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第4章 岩石简介

1.岩石的种类

虽然说岩石的形态是千变万化的,但是从它们形成的环境,也就是从成因上来划分,可以把岩石分为3大类:沉积岩、岩浆岩和变质岩。

(1)沉积岩

沉积岩,是在地表或近地表不太深的地方,形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质,在常温常压下,经过搬运、沉积和石化作用,最后形成的岩石。

沉积岩的物质来源,主要有几个渠道,其中风化作用是一个主要渠道,它包括机械风化、化学风化和生物风化。机械风化是以崩解的方式,把已经形成的岩石,破碎成大小不同的碎屑;化学风化,是由于水、氧气、二氧化碳引起的化学作用,使岩石分解形成碎屑;细菌、真菌、藻类等生物风化作用,也能分解岩石。此外,火山爆发喷射出大量的火山物质,也是沉积物质的来源之一;植物和动物有机质,在沉积岩中,也占有一定比例。

无论是哪种方式形成的碎屑物质,都要经历搬运过程,然后在合适的环境中,沉积下来,经过漫长的压实作用,石化成坚硬的沉积岩。

(2)岩浆岩

岩浆岩也叫火成岩,是在地壳深处或在上地幔中,形成的岩浆,在侵入到地壳上部或者喷出地表,冷却固结并经过结晶作用,而形成的岩石。因为它生成的条件与沉积岩差别很大,因此,它的特点也与沉积岩明显不同。层状构造是沉积岩所独有的特征,因此在野外观察到的沉积岩常为成层构造。而在岩浆岩发育的地区,则常常见到节理,而基本上看不到层理。在矿物组合上,在岩浆岩中出现的矿物,如橄榄石、辉石、角闪石等矿物,是在高温高压条件下结晶形成的,在常温常压条件下不容易保存。因此,在岩浆岩中出现的矿物,在沉积岩中却很少见到。即使是同一族的矿物,比如虽然都有长石出现,但他们的成分也不一样。在沉积岩中的长石中一般是钾长石和含钠高的酸性斜长石,而在岩浆岩中,常常见到的含钙比较高的基性和中性斜长石,这些在沉积岩中都见不到。

(3)变质岩

在地壳形成和发展过程中,形成时间最早的岩石,包括沉积岩、岩浆岩,由于后来地质环境和物理化学条件的变化,在固态情况下,发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化,而形成一种新的岩石,这种岩石被称为变质岩。变质岩,是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。

在变质岩的概念中,有两点比较重要,这是变质岩区别于沉积岩和岩浆岩的关键所在。首先,变质作用形成于地壳一定的深度,也就是发生在一定的温度和压力范围之内。既不是沉积岩的地表或近地表常温常压条件,也不同于岩浆岩形成时的高温高压条件。另外一点,就是变质作用中的矿物转变,是在固态情况下完成的,而不是岩浆岩那种从液态的岩浆中,结晶形成的。

三大类岩石的形成,都是在长达一二个世纪的争论中,不断建立和完善的。比如“水成说”和“火成说”的长期论争,最终以岩石多成因,以及岩浆的存在,被肯定而告终。从其实质上来看,岩石成因的争论过程,就是人类认识自然的过程。

2.岩石与地形的变化

通常情况下,岩石具有特殊的物理和化学性质,在地貌形态的形成和发展过程中,有着稳定而明显的作用。由于组成物质不同,酸性熔岩黏性大,不易流动,冷凝速度快。基性熔岩黏性小,易流动。二者在火山地貌形态上,有明显的差别。碎屑沉积岩最常见的,是砂岩和页岩,坚硬的砂岩常构成山地,软弱的页岩则构成谷地。碎屑岩胶结物中,以硅质胶结最强,铁质和钙质次之,泥质最弱。在含有二氧化碳的水的作用下,石类岩易于溶解,形成岩溶地貌。白云岩由于含有碳酸镁,岩石的溶解度降低,因此岩溶地貌发育的规模和速度,远不如石灰岩地区。岩石成分对地貌的影响,在那些经历了长时间剥蚀的地区,表现最明显。在“年轻”的山区,地面起伏主要受地质构造控制,但是在经历了长期剥蚀以后,主要由岩石性质控制着地面起伏。

岩石结构对地貌的影响,主要取决于岩石中孔隙的大小及裂隙发育的程度。岩石孔隙度对岩石抗侵蚀能力,有一定影响。如石英岩和砂岩,同样是石英的主要成分,但石英岩质地致密,孔隙度小,抗风化能力较砂岩要强。岩石中的节理,是裂隙的重要表现形式,它们常控制着地面沟谷的延伸方向。在厚层砂岩和块状岩浆岩地区,风化作用常沿着几组交叉节理,从岩块的边缘向内部发展,形成圆球形或椭球形的岩块,这种风化现象称为球状风化。孔隙和裂隙的存在,使外力作用对岩石的破坏,不仅在表面进行,而且深入到岩体内部。在可溶性岩石地区,岩石的孔隙和裂隙,是岩溶作用强烈进行的地方,因此发育了各种岩溶地貌形态。

深层岩浆岩的形状,以巨大的块状岩体为主,其边缘与其他岩石的接触线,一般是圆滑的曲线。在深层岩分布区,地形高差小,地面水系,以树枝状形式为特点。沉积岩的单层厚度及岩层倾角,对地貌形态影响甚大。薄层岩石构成的地貌形态,一般较破碎零乱。水平岩层与倾斜岩层,对地貌形态影响也有所不同,水平岩层易形成平顶高地。

地表物质的组成成分、坚硬程度和物质结构,影响着地貌形态的发育。一般来说,巨大的花岗岩体,因垂直节理非常显著,往往形成奇峰林立、陡峻高耸的山地,如黄山、华山等。大面积基性熔岩流,常构成阶梯状的熔岩台地,如长白山地等。中生代红色岩层,比较容易遭受侵蚀,多呈波状起伏的丘陵,如华中和华南的红岩丘陵、四川盆地中部丘陵。而古老的结晶岩,大多为高峻的山地,如秦岭、泰山、横断山脉等。在干旱地区,由于地表缺乏植被覆盖,在风力作用下沙丘分布较为广泛。

在我国境内,黄土和碳酸盐岩,分布面积甚广。我国黄土分布面积约30万平方千米,主要集中在甘肃、陕西及山西省等地,成为世界上最大的黄土高原,构成了独特的黄土地貌区。碳酸盐岩,在我国分布面积达130万平方千米,约占全国总面积的14%,是世界上岩溶面积最广的国家,其中尤以广西、贵州和云南东部岩溶面积最大。如两广地区的热带峰林;华中亚热带岩溶丘陵和洼地,华北温带岩溶泉和干谷。广西桂林、阳朔一带的石灰岩峰林,驰名中外,被誉为“桂林山水甲天下”。

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