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岩石

由一种或几种矿物和天然玻璃组成的，具有稳定外形的固态集合体
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岩石（德文：Gestein、 英文：Rock）是由一种或几种矿物和天然玻璃组成的，具有稳定外形的固态集合体。由一种矿物组成的岩石称作单矿岩，如大理岩由方解石或白云石组成，石英岩由石英组成等；有数种矿物组成的岩石称作复矿岩，如花岗岩由石英、长石和云母等矿物组成，辉长岩由基性斜长石和辉石组成等等。没有一定外形的液体如石油、气体如天然气以及松散的沙、泥等，都不是岩石[5]。

奥古斯特山，世界上最大的单体岩石[注 1]
乌鲁鲁巨石，世界上最出名的单体岩石

岩石是组成地壳的物质之一，是构成地球岩石圈的主要成分。其中，长石是地壳中最重要的造岩成分，比例达到60%[6]，石英则是数量第二多的矿石。

岩石根据其成因、构造和化学成分分类，大多数岩石含有二氧化硅（SiO2），而74.3%的地壳成分都是后者。岩石中硅的含量是决定岩石属性的重要因素之一[7]。

岩石是人类早期工具的重要来源，在人类进化中具有重要意义[8]。因此，人类的第一个文明时期被称为石器时代[9]。岩石一直是人类生活和生产的重要材料和工具。 岩石种类主要能分为沉积岩、火成岩及变质岩。

分类

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岩石按其成因主要分为火成岩（岩浆岩）、沉积岩和变质岩三大类。在不同的圈层，三种岩石的分布比例相差很大。地表的岩石中有75%是沉积岩，火成岩只有25%。

这三种岩石之间的区别不是绝对的。随着构成矿物的变化，它们的性质也会发生变化。随着时间和环境的变迁，它们会转变为另外一种性质的岩石。因而有人认为这种分类法较为武断[10]。

火成岩

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主条目：火成岩
 
火成辉长岩的样品

火成岩是由熔岩或岩浆冷却后凝固而成的岩石。火成岩按成因分为两类：一类是岩浆出露地表凝却而形成的火山岩（喷出岩）；另一类是岩浆侵入地壳内部，在地表以下缓慢凝却而形成的侵入岩。喷出岩形成过程中，由于温度和压力迅速降低，可能来不及结晶或结晶较差，代表有浮岩和玄武岩；浅成岩是岩浆侵入到距离地表3千米之内，结晶较细小；而深成岩则是岩浆侵入到距离地表大于3千米的地壳深处，由于温度、压力高，结晶良好。典型的侵入岩如脉岩、花岗岩等[11]。

目前已发现约700种的火成岩，大部分都在地壳表面以下形成，依其化学成分，形成时的温度及压力，其性质也有所不同。鲍氏反应系列描述了不同化学成分的火成岩在不同的温度及压力下结晶的情形[7]。

火成岩是一种硅酸盐岩石，依二氧化硅比例，分为酸性岩、中性岩、基性岩及超基性岩。若中性岩的氧化钠及氧化钾成分偏高，称为碱性岩[12]。

地壳体积的64.7%都是火成岩，可分为橄榄岩、玄武岩、安山岩、花岗岩、粗面岩、响岩、脉岩及火山碎屑岩八大类。其中16%为花岗岩、17%为花岗闪长岩及闪长岩，只有0.6%是正长岩，0.3%是橄榄岩及纯橄榄岩（英语：dunite）。海底的地壳99%是玄武岩，是铁镁质的火成岩。花岗岩和类似的岩石（称为元花岗岩）形成许多大陆的地壳[13]。

火成岩的分类
二氧化硅含量 酸性 中性 基性 超基性
>72% 72%~66% 66%~52% 52%~45% 45%~40%
镁铁含量 长英质 铁镁质 高铁镁质
色率 浅色 中色 暗色
侵入岩 深成岩 极粗粒 伟晶岩 玻基辉橄岩
粗粒 >5mm 花岗岩 花岗闪长岩 正长岩 闪长岩 辉绿岩 辉石岩 橄榄岩 辉岩 斜长岩
中粒 1~5mm
细粒 <1mm 辉长岩
浅成岩   花岗斑岩 细晶岩 正长斑岩 玢岩 辉绿岩 金伯利岩 钾镁煌斑岩
喷出岩 火山熔岩 隐晶质 流纹岩 英安岩 粗面岩 安山岩 玄武岩 苦榄岩
多孔状 浮岩 火山渣
玻璃质 黑曜岩
火山碎屑岩 粗粒 集块岩
中粒 火山角砾岩
细粒 凝灰岩

