如何辨別不同種類的岩石

構成地球表面的主要三種岩石包括火成岩,沈積岩和變質岩。這三種岩石通常會經歷一個名為“岩石週期”的週期。在這個週期裡,地球表面下的熱熔岩會形成可以冷卻地下或地上的火成岩,再通過地表的元素暴露於大氣中,並引起分解。火成岩在被分解後會產生沉積物,並在移動,沈積和被掩埋後形成沈積岩。沈積岩在進一步掩埋並受到高溫高壓後,岩石內的礦物會發生變化,形成變質岩。在此過程中只要岩石被埋的足夠深,那它將會再次被融化成岩漿,再次變成火成岩。岩石作為地球過往的地質的標誌,可以用於解釋和理解當前的環境並作為指南。

岩石的週期

火成岩
噴發性火成岩

“Igneous”源自於拉丁文裡的“ignis”, 指的是火(《世界地圖集,2020》)。這些岩石源自於地球表層下方的融熔岩漿或加熱的液態岩漿。火成岩冷卻的位置決定了他們的晶粒大小和岩石類型。在地球表面上翻滾冒泡的火成岩漿被稱為熔岩。熔岩在暴露於大氣後會迅速冷卻,形成一塊可悲擠壓的火成岩。這個快速冷卻的過程會使其中肉眼看不見的單個顆粒在火成岩上形成不同的紋理。玄武岩是一種常見的擠壓性火成岩。由於玄武岩中包含了鐵和鎂的大量金屬,因此大多成固狀深灰色。在冷卻過程中因夾帶氣泡,因此也有可能形成如瑞士奶酪半的紋理,稱為“水泡”。以下的照片清楚的顯示了具有水泡的玄武岩。

入侵性火成岩

相反的,入侵性火成岩的冷卻時期較長,並會形成具有粗糙紋理的火成岩。這意味著入侵性火成岩裡的單個礦物顆粒是肉眼可見的。入侵性火成岩的形成也以岩漿開始,並通過斷層或裂縫進入地下。由於它們處於地下且沒有被暴露於大氣中,因此它們需要很長的時間冷卻。這個緩慢的冷卻過程給予了岩漿裡的一些礦物質結晶並生長的時間。岩石冷卻的時間越長,礦物質的顆粒就會越大。根據下列的圖片所示,緩慢冷卻的火成岩大多會形成花崗岩,主要由如石英和長石的淺色的礦物和如黑雲母和閃石的少量深色礦物組成的。

花崗岩

沈積岩

沈積岩的形成是通過暴露於地面上並於地球表面的元素進行分解反應而形成的。暴露於地球表面後接觸了空氣,風和水的岩石會通過風化作用分解。風化作用是一種物理作用,可以通過雨水,冰塊或化學物進行分解,如酸性物質對岩石的分解。岩石在通過風化作用分解時,會釋放出小顆粒,也被稱為沉積物。這些小顆粒會通過侵蝕和沈積作用被運輸到不同的地方。這些沉積物可通過各種方式被運輸,如通過水(河流和海洋)或風。當這些沉積物在某個區域堆積到一定的份量後,會自然而然的被掩埋和壓實。這個被稱為石化的過程會使鬆散的沉積物緩慢的轉變成硬岩石。承建的沈積岩是由圓形的礫石或卵石碎片組成的礫岩。如下圖所示,這些礫石或卵石碎片會與其他較小的顆粒或礦物聯合在一起,形成礫岩。

礫岩

沈積岩的另一個特徵在於它層理順滑且具有化石。由於沈積岩是通過壓實形成的,因此表面通常會出現平行的分層,稱為層理。頁岩可通過黏土和淤泥顆粒的堆積而形成上述的層理。此外,沈積岩內也可能具有化石。下圖所示的是頁言中的葉化石。沈積岩可以講早已存在的動植物保存在岩石中作為紀錄,是人類可以了解在地球上不同時期的豐富物種。

頁岩中的化石

此外,沈積岩也可以通過生物和化學過程形成。打個比方,石灰石主要是由方解石礦物形成的。石灰石裡大多含有在淺海環境中形成的化石。這些溫暖的淺海環境使貽貝和蛤蜊等動物可以將海水中的方解石製成貝殼。因此,石灰石裡大多包含許多化石,就如下圖所示的貽貝印記。

石灰石裡的化石

變質岩

在地殼深處的熱量和壓力以某種方式改變的岩石被稱作變質岩。變質岩可由任何類型的岩石組成:火成岩,沈積岩或其他的變質岩。這些岩石大多通過被掩埋或受到高溫和高壓作用而被改變。例如,由黏土組成的頁岩或由細小顆粒形成的沈積岩可在經歷各種過程後變成變質岩。低等級的變質作用或少量的熱量和壓力所形成的變質作用會使該頁岩轉化成板岩。板岩雖然於頁岩長得非常相似,但板岩會更加緊湊和堅硬。在熱量和壓力升高的情況下,變質的過程也會有所不同。高強度的變質過程會形成千晶石,片岩和片麻岩。如下圖所示的片岩,它需要大量的雲母礦物老形成非常閃亮的外觀。也有一些礦物只能在變質的過程中形成,如下面所示的石榴石。

片岩

石榴石

葉化石變質岩中一個非常有趣的概念。葉化的形成是因為岩石在加熱和加壓的過程中,熱量和壓力足以事單個礦物質垂直於壓力的方向排列。如下圖所示,葉化的過程導致片麻岩中淺色和深色的礦物層中具有明顯的帶狀。

片麻岩