荒漠的形成与特性

    我们把植被稀少或缺失的干旱地区，且年平均降水量一般不到250毫米的地区成为荒漠。由于缺乏水分，使绿色植物的生长和一切直接或者间接以绿色植物卫生的动物和微生物受到了限制。

    荒漠的分布

    荒漠主要分布于除南极洲外的各大洲，占地球陆地面积的12％，大部处于北、南纬15°～35°之间，部分地区分别达到南纬55°和北纬51°。在亚洲和非洲，一个巨大的荒漠带，从外阿尔泰戈壁、阿拉善、河西走廊、准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地至帕米尔、昆仑山、喀喇昆仑山、哈萨克斯坦、中亚、西南亚直到撒哈拉，几乎得以连成。北美洲西南部从大盆地到索诺拉连成又一片荒漠区，南半球的荒漠分布于南部非洲的纳米布和卡拉哈里盆地，澳洲中部也有一大片荒漠区分布，南美洲的荒漠主要在曼蒂、巴塔哥尼亚和阿塔卡马地区分布。

    地球上大部分荒漠地区的海拔都不高，亚洲中部主要在300～1500米，中亚90～500米，西南亚为500～2500米，撒哈拉为20～400米，北美洲为1200～1300米，南非洲为20～800米，澳洲为100～550米，南美洲为40～800米。仅在亚洲中部的柴达木盆地、昆仑山、帕米尔和喀喇昆仑山，荒漠的海拔高度可达2700～5000米。各地荒漠大多处于盆地、山麓平地、滨海平地和丘陵坡地等处。

    荒漠是如何形成的

    对于荒漠的形成，通常认为人为因素是主要的。但是，自然因素对于荒漠的形成也起着一定的作用。

    自然因素：异常的气候会降低自然生态系统具有的抵抗力，特别是干旱会给予生态系统以决定性的打击。

    其次，大雨也是产生荒漠化的一个原因。而在干旱地区，植被贫乏，土壤基础薄弱，即使总降雨量少，但也由于对降雨的较弱抵抗力，使土壤侵蚀易于发生。

    大气环流和海流受到整个地球热收支变化的影响而发生改变，甚至大气中热量和水汽区域分配的变化也随之引起，在某地区分配比平常年份显着高或低时也会有异常气候出现，导致干旱荒漠的情况的发生。

    此外，由于荒漠化的发生，将会导致荒废的土地进一步促进气候干旱化这种恶性循环。因为荒漠化而裸露的地面会引起日照反射率的增加，气温也由于日照吸收量减少而下降，下沉气流增强，从而使雨水变少，荒漠加重。

    人为因素：直接由于土地或植被破坏而导致荒漠化的产生，不仅农牧业生产需要进行土地利用，就连矿产资源的开发、城市化、工业化或观光旅游等，也都需要对土地进行利用，它们所需要的能源都是由化石燃料予以提供的。

    和其他产业比起来，农牧业需要的面积最大，所以荒漠化的面积也最大。但由于农业以自然为对象，所以如果能确立合理的土地利用技术，也有可能使荒漠化减轻。

    人为导致的荒漠化首先就是游牧和放牧。过渡放牧，即当家畜对植物的消费量大于植物的生长量时，就会加重植被破坏，从而使地表裸露进程加快，进而成为导致风蚀或雨蚀的原因。当降雨量丰富，植物茂盛时，家畜数量也会随之迅速增加，但其后如果有干旱情况发生，导致植被衰退时，就必然要进行家畜数量的调整。但实际上做这种适应性的调整是相当难的，多数情况下会引起荒漠化。而且，近年在各地推行游牧民的定居政策，在限定的地区进行放牧造成了家畜的集中化。为了获取燃料、对周围树木进行采伐等多种情况，都会给植被管理带来不好的结果。

    发展牧畜需要有大面积的草原，在导致荒漠化面积的各种成因中，所占比例最大的当属过渡放牧。

    干式农耕（依赖降雨型农业）也容易导致荒漠的出现。为了对土壤中贫乏的水分加以利用灌溉土地，人们就必须至少停种休耕1～2年，然后利用其间在土地中畜积的水分进行耕作。所以，在休耕期间，旱季的时候容易引起风蚀，雨季到来的时候容易引起水蚀，尤其是干旱年份和粮食产量不足不得已缩短土地裸露化，造成土壤的侵蚀。另外，为了增加收入而进行的经济作物栽培也会引起土地的过度使用和耕地过度扩大。同时，耕地内的放牧、烧荒耕种等，也是造成土壤侵蚀的重要原因。

    此外，灌溉农业（绿洲农业）也会引起水资源的枯竭和土壤盐碱化（盐类蓄积），导致荒漠出现。因为连续的灌溉会引起地下水位上升，使存在于土壤中的无机盐类溶于水，借助于毛细管的作用向上传输，所以会引起地面附近土壤的盐分浓度的增高。而且，由于水分的蒸发，在地面只剩下盐类的残留的蓄积，这就是所谓的土壤盐碱化。由此也会给植物生长发育造成阻碍，甚至使其枯死。

    此外，由居民日常生活造成的荒漠化也很多，例如采伐荒薪炭用的树木，干旱地区的大部分能源是树木的树叶，由于其消费量大，也被认为是荒漠化的一个主要成因。

    综合而论，荒漠化的原因是气候变化与人类活动2个方面综合形成的结果。二者彼此影响，交替演变。历史各时期都是这样，而近代由于人类对自然界的干扰能力达到空前水平，人类活动对自然环境的冲击使本已向荒漠环境演变的变化过程更加严重，从而使荒漠化的面积也不断扩大，并已成为日益严重的全球环境问题。

    荒漠中的植被

    在荒漠中，作为生产者的首先是高等绿色植物，这些高等绿色植物的区系组成超过91科，起优势作用的主要是藜科、蒺藜科、菊科、仙人掌科、龙舌兰科、蓼科、柽柳科、麻黄科、禾本科、十字花科、大戟科、百合科、桃金娘科、百岁兰科、石竹科等。荒漠植物从种类上来看虽然比较贫乏，但仅中国荒漠植被中的植物种也可达到420种以上。

    矮乔木荒漠植被：占优势的是超旱生矮乔木，一般有3～5米高，有矮到1米的，均具主干。这种植被主要适应的气候类型为地中海生物气候，适宜的土壤为盐化红色沙质土壤、卵石土壤、碎石质土壤。主要在西南亚、撒哈拉南部、北美西南、南美东部、澳大利亚南部和非洲南部卡拉哈里有分布。其中，常绿矮乔木荒漠植被具有广泛的分布，占优势的是含羞草科金合欢属和桃金娘科桉属的一些种。肉质矮乔木荒漠植被主要在北美洲的索诺拉分布，主要为仙人掌科和龙杏兰科的一些种。也有落叶矮乔木荒漠植被，由牧豆树、腺荚豆等属的一些种组成。

    在矮乔木荒漠植被中，总会有各种超旱生灌木混和而生，而且在雨后经常有较为繁茂的短生植物层群（层片）出现。这类植被生物量高，有可能开发成为生物能源基地。

    灌木荒漠植被：占优势的是超旱生灌木，这些灌木没有主干，从植株茎部起就开始丛生，对地中海生物气候型和亚洲中部生物气候型比较适应，要求温暖或高温的气候。土壤要求包括壤质、沙质、砾质、石质的，也有沙丘沙。主要分布在亚洲中部、中亚、西南亚、撒哈拉北部、北美西南、南非中部、澳大利亚中南部、南美巴塔哥尼亚和秘鲁等地。其中，在落叶灌木荒漠分布普遍，主要由红砂、沙拐枣、霸王等属的一些种所组成。