沉积岩

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主条目：沉积岩
 
含有氧化铁条纹的沉积岩

沉积岩是由外力作用下形成的，其中一部分又叫“水成岩”，是由水将风化或水侵蚀的物质搬运沉积，经过压密和胶结作用形成的；


沉积岩是在地表因水中固体物质沉积及胶结（英语：Cementation (geology)）而成，固体物质可能是旧有岩石或矿物的碎片、有机体、或是水中生物成长或是化学沉淀而成。过程中会使碎屑岩沉积物或是有机物质碎屑开始累积，或是溶液中的物质沉淀形成（即蒸发岩）。而沉积物质在相当的温度及压力下压缩并且胶结（英语：Cementation (geology)）（成岩作用），而成为沉积岩。

沉积物可能是由风化作用形成，或是其他岩石因侵蚀作用形成，之后由水、风、冰、冰川或是崩坏作用运输到后来的位置。其中mud rock（泥岩、页岩及粉砂岩）占65%，砂岩占20到25%，而碳酸盐岩（石灰岩及白云岩）占10到15%[11]。地表约7.9%的岩石是由沉积岩组成，其中82%是页岩，其他的包括石灰岩（6%），砂岩及长石沙岩（英语：arkose）（12%）[13]。沉积岩中常会有化石。沉积岩是在重力的影响下形成，一般会是以平行地面（或地层）或是接近平行的方式分布，也称为地层岩。沉积岩中一小部分沉积在陡峭的山破上，其中一层岩石在界面上突然停止，而另一层岩石覆盖了原来的岩石，会看出交错的纹理。

沉积岩按沉积结构和组成可分为：砾岩 - 页岩 – 砂岩 – 石灰岩 – 生物岩 – 化学岩， 主要分布在地表浅层。

变质岩

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主条目：变质岩
 
含有变质条纹的片麻岩

变质岩是由于地球内力的高温高压造成岩石中的化学成分改变或重结晶形成的。

变质岩是沉积岩、火成岩或是其他较早期的变质岩，在不同的温度及压力下所产生的，此过程称为变质作用，会让岩石的物理性质及化学性质有显著的改变，变质作用前的岩石称为原岩，在变质作用后变质成其他的矿物，或是产生再结晶作用，变质成同一矿物的不同形式[11]。变质岩可以依原岩分为两大类：“正变质岩”和“副变质岩”，正变质岩是火成岩经变质作用形成的，副变质岩是沉积岩经变质作用形成的[来源请求]。变质作用的温度需高于150 to 200℃，压力需大于1500 bars，都是比地表的温度及压力要高的条件[11]（p. 355），变质岩约占地壳体积的27.4%[13]。许多主要的经济矿物都是在变质岩中生成的。

变质岩可以依变质的机制分为三类：因为岩浆的侵入，加热附近的岩石，会产生接触变质（contact metamorphism），是以温度为主的变质。当沉积物埋在地下深处，会产生压力变质（pressure metamorphism），也称为埋藏变质（burial metamorphism），以压力为主，温度的影响不大，这类变质会产生类似玉之类的矿物。若热及压力都有相关影响，这称为区域变质（regional metamorphism），一般会出现在造山区[7]。

依结构的不同，变质岩可以分为二类，一类有纤维状平面组织的称为有叶理，另一类则是无叶理的。岩石的名称会依其中有的矿物而定，片岩是有叶理的变质岩，主要含有像云母等薄纹性矿物，片麻岩有不同亮度的可见带，最常见的是花岗片麻岩，其他有叶理的变质岩有板岩、千枚岩及糜棱岩。常见的无叶理变质岩有大理石、滑石及蛇纹石，无叶理变质岩也包括由砂岩变质而成的石英岩，以及角岩[7]。

