科學：小學教師指南/礦物、岩石、地震和侵蝕
礦物是一種天然存在的物質，可以用化學式表示，通常是固體和無機物，並且具有晶體結構。它不同於岩石，岩石可以是礦物或非礦物的集合體，沒有特定的化學成分。礦物的精確定義仍在爭論中，尤其是在關於有效物種必須是無機物的要求方面，以及在一定程度上關於其具有有序原子結構的要求方面。對礦物的研究稱為礦物學。
矽酸鹽礦物佔地球地殼的90%以上。礦物種類的多樣性和豐度受地球化學控制。矽和氧約佔地球地殼的75%，這直接導致矽酸鹽礦物占主導地位。礦物可以透過各種化學和物理性質來區分。化學成分和晶體結構的差異區分了不同的物種，而這些性質反過來又受到礦物形成的地質環境的影響。岩石質量的溫度、壓力或體積成分的變化會導致其礦物發生變化。
礦物可以透過各種物理性質來描述，這些性質與其化學結構和成分有關。常見的區分特徵包括晶體結構和習性、硬度、光澤、透明度、顏色、條痕、韌性、解理、斷口、解理和比重。更具體的礦物測試包括磁性、味道或氣味、放射性和對酸的反應。
地殼的岩石可以分為三組。
沉積岩，它們是由地球表面聚集在一起的沉積層形成的，並被壓力和化學物質壓在一起。岩漿岩，是熔融岩石材料的形成，稱為岩漿。這兩種型別的岩石都暴露在非常高的溫度和壓力下。變質岩，是一種經歷過變化的岩石。
礦物被定義為固體、無機天然化合物。地球地殼中幾乎所有化學元素都與一種礦物有關。礦物在各種各樣的地質環境中生長，例如深海、鹽湖和火山。
在地質學中，岩石或石頭是天然存在的由一種或多種礦物或礦物類物質組成的固體集合體。例如，常見的岩石花崗岩是由石英、長石和黑雲母礦物組成的。地球的外部固體層，即岩石圈，是由岩石構成的。
岩石在人類歷史上一直被使用。從石器時代開始，岩石就被用作工具。岩石中發現的礦物和金屬對人類文明至關重要。
岩石被定義為三大類：岩漿岩、沉積岩和變質岩。對岩石的科學研究稱為岩石學，是地質學的重要組成部分。
岩漿岩
由岩漿或熔岩冷卻和凝固形成。這種岩漿可以來自行星地幔或地殼中預先存在的岩石的部分熔融。通常，岩石的熔融是由以下三種過程之一或多種過程引起的：溫度升高、壓力降低或成分變化。
兩種型別的岩漿岩
- 噴出巖：由熔岩（到達地球表面的岩漿）形成
- 侵入岩：由在地表以下冷卻和凝固的岩漿形成
沉積岩
在地球表面形成，由早期岩石、礦物和生物的碎片積累和膠結而成，或者作為水中化學沉澱物和有機生長物（沉積）。此過程導致碎屑沉積物（岩石碎片）或有機顆粒（碎屑）沉降和積累，或礦物從溶液中化學沉澱（蒸發巖）。然後，顆粒物質在中等溫度和壓力下（成岩作用）進行壓實和膠結。
三種類型的沉積岩
- 碎屑沉積岩：將沙子、礫石、淤泥、粘土等材料膠結在一起；砂岩
- 生物沉積岩：將動植物遺骸膠結在一起；海洋貝殼和煤炭。
- 化學沉積岩：溶解在水中的化學物質沉澱出來；鹽和石灰岩。
變質岩
透過將任何型別的岩石——沉積岩、岩漿岩或其他更古老的變質岩——置於與原始岩石形成時不同的溫度和壓力條件下而形成。這個過程稱為變質作用；意思是“改變形態”。結果是石頭的物理性質和化學性質發生深刻變化。原始岩石，稱為原巖，透過重結晶轉化為其他礦物型別或相同礦物的其他形式。
地震（也稱為震動、震顫或地震）是指地球表面發生的可感知的震動，是由地球地殼中突然釋放的能量引起的，從而產生地震波。地震的破壞力足以將人拋向空中並摧毀整個城市。一個地區的震動性或地震活動是指該地區一段時間內所經歷的地震頻率、型別和規模。
存在三種主要型別的斷層，所有這些斷層都可能導致板塊間地震：正斷層、逆斷層（逆衝斷層）和走滑斷層。
