岩石
地球形成之初,地核的引力把宇宙中的塵埃吸過來,凝聚的塵埃就變成了山石,經過風化,變成了岩石,接著就變成隕石。在沒有落入地球大氣層時,是遊離於外太空的石質的、鐵質的或是石鐵混合的物質;若是落入大氣層,在沒有被大氣燒毀而落到地麵就成了我們平時見到的隕石。簡單地說,所謂隕石,就是微縮版的小行星“撞擊了地球”而留下的殘骸。幾億年過去了,世界上就有了無數岩石。現在人類在岩土工程界,常按工程性質將岩石分為極堅硬的、堅硬的、中等堅硬的和軟弱的4種類型。
岩石
古老岩石都出現在大陸內部的結晶基底之中。代表性的岩石屬基性和超基性的火成岩。這些岩石由於受到強烈的變質作用已轉變為富含綠泥石和角閃石的變質岩,通常我們稱為綠岩。如1973年在西格陵蘭發現了同位素年齡約38億年的花崗片麻岩。1979年,巴屯等測定南非波波林帶中部的片麻岩年齡約為39億年。
加拿大北部的變質岩——阿卡斯卡片麻岩是保存完好的古老地球表麵的一部分。放射性年代測定表明阿卡斯卡片麻岩有將近40億年的年齡,從而說明某些大陸物質在地球形成之後幾億年就已經存在了。
最近,科學家在澳大利亞西南部發現了一批最古老的岩石,根據其中所含的鋯石礦物晶體的同位素分析結果,表明它們的“年齡”約為43億~44億歲,是迄今發現的地球上最古老的岩石樣本,根據這一發現可以推論,這些岩石形成時,地球上已經有了大陸和海洋。在地球誕生2億~3億年後,可能並不像人們所認為的那樣由熾熱的岩漿所覆蓋,而是已經冷卻到了足以形成固體地表和海洋的溫度。地球的圈層分異在距今44億年前可能就已經完成了。
目前在中國發現的最古老岩石是冀東地區的花崗片麻岩,其中包體的岩石年齡約為35億年。
澳大利亞西部發現的微化石在形態結構上比較完整。它們究竟是藍藻還是細菌目前尚難確定。通常認為,早期疊層石是藍藻建造的,疊層石是藍藻存在的指示。如果35億年前就已經出現藍藻,則說明釋氧的光合作用早就開始了,這便引出一個問題:為什麼直到20億年前大氣圈才積累自由氧呢?從35億年前到20億年前中間相隔15億年之久,為什麼氧的積累如此緩慢?對此當然有不同的解釋。例如,近年來已經發現疊層石也可能完全由光合細菌建造,或甚至由非光合細菌建造。
最古老生命存在的間接證據中較重要的是格陵蘭西部條帶狀鐵建造和輕碳同位素。如果證據成立,則由此可推斷在38億年前的地球上已經出現進行釋氧光合作用的微生物,即類似藍藻的生物。
18世紀末岩石學從礦物學中脫胎出來而發展成一門獨立的學科。在岩石學發展的初期,主要研究的是火成岩,到了19世紀中葉才開始係統地研究變質岩,而沉積岩直到20世紀初才引起人們的注意。
變質岩我們現在知道,地殼是由岩石組成的,通過研究這些岩石的物理性質和化學性質,就能對地球早期的麵貌進行科學的推測。岩石在我們生活中並不陌生,可能到處都可以看到各種各樣的岩石,眼花繚亂的,但其實岩石一般可以分成3大類:火成岩、沉積岩和變質岩。
借助這3大類岩石,大致可以推測地球在某時某地,是海洋、是陸地、是高山、是平原、有無火山活動、地殼運動等。沉積岩的岩相可以成為了解海陸變化、氣候特征、水文情況等古環境特征的重要依據。從變質岩與火成岩的特征中可以推測地殼運動包括火山活動的規模、程度。當然,僅僅依靠觀察岩石來了解地球的演化是不足的。比如同樣的頁岩、砂岩、石灰岩,既可以在海洋裏形成,又可以在陸地上的河流或湖泊中形成。因此,在觀察岩石的基礎上,必須進一步研究包含在岩石裏的,特別是沉積岩中的東西了。