岩石的科学与情趣

小学生科学日记岩石与矿物读后感~

今天一大早，我和干妈就出发了，我们一起去九浣溪漂流。
　　一路上，我们吃的吃，喝的喝，说的说，欢歌笑语热闹极了。
　　风景就别提了，就像一幅画，有山有水有雾有雨……漂亮极了。水倒映着山，雾环绕着山，整个九浣溪就像仙境一样。
　　到了漂流的地方已经是中午了，看着漂流的皮筏我高兴得跳了起来。要漂流了，还没上皮筏，我的心就砰砰直跳。等上了船以后，才发现并不是那么可怕，水没有那么急。但是特护人员还是要我把两个扶手抓牢。我问他：“水为什么没有那么急?”他说：“这是上游，后面的就急了。”
　　过了几分钟，水果真变急了。接着还遇到了几个坑。船一阵颠簸，当要向下漂的时候，我紧张地闭上了眼睛，尖叫了起来，魂都快吓飞了。
　　终于到终点了，我们的衣服全湿了，简直成了落汤鸡。

岩石根据其成因、构造和化学成分分类,按其成因主要分为三大类：火成岩、沉积岩和变质岩.
一、火成岩
火成岩又称岩浆岩,它是因地壳变动,熔融的岩浆由地壳内部上升后冷却而成.火成岩是组成地壳的主要岩石,占地壳总质量的89%.火成岩根据岩浆冷却条件的不同,又分为深成岩、喷出岩和火山岩三种.
1.深成岩
深成岩是岩浆在地壳深处,在很大的覆盖压力下缓慢冷却而成的岩石,其特性是：构造致密,容重大,抗压强度高,吸水率小,抗冻性好、耐磨性和耐久性好.例如,花岗岩、正长岩、辉长岩、闪长岩、檄揽岩等.
2.喷出岩
喷出岩是熔融的岩浆喷出地表后,在压力降低、迅速冷却的条件下形成的岩石,如建筑上使用的玄武岩、安山岩等.当喷出岩形成较厚的岩层时,其结构致密特性近似深成岩,若形成的岩层较薄时,则形成的岩石常呈多孔结构,近于火山岩.
3.火山岩
火山岩又称火山碎屑岩.火山岩是火山爆发时,岩浆被喷到空中,经急速冷却后落下而形成的碎屑岩石,如火山灰、浮石等.火山岩都是轻质多孔结构的材料,其中火山灰被大量用作水泥的混合材,而浮石可用作轻质骨料,以配制轻骨料混凝土用作墙体材料.
二、沉积岩
沉积岩又称水成岩.沉积岩是由原来的母岩风化后,经过风吹搬迁、流水冲移而沉积和再造岩等作用,在离地表不太深处形成的岩石.沉积岩为层状构造,其各层的成分、结构、颜色、层厚等均不相同,与火成岩相比,其特性是：结构致密性较差,容重较小,孔隙率及吸水率均较大,强度较低,耐久性也较差.
1.机械沉积岩
风化后的岩石碎屑在流水、风、冰川等作用下,经搬迁、沉积、固结(多为自然胶结物固结)而成.如常用的砂岩、砾岩、火山凝灰岩、粘土岩等.此外,还有砂、卵石等(未经固结).
2.化学沉积岩
由岩石风化后溶于水而形成的溶液、胶体经搬迁沉淀而成.如常用的石膏、菱镁矿、某些石灰岩等.
3.生物沉积岩
由海水或淡水中的生物残骸沉积而成.常用约有石灰岩、硅藻土等.
沉积岩虽仅占地壳总质量的5%,但在地球上分布极广,约占地壳表面积的75%,加之藏于地表不太深处,故易于开采.沉积岩用途广泛,其中最重要的是石灰岩.石灰岩是烧制石灰和水泥的主要原料,更是配制普通混凝土的重要组成材料.石灰岩也是修筑堤坝和铺筑道路的原材料.
三、变质岩
变质岩是由原生的火成岩或沉积岩,经过地壳内部高温、高压等变化作用后而形成的岩石,其中沉积岩变质后,性能变好,结构变得致密,坚实耐久,如石灰岩(沉积岩)变质为大理石；而火成岩经变质后,性质反而变差,如花岗岩(深成岩)变质成的片麻岩,易产生分层剥落,使耐久性变差

地球上为什么会有这么多矿物呢?

