小学生科学知识精选（在线免费阅读）

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硅酸盐类矿物

──长石族和辉石族

硅酸盐类矿物是地球中矿物种类最多的一类，就目前已知的就有548种，其中包括未分族矿物7种，存疑矿物11种，占已知矿物种的24％左右，广泛分布于各种类型岩石中。除了造岩矿物或脉石矿物外，也可成矿石矿物。用途极为广泛，有的硅酸盐类矿物可以直接被利用，如云母、滑石、石棉、沸石等。所以硅酸盐类矿物具有重要的实用价值。首先让我们看看长石族。 　　长石这种矿物人们并不生疏，在各种花岗岩中都存在长石。由于长石种类不同，它的颜色也不同，构成花岗岩的种类也不一样。长石是一类重要造岩矿物，它占地壳总重量的50％，体积为60％，由于它是地壳中重要矿物，所以对它的研究工作更加深入细致。 　　钾长石，也叫正长石。属单斜晶系矿物。如果长石中钠的含量超过了钾就叫钠长石。它们一般为肉红色，呈黄色或白色的单斜晶系柱状体，或厚板状，也可呈粒状、致密状和块状。硬度6-6.5，比重2.5－2.6，熔度5，玻璃光泽至珍珠光泽，透明至不透明。性脆，断口呈贝壳状或参差状。白色的长石与方解石、重晶石外貌相似，但它们的硬度远远超过上述两种矿物。它们可以用做钾肥，此外，还可制造陶器、玻璃和装饰品等。钾长石和钠长石构成了钾纳长石亚族。 正长石 　　斜长石亚族。包括有七种不同的长石。斜长石的晶体形态有时呈斜柱状、针状和厚板状，通常是块状、薄片状和粒状。硬度6－6.5，比重2.62－2.65，玻璃或珍珠光泽。颜色多为白色、灰、褐黄或无色，有时呈淡蓝、淡红、淡绿和绿色相间的美丽色带，透明至不透明。它可做装饰品和宝石。其中，钠长石最为美丽，是豪华的猫眼石材料，属名贵的宝石。 斜长石 　　辉石是个大家族，总共有二十多种。 　　普通辉石属单斜晶系。它的单晶是短柱状晶体，颜色有灰褐色、褐色、紫褐色和绿黑色。玻璃光泽，硬度5.5－6，比重3.23－3.52，透明至不透明，性脆，断口呈参差状或贝壳状。纯色的普通辉石常作装饰品用。 　　辉石族最有经济价值的有两种。喜欢宝石的人们都知道翡翠，它属于辉石族矿物，常呈块状、粒状，或不完全的柱状和纤维片状。通常浅粉、橙黄色为翡，淡绿色为翠。硬度为6.5－7，比重3.3，微透明至不透明，性强韧。断口呈多片状。不溶于酸类。 透辉石 　　另一种是锂辉石，它是单斜晶系柱状或板状晶体，晶面常有许多直纹。硬度6－7，比重3.1－3.2，玻璃或珍珠光泽，透明至不透明，性脆，断口为参差状。它是一种贵重的宝石材料，也是提取锂的矿物原料，锂元素用途十分广泛。 锂辉石 　　近年把北京郊区产出的蔷薇辉石称为北京玉，由于它的颜色鲜艳（有蔷薇红、淡红、肉红、淡黄、淡绿及淡褐色等），硬度较大（5.5－6.5），很适合加工为宝石。

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岩石的三大类型之一

──沉积岩

沉积岩的层状结构 　　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，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。 　　不论那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。

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岩石的三大类型之一

──变质岩

在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，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，有两点必须强调，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，也就是发生于一定的温度和压力范围，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。 结构改变了的岩石──变质岩

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岩石的三大类型之一

──岩浆岩

巨大的岩浆岩体 　　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到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。在野外观察，沉积岩常具有成层构造，层状构造是沉积岩所独有的特征。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很少见到。即使是同一族的矿物，比如虽然都有长石出现，它们在成分上也不一样。在沉积岩中的长石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。

