小学生科学知识精选（在线免费阅读）

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探求大洋中的矿产资源

在海洋中探宝 　　浩瀚的海洋中有着无尽的财富，当人们认识到海洋是另一块未开发的处女地时，便把目光投向了蓝色的海洋，尽管依据现有的科学技术水平，许多财富还不能尽快地开发和使用。 　　石油和天然气  石油和天然气是不可再生的一次性能源，是现代工业的命脉，目前，陆生的油气资源远远不能满足大工业的需求，更何况许多地区的陆地油气资源已基本上开发轶尽。从20世纪中叶起人们便把希望寄托于海洋，并且取得了出乎预料的巨大成果。目前，在世界各大陆的边缘海底已发现800多个不同类型的含油气盆地，在这些盆地中分布着大小各异的1600个油气田。石油地质储量达1450亿吨，天然气储量140亿立方米，海洋真是油气资源的聚宝盆。根据各国的开发能力，已经建成的海上油气田，集中在中东波斯湾；欧洲的英伦三岛海域及北海；美洲的墨西哥湾等地，亚洲的北部湾及中国的南海也有巨大的发展远景。石油和天然气是人们向海洋索取资源的第一批硕果。 　　大洋锰结核  铁和锰是地球上重要的元素，冶铁技术标志着人类进入了文明的新时代。伴随着现代化的大工业发展，人类社会对这两种元素的需求有增无减。在深海盆地内，蕴藏着一种独特的资源，这就是大洋锰结核。锰结核分布在平坦的洋底，是棕黑色的、象马铃薯、姜块一样的坚硬物质，分析表明，这种结核内含有多达70余种的元素，但以铁和锰的含量最高。目前，通过深海勘测，已经在太平洋、大西洋、印度洋的许多海区内发现了锰结核，储量约3万亿吨。大洋锰结核是怎样生成的呢？科学家们认为，它是一种自生矿物，其分布与海水深度、地质构造、海底洋流有关，一般在水深4000～6000米才有它的踪迹，其形成则与生物化学作用有关。我国从70年代起，已开始进行大洋锰结核的勘探和预采，可以预见，21世纪人们将会有效开采和利用这种深海矿产资源。 　　海洋砂矿  当你在海边的沙滩上漫步时，可能不会想到脚下踩的就是有用的矿产资源。海洋砂矿是地球上重要的矿产类型之一，许多有名的矿种就来自海洋砂矿，例如，锡矿石主要产地在东南亚海岸；锆石、独居石和钛铁矿也产自海洋砂矿中，主要分布在美国、澳大利亚和印度沿海；金刚石砂矿主要产于西南非洲海岸；美国沿海还是砂金、砂铂的著名产地。在我国广阔的海岸线上，也有丰富的海洋砂矿，目前已经发现有锆石、独居石、铬铁矿、钛铁矿、锡石、磷钇矿、石英砂等十几种，具有重要的开发价值。海洋砂矿是怎样富集成矿的呢？原来，波涛汹涌的海浪和海岸带的潮流有着巨大的能量，这种能量对海岸有冲洗和侵蚀作用，它们夜以继日地“工作”，海岸带成了天然的选矿厂，在海浪和潮流的反复冲洗下，那些化学性质稳定、比重大、硬度高的矿物颗粒就从原岩中剥落出来富集在一起，从而形成了一种新的沉积矿床，这就是海洋砂矿。海洋砂矿是海浪和潮流淘洗出来的珍宝。 　　除了这些，还有许多形形色色的海洋珍宝等待人们去开发，如多金属硫化物。这是一种产于深部大洋中的矿产，当大洋裂谷中涌出炽热的地幔物质时，在冷却和凝固过程中形成了大量金属硫化物软泥，它们是上涌的岩浆与海水相互作用的产物，极具开采价值。再如大陆架外侧或大陆坡上的磷块岩，也是一种重要的海洋矿产资源，据测算，全世界海洋磷块岩有3000亿吨，是磷酸钙的重要来源。除磷块岩以外，大陆架内还蕴藏着许多其它矿藏，因为大陆架是大陆向海洋的延伸，人们的视线早就注意到这片未开垦的处女地了。

