矿物是地球提供给人类的它所蕴藏的资源，正是有了这些大自然的馈赠，人类才得以繁衍生息。矿物是天然生成的，是游离的元素或者化合物，也是构成地壳中岩石的最小单位。矿物通常是通过无机作用构成的均匀固体，矿物的晶体结构和化学组成都是相对稳定的，可以在特定的物理环境中稳定存在。

矿物资源被利用的程度标志着各个时代科技与文明发展的水平。

自然元素矿物是指没有与其他元素结合的单质矿物，主要分为如金、银、铜等的金属元素，如砷、锑的半金属元素及如碳、硫等的非金属元素三大类。金属元素具有密度大、柔软且可延展、不透明等特点，常常以不规则的树脂状和纤维状产出；半金属元素的特点则是导电性较差，常常以块状产出；非金属元素是绝缘体，常形成晶体结构，呈透明或者半透明状。

第一节 金、银、铜、铂

自然金主要产于高温或者中温溶液形成的石英脉中，或产于与火山热液作用相关的中温、低温热液形成的矿床中，它们往往与石英、硫化物结合在一起。此外，没有凝固起来的砂积矿床和吵岩中也含有自然金，甚至河床中也会发现颗粒状或者块状的沙金。

自然金通常以树枝状、粒状或鳞片状产出，偶尔也会出现不规则的大块体。它的晶体形态以八面体为主，其次是菱形十二面体，偶尔会出现立方体，但不常见。颜色呈金黄色，有着一定的光泽。随着含银量的增加而渐变成淡黄色。

世界上著名的自然金产地是南非的维特瓦特斯兰、美国的加利福尼亚和阿拉斯加、澳大利亚的新南威尔士、加拿大的安大略以及俄罗斯的乌拉尔和西伯利亚等地。

自然银通常形成于热液矿脉中，它们与金等含银矿物以及金属硫化物共同存在于矿床的氧化带中。银多为不规则的纤维状、树枝状和块状聚集在一起的集合体，有时呈平行带状。银的完整单晶体非常少见；银的新鲜断口呈银白色，但表面常呈灰黑的锖色和条痕银白色。银具有很好的延展性、导电性和导热性，熔点较低，若暴露于硫化氢蒸气中，就会失去光泽。墨西哥和挪威是世界著名的银产地。

自然铜是各种地质作用过程还原条件下的产物，常见于原生热液矿床、含铜硫化物矿床氧化带下部及砂岩铜矿床中。通常含有微量的铁、银、金等元素，最常见的是片状、块状、板状和树枝状聚集在一起的集合体。铜的晶体主要是等轴晶系，但完整的晶体极为少见。在对自然铜的质量进行鉴定时，重要的标准是颜色。自然铜的新鲜切面的颜色是铜红色或者浅玫瑰色，而氧化之后的颜色是褐黑色或者绿色。

铜有着非常好的导电性、导热性和延展性，主要包含在金属矿脉中的沉积岩和火成岩的接触带，也见于变质岩中。美国的苏必利尔湖南岸、俄罗斯的图林斯克以及意大利的蒙特卡蒂尼等地区都是世界著名的自然铜产地。

自然铂生成于与基性、超基性岩有关的岩浆矿床，如铜镍硫化物的矿床中，砂矿中也会形成。铂的颜色呈银灰色或者白色，条痕则为钢灰色，具有一定的金属光泽；铂具有延展性，微带磁性；铂的晶体形状是立方体，但很少见，最常见的是不规则的细小颗粒末状、粉状、葡萄状聚集在一起的集合体。

铂具有高度的化学稳定性，熔点高而难以熔化，因此常常被当作高级化学器皿的制造原料，或者与镍等物质制成特种合金。世界上著名的铂的产地是加拿大、美国和俄罗斯的乌拉尔等地。

