地球上目前已知的天然石材种类超过1 000种。尽管它们品种繁多,但基本上可归纳为以下三类:岩浆岩、沉积岩、变质岩。
岩浆岩由炽热的液体岩浆凝固而成。岩浆产生于地壳深层或地幔(图1.2.1)。由于岩浆相较于其周围的固体岩石更轻,它会沿着薄弱区域和缝隙向上迁移,同时不断吸收周围的岩石并将它们完全或部分熔化。若岩浆在地表下方凝固,我们称之为“深成岩”;若岩浆穿过火山或沿着相互漂移的大陆板块渗透到地表外,我们称之为“火山岩”(“喷出岩”或“火成岩”)。
内力和外力使地球地壳的形态不断变化。内力推动岩层向上形成山脉,使之遭受外力(炎热-严寒、干旱-降水、风、阳光辐射)的强烈侵蚀而风化。岩崩和流水等形式的机械运输将岩屑运送到山谷,然后继续从陆地上被运送到海洋。一开始的大石块破裂成碎石,最终被研磨成细沙和黏土。这些材料堆积起来被称为“沉积物”。
图1.2.1岩石循环图
沉积岩:沉积物主要在河流、湖泊和海洋中形成。随着新的沉积物的不断堆积,底层不断加固。同时,经过溶解和结晶过程,沉积物的组成部分不断胶合在一起,沉积物就变成沉积岩。我们将沉积岩分为碎屑沉积岩、生物沉积岩与化学沉积岩。碎屑沉积岩由岩石碎屑或矿物碎屑组成;化学沉积岩大多源自海水中的化合物析出;生物沉积岩则来自活体和死亡生物体的外壳或骨骼,比如珊瑚。通过风力运输,细沙和尘土会形成风成岩,比如上巴伐利亚冰缘区黄土的形成就属于这一类。比较特殊的是由火山喷发的火山灰形成的火山碎屑沉积物。这些灰烬结块形成坚硬的岩石,称为“凝灰岩”。(www.daowen.com)
沉积岩不断叠加一层层新的沉积物,导致地壳深层区域的下沉,同时伴随温度和压力的升高。地表附近原本稳定的矿物组成变得不稳定,转变为新的矿物共生组合。通过其他岩石转换形成的岩石称为“变质岩”。
变质岩来自被转移至较深地层的其他岩石。其特征在于特别的矿物重组(共生次序),通常带有典型的平行纹理。每一种母岩都有一种对应的变质岩,之后将会详细讨论。
若变质岩持续下沉到地壳深层处,温度超过其熔点,就会开始熔化——首先是部分会熔化,最终完全熔化。整个周期是封闭的,可能会产生新的岩浆岩。部分熔化状态下的岩石,称为“混合岩”。这种岩石的外观往往具有视觉吸引力,最近几年已成为非常流行的装饰石材。
如图1.2.1所示,地壳运动也会导致沉积岩和岩浆岩直接沉入地壳深处,并在那里变质成为变质岩。当变质岩到达地表附近,会风化成沉积岩。沉积岩也能风化,形成新的沉积岩。因此,这三种岩石——岩浆岩、沉积岩、变质岩相互联系并不断相互转化。这也导致早期生命的痕迹很大程度上已经被破坏,因为带有生命痕迹的岩石已在地质史中经历了至少一次变质或岩浆循环。
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