[科普中國(guó)]-巖石

巖石是由一種或幾種礦物和天然玻璃組成的，具有穩(wěn)定外形的固態(tài)集合體。由一種礦物組成的巖石稱(chēng)作單礦巖，如大理巖由方解石組成，石英巖由石英組成等；有數(shù)種礦物組成的巖石稱(chēng)作復(fù)礦巖，如花崗巖由石英、長(zhǎng)石和云母等礦物組成，輝長(zhǎng)巖由基性斜長(zhǎng)石和輝石組成等等。沒(méi)有一定外形的液體如石油、氣體如天然氣以及松散的沙、泥等，都不是巖石。[1]

巖石是組成地殼的物質(zhì)之一，是構(gòu)成地球巖石圈的主要成分。其中，長(zhǎng)石是地殼中最重要的造巖成分，比例達(dá)到60%[2]，石英則是數(shù)量第二多的礦石。

巖石根據(jù)其成因、構(gòu)造和化學(xué)成分分類(lèi)，大多數(shù)巖石含有二氧化硅（SiO2），而74.3%的地殼成分都是后者。巖石中硅的含量是決定巖石屬性的重要因素之一[3]。

巖石是人類(lèi)早期工具的重要來(lái)源，在人類(lèi)進(jìn)化中具有重要意義。因此，人類(lèi)的第一個(gè)文明時(shí)期被稱(chēng)為石器時(shí)代。巖石一直是人類(lèi)生活和生產(chǎn)的重要材料和工具。

詞語(yǔ)概念基本信息詞目：巖石

拼音：yán shí

注音：ㄧㄢˊ ㄕㄧˊ1

基本解釋[rock]由一種或通常由兩種以上礦物所組成的固結(jié)或不固結(jié)的集合體，其一部分生物成因的(如煤)，在自然界大量存在，構(gòu)成地殼的很大一部分。1

引證解釋1、高大的石塊；大石塊。

《史記·高祖本紀(jì)》：“高祖即自疑，亡匿，隱于芒碭山澤巖石之間。”

南朝梁江淹《詣建平王上書(shū)》：“其上則隱于篇肆之間，臥于巖石之下。”

清陳康祺《郎潛紀(jì)聞》卷三：“﹝蘇州滄浪亭﹞巖石玲瓏，水木清美，遂為城中名勝之冠?！?/p>

楊沫《青春之歌》第一部第三章：“第二天大早，她就被海浪拍打著巖石的聲音催醒了?！?/p>

2、比喻重臣。

語(yǔ)出《詩(shī)·小雅·節(jié)南山》：“節(jié)彼南山，維石巖巖。赫赫師尹，民具爾瞻?！?/p>

宋曾鞏《與北京韓侍中啟》：“自避遠(yuǎn)于煩機(jī)，久淹回于外服，宜從嚴(yán)石之望，趣正袞衣之歸。”

宋蘇舜欽《聞京尹范希文等謫官》詩(shī)：“大議搖巖石，危言犯采旒。蒼黃出京府，憔悴謫南州。”

3、指構(gòu)成地殼的礦物2的集合體。分沉積巖、火成巖（巖漿巖）和變質(zhì)巖三大類(lèi)。1

基本含義巖石是天然產(chǎn)出的具穩(wěn)定外型的礦物或玻璃集合體，按照一定的方式結(jié)合而成。是構(gòu)成地殼和上地幔的物質(zhì)基礎(chǔ)。按成因分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。其中，巖漿巖是由高溫熔融的巖漿在地表或地下冷凝所形成的巖石，也稱(chēng)火成巖3。噴出地表的巖漿巖稱(chēng)噴出巖或火山巖，在地下冷凝的則稱(chēng)侵入巖。沉積巖是在地表?xiàng)l件下由風(fēng)化作用、生物作用和火山作用的產(chǎn)物經(jīng)水、空氣和冰川等外力的搬運(yùn)、沉積和成巖固結(jié)而形成的巖石；變質(zhì)巖是由先成的巖漿巖、沉積巖或變質(zhì)巖，由于其所處地質(zhì)環(huán)境的改變經(jīng)變質(zhì)作用而形成的巖石。

地殼深處和上地幔的上部主要由火成巖和變質(zhì)巖組成。從地表向下16公里范圍內(nèi)火成巖大約占95%，沉積巖只有不足5%，變質(zhì)巖最少，不足1%。地殼表面以沉積巖為主，它們約占大陸面積的75%，洋底幾乎全部為沉積物所覆蓋。巖石學(xué)主要研究巖石的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類(lèi)命名、形成條件、分布規(guī)律、成因、成礦關(guān)系以及巖石的演化過(guò)程等。它屬地質(zhì)科學(xué)中的重要的基礎(chǔ)學(xué)科。

什麼是三大巖石類(lèi)？

巖石為礦物的集合體，是組成地殼的主要物質(zhì)。巖石可以由一種礦物所組成，如石灰?guī)r僅由方解石一種礦物所組成；也可由多種礦物所組成，如花崗巖則由石英、長(zhǎng)石、云母等多種礦物集合而成。組成巖石的物質(zhì)大部分都是無(wú)機(jī)物質(zhì)。巖石可以按照其成因分為三大類(lèi)，但由于自然界是連續(xù)體，很難真正依據(jù)我們的分類(lèi)分成三種巖性，因此會(huì)存在一些過(guò)渡性的巖石，好比說(shuō)凝灰?guī)r（火山灰塵與巖塊落入地表或水中堆積膠結(jié)而成）就可能被歸于沉積巖或火成巖，但大抵我們還是可以分為主要的三大類(lèi)：沉積巖占地表的66%，為地表的主要巖類(lèi)。由原來(lái)已形成的巖石，受到風(fēng)化作用后變?yōu)樗樾?，或由生物的遺跡等，再經(jīng)過(guò)侵蝕、沉積、及石化等作用而造成的巖石。這類(lèi)巖石都成層狀，最先沉積者在下部，時(shí)代較老，層次愈上者，則時(shí)代愈新，這叫做疊置層法則。當(dāng)巖石沉積的時(shí)候往往含有生物的遺骸埋沒(méi)后?？梢酝旰帽４鏆v久就變成化石；在火成巖中則多無(wú)化石存在。