    矮半乔木荒漠植被：占优势的植被是超旱生矮半乔木，矮半乔木具有主干，高为2～4米之间，也可低到1米，有落枝的特性。主要对准噶尔、哈萨克斯坦、地中海生物气候类型比较适应，土壤为壤质、沙质、砾质、沙丘沙，多盐化，也有不盐化的。这类植被主要由梭梭、黄芪等属的一些种所组成，在冬季或春季有较繁茂的短生植物层群出现。这类植被生产量较高，鲜重每年达270～3870千克／公顷，可做放牧场和薪炭基地。但是，沙丘植被一旦遭破坏，就会引起流沙。

    小半灌木荒漠植被：占优势的是超旱生小半灌木，小半灌木为丛生，高在10～100厘米之间，有落枝的特性。对地中海及准噶尔、哈萨克斯坦生物气候类型比较适应，也见于亚洲中部生物气候类型。土壤为壤质、沙质、砾质或沙丘沙，多盐化而含石膏，也有不盐化的。这类植被主要由菊科、藜科植物组成，在冬季或春季土壤水分较好的地区还会出现较繁茂的短生植物层群。由于这类植被的生产量鲜重为每年300～4800千克／公顷，故是重要的放牧场。

    垫形小半灌木荒漠植被：占优势的植被主要是超旱生耐寒垫形小半灌木，对高寒的亚洲中部生物气候类型比较适应，土壤呈盐化，为壤质、沙质、砾质或碎石质。这类植被主要在亚洲中部高山、高原上分布，由亚菊、驼绒藜、棘豆等属的一些种所组成。

    荒漠中的动物

    荒漠中的动物区系比较贫乏，但脊椎动物、无脊椎动物都有。如中亚的卡拉库姆、列别切克保护区内，有200种脊椎动物，其中29种哺乳类，23种爬行类，超过140种的鸟类；超过1000种的无脊椎动物。

    在荒漠生态条件中，极端的干旱和高温天气也是对动物的主要限制因素。因此，动物不但要具备较强的抗旱的能力，还要能保持体内水分的收支平衡，而高温更使得动物要具备防止水分丢失的适应能力。

    所以，在荒漠中生存的动物首先要是耐旱动物，不饮水，只靠所采食的植物体或种子所含水分而生存，如鼠类、蜥蜴、蚁类等。

    其次是抗旱动物，能一次饮水（甚至饮含盐量0.1％左右的咸水）后忍耐3～5天以至7天不饮水而正常生活。它们一方面具有长途跋涉（如骆驼）和奔跑（如羚羊类）的能力，并靠灵敏的嗅觉闻到远处水源飘来的水汽而去寻找水源；另一方面具有储藏和节约水分消耗的能力，如骆驼能在驼峰内储存大量脂肪，在缺水时分解脂肪可得到水分；同时，它们的鼻腔孔道曲折而长，呼吸出来的水汽能凝结成水再被吸收。

    还有一类是躲旱动物，白天高温环境下，它们会在荫蔽处或洞穴中躲藏起来，不进行活动，尽量减少水分消耗，夜晚出来啃食多汁植物或捕食其他动物来获得水分。这类动物主要是许多昆虫、蛇类、蜥蜴类、荒漠猫头鹰和许多肉食动物。其中，蛇类还能用皮肤吸收夜间空气中的水汽以补充水分。

    在荒漠中，太阳辐射强度大，夏季白天气温高，所以许多哺乳动物、鸟类、爬行类等均是浅色的，以利于反射阳光，少吸收热量。最突出的是西南亚、非洲的羚羊，在夏季毛色变成白色，有助于反射阳光。

    昆虫在荒漠中，常处于食物链中的初级消费者环节上。首先要提到的是啃啮植物的昆虫，在亚洲中部、中亚到撒哈拉主要是蝗虫。北美荒漠的昆虫主要是甲虫，有时达到每公顷3000个。而蚁类、蜂类在各大洲荒漠中都有。在高温的地中海型生物气候下，也有蜘蛛、蜈蚣等，甚至许多都有毒。

    食虫动物以及其他肉食动物在荒漠生态系统中，处于次级消费者的环节上。食虫的爬行类有蛇和蜥蜴，鸟类有很多种，如亚洲荒漠中的乌鸦、北非的鸵鸟、澳洲的鸸鹋、北美的渡鸟等等；肉食爬行类主要是蛇类，且多毒蛇，主要在高温荒漠气候下出现，比如伊拉克的黄巨蜥为肉食性。肉食猛禽不多，但亚洲荒漠中有荒漠猫头鹰，在亚洲荒漠中还有狐狸、狼、山猫等。猛禽则有西南亚的亚洲狮和北非的豹，尤其特别的是在南非荒漠中还有专吃毒蛇的獴。

    相关链接——荒漠生态系统中的水循环

    水的运转过程在荒漠生态系统中极为重要，对物质和能量的积累、转化过程起着直接的决定作用。

    大气降水几乎是荒漠之水的全部来源。大气降水以雨、雪或雾凝结成水的形式直接降落于地面，渗进土壤中去。当土壤为壤土或粘土的时候，地面径流就会比较明显，水会向低地或者附近的河、湖内流入；然而在沙土、沙、砾质的土壤上，地面径流几乎就没有。部分动物可以从自由水面中吸取水分，再通过排泄物将水分带入荒漠土壤中，但其量甚微。

    水分在荒漠土壤中可分为上下两层。大部分分布于表层土壤（约20厘米）里的水分经过土面的蒸发而消失于大气中，最为明显的就是在高温季节。在冬、春、秋季，这层水分中的一部分供植物浅层根系利用。由于荒漠土壤质地粗糙，所以土壤下层水借毛细管作用上升散失的量不大，可供植物的深层根系利用。

    生长于荒漠中的植物，都具有比较发达的根系，因此可以从很大体积的土体中吸取水分，而且在植物吸收的水分中，有一部分是用来形成有机质的，大部分则用于蒸腾作用。这样，土壤中的水分经过地面的蒸发和植物的蒸腾作用，大部分又回到了大气中。植物的枯枝落叶和死体中的大部分水分也仍要散失在大气中，只有少部分渗入到土壤中。

    动物的活动和生长发育也离不开水分。很多的植食动物、肉食动物终归都是要从植物中取得所需水分的，其中一部分水分参与到动物有机物中，一步部分水分随动物的排泄物排出出来。动物排泄物中具有很少的水分含量，大部分蒸发到空气中去了，小部分渗到土壤中去。而动物的尸体、排泄物和植物死体在被微生物进行分解时，也会有一些水分释放出来。这些水分有一部分供微生物使用，部分仍然蒸发到空气中和渗入到土壤中。

    微生物自身含水分较少，部分水也会随着活动在空气和土壤中散失。死亡之后被分解而释放出的水分，同样也会散失于空气中或渗到土壤中去。

    流沙之谜

    古籍中对发生在900多年前的这样一件事有过这样的记载：奉宋朝神宗皇帝之命调遣，一支队伍在安南的路上行进。

    一天，当队伍正准备进入一片沙滩之时，前面一个士兵的脚忽然陷入了沙地中，沙子逐渐将他的大腿、腹部、胸部……一点点淹没，他奋力向上挣扎，可就是爬不上来。看到这样的情景，后面的一个士兵准备伸手去拉他同伴。没想到，同伴不但未被拉上来，反而把他自己也陷了下去。这样，队伍就停滞不前。骑着战马的军官想骑马过去看个究竟，不料连马带人也一起陷了进去……

