岩石

岩石

岩石是天然產出的由一種或多種礦物組成的,具有一定結構構造的集合體,也有少數包含有生物的遺骸或遺蹟(即化石)。岩石根據其成因、構造和化學成分分類,按其成因主要分為三大類:沉積岩、岩漿岩(也可稱為火成岩)、變質岩。岩石的物質成分、結構、構造、分類命名、形成條件、分布規律、成因、成礦關係以及岩石的演化過程等,成為地質學家們研究的主要內容,成為地質科學中的重要基礎學科——岩石學。

基本信息

簡介

從地表深至16千米的岩石圈中,火成岩大約占95%從地表深至16千米的岩石圈中,火成岩大約占95%

構成地球外殼(岩石圈)的物質叫岩石。岩石是在各種不同的地質作用下,由一種或多種礦物組合而成的礦物集合體,也有少數包含有生物的遺骸或遺蹟(即化石)。岩石是構成地殼和上地幔的物質基礎,其中海面下的岩石稱為暗礁暗沙

岩石有三態:固態、氣態(如天然氣)、液態(如石油),但主要是固態物質,是組成地殼的物質之一,是構成地球岩石圈的主要成分。

詞語概念

基本信息

詞目:岩石
拼音:yánshí
注音:ㄧㄢˊㄕㄧˊ

基本解釋

[rock]由一種或通常由兩種以上礦物所組成的固結或不固結的集合體,其一部分生物成因的(如煤),在自然界大量存在,構成地殼的很大一部分。
是固態礦物或礦物的混合物,其中海面下的岩石稱為礁、暗礁及暗沙,由一種或多種礦物組成的,具有一定結構構造的集合體,也有少數包含有生物的遺骸或遺蹟(即化石)。岩石有三態:固態、氣態(如天然氣)、液態(如石油),但主要是固態物質,是組成地殼的物質之一,是構成地球岩石圈的主要成分。

引證解釋

1、高大的石塊;大石塊。
《史記·高祖本紀》:“高祖即自疑,亡匿,隱於芒碭山澤岩石之間。”
南朝梁江淹《詣建平王上書》:“其上則隱於篇肆之間,臥於岩石之下。”
清陳康祺《郎潛紀聞》卷三:“﹝蘇州滄浪亭﹞岩石玲瓏,水木清美,遂為城中名勝之冠。”
楊沫《青春之歌》第一部第三章:“第二天大早,她就被海浪拍打著岩石的聲音催醒了。”
2、比喻重臣。
語出《詩·小雅·節南山》:“節彼南山,維石岩岩。赫赫師尹,民具爾瞻。”
宋曾鞏《與北京韓侍中啟》:“自避遠於煩機,久淹回於外服,宜從嚴石之望,趣正袞衣之歸。”
宋蘇舜欽《聞京尹范希文等謫官》詩:“大議搖岩石,危言犯采旒。蒼黃出京府,憔悴謫南州。”
3、指構成地殼的礦物的集合體。分沉積岩、火成岩(岩漿岩)和變質岩三大類。


定義

岩石是天然產出的具穩定外型的礦物或玻璃集合體,按照一定的方式結合而成。是構成地殼和上地幔的物質基礎。其中主要由單一礦物組成的岩石叫單礦岩,如石灰岩,是由95%以上的方解石所組成。由兩種以上的礦物組成的岩石叫多礦岩,如花崗岩,是由長石、石英、雲母組合而成的。另外按成因分為岩漿岩、沉積岩和變質岩。其中岩漿岩是由高溫熔融的岩漿在地表或地下冷凝所形成的岩石,也稱火成岩或噴出岩;沉積岩是在地表條件下由風化作用、生物作用和火山作用的產物經水、空氣和冰川等外力的搬運、沉積和成岩固結而形成的岩石;變質岩是由先成的岩漿岩、沉積岩或變質岩,由於其所處地質環境的改變經變質作用而形成的岩石。
地殼深處和上地幔的上部主要由火成岩和變質岩組成。從地表向下16公里範圍內火成岩和變質岩的體積占95%。地殼表面以沉積岩為主,它們約占大陸面積的75%,洋底幾乎全部為沉積物所覆蓋。 岩石學主要研究岩石的物質成分、結構、構造、分類命名、形成條件、分布規律、成因、成礦關係以及岩石的演化過程等。它屬地質科學中的重要的基礎學科。

