石頭的形成和变化

地球上各种石頭是怎么来的？

可能是每个人小时候都想弄清楚的问题，

但却很少有人能真的讲明白。

想要弄清这个问题？

还得回到46亿年前（当然这也是我们目前的认知而已）

——地球的诞生之初。

那个时候，

地球混沌一片，

没有地壳、地幔、地核，

更没有陆地、海洋之分。

我们把那时的地球叫作，

原始地球。

目前，科学界主流认为：

原始地球的组成成分和陨石相似。

球粒陨石是一种石质陨石，带有特殊的小圆粒结构。通常认为，他们诞生在46亿年前，和地球的年龄相近。他们富含橄榄石和辉石等矿物，化石成分和早期地球相似。

当时的地球轨道还没有被清空，

原始地球不断遭受陨石撞击，

撞击产生的热量，

让地球的温度上升，

并开始熔融，

形成一个炙热而粘稠的球。

直到有一天，

太阳系中某颗星球（希亚星）不遵守“交通”规则，

和地球追尾，

顿时漫天烟火，两败俱伤。

撞击产生的能量几乎把地球全部熔融，

其中一部分物质被撞飞，

飞出的物质后来演化成地球的卫星——月球。

不过，

塞翁失马，焉知非福。

再次成为熔融态的地球，

在这次强大的外力作用下，

开始分层演化。

（大家可以想象，在家筛米粒时，重的米粒总是会跑到下面，而轻的杂质会浮上来）

地球也是如此，

比重大的物质，比如铁和镍，

向地球中心沉降，

密度很大的地核诞生了；

比重小的物质，比如硅、氧、铝、钙等，

浮在地核的外面，组成了原始地幔。

然后，地球进入了漫长的冷却期。

能源被逐渐释放到太空。

地球表面温度开始下降，

一些原本成熔融态的物质开始结晶，

组成了橄榄岩、辉岩等最初的地幔岩石（石頭）。

随后，彗星给地球带来了水，诌

于是，地球上就有了海洋，

逐渐地，地球拥有了完整的圈层结构。

其中，地壳和一部分上层地幔，

组成岩石圈。

我们身边能看到的常见岩石，

大部分都来自于岩石圈。

岩石有很多种，

根据不同的形成原理，

岩石可以分为三大类：

火成岩（熔成岩）、沉积岩和变质岩。

下面一一介绍“这三兄弟”

火成岩

火成岩的形成，

和岩浆喷发有关，

因此也叫岩浆岩。

它们都是由岩浆冷却结晶而成。

大家第一印象，

是不是都认为岩浆喷发都得喷出地表，

再冷凝结晶而形成岩石？

其实不是，

更多的岩浆喷发是在地球内部完成的，

喷出地表的岩浆只占少数。

如果在火山活动中，

喷出地表的岩浆，

遇到温度相对很低的空气或海水，

会快速冷却、迅速结晶（甚至来不及结晶）。

这种情况下形成的火成岩，

一般颗粒比较细，有时还会带有气孔，

这种火成岩叫喷出型火成岩，

也叫火山岩。

如果岩浆没有喷出地表，

而是在地面以下冷却，

那么他们的冷却速度就会很慢，

冷却时间长结晶就会很充分。

这样情况下形成的火山岩，

一般颗粒比较粗大，

这种火成岩叫侵入型火成岩。

根据形成的深度，还可以分为深成岩、浅成岩。

那为什么火成岩的颜色不一样呢？

火成岩的颜色有深有浅，这是由组成它们的矿物成分决定的，

而决定矿物成分的，是形成火成岩的岩浆化学成分所决定。

比如在大洋中脊，两个不同的板块相互分离。

海洋地壳变得薄弱，其下方的压强减小。

压强减小，

熔点就会降低，

因此地幔直接形成岩浆。

岩浆向上涌起，

喷出的岩浆遇到海水快速冷却，

形成玄武岩；

没有喷出，

而遇到海水的岩浆缓慢冷却，

形成辉长岩；

他们是海洋地壳的主要组成部分。

这些由地幔岩浆形成的岩石，

一般富含镁和铁，

硅含量较少。

因此被叫作镁铁质岩石，

也叫基性岩。

他们在多数情况下，比重较大，

对应岩浆的流动性较强

因其富含深色矿物，基性岩一般偏深色。

在俯冲带，

海洋板块会俯冲到大陆板块之下而消亡。

俯冲带下去的海洋板块，

会受热熔化，形成岩浆。

因压强等因素，

岩浆会沿着大陆板块中的缝隙，

向上攀升。

越浅的地方，

温度越低，

因此岩浆会逐步结晶，

形成大陆地壳中的岩石。

以上形成大陆地壳主体部分的火成岩，

都是在地壳内部缓慢结晶的，

因此都是侵入型火成岩。

如果岩浆没有来的及结晶就喷出地表，

就会形成和其剩下成分相对应的喷出型火成岩。

它们形成的火山会形成大陆火山弧，

著名的雷尼尔山和圣海伦火山，

都是大陆火山弧的一部分。

火成岩形成之后，

并不会永远保持不变。

它们很可能会经历物理变化和化学变化，

然后转变为沉积岩或变质岩。

沉积岩

已有岩石在受到外力侵蚀作用之后，

会分解为沉积物。

沉积物由岩石的碎屑，

以及砂、粘土、生物残骸等组成。

沉积物被风、水、冰川等外力携带、搬运，

可能会远离母岩所在地...

