪石，属于中性岩；若暗色矿物多系辉石，则属基性岩。对于岩石中凡能用肉眼识别的矿物均要进行描述。首要的是描述主要矿物形态、大小及其性质。 沉积岩的观察与描述 沉积岩是分布于地表的主要岩类。它种类繁多，岩性变化较大。野外识别沉积岩，其最显著的宏观标志就是成层构造，即层理。据此，很容易与岩浆岩、变质岩相区别。根据沉积岩成因、结构和矿物成分，可进一步区分出次一级的类别。凡具碎屑结构，即碎屑粒径大于2—005毫米，被胶结物胶结而成的岩石，是碎屑岩；凡具泥质结构，即粒径小于005毫米，质地均匀、较软，有细腻感，常具页理的岩石是粘土岩；凡具化学和生物化学结构，多为单一矿物组成的岩石，是化学岩和生物化学岩。由于各类沉积岩的岩性差别，因此在鉴定方法上也不相同 1、碎屑岩的肉眼鉴定 鉴定碎屑岩时着重观察其岩石结构与主要矿物成分。首要的是看碎屑结构。抓住这一特征，就不会与其他岩石相混淆了。要仔细观察碎屑颗粒大小：粒径大于2毫米是砾岩，2—05毫米是砂岩，05 —005毫米是粉砂岩。粉砂岩颗粒肉眼难以分辩，用手指研磨有轻微砂感。按砂岩的粒径又可定出粗砂岩（2—5毫米）中砂岩（5—25毫米）和细砂岩（25—05毫米）。对于砾岩，还应注意观察其颗粒形状，颗粒外形呈棱角状者是角砾岩，系圆状或次圆状者为砾岩。其次，看碎屑岩的矿物成分（碎屑颗粒成分和胶结物成分）。砾岩类的碎屑成分复杂，分选较差，颗粒较大，一般不参与定名；砂岩，主要矿物成分有石英、长石和一些岩石碎屑。在碎屑岩中，常见的胶结物有铁质（氧化铁和氢氧化铁）、硅质（二氧化硅）、泥质（粘土质）、钙质（碳酸钙）等。铁质胶结物多呈红色、褐红色或黄色。硅质最硬，小刀刻不动。钙质滴稀HCI起泡。弄清楚了结构和成分，就可为碎屑岩定名。例如，碎屑矿物成分以石英为主，其含量超过50%，长石和岩屑含量均小于25%的砂岩，叫做石英砂岩。也可按其胶结物命名，如可称某岩石为铁质石英砂岩。碎屑岩中可见化石，但一般保存较差。 火山碎屑岩的鉴别比较困难。因为，它在成因上具有火山喷发和沉积的双重性，是一种介于岩浆岩与沉积岩之间的过渡型岩石。常常是以其成因特点、物质成分、结构、构造和胶结物的特征来区别于碎屑岩。 2、粘土岩的肉眼鉴定 鉴定粘土岩的主要依据是其泥质结构。粘土岩矿物颗粒非常细小，肉眼仅能按其颜色、硬度等物理性质及结构、构造来鉴定。它多具滑腻感，粘重，有可塑性、烧结性等物理性质。若是纯净的粘土岩，一般为浅色的土状岩石。层理是粘土岩中最明显的特征，因此，人们就按粘土岩层理（倘层理厚度小于1毫米称页理）及其固结程度进行分类，将固结程度很高、页理发育，可剥成薄片者称作页岩。页岩常含化石。粘土岩中以页岩为主。将那些固结程度较高、不具页理，遇水不易变软者称泥岩。最后，再根据颜色与混入物的不同进行命名，如可称作紫红色铁质泥岩、灰色钙质页岩等。 3、化学岩和生物化学岩的肉眼鉴定 此类岩石中分布最广和最常见的有碳酸盐岩、硅质岩、铁质岩和磷质岩，尤以碳酸盐类岩石分布为广。有无生物遗骸是判断属于生物化学岩或是化学岩的标志。化学岩成分常较单一。它们多为单矿物岩石，故此，可按其矿物的物理性质进行鉴定。 化学岩具有化学结构，即结晶粒状结构和鲕状结构等；生物化学岩具生物结构，即全贝壳结构、生物碎屑结构等。 综合上述，在观察和描述沉积岩时应注意： 要描述岩石整体的颜色，区分岩石是碎屑结构、泥质结构或结晶结构和生物结构等； 据其矿物成分、颗粒大小及颜色上的差异，观察岩石的层理，注意层面上波痕、泥裂等构造特征； 要描述组成岩石的主要矿物、碎屑物及胶结物等成分。 对砾石的形状、大小、磨圆度和分选性等特征要描述，并要确定胶结类型，以及胶结程度。 对沉积岩命名时应遵循“颜色+胶结物+岩石名称”的法则。