对于人们来说,岩石并不陌生。所谓石器时代,指的是由动物进化为人类后的第一个时代。那个时候,我们的祖先还在用石头作为工具与大自然作斗争呢。
那么,岩石到底是什么呢?现代地质学把石头叫做岩石,在古代,岩石的“岩”是山崖和山穴之意,表示山势高峻、峰岭陡峭的地势;“石”字,则是指磬、碑、砚、陨星等。自从18世纪地质学诞生以来,“岩石”的古义就不再沿用了,我们可以给岩石下这样一个定义:岩石是各种地质作用形成的自然历史产物,是构成地壳的基本组成单位,是由矿物及非晶质组成的,具有一定结构、构造的固态地质体。
岩石在外观上具有多种形态,但从成因上看,有岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类,这也是自然界的三大类岩石。
地球上的岩石种类繁多,姿态各异,那么它们都是怎样形成的呢?
“水成派”和“火成派”
自古以来,科学家们就岩石的形成原因一直都在探索。为此,科学界还进行了一场激烈的争论,持不同观点的科学家更是互不相让。
德国地质学家魏格纳于1775年提出了这样一种观点:花岗岩和各种金属矿物等,都是从原始海水中沉淀而成的。人们称他的这种观点为“水成派”。
后来,英国地质学家詹姆士·赫顿又提出了与维格纳的观点完全相反的意见。他认为,花岗岩等不可能是在水里产生的,而是岩浆冷却后形成的。人们称这种观点为“火成派”。
“水成派”与“火成派”之间的争论一直持续了几十年,一直争论了几十年。并且十分激烈,但是都难以找出更准备的证据证明自己观点的正确性。事实上,由于受当时科学水平的限制,这两派的观点在不同程度上都有失片面,但是他们的争论,却进一步推动了地质学的发展。
岩石形成的真正原因
如今,科学家们借助先进的科学设备,已经逐渐摸清了岩石的形成缘由。
在地壳中,若以质量计算,由地球内部的岩浆冷却后凝结而成的岩石约有3/4,我们把这种岩浆被称为“岩浆岩”或“火成岩”。其中花岗岩就属于岩浆岩。在地球上,我们还能看到火山喷发喷出的温度高达1000℃以上的液态岩浆经过冷却后形成的坚硬岩石。岩浆岩形成于地下,故一般都埋藏在比较深的地下,在地表上分布的较少。
所谓的沉积岩,指的是泥沙、矿物质和生物遗体等,经过长时间在江湖和海洋底下沉积,再经过长期的紧压胶结,以及地球内部热力等作用,逐渐变成的岩石。如砂岩、页岩和石灰岩等。尽管沉积岩所占的比例不多,但它多数在地表分布,易于被人发现。
在地壳内部高温高压作用的影响之下,岩浆岩和沉积岩形成之后,渐渐在性质和结构上发生了改变,于是形成了另一种岩石——变质岩。石英岩、大理石岩等,都属于变质岩。
实际上,岩浆岩、沉积岩和变质岩这三种岩石之间还是可以互相转比的。比如,埋在地下的变质岩可以被地壳运动推到地表面,在地表面再形成新的沉积岩。
的确,岩石正是经过这种长期的各种条件的作用,才由其他物质转变成的。
新知博览——会走路的石头
在美国死谷,有一条由已经干涸的湖形成的道路。这条路上有很多可以自己移动的石头。这些石头大小各异,移动的路线也彼此不一样,有的笔直,有的曲折,有的甚至能转弯。不过,它们所走过的路线都有一条条痕迹留了下来,因此也引起了科学家的好奇。
由于这些会移动的石头都是一些比较大的石头,所以会让人猜想可能是重力造成的滑行。但答案是否定的。因为此处有很平坦的地面,而且我们可以看到,有一些石头原本很靠近,经过一段时间后,就会彼此分离,也有的人通过几天的连续观察,发现这些石头在移动的过程中却并不会因此而有碰撞发生。
一位名叫乔治·史坦立的研究者曾于1955年曾提出,死谷的石头可以移动,原因在于是这是冰溶化后产生的一种滑动现象。但加州理工学院的地质学教授夏普和卡雷的鱼1976年研究后发现,石头的移动并非因为冰溶化导致。因为如果是冰溶化后导致了石头的移动,那就应该会有2块以上的石头向同一个方向做平行移动,然而在死谷却找不到这样平行的石头轨迹。
夏普教授在对石头移动痕迹进行察看之后,选择了30块形状、大小不同的石头,然后逐一给它们贴上标签,并在原来的位置旁边打下金属桩作为记号。结果发现,除2块石头外,其余的石头都偏离了原来的位置。虽然夏普教授认为是风雨的缘故使石头发生了移动,但在1990年,约翰·雷德,这位麻州汉斯尔学院的教授带领一群人重新回到死谷测量后,对夏普教授的理论作了推翻。因为他们发现,要使得任何一颗不太大的石头发生移动,需要的风俗至少都要是800千米时速。但在地球上,还根本就没有任何地方能产生这么大的风速。因此,为什么那里的石头为什么自己会移动,至今在科学上悬而为解。