    其实，这支队伍遇到的，就是令人恐怖的流沙。可以说，流沙可谓大自然所设计出的最巧妙机关。公元1692年，在牙买加的罗伊尔港口，就曾有因为地震造成土壤液化而形成的流沙情况的发生，最后酿成了1/3的城市消失、2000人丧生的惨剧。就连英国的北部海、阿拉斯加峡湾等地，看似美丽而平静，但也曾有流沙陷人的事件发生过。

    然而，大部分人一般都未真正见过流沙，更没有亲见他人陷入流沙甚至亲历过这种可怕的场景。人们对于流沙的印象，大多是来自于各种影片。在电影中，流沙仿佛一个无底洞，能将人吸入，一旦身陷其中，便无法自拔，同伴只能眼睁睁地看着受困者顷刻间被沙子吞噬。

    流沙陷人的秘密

    人们对于流沙的形成，起初以为流沙构成于滚圆度较好的圆型粒沙，沙粒间能互相辗转滚动，因此当有人踏在上面时，因受重力作用，滚动的沙粒便转动着“让路”，导致人的下陷；而普通的沙地是由棱角状的沙子构成的，这种沙子会互相嵌合，形成结实的地面，人站在上面也不会陷下去。

    这种观点似乎有些道理。然而，当科学家把两种沙放在显微镜下仔细对比时，发现流沙和普通沙子一样，也是由棱角状沙粒构成的。

    那么，会不会是因为沙粒的表面有一层润滑液之类的东西呢？有人提出了这个问题。如果沙粒表面真有润滑液存在，那么沙粒之间的摩擦力较小，自然放置其上的物体也就容易下陷。可是，人们在沙粒表面并没有找到所谓的润滑液。

    后来，一位地质学家揭开了这个秘密。

    着名地质学教授史密斯博士来到一个有流沙分布的地区，发现流沙与普通的沙地并无二致。他捡起一块石头随手扔出去，落在流沙上面的石头转瞬间就不见了。史密斯小心翼地将一些流沙区的沙子取回，盛于桶中，并让沙子保持原有的湿度，然后沙子上面放了一块儿石子，但是石子并未沉下去。因此博士认为，流沙陷阱的形成与沙子的湿度并没有关系。

    于是史密斯博士又一次来到流沙分布地区，向当地百姓询问、了解有关流沙的情况。当地的百姓告诉他，流沙并不是总陷人的，人们在每年的8月份，甚至可以在流沙上跳舞而无任何危险。

    在这里，8月份是干旱季节，而流沙不陷人，那么看来还是水在作怪了。于是，史密斯就用一个大桶装满了沙子，在桶的上下部分别装置了几个水管，使水既能从上部输入，从下面流出，又能从下面流入，从上部流出；然后又制作了一个与人体比重相同的玩具人放在桶内的沙子上面。

    史密斯经过几次不同的实验发现：当沙桶里的沙子呈干燥状态时，玩具人就能在沙子上站立或躺卧；当沙子湿润时，玩具人也并不下沉；当水从上面注入时，玩具人也不下沉；而当水从下面注入，向上透过沙层流出时，玩具人就马上下沉了；而且玩具人的比重越大，沙粒越细，水流越强，玩具人下沉的速度就越快。

    史密斯博士由此得出结论：沙土内的水流上涌时，就会形成流沙。水流的上冲力会使沙粒相互离散，不再互相叠接，而是被水托着，呈半飘浮状态，从而导致比重大于水的物体下沉。

    据此，流沙的秘密也被人揭开了：流沙陷人，是因为地下水涌入沙内引起的。原来，上流的水冲力可使沙粒互相散开，沙粒不再互相叠接，而是被水托着，呈半漂浮状态。在这种情况下，物体进入沙面上，就会像在水中一样向下沉陷。

    通过研究还发现，陷入流沙后的物体，下陷速度取决于物体自身的密度。流沙的密度一般是2克/毫升，而人的密度是1克/毫升。在这种情况下，人身体沉没于流沙之中并不会有灭顶之灾，下陷往往会止于腰部。研究者还发现，即使是一些密度大于流沙很多的物体，也能浮于流沙之上。研究人员在实验中将一个密度为2.7克/毫升的铝盆放在流沙的顶部，尽管铝盆密度大于流沙，但在流沙浮力和沙面张力的作用影响之下，铝盆仍能平静地呆在流沙的表面。可是当科学家轻轻摇晃这个铝制容器时，情况就不同了，容器稍微有一点下陷。当科学家摇晃的力度再加大时，这个容器就慢慢地沉入沙底了。

    流沙的巨大力量

    从撒哈拉大沙漠中取得的由沙子和盐水混合构成的流沙样品，呈半固体状态，这些颗粒松散地堆积在一起。沙粒堆积起来，使其看似有了稳定的表面，但即使是承受很小的压力，流沙的整体框架也会立即坍塌。浓厚的“沙浆”堆积在底层，它能粘住所有的物体，使其动弹不得；而更为危险的是流沙中的超细颗粒——它使流沙具有一种巨大的夹紧力，足以致人于死地。

    由此，研究者通过分析认为，陷入流沙中的人一般来说是无法动弹的。因为沙子在密度增加之后，会粘在掉进流沙里的人的下半部身体上，对人的身体会造成很大的压力，让人很难使出力来。即使是大力士，要想一下子将受困者从流沙中拖出来，也是很困难的。

    研究人员计算，如果拖出受困者的一只以1厘米/秒的速度进行的话，就需要约10万牛顿的力，大约等同于举起一部中型汽车所需要的力量。所以除非有吊车帮忙，否则很难一下子把掉入流沙内的人拉出来。研究还指出，按照这种力量的计算，如果生拉硬拽的话，那么在流沙“松手”之前，人的身体就已经被强大的力量扯断了。这种行为造成的危险，远高于让人暂时停在流沙当中。

    小知识——陷入流沙如何自救

    实际上，和一般的沙子相比，绝大多数流沙与其区别并不大，并不像我们在电影看到得那么可怕。在原理上，它只是在沙子中渗入了水，因为沙粒之间的摩擦力变小，于是形成了半液态、难以承重的沙水混合物。流沙只有一种状况会把人淹死，那就是当头部先掉入沙中的时候，然而以这种方式掉入流沙有极小的概率。人一旦不小心陷在流沙中，一般仅会感到胸部有些压力，呼吸较困难，但并不会出现生命危险。而受困者最可怕的敌人，是流沙附近上涨的潮水。

    其实，我们还是有办法来摆脱流沙的，那就是受困的人应该轻柔地移动两只脚，尽量地让水和沙子渗入挤出来的真空区域，这样就能使身体所受的压力得以缓解，同时让沙子慢慢变得松散。另外，还要努力尽量分开四肢，因为只有身体接触沙子的表面积越大，得到的浮力才会越大。只要有足够耐心，动作足够轻缓，就能慢慢地从流沙从脱身。

    在流体力学中，流沙属于膨胀性流体，亦即剪力愈大的话，流沙用来抵御剪切运动的粘性也就愈大。这也是为什么要用吊车才能把人拉出来的原理。就是因为随着粘性的增加，流沙阻碍人向上运动的力也就增加了。