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世界油气资源概况

石油、天然气、煤、核能、地热是人类生活和经济建设的五大能源，其中石油、天然气又占有十分重要的地位，在人们的日常生活中每天都离不开它们。地球上到底有多少石油和天然气呢？ 　　了解世界石油天然气的分布，可以通过计算石油天然气储量及其在各国家、各地区的分布来实现。 　　关于石油储量，通过计算得知全世界可采储量为3113×108吨，到1997年累计探明可采储量2800×108吨，截止于1997年，已探明剩余储量1396.6×108吨，算下来还有313×108吨石油有待去探察。此外，还有相当数量的非常规石油需要勘查，估计可持续开发70余年。 　　全球石油的分布见下表。从下面这个表中可以看出，产油国一般以发展中国家为主，而石油消费国多是发达国家。 世界石油剩余可采储量的分布 地区 储量（×108吨） 所占比例％ 亚太 57.8 4.1 西欧 24.8 1.8 东亚与独联体 80.9 5.8 中东 927.3 66.4 非洲 95.9 6.9 北美 91.6 6.6 南美 118.0 8.4 　　天然气的储量，估计全球的资源量为328×1012m3，截止于1997年，已探明的储量为143.9×1012m3，可持续开发100余年。天然气储量最大的10个国家中有中国（见下表），另外，俄罗斯占有量最多，其次为中东地区，美国也是天然气大国。 世界天然气储量位于前10名的国家 国家 资源量（×1012m3） 占的比例％ 已探明储(1977年×1012m3) 前苏联 107.24 32.73 47.60 美 国 40.43 12.34 4.66 伊 朗 35.37 10.79 22.68 加拿大 13.75 4.19 1.82 沙特阿拉伯 13.73 4.19 5.29 阿联酋 7.29 2.22 5.32 尼日利亚 7.20 2.20 3.21 卡塔尔 7.18 2.19 8.40 委内端拉 7.14 2.18 4.01 中 国 6.43 1.96 1.15 　　中国的石油和天然气资源又怎样呢？客观地说，并不乐观。目前我国石油总资源量为940×108吨。已探明地质储量为190.6×108吨（1997年），最终可采储量140×108吨，占世界总量的4.5％，截至1997年，累计产出石油31.9×108吨，占可采储量的22.8％。当然，随着石油地质勘探工作的深入，还可探明更多的石油储量。但要完全满足我国四个现代化建设的要求，仍然有大量的、艰巨的工作要做。 　　中国常规天然气资源量为38×1012m3，天然气最终可采储量10.5×1012m3，至1997年底，已累计产出天然气4356×108m3。我国天然气勘查工作起步较晚、研究程度较低，但最近几年进展较快，潜力较大，前景良好。