分類(lèi)巖石按其成因主要分為火成巖（巖漿巖）、沉積巖和變質(zhì)巖三大類(lèi)。整個(gè)地殼中，火成巖大約占95%，沉積巖只有不足5%，變質(zhì)巖最少。不過(guò)在不同的圈層，三種巖石的分布比例相差很大。地表的巖石中有75%是沉積巖，火成巖只有25%。距地表越深，則火成巖和變質(zhì)巖越多。地殼深部和上地幔，主要由火成巖和變質(zhì)巖構(gòu)成?；鸪蓭r占整個(gè)地殼體積的64.7%，變質(zhì)巖占27.4%，沉積巖占7.9%。其中玄武巖和輝長(zhǎng)巖又占全部火成巖的65.7%，花崗巖和其他淺色巖約占34%。

這三種巖石之間的區(qū)別不是絕對(duì)的。隨著構(gòu)成礦物的變化，它們的性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。隨著時(shí)間和環(huán)境的變遷，它們會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N性質(zhì)的巖石。因而有人認(rèn)為這種分類(lèi)法較為武斷。

種類(lèi)火成巖火成巖是由熔巖或巖漿冷卻后凝固而成的巖石?；鸪蓭r按成因分為兩類(lèi)：一類(lèi)是巖漿出露地表凝卻而形成的火山巖（噴出巖）；另一類(lèi)是巖漿侵入地殼內(nèi)部，在地表以下緩慢凝卻而形成的侵入巖。噴出巖形成過(guò)程中，由于溫度和壓力迅速降低，可能來(lái)不及結(jié)晶或結(jié)晶較差，代表有浮巖和玄武巖；淺成巖是巖漿侵入到距離地表3千米之內(nèi)，結(jié)晶較細(xì)小；而深成巖則是巖漿侵入到距離地表大于3千米的地殼深處，由于溫度、壓力高，結(jié)晶良好。典型的侵入巖如脈巖、花崗巖等。

目前已發(fā)現(xiàn)約700種的火成巖，大部分都在地殼表面以下形成，依其化學(xué)成分，形成時(shí)的溫度及壓力，其性質(zhì)也有所不同。鮑氏反應(yīng)系列描述了不同化學(xué)成分的火成巖在不同的溫度及壓力下結(jié)晶的情形。

火成巖是一種硅酸鹽巖石，依二氧化硅比例，分為酸性巖、中性巖、基性巖及超基性巖。若中性巖的氧化鈉及氧化鉀成分偏高，稱(chēng)為堿性巖。

地殼體積的64.7%都是火成巖，可分為橄欖巖、玄武巖、安山巖、花崗巖、粗面巖、響巖、脈巖及火山碎屑巖八大類(lèi)。其中16%為花崗巖、17%為花崗閃長(zhǎng)巖及閃長(zhǎng)巖，只有0.6%是正長(zhǎng)巖，0.3%是橄欖巖及純橄欖巖。海底的地殼99%是玄武巖，是鐵鎂質(zhì)的火成巖?；◢弾r和類(lèi)似的巖石（稱(chēng)為元花崗巖）形成許多大陸的地殼。

巖漿巖也稱(chēng)火成巖。來(lái)自地球內(nèi)部的熔融物質(zhì)，在不同地質(zhì)條件下冷凝固結(jié)而成的巖石。當(dāng)熔漿由火山通道噴溢出地表凝固形成的巖石，稱(chēng)噴出巖或稱(chēng)火山巖。常見(jiàn)的火山巖有玄武巖、安山巖和流紋巖等。當(dāng)熔巖上升未達(dá)地表而在地殼一定深度凝結(jié)而形成的巖石稱(chēng)侵入巖，按侵入部位不同又分為深成巖和淺成巖?；◢弾r、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖是典型的深成巖。花崗斑巖、輝長(zhǎng)玢巖和閃長(zhǎng)玢巖是常見(jiàn)的淺成巖。根據(jù)化學(xué)組分又可將火成巖分為超基性巖（SiO2，小于45%）、基性巖（SiO2，45%～52%）、中性巖（SiO2，52%～65%）、酸性巖（SiO2，大于65%）和堿性巖4（含有特殊堿性礦物，SiO2，52%～66%）?；鸪蓭r占地殼體積的64.7%。

地球內(nèi)部的溫度和壓力都很高，所有組成物質(zhì)（指礦物質(zhì)）都呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的流體，名為巖漿巖。火成巖即由于巖漿侵入地殼內(nèi)部，或流出地表面造成熔巖，再經(jīng)冷卻凝固而造成，如玄武巖及花崗巖等都是?；鸪蓭r是所有巖石中最原始的巖石。變質(zhì)巖原來(lái)的火成巖或沉積巖，再經(jīng)過(guò)地殼運(yùn)動(dòng)或巖漿侵入作用所發(fā)生的高溫和高壓與熱液的影響，可以改變其原來(lái)巖石的結(jié)構(gòu)或組織，或使部分礦物消失，而產(chǎn)生他種新的礦物，因而成為另外一種與原巖不同的巖石，稱(chēng)為變質(zhì)巖，如大理巖變自石灰?guī)r；板巖變自頁(yè)巖；石英巖變自砂巖等。典型的變質(zhì)巖存在于前寒武紀(jì)或造山帶區(qū)域，常有區(qū)域構(gòu)造相關(guān)之劈理，或礦物的變化。巖石的種類(lèi)很多，但并不是每一種巖石都可以使用，這里除了審美的觀點(diǎn)之外，更重要的是石頭中的化學(xué)成分是否會(huì)影響水質(zhì)，從而帶來(lái)負(fù)面影響。

