高中地球科學/岩石型別

你是否曾經聽說過“堅如磐石”這樣的描述？我們通常用這個短語來描述不會也不會改變的東西。它也意味著某事是絕對肯定的，不會以某種方式失敗或出錯。如果我們說一個計劃是堅如磐石，這意味著這個計劃是穩操勝券的——它不會改變，也不會出錯。當你看到像哥斯大黎加的這個多岩石的山坡這樣的圖片時，很容易讓人產生岩石既不會改變也不會移動，而是始終保持不變的感覺（圖4.1）。

圖4.1: 哥斯大黎加的多岩石山坡。

課程目標

• 定義岩石並描述岩石的組成。
• 瞭解岩石是如何分類和描述的。
• 解釋三大類岩石是如何形成的。
• 描述岩石迴圈。

岩石迴圈

圖4.2: 這塊岩石包含幾種不同的礦物，如岩石中發現的不同顏色和紋理所示。

圖4.3: 這塊巨大的巨石是岩石可以有多大的一個例子。它位於科羅拉多州科羅拉多斯普林斯。

然而，事實是，岩石確實會發生變化。地球上所有的岩石都會隨著一直髮生的自然過程而發生變化。這些變化通常發生得非常緩慢。它們甚至可能發生在地球表面之下，因此我們不會注意到這些變化。岩石的物理和化學性質在被稱為岩石迴圈的自然、永無止境的迴圈中不斷變化。岩石迴圈描述了每種主要岩石型別的形成方式，並解釋了岩石在迴圈中的變化方式。本課將討論岩石的特性、岩石是如何分類的，以及岩石迴圈的細節。本章接下來的三課將更詳細地討論三大類岩石。

岩石是一種自然形成的、非生物的地球物質。岩石是由緊密結合在一起的固體塊狀物質中的礦物顆粒集合體組成的（圖4.2）。構成岩石的單個礦物顆粒可能非常小，只有在顯微鏡下才能看到，也可能和你的指甲一樣大。一塊岩石可能由一種礦物型別的顆粒組成，也可能由多種礦物的混合物組成。大多數岩石包含不止一種礦物。每塊岩石都有一套獨特的礦物組成，而岩石通常是根據其中觀察到的礦物來識別的。由於不同的礦物在不同的環境條件下形成，因此岩石中的礦物包含了有關岩石形成時存在的條件（如溫度）的線索。

岩石也可以根據其紋理來描述，紋理是描述礦物顆粒的大小、形狀和排列方式。岩石可以是小於一釐米的小卵石，也可以是幾米寬的巨石（圖4.3）。當較大的岩石被分解和磨損時，就會形成較小的岩石。

三大類岩石

岩石根據其形成方式進行分類。三大類岩石是

1. 岩漿岩 - 當岩漿（地球內部的熔融岩石）或熔岩（噴發到地球表面的熔融岩石）在地球表面或其下方冷卻時形成（圖4.4）。

圖4.4: 這種流動的熔岩是熔融礦物材料的一個例子。它將凝固成岩漿岩。

2. 沉積岩 - 由沉積物（如礫石、沙子、粉砂或粘土）的壓實形成（圖4.5）。沉積物可能包括被磨損成小塊的其他岩石的碎片、生物體產生的物質或有機物質，或化學沉澱物，即液體蒸發後留下的固體物質。例如，如果一杯鹽水放在陽光下，水最終會蒸發，但鹽晶體會作為沉澱物留在玻璃底部。

圖4.5: 這塊砂岩是沉積岩的一個例子。當許多小塊沙子粘合在一起形成一塊岩石時，它就形成了。

3. 變質岩 - 當現有岩石（任何型別）在地球內部的熱量或壓力下發生變化時形成，因此礦物發生某種變化（圖4.6）。

圖4.6: 這塊石英岩是變質岩的一個例子。當砂岩在地球內部的熱量和壓力下發生變化時，它就形成了。

岩石可以從一種型別轉變為另一種型別，而岩石迴圈描述了這種轉變是如何發生的。圖4.7 顯示了岩石迴圈，以及三大類岩石之間的關係。圓圈內的箭頭顯示了一種型別的岩石如何轉變為另一種型別的岩石。例如，岩漿岩可能會分解成小的沉積物碎片並變成沉積岩，或者它可能被埋在地球內部並變成變質岩，或者它可能變回熔融物質並重新冷卻成新的岩漿岩。