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岩石的家园

──岩石圈

顾名思义，岩石圈是由岩石组成的，包括地壳和上地幔顶部。我们要理解岩石圈的概念，首先要了解什么是地壳和上地幔？进而了解岩石在地壳和上地幔中是如何分布的？ 　　大家知道地球是一个半径有6370多公里的椭球体，它从表面向地心可以分为地壳、地幔和地核三部分。地壳是地球的最表层，由于地球表面有陆地和海洋，因此，又有大陆地壳和大洋地壳之分。大陆地壳一般厚度为33～35公里，最厚地区大约为50～70公里。我国青藏高原是世界上地壳厚度最大的地区之一，平均厚度可以达到70公里。 　　大陆地壳通常分为三层，由三种不同成分的岩石组成。最上面是沉积岩层，向下依次是花岗岩层和玄武岩层；大洋壳的厚度很小，平均仅为6～8公里；大洋地壳最上面是很薄的海底沉积物，向下是玄武岩，在海底形成的玄武岩由于海水的作用，岩石被塑造成一个接一个排列的“枕头”，地质学家把这种玄武岩叫做“枕状熔岩”，这是在大陆玄武岩中见不到的一种地质现象。深海钻探和地震研究发现，洋壳玄武岩下面还发育有岩墙状的辉长岩和辉绿岩，以及由超镁铁质岩石蚀变形成的蛇纹岩。 大洋壳的形成 　　从大陆地壳和大洋地壳的结构可以看出，遍布于地壳中的岩石在分布上具有一定规律性。洋壳和陆壳在岩石组成上最明显的区别在于大洋地壳中至今没有发现花岗岩层，而在大陆地壳中花岗岩体却有大面积的分布。 　　在我们对地壳的结构有了大概的了解之后，人们自然会问：地幔又是由什么岩石组成的呢？它们和地壳中的岩石又有什么不同？在地球结构中，地幔厚约2800公里，分为上地幔和下地幔两部分。上地幔主要由橄榄岩类组成，下地幔是由密度高的铁镁氧化物组成。 　　根据地球物理测量的研究成果，上地幔顶部主要是由镁铁质和超镁铁质成分的岩石组成的，只是橄榄岩类岩石比地壳中的硅铝质和硅镁质岩石的比重要大。由于地壳和上地幔顶部都是由岩石组成的，所以，地质学家们把它们统称为岩石圈。岩石圈厚度不均一，通常认为在大洋中脊处岩石圈厚度接近于零，到大陆下部大约100～150公里处，岩石圈厚度和地球的半径比较起来，只是薄薄的一层，几乎可以忽略不计。 　　早在1926年，地震学家古德宝就发现在坚硬的岩石圈下边存在着一个低速带，这个低速带相当于软流圈，深度大约在100～250公里。实际上，软流圈并不软。从计算和模拟实验表明，在软流圈中，只有大约0.5％的局部地区发生了熔化。但是，因为岩石圈刚性较大，相比之下，软流圈就多少带有一点塑性和流动性。 岩浆活动──地幔中的岩浆物质向地表喷溢 　　1910年，德国气象学家A.魏格纳提出了大陆漂移学说。到本世纪六十年代，板块构造学说问世。这个学说的实质是岩石圈板块运动学，连续的地震活动带把岩石圈分裂分割成若干大小不同的板块在软流圈上漂移。实际上，不仅大陆板块在漂移，大洋板块也在漂移。科学家们在古气候、古生物、古地磁和深海钻探等很多方面找到了大陆飘移的证据。 　　岩石圈板块运动与岩石的形成和演化有非常密切的关系。例如，岩浆岩带和变质岩带常分布在板块边缘，而且，板块的类型不同，岩石组合也随之变化；全球现代活火山也主要分布在板块边界上，著名的环太平洋“火山链”是火山活动带，集中了全球三分之二的活火山。同时，火山活动带也是地震活动频繁的地区。

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岩浆与岩浆岩

生活在科技时代的人们已经在电视等媒体上看到过喷涌的岩浆，知道岩浆岩是由岩浆直接冷凝形成的。岩浆的英文名字是“Magma”， 这个单词的原义是形容一种类似于“稀糊状混合物”的物体。岩浆的概念在1872年最早提出，直到逐步深入完善并得到公认，实际上经历了一个漫长的反复实践、验证和认识过程。目前比较公认的看法，认为岩浆是由地壳和上地幔中形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、富含挥发份的熔融体。 　　岩浆主要由硅酸岩和一些挥发份组成。SiO2是硅酸盐的主要成分，它与Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等其他氧化物结合，组成各种不同的硅酸盐矿物。其中，SiO2的含量是划分岩浆岩大类的主要因素。SiO2含量高，酸性程度也随之升高。 　　人们亲眼看到很多溢出到地表的熔岩流，它们应该很接近岩浆的成分，但是当岩浆喷出地表时，象水蒸汽、CO2、SO2、CO、N2等挥发份会大量逸散，特别是水蒸汽在挥发份中占的比重很大，约占总量的60-90％。而岩浆喷出时，首先喷出的是挥发份。因此，确切地说，岩浆岩是由失去了大量挥发份的岩浆固结形成的。 　　炽热的岩浆温度可以利用喷出的熔岩直接测定，熔岩的温度因为岩浆成分不同而有些差别。基性的玄武岩浆温度最高，可达1000-1300℃，酸性的流纹岩浆温度最低，大约为700-900℃。不过，在地表常压下测定的温度，因为挥发份的散失，并不能完全代表地下深处岩浆的真实温度，通常在地表测得的温度要相对高些。岩浆的温度还可以用熔融岩石和结晶模拟实验的方法、岩浆中包裹体测温的方法以及地质温度计和地质压力计计算方法来间接获得。 溢出地表的熔岩流 　　岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况。侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石，称为侵入岩。侵入岩固结成岩需要的时间很长。地质学家们曾做过估算，一个2000米厚的花岗岩体完全结晶大约需要64000年；岩浆喷出或者溢流到地表，冷凝形成的岩石称为喷出岩。喷出岩由于岩浆温度急聚降低，固结成岩时间相对较短。1米厚的玄武岩全部结晶，需要12天，10米厚需要3年，700米厚需要9000年。可见，侵入岩固结所需要的时间比喷出岩要长得多。 　　黏度也是岩浆很重要的性质之一，它代表着岩浆流动的状态和程度。岩浆中SiO2的含量对黏度影响最大，其次是Al2O3、Cr2O3，它们的含量增高，岩浆黏度会明显增大。酸性岩中SiO2、Al2O3的含量很高，因此，黏度也最大；溶解在岩浆中的挥发份可以降低岩浆的黏度、降低矿物的熔点，使岩浆容易流动，结晶时间延长；此外，岩浆的温度高，黏度相应变小；岩浆承受的压力加大，岩浆的黏度也增大。 　　在岩浆从上地幔或地壳深处沿着一定的通道上升到地壳形成侵入岩或喷出到地表形成喷出岩的过程中，由于温度、压力等物理化学条件的改变，岩浆的性质、化学成分、矿物成分也随之不断地变化，因此，在自然界中形成的岩浆岩是多种多样、千变万化的，如基性岩、中性岩、酸性岩，还有碱性岩、碳酸盐岩等岩类，也充分说明了岩浆成分的复杂多样性。