第二节 砷和锑

自然砷通常与银、钴、镍等物质共生于炙热的矿脉中，最常以粒状、葡萄状或钟乳状聚合在一起的集合体产出，偶尔会形成棱面体晶体。氧化之后的砷呈深灰色至黑色、灰色或白色，不透明、脆性，有金属光泽，有毒，刚受热或者被敲打时，会散发出像大蒜一样的味道。

砷可消除因铁杂质而造成的玻璃绿色，因而经常被用于玻璃制造；在古代，砷多被用来制作毒药和杀虫剂；在电子行业，用砷制成的计算机芯片，性能比硅芯片更为优越。欧洲、美国、日本和哥伦比亚不列颠省的奥德尔等地都是世界知名的砷产地。

自然锑通常与砷、银、方铁矿、黄铁矿等物质共生于炙热的矿脉中，锑的主要晶体形状很难见到，是假立方体。最常见的锑是钟乳状、块状、放射状聚集在一起的集合体，颜色呈铅灰色，略带一点蓝色；条痕则呈黑色，不透明，具金属光泽。自然锑常与其他金属进行混合，以保证金属在温度发生变化时体积不会变化；锑还可用于烟花爆竹、火柴头、点火工具等制作中；也可用作医药研究或有色玻璃的燃料。锑的主要生产地是法国、芬兰、澳大利亚、南非和德国的黑森林等地。

第三节 硫、金刚石和石墨

自然硫的晶体通常情况下呈菱方双锥形或者是厚板状、块状、粒状、条带状、球状、钟乳状等聚集在一起的集合体，硫的颜色为柠檬黄，也有一些是蜜黄或黄棕色；断口处的油脂光泽；性脆，透明状或半透明状。

自然硫产于火山岩、沉积岩及硫化矿床分化带和温泉周围，经常与方解石、白云石、石英等矿物组合产出。自然硫的成分不纯净，一般夹有黏土、有机质、沥青和机械混入物等，且不导电，但在摩擦时有负电产生。自然硫的形成有着不同的途径，最主要的是由生物化学作用形成的沉积硫矿床和火山成因的自然矿床。自然硫的主要作用是制作硫酸，还被广泛应用在造纸、纺织制造和化肥等方面。

金刚石常常产于超基性岩的角砾云母橄榄岩中，晶体的形状通常呈立方体、四面体、八面体和十二面体，并带有弯曲的晶面。金刚石的晶体结构模型是：每个碳原子都被四个相邻的碳原子所包围，而且处在这四个碳原子的中心位置，通过共价键和碳原子结合在一起，构成了彼此连在一起的立体网状晶体。金刚石以带放射结构的圆形块体和微晶块体产出，颜色多样，如白、灰、黄、红、蓝等，正因为这些绚烂的色彩，令金刚石成为价值昂贵的宝石。又由于金刚石非常坚硬，因此常常用于工业切割，比如我们常用的玻璃刀就是用金刚石制成的。

金刚石和石墨的化学成分都是碳元素构成的，称为“同素异性体”，但它们在特性上却有着非常大的区别：金刚石是已知的最硬的物质，而石墨是最软的物质之一。石墨是碳质元素结晶矿物，它的结晶体是六边形的层状结构，常常以块状、叶片状、粒状的集合体产出。

石墨质地非常软，颜色呈黑灰色，在隔绝氧气的情况下，熔点超过了3000 度，因此它的耐高温性很强。此外，石墨有着非常好的导电性和导热性。自然界中，基本不存在纯净的石墨，它们往往夹杂着水、沥青等物质。石墨的工艺特征主要取决于它的结晶形态，所以根据不同结晶形态，天然石墨被分为三类，第一类是致密结晶状石墨，第二类是鳞片石墨，第三类是隐晶质石墨。石墨被广泛运用到工业上，主要用来制作冶炼用的高温坩埚、机械工业的润滑剂，还可以用作冶金工业中的耐火材料和涂料、军事工业中的火工材料安定剂，以及轻工业中的铅笔芯、电气工业中的碳刷、电池工业中的电极、化肥工业中的催化剂等。