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，排隊上車，環游巖石圈的列車233號馬上就要發車了，我們將途經地殼和地幔，欣賞沿途風光——巖石，聆聽它們講述的故事。祝您有一個愉快的旅程。

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“細胞”，構成了世界上大部分的海洋地殼。海洋地震和海底火山爆發“孕育”了玄武巖，高溫的液態地幔巖漿“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，就會給玄武巖留下一個個坑洞。

玄武巖理應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，是中國同濟大學團隊在南海挖到的。其實玄武巖遠遠比這更“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“細胞”。地質學家們據此提出了大陸地殼的“長大”方式：火山噴發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。花崗巖也是一種遍布全球的巖石，不過它不是火山噴發的產物，也與板塊碰撞無關，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。花崗巖的年齡很難確定，因為它很容易變質成其他類型的巖石，一般認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“結合”的產物，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，進入到大陸板塊的花崗質巖層中。高溫的巖漿融化了花崗巖并與花崗巖巖漿混合，這樣就產生了一種介于玄武巖和花崗巖之間的巖石——閃長巖。因為這種“飛毛腿”巖漿是可遇而不可求的，所以閃長巖在世界范圍內都非常罕見，只有火山群或火山弧地區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了呢？想必地球也認為如此單調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，壓實成石英巖。正是因為石英巖在誕生的過程中已經經歷過“大浪淘沙”，因此它格外地“堅強”，即使整座山都被“吹”平了，石英巖仍然是留到最后的巖石。目前發現的最古老的石英巖是在新疆阿爾泰地區找到的，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。因為長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，我們可以估計這塊地方多年來都很干燥。目前發現最古老的長石砂巖位于美國科羅拉多州中部地區，形成于3億年前的三疊紀。

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”，當板塊碰撞產生山峰時，山峰深處受到的巨大壓力就會將巖層擠壓成片麻巖。數百萬年后，當山體被風雨等侵蝕磨平后，它的“心臟”片麻巖才會被我們挖掘出來。片麻巖是目前發現的“地球制造”的最古老巖石，在加拿大北部阿斯塔河流域發現的片麻巖，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，它可是鉆石的“母親”。火山噴發的高速巖漿如果沒能跟上大部隊一起走“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，因此金伯利巖中常常“孕育”著鉆石。現今發現的金伯利巖平均年齡約為4.8億歲。

蛇綠巖長得很像蛇皮，呈現黑綠相間的顏色，閃耀著蠟狀的光澤。蛇綠巖通常出現在大陸或島嶼邊緣，即大洋的“終點”，地質學家們可以根據蛇綠巖的分布來推測很久以前的大陸和大洋的邊界。當大陸板塊和大洋板塊發生碰撞或者大洋內部發生地震時，大陸會發生擴張，巖石間發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，地質學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，因為它只有在高溫高壓的環境下才能形成。1.7億年前，太平洋板塊和美洲板塊曾經發生過一次沖撞，太平洋板塊被壓在了美洲大陸板塊下方。兩個板塊相撞處迸發了“熱烈”的火花，溫度高達400℃～500℃，壓強約為2萬個標準大氣壓。在這樣的環境下，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地球的行動。

2017年初，倫敦大學學院的科學家在加拿大魁北克省發現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絲的十分之一粗，靠代謝鐵元素生存。研究者認為，它們至少有37億年的歷史，甚至可能超過40億年，比此前發現的最古老的化石，即在澳大利亞的疊層石中找到的35億歲的藍藻化石還要年長至少2億歲，不過這個觀點目前還沒有得到廣泛認可。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，現在已經有25億歲了。25億年前的地球，大氣層的主要成分是氮氣和二氧化碳，幾乎沒有氧氣。當時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合，就產生了這種美麗的鐵礦石，如今它是我們提取鐵單質的主要礦石。

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過來，這是可燃的巖石——煤炭。我們現在使用的大多數煤炭的年齡在3.55億歲左右，少數年齡為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，海嘯和洪水也時不時發威，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，它們的水分都蒸發了，最終只剩下黑色的有機物成分，就形成了我們看到的煤炭。據地質學家推算，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境中，因此硅藻土存在的地方，常常預示著過去曾發生火山活動。

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