此外，还需注意沉积岩体形状、岩层厚度及产状、风化程度、化石保存情况及其类属。 变质岩的观察与描述 我国区域变质岩系十分发育，时代自太古宙到期中生代均有出露。其变质岩石类型十分复杂，主要有片麻岩、粒状岩石（变粒岩、浅粒岩）、片岩、千枚岩、变质硅铁质岩、大理岩、变质铁镁质岩及区域混合岩等。有关原岩建造主要有超基性到酸性喷出岩（包括熔岩、凝灰岩）、硬砂岩、各种沉积岩及不同性质的侵入岩。上述变质岩类均属不同的原岩建成造经受不同时期、不同类型区域变质作用的结果。区域变质作用的主要类型大致可分为地壳演化早期造盾阶段的区域中高温变质作用，及造盾阶段之后与造山运动有关的区域动力热流变质作用、区域低温动力变质作用和埋深变质作用。不同成分的原岩经受不同类型的区域变质作用，在一定的温高压力条件下，形成各具特征的矿物和常见矿物共生组合，并因之分别构成不同温压条件的麻粒岩相、角闪岩相（高角闪岩 、低角闪岩相）、绿片岩相（高绿片岩相、低绿片岩相）、蓝闪石片岩相（蓝闪绿片岩相、蓝闪石—硬柱石片岩相）及次绿片岩相（浊沸石相和葡萄石—绿纤石相）。我国区域层状变质岩系按大地构造运动可分为12期，从太古宙迁西期—新生代喜马拉期变质岩系均有。所以，变质岩系的发生和发展与大地构造环境和地壳演化有密切的关系。在全球构造位置上，我国处于欧亚板块、太平洋板块及度板块的结合部位，地质环境差异较大，发展历史很不相同，因而区域地质各具特色，造成变质岩石类型复杂，岩石相对难以识别。 在野外鉴别变质岩的方法、步骤与前述岩浆岩类似，但主要根据是其构造、结构和矿物成分。这是因为，变质岩的构造和结构是其命名和分类的重要依据。第一步可先根据构造和结构特征，初步鉴定变质岩的类别。譬如，具有板状构造者称板岩；具有千枚构造者称千枚岩等。具有变晶结构是变质岩的重要结构特征。例如，变质岩中的石英岩与沉积岩中的石英砂岩尽管成分相同，但前者具变晶结构，而后者却是碎屑结构。第二步再根据矿物成分含量和变质岩中的特有矿物进一步详细定名。一般来讲，要注意岩石中暗色矿物与浅色矿物的比例，以及浅色矿物中长石和石英的比例，因这些比例关系与岩石的鉴定有着极大关系。例如，某岩石以浅色矿物为主，而浅色矿物中又以石英居多且不含或含有较少长石，就是片岩；若某岩石成分以暗色矿物为主，且含长石较多，则属片麻岩。变质岩中的特有矿物，如蓝晶石、石榴子石、蛇纹石、石墨等，虽然数量不多，但能反映出变质前原岩以及变质作用的条件，故也是野外鉴别变质岩的有力证据。关于板岩和千枚岩，因其矿物成分较难识辩，板岩可按“颜色+所含杂质”方式命名，如可称黑色板岩、炭质板岩；千枚岩可据其“颜色+ 特征矿物”命名，如可称银灰色千枚岩、硬绿泥石千枚岩等。 在野外，还要观察地质体产状、变质作用的成因。比如，石英岩与大理岩两者在区域变质与接触变质岩中均有，就只能根据野外产状和共生的岩石类型来确定。假如此类岩石围绕侵入体分布，并和板岩共生，则为接触变质形成；假如此类岩石呈区域带状分布，并和具片状或片麻状构造的岩石共生，则为区域变质所形成。 对变质岩我们也应描述岩石总体颜色，注意其岩石结构。若为变晶结构，则要对矿物形态进行描述。注意观察岩石中矿物成分是否定向排列，以便描述其构造。用肉眼和放大镜观察可见的矿物成分应进行描述。若无变斑晶，就按矿物含量多少依次描述；若有变斑晶，则应先描述变斑晶成分，后描述基质成分。至于其它方面，如小型褶皱、细脉穿插、风化情况等，亦应作简略描述。在为变质岩定名时，应本着“特征矿物+片状（或柱状）矿物+基本岩石名称”的原则。如，可将某岩石定名为蓝晶石黑云母片岩。