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什么地方能见到沉积岩

沉积岩是在地表或近地表的条件下形成的，它占据了地球表面的大部分面积。从分布来看，大陆表面70％以上是沉积岩盖层，海洋中除了海底火山喷发形成的海山之外，几乎全部为沉积岩和沉积物所覆盖。 　　那么，我们在什么地方能见到沉积岩呢？他们是在地球表面什么地方形成的呢？首先的答案是在地壳表层，也就是包围地球表面的一个层圈，平均厚度为735米，沉积岩就生成在这个层圈中。 　　但是，地质学家研究发现，在这个层圈中的沉积岩不仅种类繁多，而且它们在成分和结构、构造上也有明显的差异，这是因为它们形成于地表不同的沉积环境所造成的。因此，要想认识沉积岩，还必须了解沉积物的特征以及它们的形成环境。沉积学家认为，一定的沉积环境可以产生一定的沉积岩和古生物组合。反之，我们见到一定的沉积岩和古生物组合，也可以推断它们所代表的沉积环境。由此，引出了“沉积相”的概念。 　　早在1938年，瑞士地质学家格列斯利就首先采用“相”这个术语表示具有相同岩石学特征和古生物特征的岩石单位；1669年丹麦地质学家斯坦诺首先把“相”引入了地质文献。科学家R.C.塞利认为，沉积环境应该是“在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块地球表面”。 沉积环境包含很多内容，诸如自然地理条件、气候条件、大地构造背景、沉积介质的物理性质以及介质的地球化学性质等诸多因素。我国地质学家把沉积环境和在这个环境下形成的沉积岩特征二者综合起来，称为沉积相。 　　科学家们按照地球表面的自然地理分区，把沉积环境分为大陆环境、海洋环境以及与海洋和大陆都有联系的过渡环境。大陆沉积环境又分出山麓环境、冰川环境、沙漠环境、河流环境、湖泊环境和沼泽环境；过渡沉积环境可分出三角洲环境、泻湖环境和河口湾环境；海洋沉积从海岸向海的方向大致分出滨海、浅海和半深海环境和深海环境。 层积岩的层状构造 　　沉积岩特征包括岩性特征（如岩石的物质成分、颜色、结构、构造、岩石类型等内容）、古生物特征以及地球化学特征三个部分。在以上的十几个沉积环境分区中，每个环境都有其特定的沉积岩和古生物组合。它们既反映了相应的沉积环境，又是沉积环境的物质记录。 　　掌握了以上这些知识，我们就会知道沉积岩可以形成在不同的沉积环境中，每个沉积环境都有不同的沉积岩类型，比如在冰川环境下形成的冰碛砾岩、沙漠环境形成的风成沙丘、浅海碳酸盐沉积环境中的生物礁沉积、半深海和深海环境形成的软泥沉积等都是这些沉积环境中有代表性的沉积岩或沉积物。 　　砂岩在很多沉积环境中可以见到，从高山大漠到河床湖底的搬运过程中，各种沉积环境都有可能沉积成岩。但是，不同沉积环境形成的砂岩，其特征也有所不同。沉积学家们经过仔细研究，能够根据碎屑的粒度、原生的沉积构造组合、碎屑在漫长的搬运沉积过程中被磨蚀改造的程度等特征来加以区分。 　　总之，根据对现代各种自然地理环境中所具有的物理化学特点、生物特点和沉积物特点的研究以及模拟实验，采取将今论古的方法可以对古沉积环境进行推断。同时，古沉积环境通过地质历史中留下的遗迹，如沉积岩、地层和古生物的特征也可以进行综合判断和确定。