沉積巖也稱(chēng)水成巖。在地表常溫、常壓條件下，由風(fēng)化物質(zhì)、火山碎屑、有機(jī)物及少量宇宙物質(zhì)經(jīng)搬運(yùn)、沉積和成巖作用形成的層狀巖石。沉積巖由顆粒物質(zhì)和膠結(jié)物質(zhì)組成。顆粒物質(zhì)是指不同形狀及大小的巖屑及某些礦物，膠結(jié)物質(zhì)的主要成分為碳酸鈣、氧化硅、氧化鐵及粘土質(zhì)等。按成因可分為碎屑巖、粘土巖和化學(xué)巖（包括生物化學(xué)巖）。常見(jiàn)的沉積巖有砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、礫巖、粘土巖、頁(yè)巖、石灰?guī)r、白云巖、硅質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖、磷質(zhì)巖等。沉積巖占地殼體積的7.9%，但在地殼表層分布則甚廣，約占陸地面積的75%，而海底幾乎全部為沉積物所覆蓋。

沉積巖有兩個(gè)突出特征：一是具有層次，稱(chēng)為層理構(gòu)造。層與層的界面叫層面，通常下面的巖層比上面的巖層年齡古老。二是許多沉積巖中有“石質(zhì)化”的古代生物的遺體或生存、活動(dòng)的痕跡——化石，它是判定地質(zhì)年齡和研究古地理環(huán)境的珍貴資料，被稱(chēng)作是紀(jì)錄地球歷史的“書(shū)頁(yè)”和“文字”。

變質(zhì)巖原有巖石經(jīng)變質(zhì)作用而形成的巖石。根據(jù)變質(zhì)作用類(lèi)型的不同，可將變質(zhì)巖分為5類(lèi)：動(dòng)力變質(zhì)巖、接觸變質(zhì)巖、區(qū)域變質(zhì)巖、混合巖和交代變質(zhì)巖。常見(jiàn)的變質(zhì)巖有糜棱巖、碎裂巖、角巖、板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、大理巖、石英巖、角閃巖、片粒巖、榴輝巖、混合巖等。變質(zhì)巖占地殼體積的27.4%。

火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖三者可以互相轉(zhuǎn)化。火成巖經(jīng)沉積作用成為沉積巖，經(jīng)變質(zhì)作用成為變質(zhì)巖。變質(zhì)巖也可再次成為新的沉積巖，沉積巖經(jīng)變質(zhì)作用成為變質(zhì)巖，沉積巖、變質(zhì)巖可被熔化，再次成為火成巖。5

巖石具有特定的比重、孔隙度、抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等物理性質(zhì)，是建筑、鉆探、掘進(jìn)等工程需要考慮的因素，也是各種礦產(chǎn)資源賦存的載體，不同種類(lèi)的巖石含有不同的礦產(chǎn)。以火成巖為例，基性超基性巖與親鐵元素，如鉻、鎳、鉑族元素、鈦、釩、鐵等有關(guān)；酸性巖與親石原素如鎢、錫、鉬、鈹、鋰、鈮、鉭、鈾有關(guān)；金剛石僅產(chǎn)于金伯利巖和鉀鎂煌斑巖中；鉻鐵礦多產(chǎn)于純橄欖巖中；中國(guó)華南燕山早期花崗巖中盛產(chǎn)鎢錫礦床；燕山晚期花崗巖中常形成獨(dú)立的錫礦及鈮、鉭、鈹?shù)V床。石油和煤只生于沉積巖中。前寒武紀(jì)變質(zhì)巖石中的鐵礦具有世界性。許多巖石本身也是重要的工業(yè)原料，如北京的漢白玉（一種白色大理巖）是聞名中外建筑裝飾材料，南京的雨花石、福建的壽山石、浙江的青田石是良好的工藝美術(shù)石材，即使那些不被人注意的河沙和卵石也是非常有用的建筑材料。許多巖石還是重要的中藥用原料，如麥飯石（一種中酸性脈巖）就是十分流行的藥用巖石。巖石還是構(gòu)成旅游資源的重要因素，世界上的名山、大川、奇峰異洞都與巖石有關(guān)。我們祖先從石器時(shí)代起就開(kāi)始利用巖石，在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，人們的衣、食、住、行、游、醫(yī)……無(wú)一能離開(kāi)巖石。研究巖石、利用巖石、藏石、玩石、愛(ài)石已不再是科學(xué)家的專(zhuān)利，而逐漸變成廣大群眾生活的組成部分。

氟石又稱(chēng)軟水紫晶，軟水綠晶，螢石。石色為黃、綠、藍(lán)、紫等。具有玻璃光澤，加熱時(shí)有螢光吊現(xiàn)，破碎后的石渣可作為過(guò)濾器中的濾材。在工業(yè)生產(chǎn)中常用作冶煉金屬輔料和制造氟化物，也可以加工成低檔玉石。產(chǎn)地為浙江金華、江西德安、河北隆化。