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廖立兵1 材料科学与工程学简介1 基本概念材料（Material）：人类用以制成用于生活和生产的物品、器件、构件、机器和其他产品的物质。材料是物质，但不是所有的物质都可以称为材料，如燃料、化学原料、工业化学品、食物和药物，一般不算是材料。材料是科学技术发展水平的标志，是国家现代化程度的标志。材料科学、能源科学、信息科学是现代科学技术的三大支柱。新材料、信息和生物技术是新技术革命的主要标志。材料科学（Material Science）是以晶体学、固体物理学、热力学和动力学、冶金学和化工等学科为基础，对材料的内在规律和应用进行探讨的科学。材料工程学（Material Engineering or Technology）是根据材料应用中所需要的性能，应用已知的规律和理论，从成分、结构、性质等直到工程中的具体应用进行设计和实施的科学。材料科学与工程（Material Science and Technology）是研究和应用材料的成分、组织、结构、制备工艺与材料性能和用途之间关系的一门学科。2 材料的分类（1）根据材料的成分、显微结构和性质划分：无机非金属材料（Inorganic Nonmetallic Materials）、有机高分子材料（Organic Polymers）、金属材料（Metals and Alloys，Metallic Materials）和复合材料（Composites）。（2）根据材料的性质和用途划分：①工程（结构）材料（Structural Materials）。由其结构特点而决定材料的强度、硬度等力学性能能够满足工程技术结构上的需要，主要应用于工程技术方面的一类材料。包括金属材料、陶瓷材料、高聚物材料、复合材料。②功能材料（Functional Materials）。具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料；是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料；同时对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。在全球新材料领域中，功能材料约占85%。特种功能材料对高技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是新世纪生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为各国新材料领域发展的重点，是各国高技术发展中的战略竞争热点。功能材料按使用性能分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料、机敏（智能）材料。（3）纳米材料（Nano-Materials）：是关于原子团簇、纳米颗粒、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料的总称。原子团簇：包含几个到数百个原子或尺度小于1nm的粒子，是介于原子与固体之间的原子集合体。纳米颗粒：尺寸大于原子团簇，小于通常的微粒，一般尺寸为1～100nm。纳米薄膜：指含有纳米粒子和原子团簇的薄膜、纳米尺寸厚度的薄膜、纳米级第二相粒子沉积镀层、纳米粒子复合涂层或多层膜。具有准三维结构与特征，性能异常。纳米固体：由纳米尺度水平的晶界、相界或位错等缺陷的核中的原子排列来获得具有新原子结构或微结构性质的固体。纳米晶体材料（有高密度缺陷核，超过50%的原子位于缺陷核内），纳米结构材料（由弹性畸变结晶区所分隔的许多缺陷核心区所组成），纳米复合材料（O-O复合：不同种类纳米粒子复合；O-2复合：纳米粒子分散到二维薄膜材料中；O-3复合：纳米粒子分散到三维固体中）。