高中地球科学/岩石类型

你是否曾经听说过“坚如磐石”这样的描述？我们通常用这个短语来描述不会也不会改变的东西。它也意味着某事是绝对肯定的，不会以某种方式失败或出错。如果我们说一个计划是坚如磐石，这意味着这个计划是稳操胜券的——它不会改变，也不会出错。当你看到像哥斯达黎加的这个多岩石的山坡这样的图片时，很容易让人产生岩石既不会改变也不会移动，而是始终保持不变的感觉（图4.1）。

图4.1: 哥斯达黎加的多岩石山坡。

课程目标

• 定义岩石并描述岩石的组成。
• 了解岩石是如何分类和描述的。
• 解释三大类岩石是如何形成的。
• 描述岩石循环。

岩石循环

图4.2: 这块岩石包含几种不同的矿物，如岩石中发现的不同颜色和纹理所示。

图4.3: 这块巨大的巨石是岩石可以有多大的一个例子。它位于科罗拉多州科罗拉多斯普林斯。

然而，事实是，岩石确实会发生变化。地球上所有的岩石都会随着一直发生的自然过程而发生变化。这些变化通常发生得非常缓慢。它们甚至可能发生在地球表面之下，因此我们不会注意到这些变化。岩石的物理和化学性质在被称为岩石循环的自然、永无止境的循环中不断变化。岩石循环描述了每种主要岩石类型的形成方式，并解释了岩石在循环中的变化方式。本课将讨论岩石的特性、岩石是如何分类的，以及岩石循环的细节。本章接下来的三课将更详细地讨论三大类岩石。

岩石是一种自然形成的、非生物的地球物质。岩石是由紧密结合在一起的固体块状物质中的矿物颗粒集合体组成的（图4.2）。构成岩石的单个矿物颗粒可能非常小，只有在显微镜下才能看到，也可能和你的指甲一样大。一块岩石可能由一种矿物类型的颗粒组成，也可能由多种矿物的混合物组成。大多数岩石包含不止一种矿物。每块岩石都有一套独特的矿物组成，而岩石通常是根据其中观察到的矿物来识别的。由于不同的矿物在不同的环境条件下形成，因此岩石中的矿物包含了有关岩石形成时存在的条件（如温度）的线索。

岩石也可以根据其纹理来描述，纹理是描述矿物颗粒的大小、形状和排列方式。岩石可以是小于一厘米的小卵石，也可以是几米宽的巨石（图4.3）。当较大的岩石被分解和磨损时，就会形成较小的岩石。

三大类岩石

岩石根据其形成方式进行分类。三大类岩石是

1. 岩浆岩 - 当岩浆（地球内部的熔融岩石）或熔岩（喷发到地球表面的熔融岩石）在地球表面或其下方冷却时形成（图4.4）。

图4.4: 这种流动的熔岩是熔融矿物材料的一个例子。它将凝固成岩浆岩。

2. 沉积岩 - 由沉积物（如砾石、沙子、粉砂或粘土）的压实形成（图4.5）。沉积物可能包括被磨损成小块的其他岩石的碎片、生物体产生的物质或有机物质，或化学沉淀物，即液体蒸发后留下的固体物质。例如，如果一杯盐水放在阳光下，水最终会蒸发，但盐晶体会作为沉淀物留在玻璃底部。

图4.5: 这块砂岩是沉积岩的一个例子。当许多小块沙子粘合在一起形成一块岩石时，它就形成了。

3. 变质岩 - 当现有岩石（任何类型）在地球内部的热量或压力下发生变化时形成，因此矿物发生某种变化（图4.6）。

图4.6: 这块石英岩是变质岩的一个例子。当砂岩在地球内部的热量和压力下发生变化时，它就形成了。

岩石可以从一种类型转变为另一种类型，而岩石循环描述了这种转变是如何发生的。图4.7 显示了岩石循环，以及三大类岩石之间的关系。圆圈内的箭头显示了一种类型的岩石如何转变为另一种类型的岩石。例如，岩浆岩可能会分解成小的沉积物碎片并变成沉积岩，或者它可能被埋在地球内部并变成变质岩，或者它可能变回熔融物质并重新冷却成新的岩浆岩。

