[科普中国]-工业岩石学

以矿物学、岩石学、物理化学以及硅酸盐科学的理论与技术为基础，研究陶瓷、玻璃、水泥、冶金炉渣等高温产品的生产机制、损坏机理，以及利用途径等的学科。又名工艺岩石学。岩石学的研究离不开矿物学，所以又有工艺矿物学及工程矿物学等名称的出现。后二者的研究内容，基本上和工业岩石学的研究内容是相同的。

发展简史工业岩石学是随着近代工业的发展，而产生和发展起来的。

在19世纪末，法国和德国的学者们研究了波特兰水泥熟料中所含矿物，定出了“阿利特”(alite)、“贝利特”(belite)、“才利特”(celite)等假设的矿物名称。瑞典学者又比较全面地研究了冶金炉渣中的矿物,定出了它们的结晶顺序。苏联岩石学家列文生-列星格于1936年出版的《岩石学回顾》一书中提出了“工艺岩石学”这一术语。

在西方，特别是在美国，从20世纪初即曾花费很多力量研究硅酸盐相图,发现以往假定为“阿利特”的矿物，其实是硅酸三钙固溶体；以往假定为“贝利特”的矿物，其实是硅酸二钙的固溶体。

中国在50年代筹建包头钢厂时，研究了铁矿中萤石和含氟矿石，取得了炉渣的工艺岩石学资料，满足了设计要求。1

研究内容包括以下各项研究：

①水泥中的矿物种类和数量。水泥的品种很多。不同种类的水泥的特性决定于水泥中存在的矿物种类及其数量。根据水泥中矿物的种类及其数量，鉴定、研究、评定某种水泥的特性和优劣，以改变水泥原料的配方，改进水泥的质量。

②古瓷的化学组成和矿物组成。中国陶瓷在瓷釉上有许多特色。在世界负有盛誉。研究古瓷的化学组成及其矿物组成是再造仿古陶瓷的必须手段。陶瓷工业消耗大量能源，节能是一个重大问题。改变传统的原料配料，使用新原料，再造仿古陶瓷，降低烧成温度、缩短烧成时间、节约能源。

③玻璃结石的矿物组成。平板玻璃和玻璃器皿中有时出现疙瘩，称为“结石”，这是玻璃生产中一大缺陷。研究结石的矿物组成，可以回答结石的由来。采取相应措施，避免结石的再度出现。

④钢渣的矿物组成。钢铁工业中，铁矿粉须先经过烧结才能进高炉。烧结矿或球团矿的性能指标强度、还原性、气孔度、熔化性等，主要决定于矿物组成，须要工业岩石学去解决。炼钢炉耐火材料的消耗和钢的生产数量关系极大。提高耐火材料的抗腐蚀性，是工业岩石学研究的重要课题。

⑤铸造工业中的型砂和陶瓷型芯的选用、铸石工业中的原材料和产出品种的关系、绝热材料如珍珠岩的原料和成品性能间关系等，都属于工业岩石学研究内容。

研究途径工业岩石学研究大致可分以下步骤：

采样，采取有代表性样品；

用岩石学各种手段，分析采样的性质，对比类似样品的分析结果，找出关键性的问题；

理论研究，运用化学热力学、化学动力学等研究，讨论关键性问题解决方案的合理性；

根据讨论结果，在实验室内小型试制或验证所得理论；

放大规模，进行中间试验，遇到问题，修改配方；工业大型投产。

研究性质磁性 常用的岩石磁性参数是磁化率、磁化强度、剩余磁化强度矢量，以及剩余磁化强度同感应磁化强度的比值Q。
矿物按其磁性的不同可分为3类：

①反磁性矿物,如石英、磷灰石、闪锌矿、方铅矿等。磁化率为恒量，负值，且较小。

②顺磁性矿物，大多数纯净矿物都属于此类。磁化率为恒量,正值，也比较小。

③铁磁性矿物,如磁铁矿等含铁、钴、镍元素的矿物。磁化率不是恒量，为正值，且相当大。也可认为这是顺磁性矿物中的一种非凡类型。岩石的磁性主要决定于组成岩石的矿物的磁性，并受成岩后地质作用过程的影响。一般说，橄榄石、辉长石、玄武岩等基性、超基性岩浆岩的磁性最强；变质岩次之；沉积岩最弱。

密度和孔隙度 矿物的密度是由构成该矿物各元素的原子量和矿物的分子结构决定的。大多数造岩矿物如长石、石英、辉石等具有离子型或共价型结晶键密度为2.2～3.5克/厘米（极少数达4.5克/厘米）。结晶键为离子-金属型或共价-金属型的矿物，如铬铁矿、黄铁矿、磁铁矿等密度较大,为3.5～7.5克/厘米。天然金属的密度最大。2

相关内容火成岩岩石学是研究主要由岩浆作用形成的岩石的成分、结构构造，及其形成条件和演化历史的学科。其运用现代实验技术、物理化学、流体动力学等理论，阐明各类岩浆的演化运移和冷却结晶等过程，依据岩浆岩区域地质分布结合大地构造单元，总结各类岩浆岩自然组合的时空分布规律。

沉积岩岩石学是研究沉积物和沉积岩的组成、结构、构造和成因的学科。其主要内容包括沉积物和沉积岩物质成分、粒度及其生物化石群落等的研究；判定沉积环境和沉积物的源区，阐明古地理条件和恢复古构造；根据碎屑物和基质的比例，根据矿物颗粒和有机组分的分选性，进行沉积物和沉积岩的分类；根据化学沉积物的特点判定水体化学性质和海水深度等。

变质岩岩石学是研究地壳内部发生的变质作用，和变质岩的形成特点及其演变历史的学科，天体陨石的冲击变质亦属这一研究范畴。在地壳演化过程中，地幔、地壳的相互作用，引起区域热流和构造环境的变化，发生了一系列属于不同变质相、变质相系和不同形变程度的变质岩石。它们是变质作用在自然界的记录，因而也是变质岩岩石学的研究对象。变质岩石学又可分为两个方向：变质地质学和变质实验岩石学。其它的还有宇宙岩石学、化学岩石学、实验岩石学、地幔岩石学、构造岩石学等。

宇宙岩石学可以看作岩石学与天文学之间的联系环节，而地幔岩石学可以看作岩石学与地球物理学之间的桥梁，这两个分支学科扩大了岩石学研究的时空范围，所研究的深度可达600公里的地幔，时间可以上溯到40亿年左右，其研究成果为研究地球早期演化提供了基础资料。

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学