听石头讲那地球的故事

段氤

榴辉岩

各位旅客，请携带好您的行李，排队上车，环游岩石圈的列车233号马上就要发车了，我们将途经地壳和地幔，欣赏沿途风光——岩石，聆听它们讲述的故事。祝您有一个愉快的旅程。

石头塑造地球

45亿年前，地球还是一片汪洋，那时候地球上只有一种岩石——玄武岩。玄武岩是一种有许多坑洞的矿石，通常为黑色，它是海洋的“细胞”，构成了世界上大部分的海洋地壳。海洋地震和海底火山爆发“孕育”了玄武岩，高温的液态地幔岩浆“破土而出”，在海洋中冷却形成了玄武岩。岩石中的水分和二氧化碳被高温“赶”出来时，就会给玄武岩留下一个个坑洞。

玄武岩理应是地球上年龄最大的岩石，不过目前能找到的最“老”的玄武岩年龄仅有2亿岁，是中国同济大学团队在南海挖到的。其实玄武岩远远比这更“年老”，只是它们来到地壳后，会“变身”成其他类型的岩石，所以玄武岩本身的年龄很难确定。它的其它兄弟——那些像它一样从地幔来到地壳的岩石，也是这样“改头换面”，“重获新生”的。

安山岩是一种由小颗粒晶体形成的火成岩，通常呈浅到深灰色。安山岩是板块碰撞后火山喷发的岩浆形成的，在大陆的地壳中随处可见，可以说是陆地的“细胞”。地质学家们据此提出了大陆地壳的“长大”方式：火山喷发出的熔岩温度高于冷却的玄武岩，密度低于洋壳，因此这些熔岩不会沉入地幔，也不会进入大洋，冷却后形成了安山岩，堆积在大陆。慢慢地，大陆变得越来越大。南美洲安第斯山脉是世界上安山岩最多的地方，它们有1.7亿岁。

花岗岩是一种黑、白、灰、米等多种暗色杂糅的矿石。花岗岩也是一种遍布全球的岩石，不过它不是火山喷发的产物，也与板块碰撞无关，它的形成过程十分“温和”。在地壳比较薄或者有裂缝的地方，地幔巖浆会“见缝插针”，这些岩浆与地壳原有的安山岩等融合，就形成了花岗岩。花岗岩的年龄很难确定，因为它很容易变质成其他类型的岩石，一般认为花岗岩的平均年龄为3亿岁。

闪长岩是一种黑白颗粒相间的岩石，看上去很像捏碎的奥利奥饼干。闪长岩是玄武岩和花岗岩“结合”的产物，在海洋中“破土而出”的地幔岩浆有一部分冷却形成了玄武岩，另一部分岩浆的上升速度超越了它冷却的速度，最终“冲出”了海洋，进入到大陆板块的花岗质岩层中。高温的岩浆融化了花岗岩并与花岗岩岩浆混合，这样就产生了一种介于玄武岩和花岗岩之间的岩石——闪长岩。因为这种“飞毛腿”岩浆是可遇而不可求的，所以闪长岩在世界范围内都非常罕见，只有火山群或火山弧地区才能找到一些它们的身影。闪长岩的年龄与花岗岩相近。

地球改变岩石

看了塑造地球的岩石，你觉不觉得颜色太单调了呢？想必地球也认为如此单调的岩石无法凸显它的美丽，于是它自己动手，“盛装打扮”了一下。

石英岩通常为白色或灰色，主要或全部由石英（二氧化硅）组成。石英岩是山峰的“皮肤”，在山峰隆起的过程中，侵蚀作用将岩石中除石英以外的矿石颗粒都刮走，或者山峰上的小溪流将石英颗粒聚集在一起，压实成石英岩。正是因为石英岩在诞生的过程中已经经历过“大浪淘沙”，因此它格外地“坚强”，即使整座山都被“吹”平了，石英岩仍然是留到最后的岩石。目前发现的最古老的石英岩是在新疆阿尔泰地区找到的，它有26亿岁。

岩石种类

接下来，我们看到的是一片粉红色的岩石，它由很粗的红色和褐色颗粒组成，主要成分是氧化硅和氧化铁，这是长石砂岩。因为长石砂岩一遇到水就会融化成黏土，所以一般它形成岩层的地方，我们可以估计这块地方多年来都很干燥。目前发现最古老的长石砂岩位于美国科罗拉多州中部地区，形成于3亿年前的三叠纪。