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什么是宝石

在矿物中，颜色鲜艳美观、折光率高、光泽强、透明度好、硬度高(一般摩氏硬度在5级以上)、化学性质稳定者都可以作宝石。广义的宝石还包括各种玉雕石料甚至彩石石料；而狭义的宝石，专指金刚石、红、蓝宝石等。而钻石又是宝石之冠、众石之王。 名贵的钻石 　　在当今社会中，钻石饰品是人们表达自己真挚感情的信物，俊男靓女均以自己拥有钻石饰品为自豪。钻石是一种贵重矿物，也就是金刚石。在矿物学上，它的化学成分是由单一的碳元素组成。通常是等轴晶系八面体、菱形十二面体、六方体等结晶外形。晶面常成“类球形”弯曲， 颜色以无色、黄、蓝等各种淡色为多见，深色较少见，摩氏硬度为10。在形形色色的矿物中，金钢石是最硬的矿物。由于它具有高折光率、色散又特别强，所以能显示出强金刚光泽并发出灿烂闪光。金刚石俗称金刚钻，1977年12月21日，在山东省临沭县岌山公社常林大队农田中发现了一颗特大的金刚石，重为158.760克拉，它呈八面体及菱形十二面体状，透明，呈淡黄色，是至今我国发现的最大一颗宝石级天然金刚石，被称为常林钻石。    珍贵的蓝宝石            火红的宝石 　　红宝石、蓝宝石的化学成分相同，它们都属于刚玉晶体。由于晶体中含有的杂质不同，产生了不同颜色。含有三价Cr离子宝石呈现红色，称为红宝石；含有二价的铁和钛宝石的颜色呈现蓝色，称为蓝宝石。无色透明的刚玉称为白宝石。三者都为星光石。还有的刚玉含有二价的镍和铁离子，是呈现金黄色的透明刚玉晶体。还有极少量的纯黑色的刚玉晶体。它们也都为名贵的星光宝石之一。金刚石、红、蓝、金黄和纯黑的宝石作为妆饰品用时，人们根据它们的特殊性质赋予了它们不同的含义。例如，金刚石是四月生辰石，象征着天真和纯洁无瑕；又是结婚纪念石，象征着爱情的纯洁、忠贞与神圣，被当作爱情永恒的信物。红宝石是七月生辰石，象征着爱情、热情和品德高尚；也是喜结良缘四十周年的结婚纪念石。 　　金刚石和黄玉晶体(红、蓝、金黄和纯黑宝石)确实是宝石中的极品。

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千姿百态的辉锑矿

产于湖南的辉锑矿 产于广西的辉锑矿 　　锑是国防工业的重要原料，我国的储量占世界总储量的绝大多数。它的主要产地在我国湖南省，如安化、邵阳、新宁、东安等地区。此外，在浙江、广西、安徽等省也有产出。 　　辉锑矿的颜色为铅灰色，属斜方晶系。多呈柱状，柱面有横纹与长柱面相垂直，晶体多呈弯曲，甚至卷曲或成放射状的集合体，也有针状及纤维状、粒状、致密状的块体。辉锑矿的晶体集合体千姿百态，具有很高的观赏价值和收藏价值。辉锑矿的硬度为2，比重4.55－4.62，具有金属光泽，特别是在解理面或晶面上，可呈现非常灿烂的光泽。不透明，性略脆，具壳状断口，不导电。 　　辉锑矿是提取锑的重要原料，天然产出的辉锑矿，可加工制作安全火柴和胶皮。在铅笔的制作中，除用石墨和黏土外，还需加入20％的辉锑矿。此外，辉锑矿可用来制作耐磨擦的合金（如铜锌锡合金），这种材料被用来制造坚固的轴承。与锌和铅所熔的合金，可制印刷机、抽水机、起重机等零件，还可用于枪弹的材料。锑铅合金可供制作军事上所用的榴霰弹等。锑的化合物可作纺织物的防腐剂，在医药上的用途也较多。 　　怎样从辉锑矿中得到锑呢？基本方法是： 　　1．锑氧法冶炼，是用氧化法进行冶炼。 　　2．纯锑提炼，先炼成锑氧，再做进一步的提炼，提炼过程比较复杂。 　　我国很早就从事锑的冶炼，并总结出一套基本方法，这种土法冶炼虽比较简单，但规模小，易操作。人们先把辉锑矿压碎变成“花石”和“磺”化于一炉，燃以焦煤变成锑氧，再将锑氧加入白炭及曹达，放入反射炉，经过24小时的锻制便可得到纯锑。 　　花石指废石中夹有矿粒者。磺是指硫化锑。

