神奇石頭在哪裡

作者：由石頭科普工作室發表于收藏時間：2022-03-21

原創 Aether 石頭科普工作室

2022-03-20 19：37

在人類的日常生活中，石頭隨處可見。它們中的一部分——比如翡翠、大理石，因“樣貌出眾”被人類喜愛，常作為裝飾品出現於廳堂、書房、牆壁以及人類身上。另一部分——比如石灰岩、砂岩，則成為人類的工程和建築材料，為人類社會“添磚加瓦”。

然而在人類社會之外，石頭仍然無處不在，只不過不叫這個名字，人們對它們也經常視而不見。

“岩石”

，地球科學家如此稱呼它們。關於岩石的形成，或許有人見過火山噴發，流動的岩漿非常直觀地凝固成岩石。但很多人不知道的是，那些靜靜地躺在湖底的淤泥，如同被海浪衝洗的砂礫一樣，在未來也都成為了岩石。

在構造和板塊開始發力之前，河流之下埋藏礫岩砂岩，湖底的淤泥化作泥頁岩，海水與生物正共同塑造著一片石灰岩海洋。在地下，溫度和壓力加工改造著岩石，有的被“漆”上獨特的花紋，有的則被打碎重組。而且，地下深處常常能見到那些心有不甘的、沒能噴發成為火山的岩漿岩，而與之相伴的礦產和寶石，或許是它們流下的“眼淚”。不過沒關係，隨著構造開始活躍，板塊開始運動，“出生地”各不相同的岩石迎來了一次“旅行”。有的去往地底，有的隆升為山，有的從海洋走向陸地，有的經歷了熱帶到寒帶的變遷。最終，岩石們分佈在各地，等待著地球科學家的找尋，期待著向他們分享途中的見聞與地球的秘密。

接下來，讓我們走進自然界，看看那裡存在著什麼樣神奇的石頭吧！

第一站：裂谷

裂谷是火山岩的誕生地之一。

高溫的岩漿順著地殼中的縫隙侵入，在自身的熱動力和浮力的作用下上升。這時，大地拉開了一絲裂縫。於是在低壓的“吸引”下，岩漿不斷上升直至噴發，在地表冷卻凝固為火山岩，留在地下的岩漿則形成侵入岩。

不同型別的岩漿形成不同種類的火山岩。眾所周知，地球由地殼、地幔和地核三部分組成，源於地殼的岩漿比源於地幔的更富SiO2。在岩漿岩分類裡，最基本的一種分類依據便是岩石中SiO2的含量，從少到多分為超基性岩、基性巖、中性巖和酸性巖。玄武岩正是一種典型的基性火山岩，SiO2含量在45~52%之間，是由地幔物質熔融產生的岩漿演化形成的。而花崗岩則是典型的酸性侵入岩，SiO2含量＞65%，形成它的岩漿是地殼部分熔融產生的。二者從外表上十分容易區分：玄武岩的礦物成分以斜長石和輝石為主，也含有一定量橄欖石，因而通常呈黑色、墨綠色、灰色等深色調；花崗岩主要由淺色的長石和石英組成，少量黑雲母或角閃石呈深色“斑點”分佈在淺色岩石的表面。

圖1。灰黑色玄武岩（圖源Aether）

圖2。淺色花崗岩（圖源Aether）

不同環境下的裂谷也會產生不同種類的火山岩。岩漿在溫度、壓力和其他物質的影響下進行演化分異。同樣是玄武岩，大陸裂谷多產出鹼性玄武岩，大洋中脊產出洋中脊玄武岩。

大陸裂谷是類似於東非大裂谷的構造區。地殼在這裡緩慢張裂，或許幾個百萬年之後有海水灌入，大陸裂谷就轉變為了新生大洋的洋中脊。（這個過程在我們過去的推文中也有介紹過哦~詳情請戳：

《開端》播完了，但是迴圈還沒有結束

）

洋中脊是地殼最薄弱的地方，下方流動的軟流圈拖動洋殼向兩側拉張，地幔物質又源源不斷地噴出形成新生洋殼。正是在這樣一個快速拉張的環境下，地幔物質能夠在低壓高溫的近地表環境下相對徹底地熔融，最終形成洋中脊玄武岩（MORB）。而大陸裂谷屬於緩慢拉張的環境，地幔物質部分熔融的位置更深，其程度也不徹底，而形成於洋中脊玄武岩差別較大的鹼性玄武岩。