正斷層和逆斷層是傾滑斷層的例子，其中斷層上的位移是沿傾斜方向的，並且它們的運動涉及垂直分量。正斷層主要發生在地殼正在伸展的區域，例如一個離散邊界。逆斷層發生在地殼正在縮短的區域，例如一個匯聚邊界。走滑斷層是陡峭的結構，斷層兩側水平地相互滑動；轉換邊界是一種特殊的走滑斷層。許多地震是由具有傾滑和走滑分量的斷層運動引起的；這被稱為斜滑。
逆斷層，特別是那些沿著匯聚板塊邊界的斷層，與最強大的地震有關，即巨型逆衝地震，包括幾乎所有震級 8 或以上的地震。走滑斷層，特別是大陸轉換斷層，可以產生高達約 8 級的大地震。與正斷層相關的地震通常小於 7 級。對於每增加一個震級單位，釋放的能量大約會增加三十倍。
地震學是研究地震產生的地震波的科學。地震學是一門年輕的科學，只有大約 150 年的歷史。在科學研究開始之前，關於地震的觀念很大程度上基於神話和迷信。北美第一個地震儀安裝在加利福尼亞州聖何塞附近的利克天文臺。該儀器後來記錄了 1906 年舊金山地震。從 20 世紀 60 年代開始，計算機被應用於更大的資料集和問題：例行地震定位逆問題理論地震圖
地震是由板塊移動產生的衝擊波引起的。這些板塊可以透過三種方式之一相互作用
- 匯聚運動 當板塊相互推擠時
- 離散運動 當板塊相互推開時
- 轉換運動 當板塊彼此滑動時
在地球科學中，侵蝕是指表面過程（如流水或風吹）的作用，這些過程從地球地殼上的一個位置去除土壤、岩石或溶解物質，然後將其運送到另一個位置。岩石或土壤的顆粒分解為碎屑沉積物稱為物理或機械侵蝕；這與化學侵蝕形成對比，在化學侵蝕中，土壤或岩石物質透過溶解到溶劑（通常是水）中從一個區域去除，然後該溶液流走。侵蝕的沉積物或溶質可能被運送僅幾毫米，也可能被運送數千公里。侵蝕是破壞事物的過程。就我們而言，侵蝕是大洲和周圍土地的破壞。破壞和風化土地的總效應稱為剝蝕。剝蝕是侵蝕的過程。在自然界中，大的東西被分解成小的東西。巨石變成沙子。山被雨淋變成了山丘。山體碎片變成更小的碎片，順著山坡流下。風化和侵蝕總是沿著下坡方向發生。侵蝕是一個容易理解的概念。如果你看到一塊石頭，把它從一座山裡拉出來。然後把它扔到地上。你現在是這座山侵蝕的一部分。你已經取了一個大的物體（一座山），並開始用它製造小的物體（一塊石頭）。當那塊石頭撞到地面時，它可能已經裂開，形成了一些小塊石頭（沙子）。侵蝕就這麼簡單。下雨時，也會發生同樣的過程。岩石被衝下山坡或溪流。土壤被沖走。海洋拍打懸崖，將其擊碎。它們都是剝蝕的例子。
根據岩石的起源，地球地殼岩石可分為三類。沉積岩是由沉積物形成的，如沙丘中的物質以及沉積在湖泊和海洋底部的物質。沉積岩是由河流和溪流攜帶的礫石、沙子、粘土等物質沉積到湖泊和海洋底部，經過長時間的積累而形成的。另一種型別的沉積岩是由海洋生物的遺骸形成的。第三種類型的沉積岩包括鹽和碳酸鈣等化學物質，這些化學物質從水中沉澱出來，並在海底堆積，最終硬化成岩石。 岩漿岩是由來自地球內部的岩漿形成的。噴出巖冷卻速度很快，以至於沒有足夠的時間形成大型晶體，因此噴出巖通常是玻璃狀或由非常細小的晶體組成。侵入岩由於岩漿冷卻速度慢，因此具有較大的粗晶。變質岩是由岩漿岩或沉積岩在極端高溫下發生形態變化形成的。 矽酸鹽礦物 是指含有矽元素的礦物。 非金屬礦物 是指含有鈣、鎂等金屬的礦物。 金屬礦物 是指包括金、銀、銅、鐵、鉛、鋅、鋁、汞和鈦等金屬的礦物。 寶石礦物 是指可製成寶石和半寶石的礦物，包括鑽石、祖母綠、紅寶石和託帕石。