地球之內在美

2020-09-26 中科院地質地球所

地球通過46億年波瀾壯闊的物質演變和跌宕起伏的生命進化，最終演化出我們人類。地球為人類營造出美麗適宜的生存環境，提供了豐富的物質資源，孕育著神奇驚豔的自然瑰寶。

我們從洞穴走來，不斷地認識自然、改造自然，在向地球索取資源的過程中，積累財富，走到了以物資豐盛、樓宇林立、交通便捷、數字互聯、智能便捷等為特徵的物質文明高度發達的當代。

但對於地球生命的漫長而言，人類短暫的生命也就是眨眼之間。幸運的是，隨著文明的進步，我們能通過科技的手段去認知地球的前世今生，探知地球的內在美。

如今，現代科學已經對這顆星球的表面進行了越來越細緻的描述，甚至一些最與世隔絕的島嶼也不再神秘。

鬼斧神工般的地貌正在褪去亙古以來的神秘感，被詳盡地揭示出其來龍去脈，向我們展現出地球的動態美。

火山噴發、歲月變遷、隕石撞擊，高山丘陵、腹地深谷、海底溝塹，地球上的每一幅精美畫面，每一道神奇美景，外在觀感宏偉壯麗，內在都離不開各種礦物的組成。

石頭不是死物，礦物如此精彩！

我們今天就從礦物的角度來深入挖掘地球的內在美~

地球之美，美在熾熱巖漿

地球形成之初便是由一個主要為巖漿液體的物質構建的熾熱球體。在時間的推移下，地表溫度不斷下降，固態的地核也逐漸形成。

當密度大的物質向地心移動時，密度小的例如巖石等物質也緩緩地浮出地球表面，從而誕生了一個表面主要由巖石組成的地球。

而巖石地球的內在，是一顆顆像細胞一樣的礦物晶體。

如果把地球看做一個人，那麼巖漿就好像人體內流動的血液，不同種類的礦物就像是血液中的白細胞、紅細胞和血小板。

在地下深處高溫高壓環境下，巖石就會融化形成巖漿，當巖漿沿裂隙上升到較淺的地方時，巖漿就會冷卻下來結晶形成礦物。

這個過程類似於在實驗室合成晶體的實驗過程。

△螢石、重晶石和石英

在地殼深處高溫（大於650℃）、高壓的巖漿直接冷卻分異結晶而形成鎂、鐵矽酸鹽礦物，如我們熟知的橄欖石、輝石、角閃石、黑雲母等；鉀、鈉、鈣矽酸鹽，如斜長石、正長石、微斜長石以及石英等造巖礦物。

在巖漿作用晚期，在侵入體冷凝的最後階段，由於熔體中富含揮發組分，在外壓力大於內壓的封閉條件下緩慢結晶，形成晶體粗大的石英、長石、雲母、鋰輝石、鋯石等礦物晶體。

還有在巖漿成因的溶液作用下，巖體和碳酸鹽類巖石之間發生一系列交代作用形成的鎂橄欖石、尖晶石、鈣鋁石榴石、鈣鐵石榴石等礦物。

△紫鋰輝石

地球之美，美在風化沉積

風化，改變著世界，也改變了萬物。

世界是被風化而成的，萬物是被風化成現在的樣子的。而在風化的同時，萬物也在沉積，尤其是礦物和巖石的世界。

在風化條件下，物理和化學性質穩定的礦物遭受機械破碎作用後形成的碎屑，除殘留原地外，多數會被水流搬運到適宜的場所。

再由於水流速度的降低，礦物按顆粒大小、比重高低而分選沉積下來。如我們常見的富集自然金、金剛石、錫石、鋯石等砂礦。

△自然金

在風化作用下遭受分解的礦物，又是另一番別致的改變。

其成分找那個可溶組分溶解於水所成的真溶液，或沿斷裂帶上升的深部滷水等，如果處於乾熱的氣候條件下，水分不斷蒸發，溶液濃度不斷增高，達到飽和程度時，便會發生結晶作用，形成石膏、芒硝、石鹽、光滷石、鉀鹽、硼砂等礦物。

△鹽巖&石膏

某些生物在其生活過程中能從周圍介質中不斷吸取有關元素或物質，組成有機體和骨骼，生物死亡後其骨骼堆積也會形成礦物，像是硅藻土、方解石。

△貝殼和方解石

地球之美，美在歲月變質

我們吃的食物一變質，就壞掉沒法吃了。然而在地層深處，看似堅不可摧的巖石，每時每刻都在「變質」當中。

變質對巖石和礦物來說並不是毀滅，而意味著新生，甚至還能變得比原來更漂亮，更有「內涵」。

先成的巖石和礦物，在受到溫度、壓力及化學活動性流體的作用，發生礦物成分、化學成分、巖石結構與構造變化的地質作用，稱為變質作用。變質作用造就的新礦物就叫變質礦物。

鈣鋁榴石

巖石是地球歷史上重大地質事件的記錄者，而礦物就是用來記錄的「特殊文字」。

已經形成的礦物和巖石因受巖漿活動或地殼運動的影響，會造成巖石結構的改變或成分的改組並形成一系列新的礦物。

在巖漿與圍巖接觸時，圍巖會因為巖漿高溫的影響而發生變質，引起礦物的再結晶，使礦物顆粒變粗，也可以形成新生的礦物，如泥質巖石中的紅柱石和堇青石。

△尖晶石

而當巖漿侵入體中的某些組分與圍巖發生化學反應時，也會形成新的礦物。如鎂矽卡巖中的鎂橄欖石、尖晶石；鈣矽卡巖中的鈣鋁榴石、鈣鐵榴石。

在造山運動帶中，由於大規模的地殼升降、褶皺和斷裂，會使原來的巖石結構構造和礦物成分發生改變，進而形成新礦物。我們常見的有十字石、藍晶石等。

△藍晶石

地球之美，美在地質變遷

總而言之，地球之美，美在滄海桑田，美在地質變遷。

地質變遷的結果，是人類擁有了生存的空間，擁有了發展的資源，這樣的地球之美，更在地球的動態化演變過程中，給予了人類生存下去的條件。

自然界的洞穴、山脈、高原、冰川乃至沙漠，正是我們認識和了解大地母親的最好課堂。

而礦物，從感悟世界到探索宇宙，都是必不可少的一把鑰匙。

讓我們懷著探索和求真的態度，去感悟地球的「內在美」 吧~

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