土壤环境化学讨论题解

第第#页共72页③现行比较通用的分类方法1988年7月地质出版社出版的《中国地质大观》论及了关于金属矿产、非金属矿产、能源、水资源的分类方案。将其金属矿产分为钢铁及其合金金属矿产、有色金属矿产、贵金属矿产、稀有分散元素矿产、半金属矿产；非金属矿产分为机械加工工业非金属矿产、仪器仪表工业非金属矿产、电气工业非金属矿产、化学工业非金属矿产、硅酸盐工业非金属矿产、天然石材工业非金属矿产、美术工艺矿产；能源分为化工燃料、氢能、原子能、地下热能、水能资源；水资源分为地表水、地下水资源。无疑，这一分类方案是现今的矿产资源分类方案中比较新颖的，特别是对非金属矿产的分类更切合实际。现今可行的矿产资源分类是根据物质成分、性质、存在状态、用途、成因等，将地壳中的矿产资源分为如下4大类（即第一级分类）。1）金属矿产金属矿产是指在工业上能够作为金属原料提取和利用的天然有用矿物和岩石。第二级分类:仍按其物质成分、性质、用途等将其分为以下5类：a.铁及铁合金金属矿产：是指铁、锰、格和生产铁基合金所需的一系列金属矿产的总称，其矿种除铁、锰、铬以外。尚有钒、镍、钴、钨、铂等。b.非铁合金金属矿产：是指除铁、锰、铬和生产铁基合金所需金属矿产以外的一切金属矿产的总称。其矿种有轻金属铝、镁、铁和重金属铜、铅、锌、锡、秘、锑、汞等。c.贵金属矿产：是指金、银及铂族金属矿产的总称。其矿种除金、银、铂外，尚包括铱、锇、钌、铑等。d.稀有分散元素矿产：是指地壳里含量稀少、或性喜分散，其中相当一部分缺乏形成独立矿物的能力，且不易形成独立矿床的一系列金属矿产的总称。然而，“稀有元素”是一个传统的有关矿产资源分类方面的名称，与地壳中客观存在的实际情况并不相符。现代科学研究表明，许多“稀有元素”并不稀有。e.半金属矿产是指既有金属性质又有非金属性质的一类矿产，其矿种有硅、砷、硒等。2）非金属矿产非金属矿产是指在工业上主要不作为金属原料提取和利用的一大类天然矿物和岩石。其中除少数可以用来提取一种或几种非金属元素和金属元素外，绝大多数是因为它们的矿物或矿物集合体具有独特的物理性质、化学性质或工艺美术性质，而被广泛应用于国民经济建设和科学文化事业中。第二级分类按性质、用途、物质成分可分为以下7类（物质成分的位置已不同于其一级分类）。a.机械加工工业非金属矿产：是指工业上对原材料、毛坯或半成品进行刻划、切削、研磨时所需的一类非金属矿产的总称，其矿种有金刚石、刚玉、石榴石、黄玉、天然油石等。b.仪器仪表工业非金属矿产：是指工业上生产仪器仪表所需的一类非金属矿产的总称，其矿种有水晶、冰洲石、光学萤石、光学石膏等。c.电气工业非金属矿产：是指工业上发展电气化生产所需的一类非金属矿产的总称，其矿种有氦、氖、氩、云母等。e.化学工业非金属矿产：是指改变物质的形状、结构和成分，生产酸、碱、盐等基本化学工业产品和化学肥料、杀虫剂等所需的一系列非金属矿产的总称，其矿种有钠硝石、磷、钾盐、含钾岩石、蛇纹岩、橄榄岩、镁盐、砷、硫、萤石、石盐、澳、碘、硼、重晶石、毒重石、明矾石、芒硝、天然碱等。f.硅酸盐工业非金属矿产：硅酸盐是地壳里由硅氧等构成的络阴离子与铝、铁、钙、镁、钾、钠等金属元素化合而形成的化合物的总称。其种类繁多，分布很广，是地壳中大多数岩石和土壤的主要成分。硅酸盐工业为无机化学工业的一个分支，它通常以硅酸盐类矿产为主要原料，经配料和高温处理等工艺流程，以生产陶瓷、耐火材料、水泥、玻璃、搪瓷等的各种成品及材料。另外，用各种难熔的氧化物、碳化物、硼化物等为原料、而采用与硅酸盐工业类似的工艺流程，以生产耐高温材料、无线电陶瓷、磨料等，也属于硅酸盐工业的范畴。此外，它还包括各种用于现代技术的新型无机非金属材料。这就是“硅酸盐工业”的现代概念。因此，硅酸盐工业非金属矿产呼是指采用硅酸盐工业或与其类似的工艺流程。以生产各种陶瓷、耐火材料及高温材料、磨料、水泥、玻璃、搪瓷、铸石、以及其它保温、隔热、隔音、防腐蚀、防辐射和现代新型无机非金属材料所需的一类非金属矿产的总称。