4.岩石

4.1岩石的定义

岩石是一种具有凝聚性、自然形成的固体，由矿物颗粒或(不太常见的)大量玻璃组成。

一块石头是如何固定在一起的？大多数岩石都是一个凝聚体，它们的颗粒通过天然水泥相互结合，矿物晶体从颗粒之间孔隙水中沉淀或颗粒长在一起，像拼图中的小块一样相互交错。我们把由颗粒胶结而成的岩石称为碎屑岩。玻璃构成的岩石能够聚在一起，是因为它们最初是一个连续的整体，也可能是因为它们是由在高温下焊接在一起的玻璃颗粒组成的

在地球表面，岩石以基岩的形式出现，基岩连接着下部地壳，或以鹅卵石，石块等基岩碎块的形式出现，这些碎块多被重力、冰川或水流作用运移。地质学家把暴露的基岩称为露头。露头可以出现在田野或树林里，可以出现在悬崖或山脊上，也可以出现在水流侵蚀成基岩的河岸上。在过去的几个世纪里，人们通过切割道路、铁路和其他的挖掘创造了很多露头。对于居住在城市、森林或农田的人来说，对露头可能并不熟悉，因为植被、沙子、泥土、碎石、土壤、水、沥青、混凝土或建筑物可能覆盖在基岩上。但在山区，露头几乎到处都是。

4.2岩石的分类

从18世纪开始，地质学家就努力开发出一种合理的岩石分类方法。最终，一种关注岩石起源的方案为岩石分类提供了最好的方法，这也是我们今天继续使用的方法。在这个方案中，地质学家识别出三个基本的岩石群：

4.2.1火成岩

火成岩由熔融岩石或岩浆凝固形成。固化过程可以发生在地下或地表

4.2.2沉积岩

沉积岩的形成要么是由破碎的岩石上的颗粒胶结在一起，要么是由矿物晶体从地球表面或附近的水溶液中沉淀而成

4.2.3变质岩

当原有的岩石在未发生熔融时，由于环境的改变而发生变化形成的岩石。例如，当靠近地球表面的岩石最终深埋在山脉之下时，温度和压力的上升就会引起变质作用。变质作用产生了新的矿物和新的晶体结构

4.3岩石基本特征

这三种基本岩类中的每一种都包含许多不同的岩石类型，每一种都有一个名字。岩石的名称来源多种多样——有些反映了组成岩石的主要成分，有些表明了岩石最初发现的地区，有些来自拉丁词根，还有一些来自当地的传统名称。总的来说，有数百种不同的岩石名字，但在这本书中，我们只介绍30种比较常见的名字。具体的岩石类型可以通过一些物理特征相互区分，包括以下特征：

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4.3.1颗粒的大小和形状

岩石中单个颗粒的尺寸可以用毫米或厘米来测量。有些颗粒非常小，没有显微镜就看不见，而另一些则有拳头那么大，甚至更大。有些颗粒是等粒的，意思是它们在各个方向有相似的尺寸，而有些颗粒是不等粒的，意思是它们在各个方向的尺寸不一样。在一些岩石中，所有的颗粒都有相同的大小，而另一些岩石包含各种不同大小的颗粒

4.3.2成分

岩石成分是指在岩石中组分的不同化学成分的比例

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4.3.3纹理

纹理指的是岩石中颗粒的排列方式和不均匀颗粒之间平行排列的程度

4.3.4层理

有些岩体似乎包含明显的分层，通过不同组成或纹理的条带或不均匀的颗粒排列来表现。沉积岩中的分层称为层理，而变质岩中的分层称为变质叶理

4.4研究岩石的方法

要开始研究一块岩石，最好是在一块露头处观察它。如果露头足够大，你就能看到分层，你就能研究你感兴趣的岩石和周围其他岩石之间的关系。为了深入了解岩石的组成和质地，你可能需要砸开手标本，用放大镜更仔细地观察。用放大镜进行的观察将使你能够识别单个的矿物颗粒，并看到颗粒之间的联系。

通常，放大镜提供的放大率不能满足完成研究所需的细节水平。为了解决这个问题，你可以把手标本带回实验室，磨成薄片(约0.03mm厚)，粘在一个载玻片上。通过将薄片放在偏光显微镜上，你可以看到高倍镜下的颗粒。它用透射偏振光照亮薄片，照明光由排列在同一方向的光波组成，光从下面通过薄片向上。在这种光照下，每种矿物都呈现出独特的颜色。这些颜色取决于组成晶粒的特定矿物、晶格相对于光束的方向以及薄片的厚度。

自20世纪50年代以来，新的电子仪器设备使地质学家能够在比显微镜更精细的尺度上观察岩石。现代研究实验室通常有电子微探针，它将电子束聚焦在颗粒的一小部分上，并显示出矿物的化学成分；质谱仪，分析不同原子质量的比例；以及x射线衍射仪，它通过探测x射线光束与晶体结构相互作用来帮助识别矿物。

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