聽石頭講那地球的故事

段氤

榴輝巖

各位旅客，請攜帶好您的行李，排隊(duì)上車，環(huán)游巖石圈的列車233號馬上就要發(fā)車了，我們將途經(jīng)地殼和地幔，欣賞沿途風(fēng)光——巖石，聆聽它們講述的故事。祝您有一個(gè)愉快的旅程。

石頭塑造地球

45億年前，地球還是一片汪洋，那時(shí)候地球上只有一種巖石——玄武巖。玄武巖是一種有許多坑洞的礦石，通常為黑色，它是海洋的“細(xì)胞”，構(gòu)成了世界上大部分的海洋地殼。海洋地震和海底火山爆發(fā)“孕育”了玄武巖，高溫的液態(tài)地幔巖漿“破土而出”，在海洋中冷卻形成了玄武巖。巖石中的水分和二氧化碳被高溫“趕”出來時(shí)，就會給玄武巖留下一個(gè)個(gè)坑洞。

玄武巖理應(yīng)是地球上年齡最大的巖石，不過目前能找到的最“老”的玄武巖年齡僅有2億歲，是中國同濟(jì)大學(xué)團(tuán)隊(duì)在南海挖到的。其實(shí)玄武巖遠(yuǎn)遠(yuǎn)比這更“年老”，只是它們來到地殼后，會“變身”成其他類型的巖石，所以玄武巖本身的年齡很難確定。它的其它兄弟——那些像它一樣從地幔來到地殼的巖石，也是這樣“改頭換面”，“重獲新生”的。

安山巖是一種由小顆粒晶體形成的火成巖，通常呈淺到深灰色。安山巖是板塊碰撞后火山噴發(fā)的巖漿形成的，在大陸的地殼中隨處可見，可以說是陸地的“細(xì)胞”。地質(zhì)學(xué)家們據(jù)此提出了大陸地殼的“長大”方式：火山噴發(fā)出的熔巖溫度高于冷卻的玄武巖，密度低于洋殼，因此這些熔巖不會沉入地幔，也不會進(jìn)入大洋，冷卻后形成了安山巖，堆積在大陸。慢慢地，大陸變得越來越大。南美洲安第斯山脈是世界上安山巖最多的地方，它們有1.7億歲。

花崗巖是一種黑、白、灰、米等多種暗色雜糅的礦石?；◢弾r也是一種遍布全球的巖石，不過它不是火山噴發(fā)的產(chǎn)物，也與板塊碰撞無關(guān)，它的形成過程十分“溫和”。在地殼比較薄或者有裂縫的地方，地幔巖漿會“見縫插針”，這些巖漿與地殼原有的安山巖等融合，就形成了花崗巖?；◢弾r的年齡很難確定，因?yàn)樗苋菀鬃冑|(zhì)成其他類型的巖石，一般認(rèn)為花崗巖的平均年齡為3億歲。

閃長巖是一種黑白顆粒相間的巖石，看上去很像捏碎的奧利奧餅干。閃長巖是玄武巖和花崗巖“結(jié)合”的產(chǎn)物，在海洋中“破土而出”的地幔巖漿有一部分冷卻形成了玄武巖，另一部分巖漿的上升速度超越了它冷卻的速度，最終“沖出”了海洋，進(jìn)入到大陸板塊的花崗質(zhì)巖層中。高溫的巖漿融化了花崗巖并與花崗巖巖漿混合，這樣就產(chǎn)生了一種介于玄武巖和花崗巖之間的巖石——閃長巖。因?yàn)檫@種“飛毛腿”巖漿是可遇而不可求的，所以閃長巖在世界范圍內(nèi)都非常罕見，只有火山群或火山弧地區(qū)才能找到一些它們的身影。閃長巖的年齡與花崗巖相近。

地球改變巖石

看了塑造地球的巖石，你覺不覺得顏色太單調(diào)了呢？想必地球也認(rèn)為如此單調(diào)的巖石無法凸顯它的美麗，于是它自己動手，“盛裝打扮”了一下。

石英巖通常為白色或灰色，主要或全部由石英（二氧化硅）組成。石英巖是山峰的“皮膚”，在山峰隆起的過程中，侵蝕作用將巖石中除石英以外的礦石顆粒都刮走，或者山峰上的小溪流將石英顆粒聚集在一起，壓實(shí)成石英巖。正是因?yàn)槭r在誕生的過程中已經(jīng)經(jīng)歷過“大浪淘沙”，因此它格外地“堅(jiān)強(qiáng)”，即使整座山都被“吹”平了，石英巖仍然是留到最后的巖石。目前發(fā)現(xiàn)的最古老的石英巖是在新疆阿爾泰地區(qū)找到的，它有26億歲。

巖石種類

接下來，我們看到的是一片粉紅色的巖石，它由很粗的紅色和褐色顆粒組成，主要成分是氧化硅和氧化鐵，這是長石砂巖。因?yàn)殚L石砂巖一遇到水就會融化成黏土，所以一般它形成巖層的地方，我們可以估計(jì)這塊地方多年來都很干燥。目前發(fā)現(xiàn)最古老的長石砂巖位于美國科羅拉多州中部地區(qū)，形成于3億年前的三疊紀(jì)。

片麻巖是一種有條紋的石頭，通常為白底黑紋或褐底黑紋。片麻巖是山峰的“心臟”，當(dāng)板塊碰撞產(chǎn)生山峰時(shí)，山峰深處受到的巨大壓力就會將巖層擠壓成片麻巖。數(shù)百萬年后，當(dāng)山體被風(fēng)雨等侵蝕磨平后，它的“心臟”片麻巖才會被我們挖掘出來。片麻巖是目前發(fā)現(xiàn)的“地球制造”的最古老巖石，在加拿大北部阿斯塔河流域發(fā)現(xiàn)的片麻巖，年齡已有40多億歲。