最后在能量较低的区域

（盆地、湖泊、海洋等）聚集，

进行沉积。

沉积物一层一层地堆积，

后来的位于上方，

先来的位于下方。

埋在深处的沉积岩被加压、加温，

会发生成岩作用，

让松散的沉积物转化为结实的岩石，

沉积岩便诞生了。

沉积岩种类，

和它对应的沉积物种类有关。

总体来说，

沉积物可以分为

碎屑沉积物（方解石、霞石、白云石等）

和化学沉积物（石膏、石盐等）。

其中化学沉积物又分为

碳酸盐沉积物和蒸发岩沉积物等类别。

碎屑沉积物又可以按颗粒大小，

粗略地分为六个类别，

从小到大依次为：

粘土、淤泥、砂、细砾（卵石）、中砾、粗砾。

他们发生成岩作用之后，

会相应形成页岩（泥岩）、粉砂岩、砂岩，

以及不同组合的砾岩和角砾岩等。

变质岩

已有岩石，

除了可以经历搬运、沉积和成岩作用，

演化为沉积岩之外，

还可以根据周围的温压变化，转为变质岩。

变质岩的形成，主要靠温度和压力的变化。

当温度和压强增加的时候，

岩石里会形成新的矿物

从而产生变质岩。

这就叫变质作用。

变质作用大致分为两个常见种类：

接触变质和区域变质。

接触变质发生于地层中岩浆侵入体或者熔融流附近。

地下的岩浆有时会顺着裂缝，

侵入到地层中间，

形成岩浆室或岩浆侵入体。

如果岩浆流到了地表，

就会形成熔岩流。

与岩浆侵入体或熔岩流接触的岩石，

会被加热，

在高温条件下形成变质岩。

在接触变质中，

岩石变质的程度一般和温度高低有关。

区域变质一般发生于造山带或大型逆断层附近。

在造山带、山体对下方的岩层产生巨大的压强；

在逆断层，

两侧岩体的挤压，

也会产生很大的压强。

在高压的作用下，

岩层中的岩石发生变质，

形成变质岩。

一般来说，

区域变质会产生较大规模的变质岩。

世界上的大型山区，

比如喜马拉雅山脉、阿尔卑斯山脉和落基山脉等，

都分布有规模可观的变质岩。

经历变质作用后的矿物晶体，

其大小、形状和空间排布都会变化。

通常来说，

加温加压越剧烈，

变质岩里的矿物晶体就越大。

而在高压下，

石英和云母等矿物会被排成一条一条的层状或带状，

体现在岩石上，

成为叶理，

是变质岩的重要特征之一。

变质岩的种类很多，

根据温压条件的不同，

可分为许多变质相：

其中，

榴辉岩和蓝片岩属于高压变质相，

常常产生于地幔的高温高压环境里。

它们下方的葡萄石-绿纤石、绿片岩、角闪石和麻粒岩等

是中高压变质相，

一般产生于造山带等区域变质作用的条件下，

最下方的角岩和透长岩，

是低压变质相，

一般产生于接触变质作用的条件下，

叶理相对来说不明显，晶体排布不规则。

不同的变质岩，

通常会对应不同的母岩。

比如石英砂岩一般是由砂岩变质而来，

板岩一般是由页岩变质而来，

绿片岩一般是由玄武岩变质而来，

大理岩一般是由石灰岩变质而来。

大理岩俗称大理石，

源于石灰岩，

包括绿色大理岩、橄榄大理岩、

灰色大理岩、蓝色大理岩等品种。

因其底色洁白，

花纹美观，

常被作为建筑、雕塑、镶嵌画得石材。

帕特农神庙、泰姬陵、林肯纪念堂等

不少著名建筑都是用大理岩建成的。

同一种母岩，

在不同的变质程度下，

会形成不同的变质岩，

比如页岩→板岩→片岩→片麻岩的连续变质过程；

页岩升温加压变质为板岩，

板岩升温加压变质为片岩，

片岩升温加压变质为片麻岩。

片麻岩如果继续受到高温高压的影响，

就有可能熔融，

形成岩浆。

而岩浆再度凝结之后，

就会形成新的火成岩。

这样，

就走过了从沉积岩（页岩）到变质岩（板岩、片岩、片麻岩）

再到火成岩的一个循环。

这也就是为什么三大类的岩石，

是可以互相转换的。

不仅如此，

它们还可以自我转化。

任何岩石，

如果熔融之后再冷却结晶，

就会形成火成岩；

如果被风化侵蚀，

经过搬运、沉积，

最后发成成岩作用，

就会形成沉积岩；

如果经历高温高压，

在不熔融的情况下，

发生变质作用，

就会形成变质岩。

因为岩石的形成和转换是循环式的，这也是为什么岩石的种类成百上千，它们的特制和性质千奇百怪。

当然了，有关石頭的问題还有很多很多，需要朋友們共同探討哟⋯⋯