由於形成於海底，洋中脊玄武岩常具有特殊的枕狀構造。當流動的岩漿遇到冰冷的海水，往往是表層先凝固，而內部還在流動，因此能形成像枕頭一般的橢球體。陸地上噴發的岩漿，在均勻而緩慢冷縮的條件下被冷縮裂隙分割開來，形成規則的多邊形柱狀節理構造。北愛爾蘭著名景點“巨人之路”便是由數萬根玄武岩柱組成的壯觀景象。

圖3。枕狀構造（圖源網際網路）

圖4。組成“巨人之路”的柱狀玄武岩（圖源K。 Mitch Hodge on Unsplash）

柱狀節理常見於“溢流玄武岩”中。2。5億年前的西南地區迎來了一場超級火山噴發，岩漿沿著地表裂開的縫隙噴溢而出，如洪水般奔流在大地上，所過之處生靈塗炭，由此形成了厚達數百米的溢流玄武岩層。像這樣巨厚的、覆蓋超過10萬平方公里的火成岩層被稱為“大火成岩省”，其成因普遍認為與地幔柱相關。（地幔柱詳情參見：

地幔柱傳說

）

有科學家認為，地質歷史上5次生物大滅絕似乎都與溢流玄武岩噴發有關。

圖5。收集於峨眉山地區的黑色杏仁狀斜斑玄武岩（圖源Aether）

圖6。紅色為溢流玄武岩噴發時代，灰色為生物絕滅的百分比。幾個突出的絕滅峰幾乎都和紅色條帶吻合（圖源Posts about flood basalts on）

第二站：海洋

要了解沉積岩，就不能不提到海洋，這處孕育沉積岩的溫床。

在那個陸地尚未形成的時代，整個地球猶如一口沸騰的火鍋，只不過湯底是岩漿罷了。隨著溫度的下降，岩漿逐漸冷凝為原始地殼，岩漿中的結晶水也析出並積累下來。於是，海洋形成了。到太古宙晚期（距今28~25億年），地球的水量已經是如今的7/10，沉積岩層也已普遍出現。

沉積岩按照成因可分為兩大類——它生沉積岩和自生沉積岩。沉積岩形成的前提是物質。形成它生沉積岩的礦物來源於其他岩石、火山噴發或宇宙物質，形成自生沉積岩的礦物則是以化學或生物化學的方式新生成的。前者包括陸源碎屑岩（砂岩、粉砂岩、泥岩等）和火山碎屑岩，後者包括碳酸鹽巖（灰巖、白雲岩等）、矽質岩、鐵質巖、蒸發巖等。

圖7。粉砂岩（圖源水印）

圖8。火山碎屑岩（圖源水印）

圖9。灰巖（圖源水印）

圖10。鐵質巖（圖源水印）

在陸地上，一塊隨處可見的花崗岩暴露在了空氣中，組成它的角閃石、黑雲母在風化作用下分解了，留下的長石、石英等礦物被風和流水帶走，直至沉積在某處。日久天長，沉積物的厚度逐漸增加，最下方的沉積物接受的壓力和溫度逐漸升高，並開始脫水，礦物間的孔隙也開始縮小，最後變為穩定的沉積岩。這是陸源碎屑岩的形成過程。

但在海洋中，多數沉積岩屬於自生沉積岩，且主要為碳酸鹽巖，它們的形成方式與陸源碎屑岩截然不同。海水中溶解有大量Ca2+和CO32-離子，當它們達到飽和，便會析CaCO3。如果不考慮其他因素的影響，這些白色沉澱物“灰泥”堆積起來，結晶為方解石，再經歷與陸源碎屑岩一樣的埋藏-脫水過程，形成純淨的石灰岩。

但自然界的灰巖種類十分豐富，緣何如此？

最重要，同時也最奇妙的一個因素大概就是生物了。由藍藻參與形成的疊層石灰岩見證了地球的無氧時代。藍藻是一種能夠進行光合作用的單細胞原核生物，同時會分泌黏液，捕獲並黏結灰泥，常見於淺水的潮間帶。藍藻的週期性繁殖造就了灰岩層層疊疊的結構。在漲潮或有風暴的時期，藍藻能夠捕獲大量被帶入潮間帶的灰泥，形成疊層石灰岩的“亮層”；而風平浪靜的環境更適宜藍藻繁殖，形成疊層石灰岩中富含有機物的“暗層”。遠古時代，藍藻的大量繁殖極大地提高了大氣的氧含量，此後有氧生物崛起，疊層石灰岩也因此銷聲匿跡，僅在少數地區存在。