巖石的主要成分是硅酸鹽還是碳酸鈣

匿名用戶 | 2017-05-23 01:44

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  • 巖石是天然產(chǎn)出的具穩(wěn)定外型的礦物或玻璃集合體[1],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,也稱火成巖或噴出巖；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)火成巖和變質(zhì)巖的體積占95%.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.
    [編輯本段]巖石的性質(zhì)
    巖石工程性質(zhì)無(wú)怪乎就是物質(zhì)成分（顆粒本身的性海邊巖石質(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.
    [編輯本段]巖石的歷史
    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,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.現(xiàn)在人類 在巖土工程界,常按工程性質(zhì)將巖石分為極堅(jiān)硬的、堅(jiān)硬的、中等堅(jiān)硬的和軟弱的四種類型.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. 最近,科學(xué)家在澳大利亞西南部發(fā)現(xiàn)了一批最古老的巖石,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,可能并不象人們所認(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. 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.它們究竟是藍(lán)藻還是細(xì)菌目前尚難確定.通常認(rèn)為,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.例如近年來(lái)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)疊層石也可能完全由光合細(xì)菌建造,或甚至由非光合細(xì)菌建造. 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,即類似藍(lán)藻的生物.根據(jù)Cloud的解釋,BIF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. 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.目前巖石學(xué)正沿著巖漿巖石學(xué)、沉積巖石學(xué)和變質(zhì)巖石學(xué)三個(gè)主要的分支方向發(fā)展.
    [編輯本段]巖石的應(yīng)用
    一、做建材的巖石 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才看得到,因此金門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,通稱為珊瑚礁石灰?guī)r.在澎湖,珊瑚礁石俗稱「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. 二、可提煉金屬的礦物 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). 三、珍貴的寶石 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,一般稱為寶石,以下是常見(jiàn)的寶石簡(jiǎn)介： 1. 鉆石：即俗稱的金剛石,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為玉髓；石英的粒狀顯微晶聚合體稱為燧石,這兩種礦物是臺(tái)東縣重要的玉石. 四、做為顏料 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. 五、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：苗栗縣汶水溪的上福基砂巖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.
    [編輯本段]巖石的產(chǎn)地
    地球形成之出,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,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.
    [編輯本段]巖石的種類
    ① 火成巖 也稱巖漿巖.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,稱噴出巖或稱火山巖.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)而形成的巖石稱侵入巖,按侵入部位不同又分為深成巖和淺成巖. 花崗巖、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 （SiO 2 ,大于65％）和 堿性巖 （含有特殊堿性礦物,SiO 2 ,52％～66％）.火成巖占地殼體積的64.7％. ② 沉積巖 .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.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,被稱作是紀(jì)錄地球歷史的“書頁(yè)”和“文字“. ③ 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)作用類型的不同,可將變質(zhì)巖分為5類：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％. 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)家的專利,而逐漸變成廣大群眾生活的組成部分. 巖石的風(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,稱為風(fēng)化作用.沙和泥土就是巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物.
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