共同認識地球上千姿百態的巖石類型
——變質巖
什麼是變質巖:簡單地說就是地下巖石經歷高溫或高壓之後,成分和結構發生改變,形成的新巖石就叫變質巖。如大家比較熟悉的大理巖,就是由石灰巖轉變而來的一種典型的變質巖。
變質巖是怎麼樣形成的:在自然界中,我們可以見到積雪在自身重壓作用下,它的底層會轉化成冰的現象。鬆軟的雪和堅固的冰在成分上是一樣的,但結構卻是不同的。變質巖的形成過程和雪轉化成冰的過程是相似的。具體說來就是地殼中已經形成的巖石因受溫度、壓力及化學活動性流體的影響,其原巖組分、礦物組合、結構、構造等發生轉化即形成多種不同類型的變質巖,這種轉變基本是在固態下完成的,這種變化我們就稱之為變質作用。變質巖就是由變質作用所形成。
常見的變質巖:變質巖佔地殼總體積約27.4%,略遜於火成巖,但變質巖的家族非常龐大,其種類遠多於火成巖和沉積巖。按照外表特徵可以簡單地分為板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、粒狀巖石等5大類,每一大類(圖1、2)中都有為數眾多的巖石類型,如粒狀巖中有石英巖、大理巖、麻粒巖、角閃巖等。
變質巖能告訴我們什麼:地球形成最初是沒有生物記錄的,科學家必須通過變質巖的研究,以了解地球早期的歷史。絕大多數變質巖形成在地殼深部,我們在地表本來是見不到的,是由於後來的構造運動,才使變質巖露出地表。因此,變質巖可以告訴人類各種地下深處的信息,由此,科學家可以推測出地球內部巖石和結構的狀況,以及地殼熱歷史、變質原巖的面貌等等許多科學信息,這是目前人類用任何手段都無法直接達到的深度。如果說上述研究是為了滿足人類對地球知識的渴求,那麼還有一個非常現實的意義,就是研究變質巖,可以告訴我們到哪裡去找尋相關的礦產資源。
變質巖有什麼用途:
•建築及裝飾材料,如板巖、漢白玉等
•工藝品原料,如大理石、翡翠等
•非金屬工業原料,如石英巖、石墨、剛玉、石棉等
•變質巖中直接產出金屬礦產,如金、銀、銅、鉛、鋅、鐵及稀有、稀土等礦產,其中變質巖中的鐵礦床佔全世界鐵礦總儲量的80%以上,可見其重要性,可以說我們人類的生存是離不開變質巖的。
共同認識地球上千姿百態的巖石類型
——火成巖
一、火成巖的形成
火成巖是由熔融的巖漿冷凝結晶形成的,而巖漿又是地下的石頭在高溫(625~1200℃)下溶化形成的。熔化地下石頭的溫度受被熔化石頭的化學成分、所處的深度(壓力)和像水蒸氣一樣的氣體是否存在等因素所控制。熔化地下石頭所需要的熱來自地心(地核),科學家估計,地心的溫度可能有5000℃。大多數熱通過對流和傳導的方式從地心傳到固體的地球外殼(圖3)。熱也能夠在巖石圈子下部通過磨擦而產生,俯衝的地殼板塊也能產生足夠的熱和壓力熔化石頭,這個事實解釋了一些沿大陸板塊邊緣分布的火山。
當地下深處的巖漿噴出地表時,就形成了火山噴發,火山噴出的物質在地表快速冷凝固結,就形成了火山巖(圖4)。如果地下巖漿沒有噴出地表,而是上升到地殼淺部就開始冷凝結晶, 這就形成了侵入巖(圖5),火山巖和侵入巖統稱為火成巖或巖漿巖。
二、常見的火成巖種類
巖漿形成的火成巖取決於三個因素:巖漿的成分、固結的溫度、影響結晶過程的冷凝速度。巖漿的化學成分變化較大,例如,矽(SiO2)的含量可以從75%變化到<45%。一般來說,在低溫下冷凝結晶的火成巖趨向於富集矽、鉀和鋁的礦物,在高溫下結晶的火成巖以富集較高含量的鈣、鈉、鐵和鎂的礦物為特徵。冷凝速度在晶體生產過程中非常重要。逐漸冷凝的過程結晶出大晶體礦物,相對快速冷凝結晶的巖漿產生小的晶體,在地表非常快速冷凝的巖漿可以產生無晶體結構的黑耀巖玻璃。
根據化學成分將火成巖分為四大類:酸性(長英質)、中性、基性、超基性。酸性火成巖起源於含相對較高的鈉、鋁、鉀的酸性巖漿,矽的含量大於65%。由酸性巖漿形成的巖石類型為花崗巖、花崗閃長巖、英安巖、流紋巖,所有這些巖石都是淺色的,因為它們含有石英、鉀長石、鈉長石和斜長石。英安巖和花崗閃長巖比流紋巖和花崗巖含有較多的黑雲母和角閃石,英安巖和流紋巖由大陸熔巖流快速固結形成的,其中的礦物晶體非常細小。花崗巖和花崗閃長巖是常見的侵入巖類型,產出在大陸殼。由於它們在地表以下緩慢冷凝結晶,所以礦物晶體較粗大。
來源:[中國地質協會]
( 責任編輯:孫陽 )