    土壤侵蚀与沙漠化

    所谓土壤侵蚀，是指在风或水的作用下，土壤物质被破坏、带走的作用过程。以风为作用力使土粒飞散，导致的土壤侵蚀叫做风蚀；由于水的作用而将土壤冲刷到其他地方现象，叫做水蚀，即我们平常所说的水土流失。通常来说，纯粹由自然因素引起的地表侵蚀过程速度是非常缓慢的。然而在人类的影响下，尤其是当人类严重破坏植被后，更会扩大和加速自然因素引起的地表土壤破坏和土地物质的流失。

    土壤侵蚀的分类

    土壤侵蚀可分为水蚀和风蚀。水蚀，即水土流失，指在自然或人为因素影响下导致的地表土壤水分和土壤同时流失的现象。通常来说地面坡度大、植被遭受破坏、土地利用不当、耕作技术不合理、滥伐森林及过度放牧等，都可以造成或加剧水土流失。

    在原始森林中，植物和土壤之间都是彼此依赖的，处于相对平衡的状态。但是，随着人口的增加，人类为了获得更多的粮食，就会开辟林地为农田，这样一来，自然环境就会逐渐被破坏；且栽培的作物还难以覆盖全部的土地表面，也会加剧风雨对土壤的侵蚀。尤其是当农作物收割后，土壤就会直接暴露在风雨的冲击下，细小的土粒更是随风飞散，随水流失，导致土壤恶化，肥效降低，逐渐不利于植物的生长。这种由于水的作用而将土壤冲刷到其他地方的现象，就是水蚀，也就是我们通常所说的水土流失。它的发展过程，通常是由面蚀发展到沟蚀，最终导致土地的全面破坏。

    所谓面蚀，指被雨水分散的土粒随地表细微的径流比较均匀地流失。这种现象主要发生在丘陵山洞的顶部以及径流尚未集中的地区。沟蚀则指地表径流汇集成细股而继续增大时，坡面被冲刷成大小不同的沟槽。长期面蚀的结果，就是导致表层肥沃细土粒被冲失，土壤变薄、质地变粗、土壤肥力下降。

    沟蚀，不仅会冲走分散的细土粒，还会冲走粗土粒和小土块，从而令地面支离破碎，耕地面积减少，给农业生产带来巨大困难。而且由于水土流失，泥沙淤积，河流航道也会堵塞，湖泊、水库等寿命都会缩短。

    另一种土壤侵蚀是风蚀。由于地表的植被被破坏，土质松软干燥，这时风沙吹拂地面时就会造成风蚀。风蚀毁坏土壤，被吹动的土壤会因重新堆积而掩埋河道、湖泊和农田，从而降低土壤肥力，给人类带来危害。

    如今，土壤侵蚀已成为世界各国农业生产上最严重的问题之一，全球每年就大约有240亿的土壤流失。

    土壤沙漠化

    沙漠化是危害农业的另一大危害。据1977年联合国关于沙漠化会议的统计，全世界已受沙漠化威胁和将受沙漠化影响的土地达3800万平方千米，大约相当于4个中国国土面积。而全球因沙漠化失去的土地，每年都会高达600多万公顷。在我国，每年也有1500多平方千米的土地沙漠化。世界上大约有150多个国家和地区中，至少有2/3收到沙漠化的影响，15%的人口也受到沙漠化的威胁。

    什么原因导致土地出现沙漠化呢？据土壤学家研究认为，这种情况主要由于过度放牧、大风侵蚀和气候干燥所致。

    通常来说，为保持一片草原的生产力，牧草的产量就必须大于牲畜的消耗量。如果牧草的生产量小于牲畜的消耗水平，再继续放牧就会直接破坏牧草的再生能力，导致草原成为荒漠。一直以来，我国北方新沙漠的形成，其中一个重要原因就是放牧过度。

    从森林到草原，再到荒漠的转变，与降雨量的逐渐减少、天气干旱也有关。现在，沙漠化地区主要分布在荒漠边缘干旱和半干旱的草原区，这些地区雨量稀少，蒸发量大，气候干燥，风沙大，植被一旦被破坏，土壤就会受到严重风蚀，导致土壤沙漠化。

    在我国北方地区，沙漠化土地主要有两种类型，一是风力作用下沙漠中沙丘前移入侵，导致沙漠边缘土地丧失，比如塔里木盆地南部的塔克拉玛干沙漠边缘、柴达木盆地等，都是自然因素导致的；而是由于对土地过度开垦、放牧、砍伐等不正确利用所致，使得植被被破坏，引起沙漠化，比如内蒙古东部的科尔沁草原等。

    现在，我国绝大部分的沙漠化土地都是人为因素造成的。在一些生态平衡脆弱的地区，土地维持人口生活的能力很弱。而且由于人口不断增加，稍微利用不当，就可能导致土地沙漠化的蔓延。

    相关链接——土地盐渍化

    土地盐渍化也是全球干旱和半干旱地区土地利用中存在的严重问题。通常来说，表层含有0.6％～2％以上的易溶盐的土壤，就称为盐渍土。土壤盐渍化严重时，一般的植物都难以成活，土地几乎就是不毛之地。

    导致土地盐渍化的因素很多，人类的灌溉活动就是一个很大的因素。在干旱和半干旱地区，正确的灌溉能达到改良盐土的目的；反之，错误的灌溉方式，如灌溉水量过大、灌溉水质不好等，都会导致地下水水位上升，引起土壤盐渍化。由于人类不合理的农业措施而出现的盐渍化，也被称为次生盐渍化，由此生成的盐渍土则被称为次生盐渍土。

    次生盐渍化使世界上30多个国家遭受不同程度的危害，严重削弱了土地的生产能力。且由于不合理的灌溉，我国也出现了大面积的次生盐渍化现象，给人类的生产和生活都带来了极大的不便。

    沙漠里的奇怪现象

    沙漠，又叫做砂漠，指的是沙质的荒漠。地球陆地的1/3都是沙漠。因为其中的水的含量很少，所以一般人都认为沙漠是荒凉而无生命的，因此也有“荒沙”之称。和其他区域相比，沙漠中的生命并不多，但是如果仔细观察，也能发现沙漠中藏着很多动植物，尤其是晚上才出来的动物。

    实际上，除了一些正常的自然现象外，沙漠中还有很多奇特的现象，比如海市蜃楼、鸣沙、怪石等，科学家和地质学家曾一度对此感到很困惑。

    沙漠里的海市蜃楼

    在沿海地带，常会有海市蜃楼发生，偶尔也见于沙漠。在沙漠中，人们会突然看到房屋、人物、山川、河流等景物，并且还可以运动，非常逼真，让人误以为是人间仙境。

    之所以能在沙漠当中看到海市蜃楼，是因为白天沙石被太阳晒得灼热，接近沙层的空气升温极快。这就形成了沙层下层热上层冷的温度分布，导致下部空气密度远远要比上层密度小的现象。这时，前方景物的光线就会由密度大的空气向密度小的空气中折射，从而形成下现的蜃景。远远望去，这些景色宛如水中的倒影。而在沙漠中长途跋涉的人，经常会感到酷热干渴，看到这样的蜃景，常常会误认为自己已经到达清凉湖畔。但是，一阵风沙卷过，仍是一望无际的沙漠，这种景象只是一场幻景。

    鸣沙

    鸣沙，顾名思义，即会发出声音的沙子。鸣沙这种自然现象在世界上普遍存在。美国的长岛、马萨诸塞湾、威尔斯河两岸，英国的诺森伯兰海岸，丹麦的波恩贺尔姆岛，波兰的科尔堡，蒙古的戈壁滩，以及智利的阿塔卡玛沙漠、沙特阿拉伯的一些沙滩和沙漠中，都会发出奇特的声响。据说，世界上已经发现了100多种类似的沙滩和沙漠。