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火山与金矿

一说到火山，总会想到火山给人们带来灾难。其实事物常有两面性，有灾难的一面，也有有利的一面，火山活动会给人们带来丰富的矿产资源，火山岩型黄金矿就是最好的例证。 　　到目前为止，人们已经知道陆相火山（不是在海洋中喷发的火山）往往有大的金矿。这里举两个例子大家就会明白。 　　我国台湾省金瓜石金矿，位于台湾北部基隆港之东，有一个火山筒（口），直径约一公里，它生成的时间比较晚，火山岩的围岩是第三纪中新世砂岩、页岩（地质年代约有十几个百万年），火山岩是第四纪的喷发物和侵入体（几个百万年），金矿就产在火山街内次火山岩和中新世砂岩页岩中，从下图可以看出，控制金矿体的是南北方向的正断层，矿体（图中黑色部分）就产在该断层及其分支断层里。金属矿物是黄铁矿、硫砷铜矿、黄铜矿、黝铜矿和自然金。科学家们研究证明，金和铜有分带性。上都是金，下部是铜，中心为铜金，边缘是金。金矿等矿床的形成和火山深部作用有关。金瓜石金矿历史悠久，估计已产黄金约百多吨，保有储量尚有几百万吨，铜的储量也很可观。 台湾金瓜石金矿剖面图 　　另一个火山岩型金矿床是日本鹿儿岛菱刈金矿床，火山岩是第三纪的，为陆相安山岩和安山角砾岩。在火山熔岩的下面有一个不整合面，再向下是碳质板岩，叫四万十层，属于白垩纪。在火山岩喷发之后金矿脉侵入，它受直立的断层控制，直立断层呈一组，大致平行，矿体多是直立的脉状，从下面的四万十层板岩到上面的安山岩都被矿脉穿过。 　　菱刈金矿矿石由冰长石、石英和黄铁矿组成，金矿物是一种银金矿，全品位高而稳定，80克/吨，总储量约120吨，是开采前景很好的金矿。它的形成也是和火山作用有关，火山热液带来了大量黄金。至今，这里河水中含金值都是比较高的。 日本鹿儿岛火山岩金矿剖面图

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黄金的妙用

众所周知，黄金具有昂贵的价值。自古以来，黄金就以它特有的魅力引起了人们的注意，我们的祖先早在4000多年前就开始使用黄金了。西方世界对黄金更为崇尚，因为黄金会象太阳一样闪耀着金色的光芒。因此，黄金成为皇亲、贵族们炫耀自己身份和地位的象征，黄金逐渐成为财富的代言物，不管是穷人还是富人，每个人都梦想拥有它。 产于黑龙江的狗头金 自然金，产地广西 　　当今世界已经把黄金作为贵重金属，规定了它具有价值尺度、流通手段、支付手段、储藏手段和世界货币等五大职能。国际公认黄金储备是衡量一个国家是否强盛的重要标志之一。但所有这些，都是人为的，黄金只不过是一种地球上含量比较少的金属，而比黄金更为稀少的金属还有许多，为什么人们那么偏爱黄金呢？ 　　原来，黄金在众多的金属中具有一些独特的性质，由于具有这些性质，黄金除了作为货币以外，还有许多其他的用途。这些性质之一是它的稳定性，黄金具有很高的熔点，不易熔化，俗话说“真金不怕火炼”，一语道出了黄金与众不同。黄金还具有良好的延展性、导热和导电性能等，在许多高科技领域都有用武之地。 　　人类在探索太空的时候，航天飞机、宇宙飞船是重要的太空工具，这些探测器进入太空以后，完全暴露在太阳辐射和宇宙射线之下，为防止宇宙射线及红外线的损害，提高其零部件的寿命和精度，必须在零部件表面进行镀金处理，有的甚至完全采用纯金制造。宇航员所穿的太空服，也必须在其中镶入特有的保护膜，这层膜就是黄金制成的。 　　黄金在电子工业上也有广泛应用，通讯卫星、精密仪表、高性能的计算机等都有可靠性很高的触点，为使成千上万的触点保持稳定，确保电子线路精密和有效运行，触点材料就离不开黄金或金的合金，西方工业化国家每年都要在电子工业领域使用和花费大量黄金。 　　在医学领域，黄金也有着特殊的用途。由于良好的延展性和抗腐蚀性，黄金及其合金是理想的镶牙材料。在外科及骨科手术中，金线可固定碎骨。黄金在医学领域的用途远不止于此，现代医学已使用金箔处理神经受损伤的烧伤部位，效果很好。黄金还能医治某些疾病，如利用金盐能有效改善人体的免疫功能，可以治疗风湿性关节炎和肺结核。 　　黄金有着如此广泛的用途，人们愈加把黄金视为名贵。但地球上黄金的储量却难于满足人们的需求。目前，美国、俄罗斯、南非等产金大国的前景都不十分乐观，美国的黄金储备占西方国家的约28％，俄罗斯的黄金储备占全世界总储备的约18％，南非约为53％。在地壳中，金的平均含量大约是十亿分之五，即每吨5毫克，十分稀少。世界各国都把黄金的勘探、开发视为国家的重要财源。 　  由于金是一种比较活跃的元素，金矿可以形成于各个地质时期的许多地质环境和各种类型的岩石中，为人们寻找和发现黄金提供了众多机遇。近年来，随着科学技术的不断发展，人们发现海水中含有金，据测算，在一立方公里的海水中，约含黄金5公斤，问题是怎样提取它。如果攻克了这道难关，人类对黄金的需求就不成其为问题了。

