神奇石头在哪里

在人类的日常生活中，石头随处可见。它们中的一部分 -- 比如翡翠、大理石，因"样貌出众"被人类喜爱，常作为装饰品出现于厅堂、书房、墙壁以及人类身上。另一部分 -- 比如石灰岩、砂岩，则成为人类的工程和建筑材料，为人类社会"添砖加瓦"。

然而在人类社会之外，石头仍然无处不在，只不过不叫这个名字，人们对它们也经常视而不见。"岩石"，地球科学家如此称呼它们。关于岩石的形成，或许有人见过火山喷发，流动的岩浆非常直观地凝固成岩石。但很多人不知道的是，那些静静地躺在湖底的淤泥，如同被海浪冲洗的砂砾一样，在未来也都成为了岩石。

在构造和板块开始发力之前，河流之下埋藏砾岩砂岩，湖底的淤泥化作泥页岩，海水与生物正共同塑造着一片石灰岩海洋。在地下，温度和压力加工改造着岩石，有的被"漆"上独特的花纹，有的则被打碎重组。而且，地下深处常常能见到那些心有不甘的、没能喷发成为火山的岩浆岩，而与之相伴的矿产和宝石，或许是它们流下的"眼泪"。不过没关系，随着构造开始活跃，板块开始运动，"出生地"各不相同的岩石迎来了一次"旅行"。有的去往地底，有的隆升为山，有的从海洋走向陆地，有的经历了热带到寒带的变迁。最终，岩石们分布在各地，等待着地球科学家的找寻，期待着向他们分享途中的见闻与地球的秘密。

接下来，让我们走进自然界，看看那里存在着什么样神奇的石头吧！

第一站：裂谷

裂谷是火山岩的诞生地之一。高温的岩浆顺着地壳中的缝隙侵入，在自身的热动力和浮力的作用下上升。这时，大地拉开了一丝裂缝。于是在低压的"吸引"下，岩浆不断上升直至喷发，在地表冷却凝固为火山岩，留在地下的岩浆则形成侵入岩。

不同类型的岩浆形成不同种类的火山岩。众所周知，地球由地壳、地幔和地核三部分组成，源于地壳的岩浆比源于地幔的更富 SiO2。在岩浆岩分类里，最基本的一种分类依据便是岩石中 SiO2 的含量，从少到多分为超基性岩、基性岩、中性岩和酸性岩。玄武岩正是一种典型的基性火山岩，SiO2 含量在 45~52% 之间，是由地幔物质熔融产生的岩浆演化形成的。而花岗岩则是典型的酸性侵入岩，SiO2 含量＞65%，形成它的岩浆是地壳部分熔融产生的。二者从外表上十分容易区分：玄武岩的矿物成分以斜长石和辉石为主，也含有一定量橄榄石，因而通常呈黑色、墨绿色、灰色等深色调；花岗岩主要由浅色的长石和石英组成，少量黑云母或角闪石呈深色"斑点"分布在浅色岩石的表面。

不同环境下的裂谷也会产生不同种类的火山岩。岩浆在温度、压力和其他物质的影响下进行演化分异。同样是玄武岩，大陆裂谷多产出碱性玄武岩，大洋中脊产出洋中脊玄武岩。

大陆裂谷是类似于东非大裂谷的构造区。地壳在这里缓慢张裂，或许几个百万年之后有海水灌入，大陆裂谷就转变为了新生大洋的洋中脊。（这个过程在我们过去的推文中也有介绍过哦~ 详情请戳：《开端》播完了，但是循环还没有结束）

洋中脊是地壳最薄弱的地方，下方流动的软流圈拖动洋壳向两侧拉张，地幔物质又源源不断地喷出形成新生洋壳。正是在这样一个快速拉张的环境下，地幔物质能够在低压高温的近地表环境下相对彻底地熔融，最终形成洋中脊玄武岩（MORB）。而大陆裂谷属于缓慢拉张的环境，地幔物质部分熔融的位置更深，其程度也不彻底，而形成于洋中脊玄武岩差别较大的碱性玄武岩。

由于形成于海底，洋中脊玄武岩常具有特殊的枕状构造。当流动的岩浆遇到冰冷的海水，往往是表层先凝固，而内部还在流动，因此能形成像枕头一般的椭球体。陆地上喷发的岩浆，在均匀而缓慢冷缩的条件下被冷缩裂隙分割开来，形成规则的多边形柱状节理构造。北爱尔兰著名景点"巨人之路"便是由数万根玄武岩柱组成的壮观景象。