其矿种甚多，计有硅石、普通工业粘土（耐火粘土、陶瓷粘上、水泥粘上、砖石粘土等）、海泡石粘土、坡缕编石粘土、凹凸棒石粘土、膨润土、漂白土、陶土、伊利石粘土、高岭土、地开石粘上、累托石粘土、瓷石、高铝矿物〔红柱石、夕线石、蓝晶石等）、硅灰石、透闪石、透辉石、长石、石灰岩、菱镁矿、白云岩、石膏、沸石、滑石、蛇纹石石棉、角闪石石棉、水镁石石棉、石墨、蛙石、硅藻土、浮石、珍珠岩、黑暇岩、松脂岩、陶粒页岩、辉绿岩、玄武岩等。g.天然石材工业非金属矿产：是指生产工业石材所需的一类非金属矿产，如饰面石材、耐酸石材和其它建筑石材等属之。其矿种有各种花岗石、大理石、玄武岩、石英岩、板岩、砂岩、以及其他火成岩、沉积岩、变质岩等。h.工艺美术矿产：是指具有瑰丽、稀少、耐久等特性，可以用来加工成各种艺术品的天然矿物、岩石、生物化石和其它不经加工天然艺术品的总称，一般可分为宝石、玉石、彩石、生物质宝玉石、观赏石等5类。全世界已知的这类矿石约300种，其中著名的有金刚石、红宝石、蓝宝石、尖晶石、金绿宝石、猫眼石、工艺水晶、桔石、橄榄石、紫牙乌、黄玉、绿柱石（祖母绿）、碧萤、铿辉石、青金石、芙蓉石、玉健、玛瑙、玺玉、虎眼石、东陵石、孔雀石、蛇纹石玉、绿松石、翡翠、软玉、南阳玉、寿山石、田黄石、青田石、鸡血石、菊花石、砚石、煤精、珑拍等。3）能源矿产能源矿产是指用来生产能量和发展动力工业所需的一系列天然矿产资源的总称。根据其物质成分、存在状态、性质、用途、成因等可分为以下3类:a.燃料化学工业矿产是指可以直接燃烧、为发展现代能源和有机化学工业所需的一类有机质矿产。其矿种有煤、泥炭、油页岩、石油天然气、煤成气等。b.核能矿产核能是原子核结构发生变化时所释放出来的能量，又称原子能。产生核能所需的矿产称为核能矿产，其矿种有铀、钍、锂、重水等。c.地热资源又称“地热能资源”，是指在近代火山活动和地壳运动的影响下，使地球内热在有限的区域内集中、并在现代化技术经济条件下能够开发利用的地热富集体。按其成因、存在状态、开发利用途径等的不同，可分为水热型、干热型、地压型地热资源3种。4）水资源水资源通常指“淡水资源”，它是分布于自然界，可以开发利用的淡水富集体。按其成因、存在状态、分布状况等可分为以下2类:a.地表水资源是指赋存子河流、湖泊、沼泽、冰川等水体的水资源，亦称陆地水水资源。b.地下水资源是指埋藏在地下岩石中的水资源。按其存在形式，可分为气态水、吸着水、薄膜水、毛细管水、重力水、固态水等。按含水层的埋藏条件可分为上层滞水、潜水、承压水等3种基本类型。每一类型按含水层空隙特点的不同又可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。三、以煤炭为例分析成因煤炭是世界上储量最多，分布最广的化石燃料。煤主要是原始高等植物在地壳的升降变迁运动中被水淹没而被埋入地下，在复杂的生物化学和物理作用下，在隔绝空气的环境条件下经过长期缓慢的分解最终转变而成。在大约三亿年前的古代石炭纪，高等植物发育茂盛。这些高等植物富含纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质和脂肪等物质以及低等植物所不具备的、分布在树叶表皮上的树脂和树腊等。高等植物死亡后，残骸堆积转变为泥炭类物质。泥炭再进一步转变成为腐殖煤。目前人们开采的煤层绝大部分都是腐殖煤。转化过程一般经历两个阶段，炭泥化阶段和煤化阶段。在炭泥化阶段，死亡的高等植物在生物化学作用下变成泥炭。泥炭化作用结束，生物化学作用逐渐减弱和停止下来。随后在物理化学作用下，泥炭经过褐煤、烟煤转变为无烟煤，这就是煤化作用阶段。在煤化作用阶段是泥炭由于地壳下降被沉积物覆盖时的成煤作用。煤化作用包括两个连续过程，即成岩作用和变质作用。在成岩作用过程中，泥炭在沉积物的压力作用下，发生压紧、失水、胶体老化和固结等一系列变化，生化作用逐渐消失，化学组成也发生缓慢变化，泥炭就变成了褐煤。褐煤层一般适于露天开采。在变质作用过程中，煤的内部分子结构、物理性质和化学性质均发生重大变化。褐煤中的