    尽管鸣沙现在比较普遍，但鸣沙依然被认为是沙漠中的一种奇特现象。而且，这种沙子发出来的声音具有多种不同的类型。比如，美国夏威夷群岛的高阿夷岛上的沙子，就会发出一阵阵如狗叫一样的声音，所以人们称它是“犬吠沙”；苏格兰爱格岛上的沙子，可以发出一种尖锐响亮的声音，就好像食指在拉紧的丝弦上弹了一下；从中国的鸣沙山上滚下来，那沙子就会像竺可桢描述的那样“发出轰隆的巨响，像打雷一样”的声响。

    其实，鸣沙之所以能发出声响，也应该具备三个条件的。第一就是沙丘必须高大陡峭；第二是需要背风向阳，而且背风坡沙面形状必须如月牙；第三是一定要有水从沙丘底下渗出，形成泉和潭，或有大的干河槽。由于经常变化的空气湿度、温度以及风速，不断对沙粒响声的频率和“共鸣箱”的结构造成影响，再加上策动力和沙子本身自有的频率的变动，所以鸣沙的响声也会经常发生改变。有时人们在雨天去看鸣沙，发现鸣沙却没有声响，正是由于鸣沙的“共鸣箱”结构由于温度和湿度的改变而被破坏了。

    能“报时”的沙漠怪石

    世界上有能够报时的岩石，这听起来似乎很令人不可思议，但的确有一块能“报时”的奇石，屹立于在澳大利亚中部阿利斯西南的广袤沙漠中。这块怪石高达348米，周长约8000米，只算其出露于地面的部分，就可能重几亿吨。

    通过每天进行非常规律的颜色改变，这块怪石可以向人们告知时间的流逝：旭日东升的早晨，当阳光普照时，岩石为棕色；烈日顶头的中午，岩石为灰蓝色；夕阳西下的傍晚，岩石又变为红色。它是当地居民的“标准时钟”，根据它一日三次的颜色变化，当地居民可以安排农事以及日常生活。

    除了能随强度不同的太阳光进行颜色改变外，怪石还会随着太阳光照射角度的不同而改变形象：有时好似一条巨大的、在海中悠然穿行的鲨鱼的背鳍；有时像一艘潜艇，半浮于海面上，乌黑发亮；还有时如同一位巨人，穿着青衣、斜卧在洁白的软床之上……

    许多考古学家和地质学家为了对沙漠怪石这种“报时”现象作出解释，均详细考察了怪石所处的气候条件和地理环境，并深入研究了怪石的结构成分等。一些科学家试图对怪石产生的“怪现象”这样解释：怪石之所以会发生颜色改变时因为它地处平坦的沙漠，天上终日没有云，空气稀薄，而怪石具有较为光滑的表面。在此种情况下，怪石表面变具有了镜子的反射作用，能够较强地对阳光进行反射，因而从清晨到傍晚天空中颜色的变化能相应地在怪石上得到呈现。

    而怪石之所以会有多变的形象，其原理在于太阳光在不同的气候条件下活动时产生的反射、折射的数量及角度有所不同，这种变化反映到人眼中，便成为怪石幻象。

    古人说：“见怪不怪，其怪自败”，沙漠里的一切“怪异”现象，其实都是可以用科学的道理来说明的。

    新知博览——神奇的石膏沙漠

    在美国的新墨西哥洲，有一个图拉罗萨盆地，盆地里有沙漠分布，沙漠上皑皑的沙丘在阳光的照耀下熠熠发光，好像一片雪原一样透着清新和纯净。在炙热的阳光下，白色的沙子闪耀着微光，犹如月光映照之下的雪一般。一望无际的清凉的白沙不断随风迁移、流失，又不断地填充，这里就是着名的白沙名胜区。

    这片白沙名胜区东边始于萨克拉门托山脉，西边到达圣安德烈斯山脉，有700平方千米的面积，是世界上最大的地面石膏矿藏。我们知道，石膏是一种很普通的矿物，因极易溶解于水，地面上很罕见。一般的沙漠里，沙子的主要成分是石英，而这里的沙粒却是质地较柔的石膏晶体微粒。由于表面水分的蒸发率高，沙粒反射阳光而不是将其吸收，使得沙丘十分清凉。

    这片石膏沙漠约起源于1亿年前。当时，这里的大片土地都是浅海，后来海水渐渐干涸，只剩下了一些咸水湖，最终也都被炙热的骄阳蒸发殆尽了。湖水与安倍含有丰富的矿物，水分蒸发掉以后，就只有盐和一层厚厚的石膏剩于湖床上了。大约在6500万年前，萨克拉门托山脉和圣安德烈斯山脉开始形成，中间夹着图拉罗萨盆地。地壳的大规模活动，导致陆地皱褶隆起，将石膏层推高了。季候雨和融水从山区流下，将山坡上的石膏颗粒溶解，成为浓度很高的溶液，冲到图拉罗萨盆地的最低点，即卢塞洛湖。湖水蒸发后，留下一层层薄薄的石膏透明晶体，叫做透明石膏。又因为常年的风化作用，使得这些石膏晶体渐渐变为细沙，并随西南盛行风飘落在盆地上，堆成了高耸陡峭的沙丘。这就是这片神奇的石膏沙漠的由来。

    世界十大沙漠

    沙漠也就是沙质荒漠，在荒漠类型中，面积最广。沙漠地面有大片流沙覆盖，广布着各种沙丘，既包括移动沙丘，也包括固定、半固定的草原沙地等。

    目前，全世界约有3140万平方千米的沙漠，在全球的陆地总面积中，约占21％。沙漠的类型主要有热带、亚热带沙漠和温带沙漠两种。其中，非洲北部的撒哈拉沙漠、亚洲西南部的阿拉伯沙漠和澳大利亚沙漠、非洲北部的利比亚沙漠、南美洲南部的巴塔哥尼亚沙漠、非洲南部的卡拉哈里沙漠、亚洲西南部的叙利亚沙漠、中国新疆的塔克拉玛干沙漠、亚洲中部俄罗斯境内的卡拉库姆沙漠和南亚西北部的塔尔沙漠，被称为“世界十大沙漠”。

    撒哈拉沙漠

    撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠。撒哈拉的意思在阿拉伯语中，意为“大荒漠”。

    撒哈拉沙漠位于非洲大陆北部的阿特拉斯山脉和地中海以南，约北纬14°线以北，西边起始于大西洋海岸，东边到达红海之滨。横贯非洲大陆北部，东西长达5600千米，南北宽约1600千米，面积约860万平方千米，约占非洲总面积32%。

    撒哈拉沙漠干旱的地貌类型各种各样，主要由石漠（岩漠）、砾漠和沙漠组成。撒哈拉沙漠风沙盛行，沙暴频繁，特别是春季，更是沙暴的高发季节。

    阿拉伯沙漠

    是位于阿拉伯半岛的大沙漠，面积达233万平方千米，是世界上第二大沙漠。

    阿拉伯大沙漠平均气温都在高于20℃，最热月为7月，平均气温甚至超过30℃；最冷月为1月，平均气温也在10℃以上，以15～24℃之间居多。

    阿拉伯沙漠可以称得上是世界上最神秘的沙漠，这里的漠地景致变化万千，沙丘的轮廓线绵延不断，各色色沙石具有独特的质地，，而且此地的居民也是最神秘的阿拉伯游牧民族——贝都因人。