孔雀石實(shí)際為銅礦的尾礦石，色澤碧綠且具有光澤，石面上有如孔雀尾狀的圓形圖案，故而得名。其中的銅離子會(huì)緩慢溶于水中，有助于補(bǔ)充水草對(duì)銅的需要，但不可擺放過(guò)多或過(guò)大，以防止銅的過(guò)剩。

芙蓉石別稱(chēng)樣南玉、薔薇石英。有玫瑰色、淺紅色和白色。主要成分為二氧化硅。產(chǎn)于內(nèi)蒙古、山西。

木化石又稱(chēng)硅化石、樹(shù)化石．1.5億午前侏羅紀(jì)的樹(shù)木經(jīng)地殼運(yùn)動(dòng)及火山灰的埋沒(méi)，演變成的化石。有灰色、黃褐色、褐色和黑色等。木化石在水族箱中更可以淋漓盡致地表現(xiàn)出歷史的滄桑，木化石本身原是有機(jī)物，經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的演變而成為無(wú)機(jī)物，其外形仍保留著樹(shù)木的輪廓，甚至可以從斷面處清晰地看出年輪，是任何別的巖石所不能比擬的。在水族箱中，碧綠的水草可以代表，枯死的沉木可以代表，木化石可以代表古代，這一悠久歷史的進(jìn)程，完全用一種夸張的手法展現(xiàn)在一泓小小的水族箱中。從審美的觀點(diǎn)來(lái)看，水草、沉木、木化石屬于同性的但又不同質(zhì)的材料，即表現(xiàn)統(tǒng)一的成分，又含有變化的特點(diǎn)，即和諧又有跳躍。木化石在水族箱是一種不可多得的珍貴石料，產(chǎn)于我國(guó)遼寧和浙江。

黑云母片石是云母的礦石，黑色具有絲光。主要成分為黑云母，同黏土巖、粉砂巖或中、酸性火山巖組成。結(jié)構(gòu)致密、細(xì)膩。全國(guó)各地均有分布。

臘石由酸性火山巖和凝灰?guī)r組成，質(zhì)地似玉，有黃色、淺黃色和白色。我國(guó)江南地區(qū)均有分布。

魚(yú)鱗石又稱(chēng)虎皮石、松皮石。色澤為青灰、青綠、黃紅以及多色相雜，帶布白色斑點(diǎn)和洞眼。產(chǎn)于浙江長(zhǎng)興。由石灰?guī)r組成，不宜在水族箱中使用。

英石灰黑至黑色，內(nèi)有白色或灰色條紋。因產(chǎn)于廣東英德而得名，亦稱(chēng)英德石。

菊花石在白色、灰色或暗紫色的石面上有菊花形的花紋。產(chǎn)于湖南瀏陽(yáng)。

戶縣石褐色，石形古怪為石玩珍品．產(chǎn)于陜西戶縣。

龜紋石又名風(fēng)化石。由各種碎石聚合而成，色彩相雜，溝紋縱橫。主要由石炭巖組成，其中的鈣會(huì)慢慢涂人水中，使水質(zhì)變硬。因此不宜在水族箱中使用。但可用于非洲水草造景中。產(chǎn)于四川重慶歌樂(lè)山、涂山。

吳壁石又稱(chēng)罄石。岡石質(zhì)堅(jiān)硬，敲擊進(jìn)聲音清脆悅耳而得名。有黑、白、綠、褐等色，屬大理石類(lèi)。產(chǎn)于安徽靈璧縣磐石山。

昆山石石質(zhì)呼硬，具有溝紋和小孔。有黃、白兩種顏色。產(chǎn)于江蘇昆山縣馬鞍山。

宣石白色有光澤。石質(zhì)堅(jiān)硬有溝紋。產(chǎn)于安徽宣城。

砂片石又稱(chēng)砂積石。石色為灰、黃、綠等色。石質(zhì)堅(jiān)硬，能吸水有溝紋洞孔，呈條狀或片狀。產(chǎn)地少，主要產(chǎn)于四川西部。

千層石青黑色與白色片狀巖石相間重疊，石質(zhì)堅(jiān)硬。產(chǎn)于江蘇太湖。

鵝卵石具有各種顏色。產(chǎn)于全國(guó)大大小小的河道中，可用于非洲式水草造景。

性質(zhì)巖石工程性質(zhì)無(wú)怪乎就是物質(zhì)成分（顆粒本身的性質(zhì)）、結(jié)構(gòu)（顆粒之間的聯(lián)結(jié)）、構(gòu)造（成生環(huán)境及改造、建造）、現(xiàn)今賦存環(huán)境（應(yīng)力、溫度、水）這幾個(gè)方面的因素。如果是巖體，則取決于結(jié)構(gòu)面和巖塊兩個(gè)方面，在大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)面起著控制性作用。

產(chǎn)地地球形成之初，地核的引力把宇宙中的塵埃吸過(guò)來(lái)，凝聚的塵埃就變成了山石。山石經(jīng)過(guò)風(fēng)化，變成了巖石。接著就變成隕石，在沒(méi)有落入地球大氣層時(shí)，是游離于外太空的石質(zhì)的、鐵質(zhì)的或是石鐵混合的物質(zhì)；若是落入大氣層，在沒(méi)有被大氣燒毀而落到地面就成了我們平時(shí)見(jiàn)到的隕石。簡(jiǎn)單的說(shuō)，所謂隕石，就是微縮版的小行星“撞擊了地球”而留下的殘骸。