在原始星云的固体尘埃中，已有固体矿物存在，但现在地球上能有如此种类繁多的矿物，只能是地球形成后元素之间相互作用的结果。我们已经知道矿物总是集合成为岩石而产出的。矿物是在形成岩石的过程中形成的。如果查清了岩石的成因也就知道了矿物的来历。

在海洋里堆积形成的岩石，具有成层的特点，在陆地表面上最容易见到它。因此，最初不少人相信，地球上所有的岩石，甚至整个世界都是从原始海洋中沉积出来的，这种观点也被称为Neptunism(Neptone是希腊神话中的海神)，中文译成水成论。德国萨克森州富莱堡矿业学校的地质学教授魏尔纳(A.G.Werner，1750～1815)，是这一学派最有影响的人物。

但是，地球上还有许多不成层的岩石，花岗岩就是容易见到的一种，常以巨大的、块状形态出现在地壳中。还有玄武岩(basalt)的外表和内部结构，和现代火山喷出的熔岩一样，难道也是在水中沉积形成的吗?水成论者坚持自己的观点，认为海中沉淀物经过结晶也能生成这样的岩石。他们把火山喷发活动解释为地下煤层燃烧的结果。

本来是医生，后在苏格兰务农的赫顿(J.Hutton，1726～1797)，在转为致力于自然历史的考察后，对玄武岩和花岗岩的成因逐渐形成了这样的看法:地球深处蕴藏的热使那里的岩石熔化，变成能流动的岩浆，当岩浆侵入到上面的岩层中停留下来后，就慢慢冷凝成为岩石，花岗岩应该是这样形成的;而玄武岩则是岩浆经过火山喷发到地面快速冷凝的产物。他认为地下的热不是来自煤层或别的什么东西的燃烧，而是地球本身的余热。1785年，赫顿在苏格兰中部的格兰扁山脉中，发现一个红色花岗岩体，分出许多支脉穿插到周围的岩层中间，这些岩脉的颜色和外貌，与周围岩层明显不同，而且周围的石灰岩层与花岗岩接触的部位，还保存着受到高温烘烤的迹象。赫顿不由得欣喜若狂，以致同行的向导还以为他发现了金矿或银矿。同年，他将自己的研究成果在皇家学会的会议上宣读，他的观点被称为Plutonism(Pluto是希腊神话中地府之神)，中文译为火成论。

由于水成论能附会圣经中的世界始于大洪水的说法，得到教会的支持。再加上魏尔纳长期执教，名声显赫，门徒很多，口才又好，使人深信不疑。因此，尽管赫顿的观点比较正确，开头仍为多数人所反对。但是，事实胜于雄辩，地质学家们通过野外考察认识到的事实以及室内研究的结果，证明花岗岩和玄武岩确为岩浆凝结而成以后，许多人改变了观点。“吾爱吾师，吾尤爱真理”。到19世纪初期，魏尔纳的传人布赫(L.V.Buch，1774～1853)也转变了观点。这场争论终于结束，作为自然科学一门基础学科的地质学，经过这场争论取得了重大的进展。水成论者对沉积岩地区的认识，有许多是正确的，错误在于把所见的局部真理，无限扩大为放之四海而皆准。由于地球科学的研究对象十分庞大、复杂，受客观条件的限制，一时产生一些片面的认识是难免的，需要的是不满足于自己的一得之见，尊重事实，不迷信权威，不断地坚持真理、修正错误，这样才可以逐渐获得更多的相对真理。魏尔纳和赫顿对地质学的发展都是很有贡献的，都成为地质学界公认的奠基人。

经过岩石是水成还是火成的大争论，西方的学者就开始根据岩石的成因来进行科学分类(岩石的分类至今仍以成因为基础来进行)。他们把地球上的岩石，分为沉积岩、岩浆岩、变质岩三大类。沉积岩(sedimentary rock)主要来自水下的沉积物，后来硬结成岩，也称水成岩;岩浆岩(magmatic rock)是岩浆冷凝的产物，也叫火成岩(igneous rock);变质岩(metamorphic rock)则是原岩在固体状态下，经过一定的温度与压力的作用，有时还有新的成分加入，使其内部物质组成或结构发生了不同程度的变化，而形成的一种新的岩石，如石灰岩经过高温作用变成了大理岩。在地壳的深部，其实大部分岩石都是变质岩。岩浆岩主要分布在岩石圈上部，花岗岩常组成大陆山脉内部的主体，洋底则主要为玄武岩所覆盖。沉积岩主要是在大陆地壳表层形成的，其分布深度一般不超过10000m，在整个岩石圈中所占的份额很小，但它在陆地表面分布很广泛，因而人们最先注意到它。