    利比亚沙漠

    位于非洲北部的利比亚，包括埃及中、西部和利比亚东部，面积177.55万平方千米，沙漠和半沙漠占了全境95％以上的地区。利比亚沙漠为高原，地势由南向北倾斜，南部海拔350～500米，中、北部海拔100～250米，地势最高处在西南部，海拔达1800米。主要构成于结晶岩，局部地区有第三纪岩层。大部分被沙砾覆盖，西部主要是石漠，东部主要是流沙。

    由于风力作用，流沙每年平均向西南移动15米。这里气候干燥，夏季气温可高达50℃以上；降水量稀少，地表水贫乏。地下水分布广，埋藏深，出露处形成许多绿洲，贾卢绿洲、达赫莱绿洲、费拉菲拉绿洲、锡瓦绿洲、库夫拉绿洲等是其中较为有名的。

    澳大利亚沙漠

    在澳大利亚的西南部，面积约155万平方千米。

    这里雨水稀少，极为干旱，夏季可达50℃的最高温。由于缺乏高大的树木的阻挡，这里经常狂风大作。可以说，这里唯一的声音就是风。

    然而，竟有大约3600多种植物在这片沙漠之中共生共荣。若是以单位面积来计算，物种多样性要比起南美洲的热带雨林来要丰富得多。生长在这里的植物对水和养料的需求极少，几乎只有别处植物的10％。同时，这里所有植物的叶子都不是绿色的，而是呈现出各种各样的鲜艳的颜色。更奇特的是，这些花朵还都能分泌超乎想象的大量花蜜。

    巴塔哥尼亚沙漠

    巴塔哥尼亚沙漠，位于南美洲南部，阿根廷境内的安第斯山脉的东边，约67万平方千米的总面积。巴塔哥尼亚一般是指南美洲安地斯山以东，科罗拉多河以南的地区，大部分在阿根廷境内，小部分则在智利境内。

    从地形上来看，该地区以高原及较为窄小的海岸平原为主，安地斯山是各条河流的发源地，向东汇入大西洋，切割成河谷。但因当地降雨量较少，河流大多属于间歇河，南部有许多冰河地形，如峡湾等。由于受福克兰寒流的影响，巴塔哥尼亚的气候寒冷干燥，年雨量在90～450毫米之间，年均温在6～20℃，南部更加寒冷且雨量愈少，大多地区都形成了荒漠，这就是巴塔哥尼亚沙漠。

    这里农业不发达，南部植物稀少，水果、苜蓿、橄榄等可以在北部有河水灌溉处生长，有石油、铁、锰等矿产分布于西北部的高原。来自阿根廷与北美的一队科学家在巴塔哥尼亚沙漠发现了可能是迄今为止地球上最大的食肉恐龙化石，还发现了6种未知物种的化石。

    卡拉哈里沙漠

    又叫做“卡拉哈里盆地”，位于非洲南部内陆干燥区，是非洲中南部的主要的地形区，总面积约63万平方千米。

    这里大部为内陆盆地，四周为高原和山地。盆地内地势起伏不大，偶尔可以见到孤立的岛山；中部有一条东西向的低矮分水岭，分盆地为南、北两部分。南部以荒漠、半荒漠为主，散布着诸多的沙丘和盐沼；北部多沼泽、湖泊和洼地。

    该沙漠属热带干旱与半干旱气候，夏季可达47℃的最高温。地面有较多古河床和干沟，古河床上有许多冲积层。土壤一般为红色软沙土，西部和北部有浓密的灌木和草本植物生长于西部和北部，以羚羊及其其他热带动物居多。沙漠中含有丰富的金刚石、铜、铅、锌、钒等矿藏。

    叙利亚沙漠

    叙利亚沙漠位于西亚，面积约32.4万平方千米，主要在沙特阿拉伯北部、伊拉克西部、叙利亚南部与约旦东部一带分布。

    这里大部分地区都被熔岩流所覆盖，因此很难通行，古代曾是西亚交通上的重大障碍。到了近代，一些公路和输油管逐渐贯穿其中。

    塔克拉玛干沙漠

    塔克拉玛干沙漠地处中国南疆的塔里木盆地，在维吾尔语中，意为“进去出不来的地方”，一般被当地人叫做“死亡之海”。整个沙漠东西约1000余千米长，南北约400多千米宽，总面积33.76万平方千米，为中国境内最大的沙漠，在世界上，属于第二大流动沙漠。

    塔克拉玛干沙漠因为位欧亚大陆的中心地带，高山环抱四周，弥漫着奇幻和神秘的色彩。变化万千的沙漠形态，生长茂盛且能够抗御碱风沙的沙生植被，蒸发量大于降水量的干旱气候，以及尚存于沙漠中的湖泊，穿越沙海的绿洲，潜入沙漠的河流，生存于沙漠中的野生动物和飞禽昆虫等；尤其是被深埋于沙海中的丝路遗址、远古村落、地下石油及多种金属矿藏都被笼罩在神奇的迷雾之中，都有待于人们去探寻。

    卡拉库姆沙漠

    卡拉库姆沙漠为中亚地区的大沙漠，地处里海东岸的土库曼斯坦境内。面积约占土库曼国土总面积的70％，有35万平方千米。

    该沙漠属温带大陆性干旱气候，1月平均气温－5～3℃；7月28～34℃，气温日较差达50℃。年降水量不足200毫米，而蒸发量却为降水量的3～6倍。河流、湖泊稀少，沿阿姆河、捷詹河、穆尔加布河等地，有绿洲分布，大部地区可供放牧。

    塔尔沙漠

    又叫做大印度沙漠，在南亚西北部，印度西北部和巴基斯坦东南部，西边以印度河、萨特卢杰河作为界限，东边以印度马尔瓦高原东边为边缘。海拔100～200米，面积近30万平方千米。

    塔尔沙漠以沙质荒漠为主，东南部多为砾漠，一般有高达30～90米的沙丘，有分布广泛的沙垄、盐滩地、龟裂地。有季节性盐湖及干河道位于沙漠中，地下水位埋藏得比较深。大部分地区不能生长植物，能够生存的只有少数耐干旱的植物。

    塔尔沙漠从气候类型上来看属亚热带荒漠气候。这里受周围高原山地，特别是西侧伊朗高原的影响，降雨量很少，年均降水量小于100毫米，夏季最热的月份，气温高达48～51℃。5～6月尘暴肆虐，为沙漠中的重要灾害。

    相关链接——沙漠里为何会有绿洲

    干旱、半干旱地区（包括一部分半湿润地区）的生态平衡受到破坏而使绿色原野逐步变成类似沙漠的景观，叫做沙漠化。沙漠化的结果，就是产生沙漠化的土地，使植物很难生长和生存。

    地球上有3800多万平方千米的土地面积都受到沙漠化影响。沙漠化的危害主要是使土地资源遭到破坏，使可供农牧的土地面积减少，土地滋生能力退化，造成农牧生产能力降低和生物产量下降。

    而事实上，沙漠中也是有绿洲的。在一望无际的沙漠中，偶尔也会发现有一片葱绿的树林草丛，犹如沙海里的绿洲。那么，它们是怎样形成的呢？

    原来，高山上的冰雪每每到了夏天就会融化。这些融化的雪水就会顺着山坡流淌形成河流。河水流经沙漠，便渗入沙子里变成了地下水。地下水沿着不透水的岩层流至沙漠低洼地带后，就会从地面涌出。此外，渗入地下的远处的雨水，也可与地下水汇合，流入这沙漠的低洼地带；或在地壳运动的作用和影响下，不透水的岩层发生断裂，使地下水顺着裂缝流到低洼的沙漠地带向地面冲出。这些低洼地带中有水存在，各种各样的生物也就应运而生、并且发育繁衍，于沙漠绿洲由此形成。