形成地球形成之初，成了山石，經(jīng)過(guò)風(fēng)化，變成了巖石。接著就變成隕石，在沒(méi)有落入地球大氣層時(shí)，是游離于外太空的石質(zhì)的，鐵質(zhì)的或是石鐵混合的物質(zhì)，若是落入大氣層，在沒(méi)有被大氣燒毀而落到地面就成了我們平時(shí)見(jiàn)到的隕石，簡(jiǎn)單的說(shuō)，所謂隕石，就是微縮版的小行星“撞擊了地球”而留下的殘骸。幾億年過(guò)去了，世界上就有了無(wú)數(shù)巖石。正在向定量方向發(fā)展。

古老巖石都出現(xiàn)在大陸內(nèi)部的結(jié)晶基底之中。代表性的巖石屬基性和超基性的火成巖。這些巖石由于受到強(qiáng)烈的變質(zhì)作用已轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓G泥石和角閃石的變質(zhì)巖，通常我們稱(chēng)為綠巖。如1973年在西格陵蘭發(fā)現(xiàn)了同位素年齡約38億年的花崗片麻巖。1979年，巴屯等測(cè)定南非波波林帶中部的片麻巖年齡約39億年左右。

加拿大北部的變質(zhì)巖—阿卡斯卡片麻巖是保存完好的古老地球表面的一部分。放射性年代測(cè)定表明阿卡斯卡片麻巖有將近40億年的年齡，從而說(shuō)明某些大陸物質(zhì)在地球形成之后幾億年就已經(jīng)存在了。

根據(jù)其中所含的鋯石礦物晶體的同位素分析結(jié)果，表明它們的“年齡”約為43億至44億歲，是迄今發(fā)現(xiàn)的地球上最古老的巖石樣本，根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)可以推論，這些巖石形成時(shí)，地球上已經(jīng)有了大陸和海洋。在地球誕生2億至3億年后，可能并不像人們所認(rèn)為的那樣由熾熱的巖漿所覆蓋，而是已經(jīng)冷卻到了足以形成固體地表和海洋的溫度。地球的圈層分異在距今44億年前可能就已經(jīng)完成了。

發(fā)掘目前在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的最古老巖石是冀東地區(qū)的花崗片麻巖，其中包體的巖石年齡約為35億年。

澳大利亞西部Warrawoona群中的微化石在形態(tài)結(jié)構(gòu)上比較完整。早期疊層石是藍(lán)藻建造的，疊層石是藍(lán)藻存在的指示。如果35億年前就已經(jīng)出現(xiàn)藍(lán)藻，則說(shuō)明釋氧的光合作用早就開(kāi)始了，這便引出一個(gè)問(wèn)題：為什么直到20億年前大氣圈才積累自由氧呢？從35億年前到20億年前中間相隔15億年之久，為什么氧的積累如此緩慢？對(duì)此當(dāng)然有不同的解釋。

最古老生命存在的間接證據(jù)中較重要的是格陵蘭西部條帶狀鐵建造(BIF)和輕碳同位素。如果證據(jù)成立，則由此可推斷在38億年前的地球上已經(jīng)出現(xiàn)進(jìn)行釋氧光合作用的微生物，即類(lèi)似藍(lán)藻的生物。根據(jù)Cloud的解釋?zhuān)珺IF是由光和微生物周期性地釋氧而引起亞鐵氧化為高價(jià)鐵沉積下來(lái)的。輕碳同位素也是光合作用的間接證據(jù)。但反對(duì)的意見(jiàn)認(rèn)為，BIF形成所需的氧可以通過(guò)大氣中的水分子的光分解來(lái)提供，而輕碳同位素可能來(lái)自碳酸鹽的熱分解。

原因十八世紀(jì)末巖石學(xué)從礦物學(xué)中脫胎出來(lái)而發(fā)展成一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。在巖石學(xué)發(fā)展的初期，主要研究的是火成巖，到了十九世紀(jì)中葉才開(kāi)始系統(tǒng)地研究變質(zhì)巖，而沉積巖直到二十世紀(jì)初才引起人們的注意。

科一種巖石都有其生成以及后期保存，變化的特定環(huán)境。以下分別進(jìn)行討論。

1、花崗巖經(jīng)天文地質(zhì)學(xué)的研究，在地球以外的星球上還未發(fā)現(xiàn)有花崗巖。所以說(shuō)，花崗巖是地球上物理、化學(xué)及生物作用的獨(dú)特產(chǎn)物。地球形成約60億年；在42.5億前后，形成了大氣圈和水圈；在40億年前后，出現(xiàn)了生命，進(jìn)而形成了生物圈。

1.1、在40公里左右的深度，巨大的壓力和高溫使得巖石發(fā)生塑性變形及塑性狀態(tài)下的礦物重結(jié)晶，在這種狀態(tài)下，重結(jié)晶不充分，所以晶體較小并且混濁。礦物及晶體在巨大的垂直填壓力下，定向排列，形成片麻理，這種巖石叫做片麻巖。由沉積巖直接變質(zhì)而成，屬負(fù)變質(zhì)巖。

1.2、當(dāng)片麻巖在地下深處遭受水平方向的擠壓時(shí)，在層理和片麻理間產(chǎn)生揉皺構(gòu)造成并由此產(chǎn)生虛脫構(gòu)造（即在層間發(fā)生由于扭動(dòng)而產(chǎn)生的彎曲的凸鏡體空間）。

1.3、如果硅鋁質(zhì)的沉積巖繼續(xù)下沉達(dá)60公里左右的深度，壓力和溫度已使巖石熔化為花崗巖漿，花崗巖漿比重較?。?.7左右），浮在地幔中較重的鐵漿如果快速的上升冷卻，來(lái)不及充分的結(jié)晶及聚晶，則形成：石英為獨(dú)立的細(xì)到中晶體，外形近圓形；長(zhǎng)石為微到細(xì)晶。叫做細(xì)晶巖，一般為淺色。