1828年，英国科学家尼科尔(W.Nicol，1768～1851)将偏光技术应用到显微镜，使得岩石、矿物学的研究能更加精确，看到了许多过去看不出的现象，加上化学理论与理化分析测试技术的进步，使科学家能够根据化学成分、矿物组成和组合方式、光学性质等特征对岩石做出更准确、细致的分类，使岩石学迅速地发展起来。

然而，古代中国的学者走的是另一条路，他们的着重点不是去探究岩石的成因和寻求合乎逻辑的分类，而是想从岩石的身上找出精神的价值。例如，将玉与普通的石头区别开来，并把它摆到崇高的位置，就是这种追求的表现。因为他们将玉的色泽、晶莹、柔润、坚固，敲击时声音清纯绵长等特点，看作仁义道德和勇敢机智的体现。玉乃“石之美有五德者”，“君子必佩玉”。在这种观念的影响下，用玉制作饰物和器具成为风气，商周两代最盛。商王后妇好的墓中挖出玉器755件。武王灭商，“得佩玉亿有八万”，即18万块之多。欧洲人没有这些讲究，哥伦布带回印第安人用来治病的玉，这才有了Jade(玉)这个名词。

中国人不仅追求精神，也重视实用，4000多年前就会开采铜矿石、冶炼金属，在2000多年前就知道把煤拿来当燃料，而将矿物岩石用于医药，更有独到之处。总之，一句话，事情做了不少，但却从来没有人去探索其中的科学奥秘。贤哲们是不去做这些事的，他们醉心的仍是在天人合一的境界中去领略石头的情趣。虽不乏“石谱”之类的著作，但像玉究竟是什么东西，几千年来也没弄清楚，因而把脊椎动物的化石当作“龙”骨，把石钟乳当作仙药，就不足为奇了。

爱因斯坦在1953年致斯威策(J.E.Switzer)的信中说过:“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础的，那就是:希腊哲学家发明形式逻辑体系(在欧几里得几何学中)以及通过系统的实验发现有可能找出的因果关系(在文艺复兴时期)。在我看来，中国的贤哲没有走上这两步，那是不用惊奇的，令人惊奇的倒是这些发现(在中国)全都做出来了。”按此言之意，倒是比较符合中国的实际。回顾科学的发展，不仅在对岩石、矿物的认识上，在科学的其他许多领域，都是有了形式逻辑的思维和系统的实验研究这两个基础之后，科学才能取得进展。而我国正是因为缺乏形式逻辑思维和系统实验研究的传统，所以近代科学的各学科，没有在我国建立，不得不从西方引进，这个教训是值得我们认真吸取的。

思考题

1.地球与地壳中丰度最高的前10种元素是哪些?为什么会有很大的差别?

2.怎样区别矿物和岩石?

3.历史上对矿物、岩石成因的争论有什么意义?

4.是哪些因素决定了矿物的外表特征?

5.中国人将矿物岩石用于生产和生活曾领先于世界，为什么未能建立起对它们的科学认识?

进一步阅读的书目

1.乐昌硕等.1989.岩石学.北京:地质出版社.

2.翟淳等.1987.岩石学简明教程.北京:地质出版社.

3.戈定夷，田慧新，曾若谷.1989.矿物学简明教程.北京:地质出版社.

4.AllègreCJ.1985.鲍道崇译.1989.陨石、地球、太阳系.北京:地质出版社.

练习

用肉眼及简单试验方法，辨认和描述下列常见矿物:石墨、磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、孔雀石、石膏、方解石、萤石、钾长石、斜长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石。

结合第七章和第八章的学习，用肉眼及简单试验方法，识别岩石标本如花岗岩、闪长岩、辉长岩、流纹岩、玄武岩、石灰岩、砂岩、页岩、砾岩、大理岩、板岩、片岩、片麻岩。

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佐性洛普： 岩石对人类来说,并不陌生.由动物进化为人类后的第一个时代就是石器时代.那时,我们的祖先用石头作为与大自然作斗争的工具.那么什么是岩石呢?现代地质学称石头为岩石,岩石的“岩”字在古代是山崖和山穴的意思,表示山势高峻、...

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佐性洛普： 花岗岩,砂岩 , 石灰岩,大理岩, yie岩

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佐性洛普： 岩石是怎样形成的 地球上的岩石千姿百态,五彩缤纷,它们是怎样形成的呢?自古以来,科学家们都在探索这一奥秘.科学家还有过一场激烈的争论,持不同观点的科学家互不相让,有人称这场争论为“水火之争”.1775年德国的地质学家魏...

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佐性洛普：[答案] *岩石是各种各样的,在颜色、花纹、大小、手感等方面由各自的特点.*岩石可以按不同的特点分成不同的类别.2.进一步观察岩石.*有的岩石是地球表面