圖4.7: 岩石迴圈。

岩石迴圈的過程

任何型別的岩石都可以發生變化，並變成任何新的型別的岩石。岩石迴圈中涉及幾個使這成為可能的過程。岩石迴圈的關鍵過程是結晶、侵蝕和沉積以及變質作用。讓我們仔細看看每個過程

結晶。結晶發生在熔融物質凝固成岩石時。現有岩石可能被埋在地球深處，熔化成岩漿，然後結晶成岩漿岩。岩石隨後可能透過地球的自然運動被帶到地球表面。結晶可以發生在地下，當岩漿冷卻時，也可以發生在地球表面，當熔岩凝固時。

侵蝕和沉積。地球表面上的岩石碎片不斷被磨損成越來越小的碎片。地表水、重力、冰、植物和動物的撞擊都會隨著時間的推移而磨損岩石。產生的岩石小碎片被稱為沉積物。地表水和風將這些沉積物從一個地方運輸到另一個地方。它們最終會被沉積，或被丟棄在某個地方。這個過程被稱為侵蝕和沉積。堆積的沉積物可能會被壓實並粘合在一起形成沉積岩。從侵蝕岩石、運輸和沉積岩石，然後形成沉積岩的整個過程可能需要數百或數千年。

變質作用。有時，現有岩石會暴露在地球深處的極端高溫和壓力下。如果岩石沒有完全融化，但仍然因極端高溫和壓力而發生變化，就會發生變質作用。變質岩可能具有新的礦物成分和/或紋理。

圖4.8: 詹姆斯·赫頓被認為是“地質學之父”。

請注意，岩石迴圈實際上沒有起點和終點：因此，它是一個永無止境的迴圈。岩石迴圈的概念最初是由詹姆斯·赫頓提出的，他是 18 世紀的科學家，通常被稱為“地質學之父”（圖4.8）。赫頓談到了岩石形成和其他地質過程的迴圈性質，並說它們“沒有[跡象]表明開始，也沒有預兆結束”。岩石迴圈中涉及的過程需要數百甚至數千年，因此在我們的一生中，岩石看起來相當“堅如磐石”並且沒有變化。但是，對岩石迴圈的研究表明，變化一直在發生。本章接下來的三課將更詳細地討論每種型別的岩石。

課程總結

• 岩石主要分為三大類：岩漿岩、沉積岩和變質岩。
• 結晶作用、侵蝕和沉積作用以及變質作用將一種岩石轉變為另一種岩石，或將沉積物轉變為岩石。
• 岩石迴圈描述了一種岩石型別向另一種岩石型別的轉化過程。

複習問題

1. 岩石和礦物有什麼區別？
2. 為什麼岩石中的礦物可以作為岩石形成方式的線索？
3. 岩漿和熔岩有什麼區別？
4. 岩石的三大型別是什麼，它們是如何形成的？
5. 岩漿岩如何轉變為變質岩？
6. 沉積物是如何形成的？
7. 你認為哪種型別的岩石最常發現化石，化石是過去生物的遺骸？
8. 假設地球內部不再熾熱，但地球上其他過程保持不變。這將如何影響地球上形成的岩石分佈？

詞彙

化學成分

構成物質的元素或化合物的描述，以及這些元素在物質中的排列方式。

沉積

被水或風沉積到地面上。

熔岩

地球表面的熔融岩石。

岩漿

地球表面以下的熔融岩石。

礦物

天然存在的固體，具有確定的晶體結構。

熔化的

熔化的東西。

有機

與生物有關。

沉澱

從液體中分離出來的固體物質；曾經溶解在液體中的固體物質，在液體蒸發後留下。

沉積物

風或水沉積的小顆粒土壤或岩石。

需要考慮的要點

• 地球上哪些過程參與了岩石的形成？
• 石器對於早期人類很重要。你認為岩石在當今現代人生活中仍然重要嗎？