1.4、花崗巖漿如果緩慢上升、冷卻，礦物則可以從容的結(jié)晶、聚晶，也就是，相同礦物單晶體在液態(tài)里有往一起聚合的趨勢(shì)。這樣就形成中到大斑晶的花崗巖。我國(guó)和外國(guó)的花崗巖品種大多屬此類(lèi)。

1.5、花崗巖漿在上升冷卻過(guò)程中，已經(jīng)結(jié)晶，但還未固化。這時(shí)受到擠壓，晶體被壓扁、拉長(zhǎng)，晶體定向排列，形成花崗片麻巖，如廣東海浪花，福建越南白、新疆冰川白等。

1.6、花崗巖漿上升、冷卻過(guò)程中，已形成一些晶體，這時(shí)又復(fù)下沉、被加熱，在已形成的晶體（或叫晶核）周?chē)俅谓Y(jié)晶，形成圍繞晶核黃素的結(jié)晶環(huán)，也叫晶體增生，并與初始晶核黃素有著明顯的界線，如：芬蘭的啡鉆，山東萊州珍珠紅等。晶體較大，近圓瑚，具有特色。

2、巖石的蝕變作用當(dāng)巖漿上升、冷卻成巖后，上升至地表以下10公里左右的深度時(shí)，地下水可以通過(guò)巖石周?chē)牧严兑约熬w顆粒的孔隙對(duì)巖石進(jìn)行蝕變作用。蝕變作用可使長(zhǎng)石向高嶺石轉(zhuǎn)化，輝石和角閃石向緣泥石轉(zhuǎn)化，降低石材物理性能，使得吸水率提高，光澤度降低。但，輕微的蝕變作用，對(duì)巖石的物性影響不大，但卻改變了巖石的顏色，成就了一些美麗的石材品種。

2.1、細(xì)晶巖遭受蝕變后，長(zhǎng)石轉(zhuǎn)化為高嶺石，其物性受到影響，如：新疆的天山蘭、江西的白珍珠。

2.2、輝長(zhǎng)巖脈遭蝕變后，輝石和角閃石轉(zhuǎn)化為綠泥石，將黑色的巖石轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色的巖石，如河北靈壽的萬(wàn)年青、河南淇縣森林綠等。雖然巖石物性受到影響，但是美麗的顏色卻受人喜愛(ài)，不失為高檔石材。

2.3、正長(zhǎng)巖遭受蝕變后，原來(lái)灰色、蘭色、綠色的晶體由于鐵的電子價(jià)降低，顏色變淺為棕色、黃色，晶體的邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)楦邘X石，略淺于晶體中部，使得板面的花色具立體感，如：河北承德金珍珠，國(guó)外的巴西啡麻，巴西啡珍珠等，均為石材中的上品。

3、巖石的風(fēng)化作用當(dāng)巖石倮圳在地表后，即遭受到水、汽、溫度的風(fēng)化作用，其作用深度1-15米不等。風(fēng)化作用使得大部分石材礦床受到破壞，磨光板面上可以看到雞爪紋、銹玟王、砂眼，而且不易磨光，但是，風(fēng)化作用也造就了一些獨(dú)特的品種，如：福建銹石，用于北京人民大會(huì)堂外墻山東銹石，以及江西、廣東、廣西所產(chǎn)的黃麻等，這類(lèi)礦床屬于地表風(fēng)化型礦床，一般順東勢(shì)厚度10米左右。較易開(kāi)采，而且價(jià)值較高。國(guó)外的黃麻系列多屬此類(lèi)型，其特點(diǎn)是：影響巖石變色的物質(zhì)（鐵）來(lái)源于地表，由地表水淋濾造成的。

應(yīng)用做建材1.大理巖：大理巖的巖面質(zhì)感細(xì)致，常用來(lái)作為壁面或地板。由于大理巖是由石灰?guī)r變質(zhì)而成，主要成分為碳酸鈣，因此也是制造水泥的原料。大理巖材質(zhì)軟而細(xì)致，是很好的雕塑石材，許多有名的雕像都是由大理巖作成的，如著名的維納斯像。其他如墻面或擺飾，也常是由大理石加工琢磨而成，如花瓶、煙灰缸、桌子等家用品。

2.花崗巖：本土的花崗巖只有在金門(mén)才看得到，因此金門(mén)的老房子幾乎都是用花崗巖做成的。臺(tái)灣的寺廟所用的花崗巖，是來(lái)自福建，多用于寺廟里的龍柱、地磚、石獅。

3.板巖：因其容易裂成薄板狀，且在山區(qū)極易取得，故原住民至今仍使用板巖作為建材，筑成石板屋或圍墻。

4.礫巖：有些礫巖含有鵝卵石及砂，而且膠結(jié)不良，容易將它們分散開(kāi)來(lái)，例如：臺(tái)灣西部第四紀(jì)的頭嵙山層中就是這種礫巖，其中卵石和砂都是建材。

5.石灰?guī)r：臺(tái)灣最常見(jiàn)的石灰?guī)r是由珊瑚形成的，通稱(chēng)為珊瑚礁石灰?guī)r。在澎湖，珊瑚礁石俗稱(chēng)「石」，居民用以作為圍墻建材，以遮蔽強(qiáng)烈的東北季風(fēng)，保護(hù)農(nóng)作物。

