如何辨别不同种类的岩石

构成地球表面的主要三种岩石包括火成岩,沉积岩和变质岩。这三种岩石通常会经历一个名为“岩石周期”的周期。在这个周期里,地球表面下的热熔岩会形成可以冷却地下或地上的火成岩,再通过地表的元素暴露于大气中,并引起分解。火成岩在被分解后会产生沉积物,并在移动,沉积和被掩埋后形成沉积岩。沉积岩在进一步掩埋并受到高温高压后,岩石内的矿物会发生变化,形成变质岩。在此过程中只要岩石被埋的足够深,那它将会再次被融化成岩浆,再次变成火成岩。岩石作为地球过往的地质的标志,可以用于解释和理解当前的环境并作为指南。

岩石的周期

火成岩
喷发性火成岩

“Igneous”源自于拉丁文里的“ignis”, 指的是火(《世界地图集,2020》)。这些岩石源自于地球表层下方的融熔岩浆或加热的液态岩浆。火成岩冷却的位置决定了他们的晶粒大小和岩石类型。在地球表面上翻滚冒泡的火成岩浆被称为熔岩。熔岩在暴露于大气后会迅速冷却,形成一块可悲挤压的火成岩。这个快速冷却的过程会使其中肉眼看不见的单个颗粒在火成岩上形成不同的纹理。玄武岩是一种常见的挤压性火成岩。由于玄武岩中包含了铁和镁的大量金属,因此大多成固状深灰色。在冷却过程中因夹带气泡,因此也有可能形成如瑞士奶酪半的纹理,称为“水泡”。以下的照片清楚的显示了具有水泡的玄武岩。

入侵性火成岩

相反的,入侵性火成岩的冷却时期较长,并会形成具有粗糙纹理的火成岩。这意味着入侵性火成岩里的单个矿物颗粒是肉眼可见的。入侵性火成岩的形成也以岩浆开始,并通过断层或裂缝进入地下。由于它们处于地下且没有被暴露于大气中,因此它们需要很长的时间冷却。这个缓慢的冷却过程给予了岩浆里的一些矿物质结晶并生长的时间。岩石冷却的时间越长,矿物质的颗粒就会越大。根据下列的图片所示,缓慢冷却的火成岩大多会形成花岗岩,主要由如石英和长石的浅色的矿物和如黑云母和闪石的少量深色矿物组成的。

花岗岩

沉积岩

沉积岩的形成是通过暴露于地面上并于地球表面的元素进行分解反应而形成的。暴露于地球表面后接触了空气,风和水的岩石会通过风化作用分解。风化作用是一种物理作用,可以通过雨水,冰块或化学物进行分解,如酸性物质对岩石的分解。岩石在通过风化作用分解时,会释放出小颗粒,也被称为沉积物。这些小颗粒会通过侵蚀和沈积作用被运输到不同的地方。这些沉积物可通过各种方式被运输,如通过水(河流和海洋)或风。当这些沉积物在某个区域堆积到一定的份量后,会自然而然的被掩埋和压实。这个被称为石化的过程会使松散的沉积物缓慢的转变成硬岩石。承建的沉积岩是由圆形的砾石或卵石碎片组成的砾岩。如下图所示,这些砾石或卵石碎片会与其他较小的颗粒或矿物联合在一起,形成砾岩。

砾岩

沉积岩的另一个特征在于它层理顺滑且具有化石。由于沉积岩是通过压实形成的,因此表面通常会出现平行的分层,称为层理。页岩可通过黏土和淤泥颗粒的堆积而形成上述的层理。此外,沉积岩内也可能具有化石。下图所示的是页言中的叶化石。沉积岩可以讲早已存在的动植物保存在岩石中作为纪录,是人类可以了解在地球上不同时期的丰富物种。

页岩中的化石

此外,沉积岩也可以通过生物和化学过程形成。打个比方,石灰石主要是由方解石矿物形成的。石灰石里大多含有在浅海环境中形成的化石。这些温暖的浅海环境使贻贝和蛤蜊等动物可以将海水中的方解石制成贝壳。因此,石灰石里大多包含许多化石,就如下图所示的贻贝印记。

石灰石里的化石

变质岩

在地壳深处的热量和压力以某种方式改变的岩石被称作变质岩。变质岩可由任何类型的岩石组成:火成岩,沉积岩或其他的变质岩。这些岩石大多通过被掩埋或受到高温和高压作用而被改变。例如,由黏土组成的页岩或由细小颗粒形成的沉积岩可在经历各种过程后变成变质岩。低等级的变质作用或少量的热量和压力所形成的变质作用会使该页岩转化成板岩。板岩虽然于页岩长得非常相似,但板岩会更加紧凑和坚硬。在热量和压力升高的情况下,变质的过程也会有所不同。高强度的变质过程会形成千晶石,片岩和片麻岩。如下图所示的片岩,它需要大量的云母矿物老形成非常闪亮的外观。也有一些矿物只能在变质的过程中形成,如下面所示的石榴石。

片岩

石榴石

叶化石变质岩中一个非常有趣的概念。叶化的形成是因为岩石在加热和加压的过程中,热量和压力足以事单个矿物质垂直于压力的方向排列。如下图所示,叶化的过程导致片麻岩中浅色和深色的矿物层中具有明显的带状。

片麻岩