结构

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  • 玻璃质：常见于一般海洋底玄武岩；因岩浆与海水接触，冷却急速。矿物种类无法以显微镜或任何仪器辨视。
  • 隐晶质：澎湖玄武岩；为陆上喷发，冷却时间稍长，但仍冷却快速，矿物颗粒细小。矿物无法用肉眼或低倍显微镜辨视，但可用更精密之高倍显微镜或Ｘ光衍射仪辨别种类。
  • 全晶质：金门花岗岩；矿物颗粒粗，岩浆在地下深部慢慢冷却，矿物生长时间充裕。晶体颗粒用肉眼或低倍显微镜可辨视[14]。

人类的应用

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蒙古的敖包，是用石头堆积的祭祀建筑
 
台北市士林区美仑公园内的石头
 
犹他州摩押的弥维达铀矿
 
岩石亦可以用作雕刻。图为位于广德市澄德现代庄园的石头

在人类发展中，岩石的应用涉关社会、科技等许多层面。人类和其他人科的岩石使用记录可以追溯到250万年前的旧石器时代[15]。利用岩屑技术（英语：Lithic technology）可以找到一些最古老，而仍在继续使用的技术。有关金属矿石的开采也是人类进步的几个重要因素之一，依不同地区可以取得金属的不同，其文明进步速度也有所影响[16]。

采矿

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主条目：采矿业

采矿是由将有价值的矿物或其他地质材料，由矿石、矿脉等来源取出，和土壤分离的过程。采矿可采集的原料包括碱金属、贵金属、铁、钨、煤、钻石、石灰岩、油页岩及岩盐等。若一种材料无法用农业方式产生，也无法在实验室或工厂用合成的方式取得，就需要以采矿的方式取得。广义的开采是指从地球中取得任何自然资源（如石油、天然气、盐其至是水）[17]。

岩石及金属的开采早在史前时代就已经开始，现代的开采程序会先期矿体的探戡（英语：Prospecting）、分析矿石的潜在利益、开采需要的原料、若开采结束，将土地复原，可以供其他的使用[18]。

开采程序的特性，会对环境带来潜在的负面冲击，不论是在开采过程中，甚至是在开采结束后都有影响。因此世界上大多数国家都用法律管理开采程序的负面影响[19]。

做建材

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  • 大理岩：大理岩的岩面质感细致，常用来作为壁面或地板。由于大理岩是由石灰岩变质而成，主要成分为碳酸钙，因此也是制造水泥的原料。大理岩材质软而细致，是很好的雕塑石材，许多有名的雕像都是由大理岩作成的，如著名的维纳斯像。其他如墙面或摆饰，也常是由大理石加工琢磨而成，如花瓶、烟灰缸、桌子等家用品。 另外，也有大量以其石粉所生产的人造石 之建材; 其性质与天然大理石非常类似。
  • 花岗岩：台湾本土的花岗岩只有在金门才看得到，因此金门的老房子几乎都是用花岗岩做成的。台湾的寺庙所用的花岗岩，是来自福建，多用于寺庙里的龙柱、地砖、石狮。
  • 板岩：因其容易裂成薄板状，且在山区极易取得，故原住民至今仍使用板岩作为建材，筑成石板屋或围墙。
  • 砾岩：有些砾岩含有鹅卵石及砂，而且胶结不良，容易将它们分散开来，例如：台湾西部第四纪的头嵙山层中就是这种砾岩，其中卵石和砂都是建材。
  • 石灰岩：台湾最常见的石灰岩是由珊瑚形成的，通称为珊瑚礁石灰岩。在澎湖，珊瑚礁石俗称“石”，居民用以作为围墙建材，以遮蔽强烈的东北季风，保护农作物。
  • 泥岩：由于其主要成分是黏土，自古就被作为砖瓦、陶器的原料。
  • 安山岩：由于材质坚硬，亦常用来作庙宇的龙柱、墙壁的石雕、墓碑、地砖等。