    沙漠中的绿洲往往具有丰富的水源和肥沃的土壤，对农作物和其他植物的生长来说非常适合。此外，很多奇特的风光也形成于绿洲地带。

    岩石是怎样形成的

    对于人们来说，岩石并不陌生。所谓石器时代，指的是由动物进化为人类后的第一个时代。那个时候，我们的祖先还在用石头作为工具与大自然作斗争呢。

    那么，岩石到底是什么呢？现代地质学把石头叫做岩石，在古代，岩石的“岩”是山崖和山穴之意，表示山势高峻、峰岭陡峭的地势；“石”字，则是指磬、碑、砚、陨星等。自从18世纪地质学诞生以来，“岩石”的古义就不再沿用了，我们可以给岩石下这样一个定义：岩石是各种地质作用形成的自然历史产物，是构成地壳的基本组成单位，是由矿物及非晶质组成的，具有一定结构、构造的固态地质体。

    岩石在外观上具有多种形态，但从成因上看，有岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类，这也是自然界的三大类岩石。

    地球上的岩石种类繁多，姿态各异，那么它们都是怎样形成的呢？

    “水成派”和“火成派”

    自古以来，科学家们就岩石的形成原因一直都在探索。为此，科学界还进行了一场激烈的争论，持不同观点的科学家更是互不相让。

    德国地质学家魏格纳于1775年提出了这样一种观点：花岗岩和各种金属矿物等，都是从原始海水中沉淀而成的。人们称他的这种观点为“水成派”。

    后来，英国地质学家詹姆士·赫顿又提出了与维格纳的观点完全相反的意见。他认为，花岗岩等不可能是在水里产生的，而是岩浆冷却后形成的。人们称这种观点为“火成派”。

    “水成派”与“火成派”之间的争论一直持续了几十年，一直争论了几十年。并且十分激烈，但是都难以找出更准备的证据证明自己观点的正确性。事实上，由于受当时科学水平的限制，这两派的观点在不同程度上都有失片面，但是他们的争论，却进一步推动了地质学的发展。

    岩石形成的真正原因

    如今，科学家们借助先进的科学设备，已经逐渐摸清了岩石的形成缘由。

    在地壳中，若以质量计算，由地球内部的岩浆冷却后凝结而成的岩石约有3／4，我们把这种岩浆被称为“岩浆岩”或“火成岩”。其中花岗岩就属于岩浆岩。在地球上，我们还能看到火山喷发喷出的温度高达1000℃以上的液态岩浆经过冷却后形成的坚硬岩石。岩浆岩形成于地下，故一般都埋藏在比较深的地下，在地表上分布的较少。

    所谓的沉积岩，指的是泥沙、矿物质和生物遗体等，经过长时间在江湖和海洋底下沉积，再经过长期的紧压胶结，以及地球内部热力等作用，逐渐变成的岩石。如砂岩、页岩和石灰岩等。尽管沉积岩所占的比例不多，但它多数在地表分布，易于被人发现。

    在地壳内部高温高压作用的影响之下，岩浆岩和沉积岩形成之后，渐渐在性质和结构上发生了改变，于是形成了另一种岩石——变质岩。石英岩、大理石岩等，都属于变质岩。

    实际上，岩浆岩、沉积岩和变质岩这三种岩石之间还是可以互相转比的。比如，埋在地下的变质岩可以被地壳运动推到地表面，在地表面再形成新的沉积岩。

    的确，岩石正是经过这种长期的各种条件的作用，才由其他物质转变成的。

    新知博览——会走路的石头

    在美国死谷，有一条由已经干涸的湖形成的道路。这条路上有很多可以自己移动的石头。这些石头大小各异，移动的路线也彼此不一样，有的笔直，有的曲折，有的甚至能转弯。不过，它们所走过的路线都有一条条痕迹留了下来，因此也引起了科学家的好奇。

    由于这些会移动的石头都是一些比较大的石头，所以会让人猜想可能是重力造成的滑行。但答案是否定的。因为此处有很平坦的地面，而且我们可以看到，有一些石头原本很靠近，经过一段时间后，就会彼此分离，也有的人通过几天的连续观察，发现这些石头在移动的过程中却并不会因此而有碰撞发生。

    一位名叫乔治·史坦立的研究者曾于1955年曾提出，死谷的石头可以移动，原因在于是这是冰溶化后产生的一种滑动现象。但加州理工学院的地质学教授夏普和卡雷的鱼1976年研究后发现，石头的移动并非因为冰溶化导致。因为如果是冰溶化后导致了石头的移动，那就应该会有2块以上的石头向同一个方向做平行移动，然而在死谷却找不到这样平行的石头轨迹。

    夏普教授在对石头移动痕迹进行察看之后，选择了30块形状、大小不同的石头，然后逐一给它们贴上标签，并在原来的位置旁边打下金属桩作为记号。结果发现，除2块石头外，其余的石头都偏离了原来的位置。虽然夏普教授认为是风雨的缘故使石头发生了移动，但在1990年，约翰·雷德，这位麻州汉斯尔学院的教授带领一群人重新回到死谷测量后，对夏普教授的理论作了推翻。因为他们发现，要使得任何一颗不太大的石头发生移动，需要的风俗至少都要是800千米时速。但在地球上，还根本就没有任何地方能产生这么大的风速。因此，为什么那里的石头为什么自己会移动，至今在科学上悬而为解。

    矿物复杂的成因

    我们把在地质作用下形成的天然单质或化合物叫做矿物。它的化学组成相对来说比较固定，呈固态者其内部结构较为确定；它们在一定的物理化学条件范围内稳定，在岩石和矿石的组成中，是基本单元。

    目前，已知3000种左右的矿物，大部分都是固态无机物，液态的（如石油、自然汞）、气态的（如天然气、二氧化碳和氦）以及固态有机物（如油页岩、琥珀），仅占数十种。

    形成矿物的地质作用

    通常来说，具体的作用过程不同，所形成的矿物组合也不相同。矿物在形成后，还会因环境等因素的变迁而遭受破坏或形成新的矿物。

    当岩浆作用发生于温度和压力都比较高的条件下，橄榄石﹑辉石﹑闪石﹑云母﹑长石﹑石英等主要造岩矿物就会从岩浆熔融体重结晶析出，它们组成了各种的岩浆岩。同时，还有铬铁矿﹑铂族元素矿物﹑金刚石﹑钒钛磁铁矿﹑铜镍硫化物以及含磷﹑锆﹑铌﹑钽的矿物形成等。

    伟晶（粗大的晶体）作用中，矿物生成于700～400℃﹑外压大于内压的封闭系统中，所形成的矿物具有粗大的颗粒。除了长石﹑云母﹑石英外，还含有丰富的挥发组分氟﹑硼的矿物，如黄玉﹑电气石，以及含锂﹑铍﹑铷﹑铯﹑铌﹑钽﹑稀土等稀有元素的矿物，如锂辉石﹑绿柱石和含放射性元素的矿物形成。

    热液作用中，矿物形成于气液或热水溶液中。高温热液（400～300℃）的代表是钨﹑锡的氧化物和钼﹑铋的硫化物；中温热液（300～200℃）的代表是铜﹑铅﹑锌的硫化物矿物；低温热液（200～50℃）的代表是砷﹑锑﹑汞的硫化物矿物。此外，石英﹑方解石﹑重晶石等非金属矿物也是由热液作用生成的。