6.泥巖：由于其主要成分是黏土，自古就被作為磚瓦、陶器的原料。

7.安山巖：由于材質(zhì)堅(jiān)硬，亦常用來(lái)作廟宇的龍柱、墻壁的石雕、墓碑、地磚等。

珍貴寶石礦物若具有堅(jiān)硬、稀有、耐久、透明且顏色美麗的特點(diǎn)，即常被用來(lái)作為裝飾品，一般稱(chēng)為寶石，以下是常見(jiàn)的寶石簡(jiǎn)介：

1.鉆石：即俗稱(chēng)的金剛石，有許多種顏色，如淡黃、褐、白、藍(lán)、綠、紅等，其中以無(wú)色透明的價(jià)值最高。

2.剛玉：剛玉也有許多不同的顏色，如：紅色的剛玉俗名紅寶石，藍(lán)色的剛玉叫做藍(lán)寶石。其化學(xué)成分為三氧化二鋁。

3.蛋白石：一般為無(wú)色或白色，有些具有特殊的暈彩。

4.水晶：純石英單晶稱(chēng)為水晶，水晶內(nèi)因含不同雜質(zhì)而呈現(xiàn)不同顏色，如：黃水晶、紫水晶等。石英的纖維狀顯微晶聚合體稱(chēng)為玉髓；石英的粒狀顯微晶聚合體稱(chēng)為燧石，這兩種礦物是臺(tái)東縣重要的玉石。

提煉金屬1.金礦：含金的巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化和侵蝕作用，金會(huì)被分離出來(lái)而成自然金，因?yàn)榻鸨饶嗌持氐枚?，容易沉積下來(lái)，經(jīng)過(guò)淘洗，就成為黃金。

2.黃銅礦：黃銅礦是提煉銅最主要的礦物。

3.方鉛礦：方鉛礦呈現(xiàn)鉛灰色，有立方體的解理，是最重要的含鉛礦物。

4.赤鐵礦：赤鐵礦外觀顏色呈現(xiàn)鐵灰色或紅褐色，是最重要的含鐵礦物。

5.磁鐵礦：磁鐵礦屬含鐵礦物，具有磁性，吸附含鐵物質(zhì)。

顏料有些礦物具有特別的顏色，可用來(lái)作成顏料，如藍(lán)色的藍(lán)銅礦，綠色的孔雀石，紅色的辰砂。

其他用途1.石英：石英是制造玻璃及半導(dǎo)體的主要原料，如：苗栗縣汶水溪的上?；皫r中的石英砂即為制造玻璃的主要材料。

2.方解石：方解石存在于大理巖及石灰?guī)r中，是制造水泥的主要原料。

3.白云母：白云母因不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱且具有高熔點(diǎn)的特性，因此經(jīng)常被用來(lái)作為電熱器中絕緣體的材料。

4.石墨：硬度低，且具有油脂光澤，條痕為黑色，常用于制造鉛筆芯，此外石墨還可以做成潤(rùn)滑劑、電極、坩堝等。

5.硫磺：火山地區(qū)的溫泉中即含有黃色的硫磺。

6.石膏：石膏一般用于固定骨折受傷處，或做成塑像，也用于建筑工業(yè)。

7.磷灰石：用于制造農(nóng)業(yè)用磷肥。

8.蛇紋石：含有鎂的成分，可用于煉鋼工業(yè)上。

9.滑石：硬度低，有滑膩感；通常被研磨成粉末，以制造顏料、爽身粉、去污粉、化妝品等。

所含礦物主要礦物指巖石中含量多并在確定巖石大類(lèi)名稱(chēng)上起主要作用的礦物。

例如花崗巖類(lèi)，主要礦物是石英和鉀長(zhǎng)石，石英含量小于75%，鉀長(zhǎng)石含量大于25%時(shí)，則巖石為正長(zhǎng)巖類(lèi)，石英含量大于95%時(shí)，則歸為石英巖類(lèi)，所以對(duì)于花崗巖來(lái)說(shuō)，石英、長(zhǎng)石為主要礦物。

次要礦物指巖石中含量次于主要礦物的礦物，對(duì)劃分巖石大類(lèi)不起主要作用，但對(duì)確定巖石種屬起一定作用，含量一般小于15%。

如閃長(zhǎng)巖類(lèi)，石英是次要礦物，閃長(zhǎng)巖中含有石英（含量達(dá)5%）稱(chēng)石英閃長(zhǎng)巖，無(wú)石英或石英小于5%，則稱(chēng)閃長(zhǎng)巖，但二者均屬閃長(zhǎng)巖大類(lèi)，所以對(duì)閃長(zhǎng)巖來(lái)說(shuō)石英石次要礦物。

副礦物巖石中含量很少，通常不到1%，它們通常不參與巖石命名，只有對(duì)巖石成因或成礦方面有特殊意義時(shí)，有選擇地用作巖石名稱(chēng)前的點(diǎn)綴，如獨(dú)居石花崗巖，獨(dú)居石以副礦物存在，但指示該花崗巖富稀土元素。

風(fēng)化巖石在太陽(yáng)輻射、大氣、水和生物作用下出現(xiàn)破碎、疏松及礦物成分次生變化的現(xiàn)象。導(dǎo)致上述現(xiàn)象的作用稱(chēng)風(fēng)化作用。分為：①物理風(fēng)化作用。主要包括溫度變化引起的巖石脹縮、巖石裂隙中水的凍結(jié)和鹽類(lèi)結(jié)晶引起的撐脹、巖石因荷載解除引起的膨脹等。②化學(xué)風(fēng)化作用。包括：水對(duì)巖石的溶解作用；礦物吸收水分形成新的含水礦物，從而引起巖石膨脹崩解的水化作用；礦物與水反應(yīng)分解為新礦物的水解作用；巖石因受空氣或水中游離氧作用而致破壞的氧化作用。③生物風(fēng)化作用。包括動(dòng)物和植物對(duì)巖石的破壞，其對(duì)巖石的機(jī)械破壞亦屬物理風(fēng)化作用，其尸體分解對(duì)巖石的侵蝕亦屬化學(xué)風(fēng)化作用。人為破壞也是巖石風(fēng)化的重要原因。巖石風(fēng)化程度可分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化和微風(fēng)化4個(gè)級(jí)別。