纳米微粒的基本性质：电子能级不连续（准连续能级离散化）、量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应。由于纳米粒子具有特殊性质，导致纳米材料具有一系列特殊性质。（4）多孔材料（Porous Materials）：具有高比表面积、高吸附性、离子交换性等性质。在吸附、分离、催化、纳米技术、分子识别、石油化工、精细化工和分子电子器件等领域广泛应用。根据国际纯粹与应用化学学会（IUPAC）的分类方案，将多孔材料依孔径大小分为：微孔材料（d＜2nm）、介孔材料（2nm＜d＜50nm）、宏孔材料（d＞50nm）。（5）材料研究的四要素：性质与性能（Property and Performance）、成分（Composi-tion）、结构（Structure）和合成与加工（Process）2 矿物材料学简介1 基本概念矿物材料（Mineral Material）：以天然矿物或岩石为主要原料，经不以提纯金属和化工原料为目的的加工、改造所获得的材料或者能直接应用其物理、化学性质的矿物或岩石。矿物材料学（Mineral Material Science）：是研究矿物材料的成分、结构、性质、性能、加工制备工艺及相互间的关系和矿物材料的工程应用技术的一门综合性边缘学科。2 矿物材料学的研究内容基础理论研究：矿物材料的性质与其矿物成分、非晶质成分、化学成分、微量元素等物质组分的关系；矿物材料的性质与其所含矿物的晶体结构、晶体化学、多型、结晶度、有序度等以及岩石结构、构造等的关系；矿物材料的性质与其晶界、表面、粒度等的关系；矿物材料的性质与其使用的原料种类、矿石类型、原料产地等的关系；矿物材料的性质与其加工改造温度、压力、气氛、矿化剂、黏结剂、乳化剂、偶联剂等加工工艺条件的关系；等等。生产技术和应用研究：矿物材料的生产工艺路线、流程、设备、最佳配方等工程技术问题，以及矿物材料的应用领域、适用条件和保存方法等。3 矿物材料的分类按矿物材料的成分、结构和性质划分（一元系、二元系……）；按矿物材料的用途划分（陶瓷、玻璃、耐火材料……）；按矿物材料的状态划分（单晶、多晶、非晶、复合、分散）；按加工工艺特点划分：天然矿物材料、深加工矿物材料、复合及合成矿物材料；综合分类：熔浆型材料（熔注结晶、玻璃釉料纤维等）、烧结型材料（耐火材料、陶瓷等）、保温材料、胶凝型材料、其他材料（建筑石材、粉体材料等）；建议的分类方案（按材料性质和用途划分）：结构矿物材料（石材、结构陶瓷、矿物增强聚合物复合材料等）、功能矿物材料（环境矿物材料、纳米矿物材料、生物医用矿物材料、特种功能矿物材料等）。4 矿物材料研究的意义非金属矿产在国民经济中具有十分重要的作用，几乎应用于国民经济的各个领域，随着科学技术的不断发展，非金属矿产的应用领域还在不断扩大。在经济发达国家，非金属矿产的总产值大于金属矿产的总产值，因此一些学者把非金属矿产值是否大于金属矿产值作为衡量一个国家是否达到工业化国家的标志，并预言21世纪将进入“新石器时代”。非金属矿产的开发应用不仅在于是否掌握有非金属矿产资源，更在于是否掌握了非金属矿产开发应用的先进技术。我国非金属矿产资源非常丰富，已探明储量的就有87种，产地6000多处。但由于我国非金属矿产开发应用技术落后，大多数非金属矿产均为粗加工制品，因此总产值很低。开展并加强矿物材料学研究对提高我国非金属矿物资源利用水平，提高人民生活质量，推动经济和社会发展具有重要意义。3 我国矿物材料学研究现状1 非金属矿物原料深加工研究研究主要朝着超细粉碎、精细分级、提纯改性和多品种方向发展。