    风化作用中，以前形成的矿物可在阳光﹑大气和水的作用下化学风化成一些在地表条件下稳定的其他矿物，如高岭石﹑硬锰矿﹑孔雀石﹑蓝铜矿等。经过风化作用，金属硫化物矿床产生的CuSO4和FeSO4溶液，渗入地下水后，和原生金属硫化物发生反应，产生含铜量很高的辉铜矿﹑铜蓝等，从而使铜的次生富集带得以形成。化学沉积中，从真溶液中析出的石膏﹑石盐﹑钾盐﹐硼砂等矿物以及从胶体溶液凝聚生成的鲕状赤铁矿﹑肾状硬锰矿等矿物。经过生物沉积可形成如硅藻土（蛋白石）等。

    结构紧密﹑比重大和不含水是在区域变质作用下形成的矿物具有的特点。在接触变质作用中，当围岩为碳酸盐岩石时，可形成夕卡岩，它由钙﹑镁﹑铁的硅酸盐矿物如透辉石﹑透闪石﹑石榴子石﹑符山石﹑硅灰石﹑硅镁石等组成。后期还经常伴随有热液矿化形成铜﹑铁﹑钨和多金属矿物的聚集。围岩为泥质岩石时，还可以有红柱石﹑堇青石等矿物形成。

    金属矿物的主要成因

    所谓金属矿物，指的是含有金属元素的、可供工业提取金属有用组分，或直接利用的矿物。这种矿物包括黑色金属9种，有色金属13种，贵金属8种，放射性金属3种，稀有稀土和稀散金属33种。

    我们用的大多数金属在地壳中的含量都不太高，地壳的主要成分是硅、氧、铝。在原始的地球的发展演化过程中，从混沌的状态，地球物质逐渐发展成有序的层圈结构，即地壳、地幔和地核的分离。以铁、镍为主的金属，都在内部集中构成地核；以硅铝为主的物质，则形成了地壳；而地幔则构成于铁、镁、硅酸盐类。三者之间通过岩浆作用和板块运动进行物质交换。同时，在地球的表面，还有水流搬运、生物改造、风力分选及空气氧化等自然过程的作用在进行。具体而言，我们可以从6个方面概括金属矿床形成的原因，即：岩浆分异、接触变质、海底喷流、热液、沉积和风化作用。

    岩浆分异：在岩浆上侵过程中，岩浆内部随着温度、压力的降低，会发生分异作用，使岩浆中含量较低、甚至极为稀少的有用金属高度聚集，形成可供开采的矿产资源。有铬、镍、铂、铜、铁、钒、钛等主要矿种，一般和超基性、基性岩浆作用有关系。

    接触变质：岩浆侵入围岩之后，在热量和岩浆流体的作用下，使围岩发生变质作用，形成一种特殊的变质岩——枣矽卡岩（由钙、铁、镁、铝、硅酸盐、碳酸盐等矿物组成的一种变质岩石），岩浆侵入围岩后，在热量和岩浆流体的作用下，使围岩发生变质作用，形成一种特殊的变质岩——枣矽卡岩（由钙、铁、镁、铝、硅酸盐、碳酸盐等矿物组成的一种变质岩石），同时还会出现矿化现象。形成的矿种包括铁、铜、钨、锡、钼等。

    海底喷流：海水在洋中脊或热点地区，会向下渗透，与上升的岩浆相遇成为热水，因密度差异形成对流。当含金属的热水上升与海水混合时，便会有物理化学变化发生，从而使铜、锌、铅和银等金属的硫化物沉淀成矿。

    热液作用：在岩石地层内的运移过程中，地质流体将有用的金属元素予以溶解并携带。当流体的物理化学条件发生改变，或与不同流体混合时，有用的金属化合物就会沉淀而形成矿石。

    沉积作用：暴露于地表的矿体或岩石，经地质作用后，在河流、沼泽、湖盆、海盆以及大洋盆地中沉积，就会形成矿物资源。例如金、铂、铁、铜、锡、锰、钒等矿种，都可经过沉积作用得以形成，这其中以砂金最引人注目。

    风化作用：在地表暴露的岩石或者矿体，历经长时间的风化作用后，会使有用的物质富集形成矿床。风化作用包括机械风化和化学风化2种，主要通过重力、热作用、化学溶解沉淀等机制，使原有的岩石或矿体物质发生再次分异，形成铝、铁、锰、镍、钴、稀土、金等矿物质。

    非金属矿物及成因

    工业上不作为提取金属元素来利用的有用矿物资源叫做非金属矿物。

    非金属矿物具有多种成因，其中最为重要的是岩浆型、变质型、沉积型和风化型，此外，海底喷流作用也很重要。

    岩浆作用：岩浆上侵形成侵入岩体，或者从地表喷出之后产生的火山熔岩、火山灰等，都能够使非金属矿物形成。侵入岩体如灰长岩、花岗岩等，都是优质的建筑材料。

    变质作用：在大体处于固态下，岩石受到温度、压力及化学活动性流体的作用，在矿物成分、化学组成、岩石结构与构造上发生变化，形成非金属矿床。工业和日常生活中常用的有石墨、石棉、蓝晶石、红柱石、滑石、云母等。

    沉积作用：暴露在地表的岩石、矿体等，在大气、水流的长期作用下，发生侵蚀、搬运、分异、沉积，最终形成非金属矿产资源；也可以通过化学沉淀作用、生物化学作用等，直接形成非金属矿产层。

    风化作用：暴露在地表的岩石或矿体暴露于地表，历经漫长的降雨、光照、氧化、生物作用的过程，使得表层物质的化学组成、矿物面貌等发生改变，从而形成可供利用的非金属材料。

    相关链接——什么是矿床

    矿床，是指地表或地壳里因地质作用形成的，并在现有条件下可以开采和利用的矿物的集合体。也叫矿体。

    矿床是地质作用的产物，但是因为它具有一定得经济价值，所以不同于一般的岩石。有五个基本的条件可以对矿床进行确定：一是有用元素或矿物在含量上要达到最低的可采品位，如铜的最低可采品位是0.4％，铁的最低可采品位一般是25％；二是矿石的工艺性质，包括有用组分的赋存状态，如铝在霞石和高岭石中含量较高，可以分离而出，但因加工工艺复杂，成本很高，因此一般只从铝土矿中提取铝；三是矿体的形状和内部结构，有用物质在岩石中是均匀分布，还是局部集中（如矿脉），对于采矿难易和成本有很大的影响，也因此对确定矿床的最低可采品位有重要影响；四是矿床的规模，也就是可采矿石的储藏量，矿床规模大，矿山建设投资大，但经济效益也会很高；五是获得矿产品的全部费用，包括采矿、选矿、交通运输、设备、能源和水源供应、劳动工资等的开支，也对矿床的最低可采品位起着一定的决定作用。这些条件的综合分析和评价，便可对一个矿床的经济价值作出决定。

    矿床种类丰富，而分布最为广泛的是固体矿床。液态矿床有石油、热卤水和地下水，气态矿床有天然气等。按成矿的作用方式，矿床可以分为内生矿床（内力地质作用生成）、外生矿床（外力地质作用生成）和变质矿床（变质作用生成）。从矿产性质和工业利用情况来看，又有金属矿床（如金矿床、钨矿床）、非金属矿床（如耐火粘土、萤石矿床）和能源矿床（如石油、煤和天然气）之分。

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