大約在200年前，人們可能認(rèn)為高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不變的特征。可現(xiàn)在我們已經(jīng)知道高山最終將被風(fēng)化和剝蝕為平地，湖泊終將被沉積物和植被填滿，沙漠會(huì)隨著氣候的變化而行蹤不定。地球上的物質(zhì)永無(wú)止境地運(yùn)動(dòng)著。暴露在地殼表面的大部分巖石都處在與其形成時(shí)不同的物理化學(xué)條件下，而且地表富含氧氣、二氧化碳和水，因而巖石極易發(fā)生變化和破壞。表現(xiàn)為整塊的巖石變?yōu)樗閴K，或其成分發(fā)生變化，最終使堅(jiān)硬的巖石變成松散的碎屑和土壤。礦物和巖石在地表?xiàng)l件下發(fā)生的機(jī)械碎裂和化學(xué)分解過(guò)程稱(chēng)為風(fēng)化。由于風(fēng)、水流及冰川等動(dòng)力將風(fēng)化作用的產(chǎn)物搬離原地的作用過(guò)程叫做剝蝕。

地表巖石在原地發(fā)生機(jī)械破碎而不改變其化學(xué)成分也不新礦物的作用稱(chēng)物理風(fēng)化作用。如礦物巖石的熱脹冷縮、冰劈作用、層裂和鹽分結(jié)晶等作用均可使巖石由大塊變成小塊以至完全碎裂。化學(xué)風(fēng)化作用是指地表巖石受到水、氧氣和二氧化碳的作用而發(fā)生化學(xué)成分和礦物成分變化，并產(chǎn)生新礦物的作用。主要通過(guò)溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式進(jìn)行。

雖然所有的巖石都會(huì)風(fēng)化，但并不是都按同一條路徑或同一個(gè)速率發(fā)生變化。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月對(duì)不同條件下風(fēng)化巖石的觀察，我們知道巖石特征、氣候和地形條件是控制巖石風(fēng)化的主要因素。不同的巖石具有不同的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，不同礦物的溶解性差異很大。節(jié)理、層理和孔隙的分布狀況和礦物的粒度，又決定了巖石的易碎性和表面積。風(fēng)化速率的差異，可以從不同巖石類(lèi)型的石碑上表現(xiàn)出來(lái)。如花崗巖石碑，其成分主要是硅酸鹽礦物。這種石碑就能很好地抵御化學(xué)風(fēng)化。而大理巖石碑則明顯地容易遭受風(fēng)化。

氣候因素主要是通過(guò)氣溫、降雨量以及生物的繁殖狀況而表現(xiàn)的。在溫暖和潮濕的環(huán)境下，氣溫高，降雨量大，植物茂密，微生物活躍，化學(xué)風(fēng)化作用速度快而充分，巖石的分解向縱深發(fā)展可形成巨厚的風(fēng)化層。在極地和沙漠地區(qū)，由于氣候干冷，化學(xué)風(fēng)化的作用不大，巖石易破碎為棱角狀的碎屑。最典型的例子，是將矗立于干燥的埃及已35個(gè)世紀(jì)并保存完好的克列奧帕特拉花崗巖尖柱塔，搬移到空氣污染嚴(yán)重的紐約城中心公園之后，僅過(guò)了75年就已面目全非。

地勢(shì)的高度影響到氣候：中低緯度的高山區(qū)山麓與山頂?shù)臏囟取夂虿顒e很大，其生物界面貌顯著不同。因而風(fēng)化作用也存在顯著的差別。地勢(shì)的起伏程度對(duì)于風(fēng)化作用也具普遍意義：地勢(shì)起伏大的山區(qū)，風(fēng)化產(chǎn)物易被外力剝蝕而使基巖裸露，加速風(fēng)化。山坡的方向涉及到氣候和日照強(qiáng)度，如山體的向陽(yáng)坡日照強(qiáng)，雨水多，而山體的背陽(yáng)坡可能常年冰雪不化，顯然巖石的風(fēng)化特點(diǎn)差別較大。

剝蝕與風(fēng)化作用在大自然中相輔相成，只有當(dāng)巖石被風(fēng)化后，才易被剝蝕。而當(dāng)巖石被剝蝕后，才能露出新鮮的巖石，使之繼續(xù)風(fēng)化。風(fēng)化產(chǎn)物的搬運(yùn)是剝蝕作用的主要體現(xiàn)。當(dāng)巖屑隨著搬運(yùn)介質(zhì)，如風(fēng)或水等流動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)地表、河床及湖岸帶產(chǎn)生侵蝕。這樣也就產(chǎn)生更多的碎屑，為沉積作用提供了物質(zhì)條件。

巖石在日光、水分、生物和空氣的作用下，逐漸被破壞和分解為沙和泥土，稱(chēng)為風(fēng)化作用。沙和泥土就是巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物。

一、巖石的風(fēng)化現(xiàn)象。

巖石的疏松、剝落、裂縫這些都是巖石的風(fēng)化現(xiàn)象。

二、巖石的產(chǎn)生風(fēng)化的原因。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所