性質

岩石工程性質無怪乎就是物質成分(顆粒本身的性質)、結構(顆粒之間的聯結)、構造(成生環境及改造、建造)、現今賦存環境(應力、溫度、水)這幾個方面的因素。如果是岩體,則取決於結構面和岩塊兩個方面,在大多數情況下,結構面起著控制性作用。

分類

岩漿岩標本岩漿岩標本

岩石根據其成因、構造和化學成分分類,按其成因主要分為三大類:沉積岩岩漿岩(也可稱為火成岩)、變質岩
從地表深至16千米的岩石圈中,火成岩大約占95%,沉積岩只有不足5%,變質岩最少,不足1%。
火成岩是地幔中的岩漿湧入岩石圈或出露地表冷凝成固態形成的;沉積岩是由外力作用下形成的,其中一部分又叫“水成岩”,是由水將風化或水侵蝕的物質搬運沉積,經過壓密和膠結作用形成的;變質岩是由於地球內力的高溫高壓造成岩石中的化學成分改變或重結晶形成的。
火成岩按化學成分和礦物組成總體可分為兩大類:酸性火成岩和鹼性火成岩,詳細可分為:橄欖岩 – 玄武岩 – 安山岩 – 花崗岩 – 粗面岩 – 響岩 – 脈岩 – 火山碎屑岩 八大類。火成岩按成因分為兩類,一類是岩漿出露地表凝卻而形成的火山岩,一類是岩漿在地表以下凝卻形成的侵入岩。火山碎屑岩、玄武岩是一種火山岩,脈岩、花崗岩是一種侵入岩。

“……離城東北五十里,有水盪,周圍三十里,於康熙五十九年六、七月間,忽煙火沖天,其聲如雷,晝夜不絕,聲聞五、六十里,其飛出者皆墨石硫磺之類,經年不斷。……熱氣逼人三十餘里。”吳振臣在《寧古塔紀略》中記錄了1719年五大蓮池火山噴發的情景。“地下有火,火從山出”,古人很早就樸素地認識了火山現象。人們通過對古代火山產物和當代火山活動的長期反覆觀察和綜合研究,發現在火山活動時不但有蒸氣、石塊和熔漿團從火山口噴出,而且還有熾熱的熔融物質自火山口溢流出來。這種產生於地球深處含揮發份的高溫粘稠的矽酸鹽熔融物質就是岩漿。岩漿可以隨地殼的活動運移到地殼的不同深處,也可以由火山活動噴溢到地表,冷凝而形成不同類型的火成岩。

沉積岩風貌沉積岩風貌

沉積岩按沉積結構和組成可分為:礫岩 - 頁岩 – 砂岩 – 石灰岩生物岩化學岩, 主要分布在地表淺層。
變質岩分為兩大類:“正變質岩”和“副變質岩”,正變質岩是火成岩經變質作用形成的,副變質岩是沉積岩經變質作用形成的。主要的經濟礦物都是在變質岩中生成的。

我們把岩漿岩叫做原生岩石,沉積岩(不包括生物化學成因的沉積岩)和變質岩叫次生岩石。根據地質資料和推算,在整個地殼中,岩漿岩(包括變質的岩漿岩)占95%,沉積岩(包括變質的沉積岩)占5%。