柱状节理常见于"溢流玄武岩"中。2.5 亿年前的西南地区迎来了一场超级火山喷发，岩浆沿着地表裂开的缝隙喷溢而出，如洪水般奔流在大地上，所过之处生灵涂炭，由此形成了厚达数百米的溢流玄武岩层。像这样巨厚的、覆盖超过 10 万平方公里的火成岩层被称为"大火成岩省"，其成因普遍认为与地幔柱相关。（地幔柱详情参见：地幔柱传说）有科学家认为，地质历史上 5 次生物大灭绝似乎都与溢流玄武岩喷发有关。

第二站：海洋

要了解沉积岩，就不能不提到海洋，这处孕育沉积岩的温床。在那个陆地尚未形成的时代，整个地球犹如一口沸腾的火锅，只不过汤底是岩浆罢了。随着温度的下降，岩浆逐渐冷凝为原始地壳，岩浆中的结晶水也析出并积累下来。于是，海洋形成了。到太古宙晚期（距今 28~25 亿年），地球的水量已经是如今的 7/10，沉积岩层也已普遍出现。

沉积岩按照成因可分为两大类 -- 它生沉积岩和自生沉积岩。沉积岩形成的前提是物质。形成它生沉积岩的矿物来源于其他岩石、火山喷发或宇宙物质，形成自生沉积岩的矿物则是以化学或生物化学的方式新生成的。前者包括陆源碎屑岩（砂岩、粉砂岩、泥岩等）和火山碎屑岩，后者包括碳酸盐岩（灰岩、白云岩等）、硅质岩、铁质岩、蒸发岩等。

在陆地上，一块随处可见的花岗岩暴露在了空气中，组成它的角闪石、黑云母在风化作用下分解了，留下的长石、石英等矿物被风和流水带走，直至沉积在某处。日久天长，沉积物的厚度逐渐增加，最下方的沉积物接受的压力和温度逐渐升高，并开始脱水，矿物间的孔隙也开始缩小，最后变为稳定的沉积岩。这是陆源碎屑岩的形成过程。

但在海洋中，多数沉积岩属于自生沉积岩，且主要为碳酸盐岩，它们的形成方式与陆源碎屑岩截然不同。海水中溶解有大量 Ca2 + 和 CO32-离子，当它们达到饱和，便会析 CaCO3。如果不考虑其他因素的影响，这些白色沉淀物"灰泥"堆积起来，结晶为方解石，再经历与陆源碎屑岩一样的埋藏-脱水过程，形成纯净的石灰岩。但自然界的灰岩种类十分丰富，缘何如此？

最重要，同时也最奇妙的一个因素大概就是生物了。由蓝藻参与形成的叠层石灰岩见证了地球的无氧时代。蓝藻是一种能够进行光合作用的单细胞原核生物，同时会分泌黏液，捕获并黏结灰泥，常见于浅水的潮间带。蓝藻的周期性繁殖造就了灰岩层层叠叠的结构。在涨潮或有风暴的时期，蓝藻能够捕获大量被带入潮间带的灰泥，形成叠层石灰岩的"亮层"；而风平浪静的环境更适宜蓝藻繁殖，形成叠层石灰岩中富含有机物的"暗层"。远古时代，蓝藻的大量繁殖极大地提高了大气的氧含量，此后有氧生物崛起，叠层石灰岩也因此销声匿迹，仅在少数地区存在。

生物本身也是灰岩的物源之一。除了形成化石，生物的钙质骨骼和外壳能被风化磨蚀为细小的灰泥，也能以碎屑的形式存在于灰岩中。不同种类的生物有着不同形状的碎屑，比如纺锤状的䗴类、弯钩状的三叶虫骨骼、螺状的有孔虫、圆环状的海百合茎…… 这一类岩石统称为生物碎屑灰岩，简称生屑灰岩。

其次，时刻作用着的外力对灰岩的结构有不小的影响。未完全固结的灰岩受到波浪或风暴流的击打而破碎，大块的碎片在流水的磨蚀下变为形似"竹叶"的扁长状椭圆体。水域再度安静后，这些"竹叶"就与一同灰泥堆积形成竹叶状灰岩。

随着固结的灰岩被埋入地下深处，上覆岩层带来的压力增加，灰岩中部分易溶物质因压力溶解、转移，并在岩石中形成了波状起伏的缝合线。而一些黏土矿物、铁质、有机质等难溶物质则残留在缝合线的细缝中，使得缝合线看上去颜色更深。这一类灰岩就是缝合线灰岩。

除了灰岩，常见的海相岩石还包括白云岩、锰质岩、磷质岩等。这些岩石成因不同，各有特点，各自分布在潮坪、泻湖、滨海、浅海乃至深海中，为人类提供了相当的矿石资源，也默默地记录着地球历史的变迁。

本文来自微信公众号：石头科普工作室 （ID：Dr__Stone），撰稿：Aether，美编：椒盐蘑菇