提炼金属

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  • 金矿：含金的岩石经过风化和侵蚀作用，金会被分离出来而成自然金，因为金比泥沙重得多，容易沉积下来，经过淘洗，就成为黄金。
  • 黄铜矿：黄铜矿是提炼铜最主要的矿物。
  • 方铅矿：方铅矿呈现铅灰色，有立方体的解理，是最重要的含铅矿物。
  • 赤铁矿：赤铁矿外观颜色呈现铁灰色或红褐色，是最重要的含铁矿物。
  • 磁铁矿：磁铁矿属含铁矿物，具有磁性，吸附含铁物质。

参见

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注释

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  1. ^ 虽然多家中文媒体均报道乌鲁鲁巨石为世界上最大的单体岩石，但这一说法并不准确。中文版乌鲁鲁官方网站[1]以及多家英文媒体已澄清位于澳大利亚西澳大利亚州内陆沙漠地区的奥古斯特山（英文：Mount Augustus）才是该殊荣的拥有者[2][3]。奥古斯特山的面积足足有乌鲁鲁巨石的2.5倍大[4]。

参考文献

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  1. ^ 乌鲁鲁巨石的一些真相. [2020-08-27]. （原始内容存档于2020-09-05）. 
  2. ^ Mount Augustus － The largest monolith in the world （页面存档备份，存于互联网档案馆） （英文）
  3. ^ Peter van Onselen: Why don't we all know about Mt Augustus? （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
  4. ^ YouTube － Mount Augustus （页面存档备份，存于互联网档案馆） （英文）
  5. ^ 矿物与岩石. 中国科普博览. [2017-07-14]. （原始内容存档于2021-02-10）. 
  6. ^ Feldspar. What is Feldspar?. Industrial Minerals Association. 2007-07-18. （原始内容存档于2008-02-15）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Wilson, James Robert, A collector's guide to rock, mineral & fossil localities of Utah, Utah Geological Survey: 1–22, 1995 [2014-06-08], ISBN 1557913366, （原始内容存档于2021-01-08） 
  8. ^ Hein, Wulf; Lund, Marquardt. Flinthandwerk 6. Hörnig, A. 2022. ISBN 978-3938921463. （德文）
  9. ^ Winkler, Katja. Ahrensburgien und Swiderien im mittleren Oderraum: Technologische und typologische Untersuchungen an Silexartefakten der Jüngeren Dryaszeit 1. Wachholtz. 2020. ISBN 978-3529018626. （德文）
  10. ^   此句或之前多句包含来自公有领域出版物的文本: Chisholm, Hugh (编). Petrology. Encyclopædia Britannica (第11版). London: Cambridge University Press. 1911. 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 11.3 Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. Petrology 2nd. W. H. Freeman. 1996. ISBN 0-7167-2438-3. 
  12. ^ 工程地質通論. 五南图书出版股份有限公司. 2007: 47. ISBN 978-957-11-4875-5. 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 Bucher, Kurt; Grapes, Rodney, Petrogenesis of Metamorphic Rocks, Springer: 23–24, 2011 [2014-06-08], ISBN 3540741682, （原始内容存档于2021-02-24） 
  14. ^ 什麼是玻璃質、隱晶質、全晶質？. 经济部中央地质调查所. 2014-02-25 [2017-05-17]. （原始内容存档于2019-05-23）. 
  15. ^ William Haviland, Dana Walrath, Harald Prins, Bunny McBride, Evolution and Prehistory: The Human Challenge, p. 166
  16. ^ Overview of mining and impacts (PDF). [2012-06-08]. （原始内容 (PDF)存档于2012-05-29）. 
  17. ^ Botin, J.A. (编). Sustainable Management of Mining Operations. Denver, CO, USA: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. 2009. ISBN 9780873352673. 
  18. ^ Wilson, Arthur. The Living Rock: The Story of Metals Since Earliest Times and Their Impact on Developing Civilization. Cambridge, England: Woodhead Publishing. 1996. ISBN 1855733013. 
  19. ^ Terrascope. Environmental Risks of Mining. The Future of strategic Natural Resources. Cambridge, MA, USA: Massachusetts Institute of Technology. [2014-09-10]. （原始内容存档于2014-09-20）. 

延伸阅读

编辑

[编]

  《钦定古今图书集成·方舆汇编·坤舆典·石部》，出自陈梦雷《古今图书集成》

外部链接

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