三大岩石的循環運動

三大類岩石具有不同的形成條件和環境,而岩石形成所需的環境條件又會隨著地質作用的進行不斷地發生變化。沉積岩和岩漿岩可以通過變質作用形成變質岩。在地表常溫、常壓條件下,岩漿岩和變質岩又可以通過母岩的風、剝蝕和一系列的沉積作用而形成沉積岩。變質岩和沉積岩當進入地下深處後,在高溫高壓條件下又會發生熔融形成岩漿,經結晶作用而變成岩漿岩。因此,在地球的岩石圈內,三大岩類處於不斷演化過程之中。
太陽能是岩石發生演變過程的能量來源之一,它控制著外動力地質作用的進行;包含在岩石內部的放射性能量是地球內力地質作用的能量來源。此外,地球重力能和地球鏇轉能在各種地質作用中也是不可忽視的重要方面。右圖表示了各種地質作用與三大類岩石演變的相互關係。其中構造運動是地球內力作用重要的表現形式,它可使地下深處的侵入岩和變質岩上升到地表遭受破壞,也可使地表岩石發生強烈拗陷而產生變質,同時,構造運動對岩漿的形成和上升也有重要影響。

產地

地球形成之出,地核的引力把宇宙中的塵埃吸過來,凝聚的塵埃就變成了山石,經過風化,變成了岩石。接著就變成隕石,在沒有落入地球大氣層時,是游離於外太空的石質的,鐵質的或是石鐵混合的物質,若是落入大氣層,在沒有被大氣燒毀而落到地面就成了我們平時見到的隕石,簡單的說,所謂隕石,就是微縮版的小行星“撞擊了地球”而留下的殘骸。

歷史發展

十八世紀末岩石學礦物學中脫胎出來而發展成一門獨立的學科。在岩石學發展的初期,主要研究的是火成岩,到了十九世紀中葉才開始系統地研究變質岩,而沉積岩直到二十世紀初才引起人們的注意。目前岩石學正沿著岩漿岩石學沉積岩石學變質岩石學三個主要的分支方向發展。
古老岩石都出現在大陸內部的結晶基底之中。代表性的岩石屬基性和超基性的火成岩。這些岩石由於受到強烈的變質作用已轉變為富含綠泥石和角閃石的變質岩,通常我們稱為綠岩。如1973年在西格陵蘭發現了同位素年齡約38億年的花崗片麻岩。1979年,巴屯等測定南非波波林帶中部的片麻岩年齡約39億年左右。
加拿大北部的變質岩—阿卡斯卡片麻岩是保存完好的古老地球表面的一部分。放射性年代測定表明阿卡斯卡片麻岩有將近40億年的年齡,從而說明某些大陸物質在地球形成之後幾億年就已經存在了。
科學家在澳大利亞西南部發現了一批最古老的岩石,根據其中所含的鋯石礦物晶體的同位素分析結果,表明它們的“年齡”約為43億至44億歲,是迄今發現的地球上最古老的岩石樣本,根據這一發現可以推論,這些岩石形成時,地球上已經有了大陸和海洋。在地球誕生2億至3億年後,可能並不象人們所認為的那樣由熾熱的岩漿所覆蓋,而是已經冷卻到了足以形成固體地表和海洋的溫度。地球的圈層分異在距今44億年前可能就已經完成了。
目前在中國發現的最古老岩石是冀東地區的花崗片麻岩,其中包體的岩石年齡約為35億年。
澳大利亞西部Warrawoona群中的微化石在形態結構上比較完整。它們究竟是藍藻還是細菌目前尚難確定。通常認為,早期疊層石是藍藻建造的,疊層石是藍藻存在的指示。如果35億年前就已經出現藍藻,則說明釋氧的光合作用早就開始了,這便引出一個問題:為什麼直到20億年前大氣圈才積累自由氧呢?從35億年前到20億年前中間相隔15億年之久,為什麼氧的積累如此緩慢?對此當然有不同的解釋。例如近年來已經發現疊層石也可能完全由光合細菌建造,或甚至由非光合細菌建造。
最古老生命存在的間接證據中較重要的是格陵蘭西部條帶狀鐵建造(BIF)和輕碳同位素。如果證據成立,則由此可推斷在38億年前的地球上已經出現進行釋氧光合作用的微生物,即類似藍藻的生物。根據Cloud的解釋,BIF是由光和微生物周期性地釋氧而引起亞鐵氧化為高價鐵沉積下來的。輕碳同位素也是光合作用的間接證據。但反對的意見認為,BIF形成所需的氧可以通過大氣中的水分子的光分解來提供,而輕碳同位素可能來自碳酸鹽的熱分解。
疊層石是前寒武紀未發生變質的碳酸鹽沉積中最常見的一種“準化石”,是由原核生物所建造的有機沉積。這種疊層狀的生物沉積構造是由於藍藻等低等微生物在其生命活動中,通過沉積物的捕獲和膠結作用發生周期性的沉積作用而形成的。根據Walter(1983)的統計,在澳大利亞、北美和南非三個不同大陸的11個地點發現了太古宙疊層石,其年齡都在25億年以上。 晚元古代是地史上疊層石最繁盛的時期,其分布廣泛、形態多樣。後生動物出現以後疊層石驟然衰落。寒武紀至泥盆紀疊層石數量和分布範圍有限。泥盆紀以後疊層石只是殘存。現代海相疊層石只分布在澳大利亞、中美洲、中東等地的少數地區特殊環境中。