由于在粉碎技术、超细粉碎和分级设备研制方面取得进展，我国目前已能进行多种粒度的粉碎和分级，个别矿种的粉碎分级水平已达国际先进水平。提纯研究也取得很大进展，主要表现在：针对新矿种的提纯新工艺大量涌现，传统非金属矿提纯工艺有了改进，微细粒提纯及高纯加工工艺设备有显著发展。总之，在理论、方法、设备、选矿工艺、选矿药剂的应用研究方面都取得了可喜的成果。我国目前已基本具备成熟的加工高纯石墨、石英、硅藻土、高岭石、膨润土、金红石等的技术。2 矿物孔道或层间域的离子、分子交换、插入有关的研究已成为矿物材料研究的热点。研究对象主要是沸石等具孔道结构的矿物、岩石和以蒙脱石为主的各种粘土矿物和石墨等层状结构矿物。研究内容包括：孔道或层间离子交换技术及其应用；粘土矿物层间“柱撑”、插层技术及其应用等。目的是利用这些矿物孔道或层间域中的物质可交换性和层间域的可膨胀性质，或通过对这些性质加以改造，使其具有新的可利用的优异特性。比如通过对粘土矿物、沸石或膨胀石墨进行改性处理，使其具有吸附不同有害组分的性能，制备可用于各种环境治理的吸附剂。这方面的研究和应用领域很广，除在污水治理方面的应用外，改性过的孔道结构和层状结构矿物岩石还广泛用作催化剂载体、肥料增效剂、防水剂、膨胀剂、防沉降剂、凝胶剂、黏结剂、增塑剂、增稠剂、悬浮剂、脱色剂、导电材料、快离子导体材料、染色剂、干燥剂、过滤剂等。3 矿物表面改性技术及其应用研究即利用物理、化学方法对矿物表面进行处理，改变其表面性质，如表面原子结构和功能团、表面疏水性、电性、化学吸附和反应特性等，达到改善或提高矿物应用性能的目的。主要是为将矿物作为填料加到各种有机聚合物中时，使矿物与聚合物间有好的相容性，同时也提高矿物填料在聚合物中的分散效果。研究内容主要包括：表面改性剂的选取，不同表面改性剂对不同矿物的作用效果，表面改性工艺，表面改性效果等。表面改性剂分有机和无机两类：①有机表面改性剂：偶联剂（硅烷类、钛酸酯类、锆类和络合物类等）、高级脂肪酸及其盐类、聚烯烃低聚物、不饱和有机酸、有机胺；②无机表面改性剂：氧化钛、氧化钠、氧化铁、氧化锆、氧化铝、氧化硅等金属氧化物。目前应用最广泛的表面改性剂是偶联剂，其中又以硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂应用最多。硅烷偶联剂对表面有活性羟基的矿物作用效果较好，对硼、铁、碳的氧化物作用效果次之，对表面不含羟基的碳酸盐、碱金属氧化物几乎无效。钛酸酯类偶联剂对矿物适用范围广，对表面有活性羟基的石英以及表面呈中性或碱性的碳酸钙、二氧化钛、长石、角闪石等大多数非金属矿物都有较好的偶联效果。4 以非金属矿物为原料的新型建材研究非金属矿物作为建材原料是矿物材料最传统的研究领域。随着科学技术的发展，这一领域的研究水平也随之提高，新技术不断涌现，仍然是矿物材料研究的一个重要领域。研究内容主要集中在三个方面：传统原料矿物的应用新工艺研究、新原料矿物的发现和代替传统原料矿物的研究、新型建材开发研究。应用领域极为广泛，涉及各种涂料、耐火材料、水泥、玻璃、陶瓷制品等。5 非金属矿物中有用元素综合利用研究一般而言，非金属矿产开发利用不以提取和利用其中的某种元素为目的，这是与金属矿产最大的区别。由于资源紧缺和一些非金属矿物、岩石具有特殊的成分、结构，综合利用非金属矿物中某些元素的研究越来越受重视。例如，由于我国钾资源严重短缺，已成为影响我国农业发展的一大因素，而很多非金属矿物岩石又富含钾元素，因此开发利用非金属矿物岩石中的钾，引起矿物材料研究者的关注，钾长岩、含钾页岩、伊利石等富钾矿物岩石相继被进行过活化、制备成矿物钾肥。6 合成矿物材料研究合成矿物材料的研究包括两个方面：利用某种天然矿物合成另一种矿物；用化学试剂合成矿物。