礦物與岩石 – 地質的基礎材枓
礦物和岩石是組成岩石圈的重要部分。雖然有超過三千種礦物存在,但其中只有很少的礦物﹝如石英、長石、雲母、角閃石、輝石、橄欖石和方解石﹞是常見組成岩石的礦物。岩石分為三大類:火成岩,沉積岩和變質岩,這取決於其形成的模式。經過長年累月,岩石逐漸從一種類型轉化成另一種類型,這稱為岩石循環。任何岩石的起源皆可通過仔細研究其岩理、成分和內部結構而得知,從而作基礎的岩石鑑定和分類。 |
- 礦物是什麼?
- 構成岩石的常見礦物
- 岩石是什麼?
- 火成岩
- 沉積岩
- 變質岩
- 岩石循環
礦物是什麼?礦物是岩石的基本成分,屬天然形成的無機物質,它們由特定化學元素組成,原子規律地重複構成晶體結構。 矽酸鹽礦物是地球表面的岩石中,所含最豐富的成分,佔地殼物質超過90%。矽酸鹽礦物的基本成分是化合物四氧化矽﹝SiO4﹞﹝圖1﹞。 其他常見的非矽酸鹽礦物,合共佔地殼成分不足10%,計有碳酸鹽、氧化物、硫化物、磷酸鹽和鹽。此外,還包括少量可能以單一化學元素存在的礦物,例如金、銀、銅、鉍、砷、鉛、碲及碳。 儘管自然界的天然化學元素多達92種,但當中僅有8種天然化學元素,常見於地殼內的岩石,而這8種元素合共已佔去地殼的98%以上。﹝表1﹞
表1:8種地殼最常見的元素﹝以質量計﹞。
礦物的分類及鑑定礦物是以其化學成分分類。 礦物按照其物理性質,如堅硬度、光澤、顏色、解理、斷口及相對密度來識別。這些一般特性主要由礦物的原子結構﹝晶體結構﹞操控。 |
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構成岩石的常見礦物 |
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石英
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圖2:石英 |
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斜長石
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圖3:斜長石 |
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鹼性長石
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圖4: 鹼性長石 |
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雲母
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圖5:黑雲母 |
圖6:白雲母 |
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閃石類
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圖7:角閃石 |
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輝石
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圖8:輝石 |
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橄欖石
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| 圖9:橄欖石 |
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方解石
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圖10:方解石 |
岩石是什麼?岩石是礦物、岩石碎塊或有機物質的天然集成體。岩石的成分、外貌、形狀,以及岩石內顆粒和晶體的排列﹝即其岩理﹞皆顯示其形成過程。根據岩石的形成模式,岩石可分成三種類別:火成岩、沉積岩及變質岩。 岩石鑑定 在大多數情況下,岩石的形成過程不可能直接觀察得到。因此,要判斷岩石的類型,就必須從其獨有的特徵來識別,而岩石的岩理及礦物成分是推斷岩石類型的兩個可靠線索。
鑑定和識別岩石的類型,許多時是一項需要技巧的工作,要求擁有廣博的地質知識及豐富經驗。 |
火成岩熾熱的岩漿冷卻凝固後形成火成岩。岩漿來自地球深處,鄰近活躍的板塊邊緣或熱點,並向地球表面上升。火成岩根據岩漿在不同地點凝固而劃分為兩大類:侵入岩及噴出岩。﹝圖11﹞ |
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圖11:各種火成岩的形態。 |
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侵入性火成岩的特徵 |
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花崗岩
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圖12:等粒花崗岩, 即其晶體大小大致相同。 |
圖13:不等粒的花崗岩, 含有晶體較大的長石﹝斑晶﹞。 |
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噴出性火成岩的特微 |
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熔岩
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圖14:粗火山灰晶屑凝灰岩, 主要含有晶體碎屑。 |
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凝灰岩
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沉積岩沉積岩是由已存在的岩石被侵蝕後剝落的碎屑或死去的植物或生物的骨骼碎塊結成。沉積岩通常集中於地球表面的不同環境,一般呈現明顯的層次或層理。沉積岩可細分為三組,包括碎屑沉積岩、生物沉積岩及化學沉積岩。
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沉積岩的特徵 |
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碎屑沉積岩
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變質岩當已存在的岩石遇上高溫、高壓、含豐富礦物成分熱溶液,或混合以上情況,皆可形成變質岩。原本的岩石可以是火成岩、沉積岩或已有的變質岩。在變質岩中,部份甚至全部原有的礦物會被新的礦物取代,而原有的岩理則可能受到與變質作用同時出現的變形﹝如剪切及褶皺﹞而被遮蓋。變質岩普遍於地球深處或板塊邊緣形成。
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變質岩的特徵 |
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片岩及千枚岩
大理岩
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岩石循環岩石循環﹝圖20﹞是一個概念模型,用以闡釋火成岩、沉積岩和變質岩這三種主要岩石如何受地質活動影響,變成另一種岩石。而板塊運動正是推動岩石循環的原動力。 要了解岩石循環,首先要明白造岩的過程:
岩石循環可從這三種岩石中的任何一種開始,無須經歷由火成岩變為沉積岩、再轉為變質岩,然後重新變回火成岩的整個過程。例如火成岩可直接化身為變質岩,而途中無須到達地球表面,也不用先演變為沉積岩。同樣地,任何類型的岩石亦可轉變為同類的新岩石。 |
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圖20:岩石循環
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