套用

做建材的岩石

大理岩大理岩
1. 大理岩:大理岩的岩面質感細緻,常用來作為壁面或地板。由於大理岩是由石灰岩變質而成,主要成分為碳酸鈣,因此也是製造水泥的原料。大理岩材質軟而細緻,是很好的雕塑石材,許多有名的雕像都是由大理岩作成的,如著名的維納斯像。其他如牆面或擺飾,也常是由大理石加工琢磨而成,如花瓶、菸灰缸、桌子等家用品。
2. 花崗岩:本土的花崗岩只有在金門才看得到,因此金門的老房子幾乎都是用花崗岩做成的。台灣的寺廟所用的花崗岩,是來自福建,多用於寺廟裡的龍柱、地磚、石獅。
3. 板岩:因其容易裂成薄板狀,且在山區極易取得,故原住民至今仍使用板岩作為建材,築成石板屋或圍牆。
4. 礫岩:有些礫岩含有鵝卵石及砂,而且膠結不良,容易將它們分散開來,例如:台灣西部第四紀的頭嵙山層中就是這種礫岩,其中卵石和砂都是建材。
5. 石灰岩:台灣最常見的石灰岩是由珊瑚形成的,通稱為珊瑚礁石灰岩。在澎湖,珊瑚礁石俗稱“石”,居民用以作為圍牆建材,以遮蔽強烈的東北季風,保護農作物。
6. 泥岩:由於其主要成分是黏土,自古就被作為磚瓦、陶器的原料。
7. 安山岩:由於材質堅硬,亦常用來作廟宇的龍柱、牆壁的石雕、墓碑、地磚等。

可提鍊金屬的礦物

1. 金礦:含金的岩石經過風化和侵蝕作用,金會被分離出來而成自然金,因為金比泥沙重得多,容易沉積下來,經過淘洗,就成為黃金。
2. 黃銅礦:黃銅礦是提煉銅最主要的礦物。
3. 方鉛礦:方鉛礦呈現鉛灰色,有立方體的解理,是最重要的含鉛礦物。
4. 赤鐵礦:赤鐵礦外觀顏色呈現鐵灰色或紅褐色,是最重要的含鐵礦物。
5. 磁鐵礦:磁鐵礦屬含鐵礦物,具有磁性,吸附含鐵物質。