主要新成果：用凹凸棒石与磷酸反应生产活性二氧化硅、用天然沸石生产超轻硅酸钙、用叶蜡石合成沸石、人工合成金刚石、人工合成皂石、人工合成黄铜矿型太阳电池材料、以石英、粉煤灰等为原料，合成氮化硅、sialon等。7 环境矿物材料研究环境矿物材料是指以天然矿物岩石为主要原料，在制备和使用过程中能与环境相容和协调或在废弃后可被环境降解或对环境有一定净化和修复功能的材料。利用天然矿物开发研制环境矿物材料具有得天独厚的条件，因为：矿物材料原料是天然矿物，与环境有很好的相容性；矿物材料生产能耗小、成本低；矿山尾矿综合利用本身即属于环境材料学研究内容；很多矿物材料有很好的环境修复、环境净化的功能。因此，大力开展和加强矿物环境材料研究符合矿物材料的特点，建立环境矿物材料学科分支是时代的要求，是矿物材料的重要发展方向。根据矿物材料的特点和在环保领域的应用情况，环境矿物材料的主要发展方向是：①环境工程矿物材料——即具有环境修复（如大气、水污染治理等）、环境净化（如杀菌、消毒、过滤、分离等）和环境替代功能（如替代环境负荷大的材料）的矿物材料；②环境相容矿物材料——即与环境有很好相容协调性的矿物材料（如生态建材等）。矿物材料用于环保目的很早以前就开始，近年来更是备受关注，新技术、新材料、新应用成果层出不穷。矿物材料除了在传统的污水处理、大气吸附、过滤脱色等方面应用水平不断提高外，在生态建材（如低温快烧陶瓷，具有保温、隔热、吸音、调光等功能的建材等）、杀菌、消毒剂、矿山尾矿综合利用等方面有新的应用技术和产品。8 纳米矿物材料研究这是矿物材料研究新领域，与以上很多研究领域相关。例如，非金属矿物深加工中的超细粉碎，正向纳米级方向发展，已制备出一些纳米级非金属矿制品；通过柱撑，将层状结构硅酸盐矿物剥离至纳米级颗粒用于橡塑制品增强等已成为层状结构矿物改性应用的新方向；微孔、介孔矿物材料的合成、充填（自组装）也将越来越受到人们的重视，等等。9 生物医用矿物材料研究包括生物医学材料和矿物药。生物医学材料：用于和生物系统接合，以诊断、治疗或替换生物机体中的组织、器官或增进其功能的材料。又称生物材料。矿物药：以天然矿物为原料或原料之一制备的各种药材。10 特种矿物功能材料研究例如发现光子晶体具有蛋白石型结构、有序方石英用于制备非线性光学晶体或作为制备光子晶体的模板、改性蒙脱石用于制备复合电极，具有高稳定性、可重复性和催化性的特点、纤维状海泡石作为增强材料用于制备摩擦材料。11 矿物材料的其他应用研究矿物材料研究还包括宝石加工和改善、矿物材料的基础理论研究等诸多方面，很难简单概括。宝石加工和改善已发展成一个专门领域，不作重点介绍。4 矿物材料的重要发展方向1 重要非金属矿物在不同物理场和化学环境中的各种效应研究金属矿产主要是以应用它的某一元素为主，而非金属矿产主要是应用它的物化性质与工艺特性。工艺特性又主要取决于非金属矿物的化学组成、结构、构造和它的光学性、电性、热学性、磁性、声学性以及溶解、吸附、催化、扩散等物化特性。因此，非金属矿物开发应用的基础是对非金属矿物的成分、结构及各种物化性能的研究。开展非金属矿物场效应及应用基础研究，将可获得重要非金属矿物完整的物化性能参数并查清这些参数与矿物成分、结构、外界环境间的关系，可建立起非金属矿物数据库，有利于开展矿物材料设计研究等。对改进已有的选矿工艺、改进现有的以这些矿物为原料的材料制备工艺、开拓这些非金属矿物新的应用途径和新的应用领域、开展矿物材料设计研究等都有十分重要的意义。研究内容：在电场、磁场、光波、声波等作用下，或在各种化学环境中，对非金属矿物的各种参数（即非金属矿物的物化性能）进行测试；探讨这些参数与矿物成分、结构的关系，与外界条件的关系。