岩石和矿物有什么区别？

岩石和矿物密切相关，但两者之间也存在根本区别。

岩石和矿物蕴藏着关于地球数十亿年来如何形成和演化的宝贵线索——但两者之间有什么区别呢？

本质上，岩石是两种或多种矿物的聚集体。与此同时，矿物是固体，除了钻石等少数例外，它们缺乏碳，并以有序、重复的“晶体结构”排列。 

“矿物基本上是岩石的组成部分，”苏格兰格拉斯哥大学亨特博物馆矿物学和岩石学名誉馆长埃里卡·安德森 (Erika Anderson) 告诉《生活科学》。 “这有点像分子中的原子，所以矿物质就是原子。” 

根据美国地质调查局 (USGS) 的数据，每种矿物都有独特的晶体结构，该结构由其化学成分决定，并决定了一系列物理特性，例如硬度、颜色或磁性。例如，石盐——氯化钠 (NaCl) 的天然形式，食盐由它制成——是一种软矿物，可形成透明的立方体形状的晶体碎片。不同的矿物，如文石 (CaCO3) 和方解石 (CaCO3)，可以具有相同的化学组成，但它们的晶体结构和物理性质因各自的形成方式而不同。

“对于每种矿物，它们都有一种固定的方式将这些原子结合在一起，”安德森说。 “有些矿物含有完全相同的元素，但它们的键合方式不同，因此它们是不同的矿物。”

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安德森说，石英就是矿物的一个很好的例子，它在世界各地的不同岩石中都有发现，例如花岗岩和石英岩。石英由化学元素硅和氧组成，化学式为(SiO2)。这种矿物纯净状态下是无色，但杂质可能会使石英晶体显得不透明，或者将其染成粉红色、紫色、黄色或棕色。

截至 2024 年 5 月，国际矿物学协会（负责识别、批准和命名矿物的科学机构）列出了6,050 种矿物。专家根据矿物的晶体结构来区分矿物，晶体结构是其原子或元素排列的具体方式。

虽然石盐等一些矿物具有相对简单的晶体结构，但其他矿物可能含有 10 种或更多元素，例如 khomyakovite 和 georgbarsanovite。

“我们不断发现新矿物，因为我们正在探索可能存在我们不知道的条件的区域，”安德森说。

岩石循环

岩石分为三种主要类型——火成岩、沉积岩和变质岩——根据岩石的形成地点和方式，其矿物混合物也有所不同。 

火成岩——例如，岩浆在地球深处或火山喷发后在地表凝固时形成的——含有有限数量的结晶矿物质，理查德贝文斯，地球科学名誉教授。英国阿伯里斯特威斯大学在一封电子邮件中告诉《生活科学》。 “这些被称为常见的造岩矿物，包括长石、橄榄石、辉石、云母、石英和角闪石。”

火成岩可能会受到高温和高压的影响，或者暴露在改变其矿物成分的流体中。一旦矿物成分发生变化，岩石就被认为是变质的，例子包括千枚岩、片岩、石英岩和大理石。地球表面的火成岩和变质岩在风和水的作用下不可避免地会受到侵蚀和破碎。这些碎片被运输并形成沉积物，这些沉积物凝固成新的岩石，称为沉积岩。 “沉积岩主要由岩石中存在的矿物质组成，这些矿物质被侵蚀形成沉积物，”贝文斯说。 

一般来说，岩石通过地质过程不断循环和转化的过程被称为岩石循环。

有些岩石是单一矿物的，这意味着它们只含有一种矿物。例如，石灰石是一种完全由矿物方解石 (CaCO3) 组成的沉积岩。冰川冰也是一种由水晶体组成的岩石。

2014 年，科学家提议将一种源自塑料污染的新型岩石命名为：塑料球。一个研究小组发现夏威夷海滩上的塑料垃圾已经融化并将天然沉积物粘在一起，形成岩石状的肿块。研究人员表示，就像岩石一样，这些塑料团块可能永远保留在地质记录中，并标志着我们所居住的地球历史的片段。 

编者注：本文于美国东部时间 10:30 更新，旨在指出大多数（但不是全部）矿物质都缺乏碳（钻石是一个明显的例外）。它还进行了更新，指出晶体结构决定了矿物的物理特性。