珍貴的寶石

礦物若具有堅硬、稀有、耐久、透明且顏色美麗的特點,即常被用來作為裝飾品,一般稱為寶石,以下是常見的寶石簡介:
1. 鑽石:即俗稱的金剛石,有許多種顏色,如淡黃、褐、白、藍、綠、紅等,其中以無色透明的價值最高。
2. 剛玉:剛玉也有許多不同的顏色,如:紅色的剛玉俗名紅寶石,藍色的剛玉叫做藍寶石。
3. 蛋白石:一般為無色或白色,有些具有特殊的暈彩。
4. 水晶:純石英單晶稱為水晶,水晶內因含不同雜質而呈現不同顏色,如:黃水晶、紫水晶等。石英的纖維狀顯微晶聚合體稱為玉髓;石英的粒狀顯微晶聚合體稱為燧石,這兩種礦物是台東縣重要的玉石。

做為顏料

有些礦物具有特別的顏色,可用來作成顏料,如藍色的藍銅礦,綠色的孔雀石,紅色的辰砂。

其他用途

1. 石英:石英是製造玻璃及半導體的主要原料,如:苗栗縣汶水溪的上福基砂岩中的石英砂即為製造玻璃的主要材料。
2. 方解石:方解石存在於大理岩及石灰岩中,是製造水泥的主要原料。
3. 白雲母:白雲母因不導電、不導熱且具有高熔點的特性,因此經常被用來作為電熱器中絕緣體的材料。
4. 石墨:硬度低,且具有油脂光澤,條痕為黑色,常用於製造鉛筆芯,此外石墨還可以做成潤滑劑、電極、坩堝等。
5. 硫磺:火山地區的溫泉中即含有黃色的硫磺。
6. 石膏:石膏一般用於固定骨折受傷處,或做成塑像,也用於建築工業。
7. 磷灰石:用於製造農業用磷肥。
8. 蛇紋石:含有鎂的成分,可用於煉鋼工業上。
9. 滑石:硬度低,有滑膩感;通常被研磨成粉末,以製造顏料、爽身粉、去污粉、化學品等。