图4.7: 岩石循环。

岩石循环的过程

任何类型的岩石都可以发生变化，并变成任何新的类型的岩石。岩石循环中涉及几个使这成为可能的過程。岩石循环的关键过程是结晶、侵蚀和沉积以及变质作用。让我们仔细看看每个过程

结晶。结晶发生在熔融物质凝固成岩石时。现有岩石可能被埋在地球深处，熔化成岩浆，然后结晶成岩浆岩。岩石随后可能通过地球的自然运动被带到地球表面。结晶可以发生在地下，当岩浆冷却时，也可以发生在地球表面，当熔岩凝固时。

侵蚀和沉积。地球表面上的岩石碎片不断被磨损成越来越小的碎片。地表水、重力、冰、植物和动物的撞击都会随着时间的推移而磨损岩石。产生的岩石小碎片被称为沉积物。地表水和风将这些沉积物从一个地方运输到另一个地方。它们最终会被沉积，或被丢弃在某个地方。这个过程被称为侵蚀和沉积。堆积的沉积物可能会被压实并粘合在一起形成沉积岩。从侵蚀岩石、运输和沉积岩石，然后形成沉积岩的整个过程可能需要数百或数千年。

变质作用。有时，现有岩石会暴露在地球深处的极端高温和压力下。如果岩石没有完全融化，但仍然因极端高温和压力而发生变化，就会发生变质作用。变质岩可能具有新的矿物成分和/或纹理。

图4.8: 詹姆斯·赫顿被认为是“地质学之父”。

请注意，岩石循环实际上没有起点和终点：因此，它是一个永无止境的循环。岩石循环的概念最初是由詹姆斯·赫顿提出的，他是 18 世纪的科学家，通常被称为“地质学之父”（图4.8）。赫顿谈到了岩石形成和其他地质过程的循环性质，并说它们“没有[迹象]表明开始，也没有预兆结束”。岩石循环中涉及的过程需要数百甚至数千年，因此在我们的一生中，岩石看起来相当“坚如磐石”并且没有变化。但是，对岩石循环的研究表明，变化一直在发生。本章接下来的三课将更详细地讨论每种类型的岩石。

课程总结

• 岩石主要分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。
• 结晶作用、侵蚀和沉积作用以及变质作用将一种岩石转变为另一种岩石，或将沉积物转变为岩石。
• 岩石循环描述了一种岩石类型向另一种岩石类型的转化过程。

复习问题

1. 岩石和矿物有什么区别？
2. 为什么岩石中的矿物可以作为岩石形成方式的线索？
3. 岩浆和熔岩有什么区别？
4. 岩石的三大类型是什么，它们是如何形成的？
5. 岩浆岩如何转变为变质岩？
6. 沉积物是如何形成的？
7. 你认为哪种类型的岩石最常发现化石，化石是过去生物的遗骸？
8. 假设地球内部不再炽热，但地球上其他过程保持不变。这将如何影响地球上形成的岩石分布？

词汇

化学成分

构成物质的元素或化合物的描述，以及这些元素在物质中的排列方式。

沉积

被水或风沉积到地面上。

熔岩

地球表面的熔融岩石。

岩浆

地球表面以下的熔融岩石。

矿物

天然存在的固体，具有确定的晶体结构。

熔化的

熔化的东西。

有机

与生物有关。

沉淀

从液体中分离出来的固体物质；曾经溶解在液体中的固体物质，在液体蒸发后留下。

沉积物

风或水沉积的小颗粒土壤或岩石。

需要考虑的要点

• 地球上哪些过程参与了岩石的形成？
• 石器对于早期人类很重要。你认为岩石在当今现代人生活中仍然重要吗？