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中国的钨矿

钨矿在我国储量丰富，约占世界钨矿的90％以上，是世界公认的钨矿大国。 　　我国的钨矿大体上分布于我国南岭山地两侧的粤东沿海一带，尤其是以赣南为最多，储量约占全世界的二分之一以上。此外，江西大庾、湖南汝城、资兴、荼陵等地；以及广西和云南等省也都产有钨矿。     主要的钨矿有十几种，我国主要有两种；黑钨矿（钨锰铁矿）和白钨矿（钨酸钙矿）。 　　1．黑钨矿  颜色有暗灰色、淡红褐、淡褐黑、发褐及铁褐等颜色。半金属光泽、金属光泽及金刚光泽。通常为叶片状、弯曲片状、粒状和致密状；也有的呈厚板状、尖柱状等单斜晶系晶体，硬度5－5.5，比重7.1－7.5。参差状断口，性脆，有弱磁性。黑钨矿是炼钨和制造钨酸盐类的主要原料。质地纯正的钨可来制作电灯丝及伦琴线管的阴极等。由于钨金属耐高温而不变形，故用来制作高速钢，为工业上所用的高速切削工具和军事上必不可少的重要材料。钨酸钠可用作丝织物的媒染剂，棉织物的防火剂，以及玻璃和陶器上的着色剂等；还可熔制成钴铬钨合金及其它金属的合金，用来制作各种合金钻头。    黑钨矿                           与石英（上）共生的黑钨矿 　　2．白钨矿  颜色为白色，也有黄褐、绿和淡红色等。金刚光泽。它属正方晶系，形成双锥状假八面体或板状晶体，晶面有时可见斜条纹，其中插生双晶者较为常见；也有的晶体呈皮壳状、肾状、粒状和致密块状。硬度4.5－5；比重5.9－6.2。性脆，贝壳状或参差状断口。受阴极射线作用时可发出浅蓝色的光。 　　白钨矿产于我国江西大庚、湖南大顺窿、云南文山等地。多成砂矿，可用淘重砂法淘洗得到白钨矿。 　　白钨矿的用途主要是提炼制作钨铁，还可制作永久性磁石。钨酸是一种黄色颜料；钨酸纳可耐燃烧，用于制作电灯丝的原料等。 浅紫色的白钨矿 　　附带需要说明，还有一种钨铜矿虽不产于我国，但也颇重要，这就是钨铜矿。钨铜矿颜色呈橄榄绿色，玻璃光泽。硬度4.5－5，比重3－3.5。晶质粒状、或呈壳皮状产出。参差状断口。它的用途主要是提取钨，可用于制钨钢、钨酸盐类的原料。主要产地是美国加利福尼亚的拉巴斯和智利的圣地哥等。