風化

岩石在太陽輻射大氣生物作用下出現破碎、疏鬆及礦物成分次生變化的現象。導致上述現象的作用稱風化作用。分為:①物理風化作用。主要包括溫度變化引起的岩石脹縮、岩石裂隙中水的凍結和鹽類結晶引起的撐脹、岩石因荷載解除引起的膨脹等。②化學風化作用。包括:水對岩石的溶解作用;礦物吸收水分形成新的含水礦物,從而引起岩石膨脹崩解的水化作用;礦物與水反應分解為新礦物的水解作用;岩石因受空氣或水中游離氧作用而致破壞的氧化作用。③生物風化作用。包括動物和植物對岩石的破壞,其對岩石的機械破壞亦屬物理風化作用,其屍體分解對岩石的侵蝕亦屬化學風化作用。人為破壞也是岩石風化的重要原因。岩石風化程度可分為全風化、強風化、弱風化和微風化4個級別。
大約在200年前,人們可能認為高山、湖泊和沙漠都是地球上永恆不變的特徵。可現在我們已經知道高山最終將被風化和剝蝕為平地,湖泊終將被沉積物和植被填滿,沙漠會隨著氣候的變化而行蹤不定。地球上的物質永無止境地運動著。暴露在地殼表面的大部分岩石都處在與其形成時不同的物理化學條件下,而且地表富含氧氣、二氧化碳和水,因而岩石極易發生變化和破壞。表現為整塊的岩石變為碎塊,或其成分發生變化,最終使堅硬的岩石變成鬆散的碎屑和土壤。礦物和岩石在地表條件下發生的機械碎裂和化學分解過程稱為風化。由於風、水流及冰川等動力將風化作用的產物搬離原地的作用過程叫做剝蝕
地表岩石在原地發生機械破碎而不改變其化學成分也不新礦物的作用稱物理風化作用。如礦物岩石的熱脹冷縮、冰劈作用、層裂和鹽分結晶等作用均可使岩石由大塊變成小塊以至完全碎裂。化學風化作用是指地表岩石受到水、氧氣和二氧化碳的作用而發生化學成分和礦物成分變化,並產生新礦物的作用。主要通過溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式進行。
雖然所有的岩石都會風化,但並不是都按同一條路徑或同一個速率發生變化。經過長年累月對不同條件下風化岩石的觀察,我們知道岩石特徵、氣候和地形條件是控制岩石風化的主要因素。不同的岩石具有不同的礦物組成和結構構造,不同礦物的溶解性差異很大。節理、層理和孔隙的分布狀況和礦物的粒度,又決定了岩石的易碎性和表面積。風化速率的差異,可以從不同岩石類型的石碑上表現出來。如花崗岩石碑,其成分主要是矽酸鹽礦物。這種石碑就能很好地抵禦化學風化。而大理岩石碑則明顯地容易遭受風化。
氣候因素主要是通過氣溫降雨量以及生物的繁殖狀況而表現的。在溫暖和潮濕的環境下,氣溫高,降雨量大,植物茂密,微生物活躍,化學風化作用速度快而充分,岩石的分解向縱深發展可形成巨厚的風化層。在極地和沙漠地區,由於氣候乾冷,化學風化的作用不大,岩石易破碎為稜角狀的碎屑。最典型的例子,是將矗立於乾燥的埃及已35個世紀並保存完好的克列奧帕特拉花崗岩尖柱塔,搬移到空氣污染嚴重的紐約城中心公園之後,僅過了75年就已面目全非。
地勢的高度影響到氣候:中低緯度的高山區山麓與山頂的溫度、氣候差別很大,其生物界面貌顯著不同。因而風化作用也存在顯著的差別。地勢的起伏程度對於風化作用也具普遍意義:地勢起伏大的山區,風化產物易被外力剝蝕而使基岩裸露,加速風化。山坡的方向涉及到氣候和日照強度,如山體的向陽坡日照強,雨水多,而山體的背陽坡可能常年冰雪不化,顯然岩石的風化特點差別較大。
剝蝕與風化作用在大自然中相輔相成,只有當岩石被風化後,才易被剝蝕。而當岩石被剝蝕後,才能露出新鮮的岩石,使之繼續風化。風化產物的搬運是剝蝕作用的主要體現。當岩屑隨著搬運介質,如風或水等流動時,會對地表、河床及湖岸帶產生侵蝕。這樣也就產生更多的碎屑,為沉積作用提供了物質條件。
岩石在日光、水分、生物和空氣的作用下,逐漸被破壞和分解為沙和泥土,稱為風化作用。沙和泥土就是岩石風化後的產物。
一、岩石的風化現象。
岩石的疏鬆、剝落、裂縫這些都是岩石的風化現象。
二、岩石的產生風化的原因。

所含礦物分類

主要礦物

指岩石中含量多幷在確定岩石大類名稱上起主要作用的礦物。
例如花崗岩類,主要礦物是石英和鉀長石,石英含量小於75%,鉀長石含量大於25%時,則岩石為正長岩類,石英含量大於95%時,則歸為石英岩類,所以對於花崗岩來說,石英、長石為主要礦物。

次要礦物

指岩石中含量次於主要礦物的礦物,對劃分岩石大類不起主要作用,但對確定岩石種屬起一定作用,含量一般小於15%。
如閃長岩類,石英是次要礦物,閃長岩中含有石英(含量達5%)稱石英閃長岩,無石英或石英小於5%,則稱閃長岩,但二者均屬閃長岩大類,所以對閃長岩來說石英石次要礦物。

副礦物

岩石中含量很少,通常不到1%,它們通常不參與岩石命名,只有對岩石成因或成礦方面有特殊意義時,有選擇地用作岩石名稱前的點綴,如獨居石花崗岩,獨居石以副礦物存在,但指示該花崗岩富稀土元素。

石頭的秘密

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