1.2.3 岩石与构造

地球岩石圈是由岩石构成的,岩石可以分为三大类,即火成岩,沉积岩和变质岩。火成岩

图 1.2.9(a)火成岩的形成过程(据威利,1971) 图 1.2.9(b)沉积岩的形成过程(据威利,1971)

是最主要的岩石,但是沉积层覆盖了地球(大陆)表面约 70%的面积。火成岩是从熔融状态的岩浆凝固所形成的岩石,主要由地幔的岩浆沿深大断裂上升凝结而成。沉积岩是由各种早已存在的岩石经过化学分解和机械破裂

产生的各种物质所组成。这些物质最终被流水携至海底等低洼处沉积成层状,并受上覆层重量的下压,硬化成致密的岩石。变质岩是早先存在的各种岩石被下降板块拖到地壳深处时受到围压、揉搓、加温而形成,也可能受构造运动挤压,上升的岩浆烘烤,并发生化学反应、物理化学变化而形成。图

1.2.9 是岩石形成过程示意图,可以细致地了解岩石的形成。

三大类岩石中的任何一种在高温下均能熔融成岩浆,并导致产生新一代的火成岩。另一方面,所有这三类岩石均能到达地表,在地表上破碎成沉积物并导致沉积岩的产生。沉积岩也能转化为变质岩,或者熔融成岩浆并形成新的火成岩。类似地,沉积岩还能成为另外的沉积物和另外的沉积岩的来源。火成岩假如碰到如大陆碰撞时所产生的高压及强烈变形应力的环境,便可能转化为变质岩。上述关系构成了岩石物质变化的循环体系。在地球表层系统中,这样的转化现象是经常的、必然的。图 1.2.9(d)简化地表述了三种岩石的转化机制。表 1.2.1 给出了三类岩石的主要类型和代表性矿物。

图 1.2.9(c)变质岩的形成过程(据威利, 1971)

由于地壳运动,使得地壳的结构处于不断变化之中。总体上讲,地壳运动都是十分缓慢的,必须用地质年代表衡量,你可以在任何一本初等地质学教材中查到地质年代表作为参考。

岩石圈不仅存在大尺度的板块运动,而且由于构成岩石圈的岩石或地层受到地应力的作用(这种地应力起源于地幔作用和板块运动),还会使岩石圈发生力学变形,形成各种地质构造。构造形态可能表现为褶皱和断裂,当断裂两侧的岩层有位移时称断层。褶皱和断裂对地貌发育、资源分布等都很有影响。例如,一些岩浆沿断裂上升到岩石圈中,在地下不同温度处结晶成不同矿物,形成矿产资源。关于地质学或岩石圈丰富的内容,我们将在地质学课程中学习,或者参考有关地质学著作。在后面,我们将会看到地质构造对地貌发育具有重要的意义。

图 1.2.9(d)三种岩石的转化过程图 1.2.10 断层与褶皱

表 1.2.1 类岩石的基本类型及代表性矿物

岩石

代表性矿物

不含水的

水化的和碳酸盐化的

上地幔来源

橄榄岩榴辉岩

橄榄岩橄榄石闪石辉长岩

闪长岩花岗岩砂岩

长石砂岩杂砂岩 页岩

石灰岩蒸发岩片岩 片麻岩

石榴子石

橄榄石辉石

石榴子石

尖晶石

闪 石 金 云 母 斜硅镁石

火成岩

沉积岩

辉石

长石石英石英长石盐类

黑云母

白云母

高岭土 粘土矿物绿泥石 碳酸盐类盐类

变质岩大理岩

石英 长石 蛇纹石辉石

铝硅酸盐类堇青石

白云母绿泥石

黑云母绿帘石十字石角闪石