金伯利巖是一種多呈灰黑、暗綠等色的巖石，但是別看它其貌不揚(yáng)，它可是鉆石的“母親”?；鹕絿姲l(fā)的高速巖漿如果沒能跟上大部隊(duì)一起走“康莊大道”，等前面的巖漿冷卻后把路堵上，就只能通過細(xì)長狹窄的巖縫來到地表，這種巖漿冷卻后就成了金伯利巖。狹窄道路會給予巖漿較大的壓力，有利于鉆石的形成，因此金伯利巖中常?！霸杏敝@石?，F(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的金伯利巖平均年齡約為4.8億歲。

蛇綠巖長得很像蛇皮，呈現(xiàn)黑綠相間的顏色，閃耀著蠟狀的光澤。蛇綠巖通常出現(xiàn)在大陸或島嶼邊緣，即大洋的“終點(diǎn)”，地質(zhì)學(xué)家們可以根據(jù)蛇綠巖的分布來推測很久以前的大陸和大洋的邊界。當(dāng)大陸板塊和大洋板塊發(fā)生碰撞或者大洋內(nèi)部發(fā)生地震時(shí)，大陸會發(fā)生擴(kuò)張，巖石間發(fā)生的堆疊和擠壓就會形成蛇綠巖，甚至有些來不及逃離的海洋生物也會被“封印”在蛇綠巖中。在中國華北地區(qū)，地質(zhì)學(xué)家們找到了目前最古老的年齡約為31億年的蛇綠巖。

榴輝巖是一種非常美麗的巖石，常由鮮艷的紅色、綠色或藍(lán)色等多種色彩混合而成。我們通常在大洋深處才能見到它，因?yàn)樗挥性诟邷馗邏旱沫h(huán)境下才能形成。1.7億年前，太平洋板塊和美洲板塊曾經(jīng)發(fā)生過一次沖撞，太平洋板塊被壓在了美洲大陸板塊下方。兩個(gè)板塊相撞處迸發(fā)了“熱烈”的火花，溫度高達(dá)400℃～500℃，壓強(qiáng)約為2萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。在這樣的環(huán)境下，多種不同的石頭被壓縮在了一起，就形成了榴輝巖。

生物參與改造巖石

不僅是地球，地球居民——生物們也紛紛參與了裝點(diǎn)地球的行動。

2017年初，倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家在加拿大魁北克省發(fā)現(xiàn)了紅色赤鐵礦里的管狀微生物的化石。這些微生物僅有人類頭發(fā)絲的十分之一粗，靠代謝鐵元素生存。研究者認(rèn)為，它們至少有37億年的歷史，甚至可能超過40億年，比此前發(fā)現(xiàn)的最古老的化石，即在澳大利亞的疊層石中找到的35億歲的藍(lán)藻化石還要年長至少2億歲，不過這個(gè)觀點(diǎn)目前還沒有得到廣泛認(rèn)可。但無論如何，地球生命的歷史仍然比我們想象得還要長久得多。

帶狀鐵礦石

現(xiàn)在我們看到的是黑、紅、白三色相間的三明治狀的帶狀鐵礦石，它由黑色的鐵礦物和紅褐色的白云石組成，現(xiàn)在已經(jīng)有25億歲了。25億年前的地球，大氣層的主要成分是氮?dú)夂投趸?，幾乎沒有氧氣。當(dāng)時(shí)海洋中有許多種厭氧微生物，它們呼吸水中的二氧化碳，將氧氣作為代謝廢物釋放出來，氧氣與溶解的鐵離子結(jié)合，就產(chǎn)生了這種美麗的鐵礦石，如今它是我們提取鐵單質(zhì)的主要礦石。

紅色赤鐵礦中含有管狀微生物的遺骸

看到這層全黑色的巖層，也許你很快就能反應(yīng)過來，這是可燃的巖石——煤炭。我們現(xiàn)在使用的大多數(shù)煤炭的年齡在3.55億歲左右，少數(shù)年齡為6500萬～1.5億歲。煤形成的年代氣候溫暖濕潤，陸地上生活著大量的蕨類植物。但是，海嘯和洪水也時(shí)不時(shí)發(fā)威，致使大片大片的植物死去。上層的植物尸體慢慢腐爛，被壓在下層的植物無法接觸到氧氣，也沒有被微生物給分解掉。慢慢地，它們的水分都蒸發(fā)了，最終只剩下黑色的有機(jī)物成分，就形成了我們看到的煤炭。據(jù)地質(zhì)學(xué)家推算，約6米高的植物尸體才能形成0.3米厚的煤層。

在沙灘上，我們常看到一種白色的石頭，它叫硅藻土，是一種單細(xì)胞植物硅藻的尸體形成的礦石。它很年輕也很脆弱，年齡只有200萬～2500萬歲，用指甲就可以在它身上留下傷痕。硅藻生活在淺水中，靠吸收水體中的硅單質(zhì)生存。在火山活動頻繁的地方，水體中會含有大量的二氧化硅，硅藻們喜歡生活在這樣的環(huán)境中，因此硅藻土存在的地方，常常預(yù)示著過去曾發(fā)生火山活動。

乘客們，本次列車就要到站了，但是巖石記載的故事還遠(yuǎn)未結(jié)束，它們將長久地流傳下去，歡迎您下次再來聆聽。