片麻岩是一种有条纹的石头，通常为白底黑纹或褐底黑纹。片麻岩是山峰的“心脏”，当板块碰撞产生山峰时，山峰深处受到的巨大压力就会将岩层挤压成片麻岩。数百万年后，当山体被风雨等侵蚀磨平后，它的“心脏”片麻岩才会被我们挖掘出来。片麻岩是目前发现的“地球制造”的最古老岩石，在加拿大北部阿斯塔河流域发现的片麻岩，年龄已有40多亿岁。

金伯利岩是一种多呈灰黑、暗绿等色的岩石，但是别看它其貌不扬，它可是钻石的“母亲”。火山喷发的高速岩浆如果没能跟上大部队一起走“康庄大道”，等前面的岩浆冷却后把路堵上，就只能通过细长狭窄的岩缝来到地表，这种岩浆冷却后就成了金伯利岩。狭窄道路会给予岩浆较大的压力，有利于钻石的形成，因此金伯利岩中常常“孕育”着钻石。现今发现的金伯利岩平均年龄约为4.8亿岁。

蛇绿岩长得很像蛇皮，呈现黑绿相间的颜色，闪耀着蜡状的光泽。蛇绿岩通常出现在大陆或岛屿边缘，即大洋的“终点”，地质学家们可以根据蛇绿岩的分布来推测很久以前的大陆和大洋的边界。当大陆板块和大洋板块发生碰撞或者大洋内部发生地震时，大陆会发生扩张，岩石间发生的堆叠和挤压就会形成蛇绿岩，甚至有些来不及逃离的海洋生物也会被“封印”在蛇绿岩中。在中国华北地区，地质学家们找到了目前最古老的年龄约为31亿年的蛇绿岩。

榴辉岩是一种非常美丽的岩石，常由鲜艳的红色、绿色或蓝色等多种色彩混合而成。我们通常在大洋深处才能见到它，因为它只有在高温高压的环境下才能形成。1.7亿年前，太平洋板块和美洲板块曾经发生过一次冲撞，太平洋板块被压在了美洲大陆板块下方。两个板块相撞处迸发了“热烈”的火花，温度高达400℃～500℃，压强约为2万个标准大气压。在这样的环境下，多种不同的石头被压缩在了一起，就形成了榴辉岩。

生物参与改造岩石

不仅是地球，地球居民——生物们也纷纷参与了装点地球的行动。

2017年初，伦敦大学学院的科学家在加拿大魁北克省发现了红色赤铁矿里的管状微生物的化石。这些微生物仅有人类头发丝的十分之一粗，靠代谢铁元素生存。研究者认为，它们至少有37亿年的历史，甚至可能超过40亿年，比此前发现的最古老的化石，即在澳大利亚的叠层石中找到的35亿岁的蓝藻化石还要年长至少2亿岁，不过这个观点目前还没有得到广泛认可。但无论如何，地球生命的历史仍然比我们想象得还要长久得多。

带状铁矿石

现在我们看到的是黑、红、白三色相间的三明治状的带状铁矿石，它由黑色的铁矿物和红褐色的白云石组成，现在已经有25亿岁了。25亿年前的地球，大气层的主要成分是氮气和二氧化碳，几乎没有氧气。当时海洋中有许多种厌氧微生物，它们呼吸水中的二氧化碳，将氧气作为代谢废物释放出来，氧气与溶解的铁离子结合，就产生了这种美丽的铁矿石，如今它是我们提取铁单质的主要矿石。

红色赤铁矿中含有管状微生物的遗骸

看到这层全黑色的岩层，也许你很快就能反应过来，这是可燃的岩石——煤炭。我们现在使用的大多数煤炭的年龄在3.55亿岁左右，少数年龄为6500万～1.5亿岁。煤形成的年代气候温暖湿润，陆地上生活着大量的蕨类植物。但是，海啸和洪水也时不时发威，致使大片大片的植物死去。上层的植物尸体慢慢腐烂，被压在下层的植物无法接触到氧气，也没有被微生物给分解掉。慢慢地，它们的水分都蒸发了，最终只剩下黑色的有机物成分，就形成了我们看到的煤炭。据地质学家推算，约6米高的植物尸体才能形成0.3米厚的煤层。

在沙滩上，我们常看到一种白色的石头，它叫硅藻土，是一种单细胞植物硅藻的尸体形成的矿石。它很年轻也很脆弱，年龄只有200万～2500万岁，用指甲就可以在它身上留下伤痕。硅藻生活在浅水中，靠吸收水体中的硅单质生存。在火山活动频繁的地方，水体中会含有大量的二氧化硅，硅藻们喜欢生活在这样的环境中，因此硅藻土存在的地方，常常预示着过去曾发生火山活动。

乘客们，本次列车就要到站了，但是岩石记载的故事还远未结束，它们将长久地流傳下去，欢迎您下次再来聆听。