火成岩——岩浆冷却凝固而成的岩石
地下岩浆或喷出地表的熔岩冷却凝固后形成的岩石,冷却速度不同,晶体大小也会有很大差异。当岩浆在地下深处缓慢冷却时,会形成晶体较大的侵入岩,如花岗岩;而火山喷发喷出地表的熔岩若快速冷却,则会形成晶体几乎看不见的喷出岩,如玄武岩。即便是成分相同的岩浆,根据冷却速度和地点的不同,也会形成完全不同的岩石。
沉积岩——堆积压实而成的岩石
由沙子、泥土、生物遗骸等沉积物经过长时间堆积、压实而形成的岩石。经河流或海洋搬运而来的沉积物层层堆积后,受上方重量挤压而变得密实,其间又被矿物成分填充并胶结在一起,最终形成坚硬的岩石。沙子固结后形成砂岩,泥土固结后形成页岩,贝壳等钙质生物遗骸堆积后则形成石灰岩。其特点是能清晰保留层层堆积形成的层理构造,也是最常发现化石的岩石类型。
岩浆与熔岩——两个容易混淆的术语
这两个词最大的区别在于:位于地下时称为岩浆,喷出地表后则称为熔岩。二者化学成分相似,但所处位置不同。在地下地幔或地壳下部,岩石熔化形成的液态物质称为岩浆;一旦它通过火山喷发露出地表,从那一刻起便称为熔岩。火山喷发新闻画面中流淌的红色液体是熔岩,而其下方仍留在地下的部分则是岩浆。
风化与侵蚀在循环中扮演的角色
暴露在地表的岩石经过风化——被水、风、温度变化逐渐破碎——以及侵蚀——碎屑被搬运至他处——之后,成为沉积物的原料。无论是火成岩还是变质岩,长期暴露在地表都会因风雨和气温变化而逐渐风化崩解。这些破碎的细小颗粒被河流或风搬运到别处的过程就是侵蚀,而这些沉积物一旦堆积在低洼处,便又成为形成沉积岩的原料。若没有风化与侵蚀,沉积岩这一岩石类型本身就难以形成。
板块运动与岩石循环的联系
在地壳板块相互碰撞或一方俯冲到另一方之下的俯冲带,岩石会重新熔化为岩浆,使循环得以延续。当一块地壳板块被挤压俯冲到另一板块之下时,高温高压有时会使岩石重新熔化为岩浆。这样形成的岩浆若再次通过火山活动喷出,便会形成新的火成岩,因此板块运动被认为是维持岩石循环持续运转的根本动力之一。如果您对板块运动本身感兴趣,不妨一并参阅板块构造论基础。
为什么化石尤其常在沉积岩中被发现
生物死后,若能迅速被相对柔软的沉积物掩埋,其形态就更容易得以保存,而这一过程本身正与沉积岩形成的过程相重叠。火成岩要经历炽热的岩浆或熔岩状态,生物痕迹难以在其中留存;变质岩则因高温高压容易破坏原有组织。相比之下,沉积物是在相对较低的温度下缓慢堆积而成,骨骼或外壳等坚硬部位更有可能被原样包裹其中,从而作为化石保存下来。关于化石形成的具体过程,可在化石形成的过程中了解更多。
正如"循环"之名,并没有固定的顺序
岩石循环并非只按照火成岩→沉积岩→变质岩的顺序流转,而是一个开放式循环,任何阶段都可以直接过渡到其他阶段。变质岩一旦露出地表并风化,便可立即成为沉积物的原料;沉积岩若在地下深处受到挤压,也可以在不熔化的情况下变为变质岩。也就是说,三种岩石类型之间并没有固定的先后顺序,具体走哪条路径,取决于该岩石所处的温度、压力和位置条件。完成这一循环一圈,通常需要数百万年到数亿年这种以人类的时间感很难衡量的地质学时间。