目的是获取重要非金属矿物全面的物理化学参数，为其有效应用或开拓其应用新领域奠定基础。2 非金属矿物表面及界面学研究矿物表面是指矿物和真空或气体的界面，表面有很多活跃的化学性质以及与体内不同的物理性质。矿物材料界面是指矿物材料中相与相之间的接触表面。界面对多相矿物材料的性能起着极其重要的作用，甚至控制作用。表面与界面既有区别又有联系。矿物原料的表面是矿物材料界面的基础，对矿物材料界面有重要影响。因此矿物表面和界面的研究不能截然分开。矿物材料的表面及界面问题尚未获得足够的重视。随着矿物材料学的发展和研究的深入，表面、界面及其工程学研究将会成为矿物材料学研究的一个前沿领域。比如矿物超细、超纯加工、纳米矿物材料研制等都离不开表面、界面及其工程学。研究内容利用高分辨电子显微术、衍射衬度电子显微术、扫描隧道电子显微术、X射线能谱、电子能量损失谱、同步辐射连续X射线能量色散衍射等先进的分析测试技术，对矿物、矿物材料的表面、界面的层相组成及成分变化、位错类型及分布、残余应力等进行研究，在各种微观尺度上揭示表面、界面成分、结构细节及其与材料性能间的关系；重点研究架状、层状矿物的孔道结构特征、层间结构特征、孔道与层间域的各种化学、物理学特性等；研究各种产状、各种粒级矿物粉体的表面特性及与加工工艺间的关系。重点探讨矿物的超纯、超细工艺及其对矿物粉体表面、界面特性的影响；利用对矿物表面、界面的研究成果，利用已有的表面与界面工程学手段，研究开发以层状矿物为主的一系列重要非金属矿物的深加工新工艺技术，研制出一系列具优异性能的新型矿物材料。3 矿物新材料设计研究材料设计是近年来迅速形成和发展起来的一门材料学分支学科，是材料学理论和现代计算机技术相结合的产物，是社会经济发展对材料学研究提出的要求，因为传统的“试错”法已无法制备出能满足时代要求的新材料，只有在理论指导下进行“理性设计”，即根据对材料的具体要求，对材料配方、制备工艺、材料性能和行为机理进行预测。矿物材料设计还未有人明确提出，但与此有关的工作已有一些报道。可以预料，随着矿物材料设计的开展，矿物材料研制水平将会提高到新的层次，矿物新材料也将不断出现。这项工作应注意吸引材料化学、材料物理学和计算机专业的专家学者广泛参与。4 环境矿物材料学研究近年来，环境矿物材料虽然发展迅猛，成果丰硕，但是环境矿物材料学作为一门学科分支还没有建立，环境矿物材料、环境工程矿物材料、环境相容矿物材料、环境降解矿物材料、环境负担性评估、生命周期评估（LCA）等概念尚未被广泛接受。今后应进一步加强环境矿物材料学研究，提高环境矿物材料的研究和应用水平，扩大环境矿物材料的应用领域，发展环境矿物材料的相关理论（生态设计、生态加工、生态评价），扩大环境矿物材料在学术界、产业界的影响。因此，发展环境矿物材料学仍然任重而道远。5 农用矿物资源的高效应用理论及应用工艺研究我国是人口大国、农业大国，面临着用少量土地养活众多人口的巨大压力。解决的途径只能是依靠科学种田，提高产量，保持生态平衡。天然非金属矿物在这些方面均可发挥重要作用。非金属矿物在农业上的应用主要包括：生产化肥，包括氮、磷、钾肥；微量元素化肥；稀土元素化肥、有机肥等；作饲料原料或添加剂；作为药剂矿物和载体矿物用于生产农药或直接用作农药；用于土壤改良。以上应用均已有所开展，但应用技术水平低，范围窄，远远不能满足农业发展的需要，也远远没有充分发挥非金属矿物在这方面的应用潜力。比如我国是钾肥资源紧缺的国家，对含钾矿物岩石中的不可溶钾进行开发研究，可解决我国钾肥资源紧缺的问题。但目前这方面研究仍没有大的突破，主要问题是尚未寻找到高效、低成本、环境负担小的工艺技术。研究内容包括：含钾矿物岩石钾元素活化、提取和综合利用新工艺研究；非金属矿物中微量元素、稀土元素和其他有用元素的综合利用研究；非金属矿物岩石在水土改良、生态环境改善方面的应用研究。6 纳米矿物材料研究由于纳米材料具有独特的成分、结构、性能及制备方法，这方面的研究仍将是材料学的前沿领域。纳米矿物材料与其他纳米材料相比，研究深度、广度均需提高。因此，除其他纳米材料所面临的共性问题外，纳米矿物材料更应加强以下方面研究：纳米矿物材料制备新技术、新型纳米矿物材料研制、纳米矿物材料有关理论研究。参考文献廖立兵从32届国际地质大会看矿物材料研究进展现代地质，18（4）：487～492杨瑞成，蒋成禹，初福民主编材料科学与工程导论哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社韩敏芳非金属矿物材料制备与工艺北京：化学工业出版社周馨我功能材料学北京：北京理工大学出版社曹茂盛，关长斌，徐甲强纳米材料导论哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社翁端环境材料学北京：清华大学出版社徐国财，张立德纳米复合材料北京：化学工业出版社漆宗能，尚文宇聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践北京：化学工业出版社廖立兵我国矿物材料研究现状及几个应该重视的发展方向见：中国矿物岩石地球化学学会第五届全国会员大会暨第六届学术交流会论文集北京：经济出版社倪文等矿物材料学导论北京：科学出版社邱克辉材料科学概论成都：电子科技大学出版社
矿物是指在各种地质作用中产生和发展着的，在一定地质和物理化学条件处于相对稳定的自然元素的单质和他们的化合物。矿物具有相对固定的化学组成，呈固态者还具有确定的内部结构；它是组成岩石和矿石的基本单元。矿物有三态：固态（如化石）、气态（如天然气）、液态（如石油），岩石，就是固态矿物或矿物的混合物，是组成地壳的物质之一，是构成地球岩石圈的主要成分。从古至今，人类对地球上矿物的开采与利用从未停止，小到珠宝首饰，大到摩天高楼，矿物岩石与人类的生活息息相关，人类的文明史可以说是矿物的历史。以黄金为例，公元前三千年以前，黄金在古国埃及第一次被人类所认知。从此以后就与人类的发展形影不离的交织在一起。黄金凭借其耀眼的光彩，成为人们用于装饰的首选材料。随着人类的发展，人类逐渐离开自给自足的年代，迈向商品经济时代。在人类需要钱币来作为交易的媒介，以使买卖进行的更加简便的时候，黄金自然成为了最优的选择。现在黄金成为了装饰品,愈来愈多的爱美的女性选择黄金首饰,注重其款式,设计，现在很多人将其看作是身份的象征,佩戴黄金饰品更加提升了其品位，黄金推动了人类文化与经济的发展。在现代，以超大规模集成电路为代表的科技产品已经融入了我们的日常生活，在家里使用的电脑、空调，出门使用的手机、汽车，无一不是用嵌入式芯片来控制运行的，而构成芯片的硅，就是一种极其重要的矿物。高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型半导体。p型半导体和n型半导体结合在一起形成p-n结，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管、场效应管和各种集成电路（包括人们计算机内的芯片和CPU）都是用硅做的原材料。硅的广泛利用推动了人类的科技发展，极大地提高了人类的生活品质。综上所述，矿物岩石与人类生活密不可分。所以，我们应致力于研究如何更加有效的利用矿物岩石来促进人类的发展。
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