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目录

6    什么是岩石和矿物？

8    三种岩石

14  岩石循环

16  浮石

17  火山毛

18  黑曜岩

19  凝灰岩

20  花岗岩

21  玄武岩

22  石灰岩

23  白垩

24  砂岩

25  煤

26  大理石

27  片麻岩

28  化石

30  奇岩怪石

32  矿物详解

34  矿物的其他性质

36  黄金

37  黄铁矿

38  石英

39  孔雀石

40  石膏

41  岩盐

42  刚玉

43  金刚石

44  资源保护

46  测验

 

第6—7页

什么是岩石和矿物？

岩石蕴藏着不可思议的信息，它能帮助我们了解地球。千百万年来，岩石从地球深处来到地球表面，然后又回到地下。仅仅通过研究岩石，我们就能了解关于地球的诸多信息，但我们首先得知道要寻找什么信息。咱们就从认识岩石开始吧。

地质学家

研究和鉴定岩石的科学家叫地质学家。

“生物”岩石

有些岩石不是由矿物构成的，而是由生物形成的。煤是由植物形成的岩石，琥珀是由远古的树脂形成的岩石，煤精则是枯木硬化而成的岩石。

你从地面、沙滩或溪流中捡起的鹅卵石就是岩石。岩石到处都是，有的光滑，有的粗糙，有的轻，有的重，有的颜色灰暗，有的却色彩斑斓。

几乎所有的岩石都由矿物构成。矿物是在自然界中发现的、非动植物或其他生物形成的固体物质。你可能会把一种矿物撒在食物上：岩盐或食盐就是一种矿物！

太空陨石

地球上最古老的岩石并非来自地球，而是来自太空的陨石。“太空陨石”可能来自彗星或小行星，它们有时候 会落到地球上。非洲纳米比亚的霍巴陨铁是迄今为止发现的最大的陨石。

 

第8—9页

三种岩石

地质学家根据岩石的形成方式将其分为三类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。

岩浆岩

在地球深处，温度之高足以熔化岩石，这种熔化的岩石叫作岩浆。岩浆要么汇集于地下洞穴，要么上升到地表并喷射出来。冲出地表的岩浆被称为熔岩，熔岩冷却后硬化成岩浆岩。

岩浆、熔岩、岩浆岩

月球岩石

月球表面主要由岩浆岩构成。

炽热

岩浆岩的英文igneous来自拉丁语ignis，意思是“火”。

熔岩

在地表迅速冷却并硬化的熔岩叫喷出岩。在地下慢慢冷却的熔岩叫侵入岩。

美国怀俄明州的魔鬼塔由岩浆岩构成。

岩浆岩

岩浆岩有700多种，通常是所有岩石中最硬、最重的。

 

第10—11页

沉积岩

沉积岩由现有岩石的碎片形成。它是如何形成的呢？岩石风化或分解成较小的碎片，这些碎片又叫沉积物。然后，风和雨把这些沉积物带走，送至海洋、山谷和河床。沉积物层层堆积，随着时间的流逝，岩层变得非常紧密，进而形成坚固的岩石。

沉积层

砂岩

中国甘肃的彩虹山是由砂岩（一种沉积岩）形成的。

绘画

关于美国犹他州拱门国家公园里砂岩上的史前绘画，红外摄影向我们揭示了更多信息。

沉积物

沉积物的英文sediment来自拉丁语sedimentum“沉淀”和sedēre“沉积”。

黥基·德·贝马拉哈自然保护区位于马达加斯加西海岸附近，其壮观的石灰岩喀斯特地貌是由沉积岩形成的。

黥基·德·贝马拉哈

黥基·德·贝马拉哈自然保护区的石灰岩尖顶林立，锋利如刃，人们很难在其中穿行，但冕狐猴却可纵横其间。

 

第12—13页

变质岩

地壳，即地球表面，由巨大的岩石板块拼合而成，就像一个巨大的拼图。这些岩石板块移动时，会将现有的岩石转变成新的岩石。这些新的岩石叫作变质岩。大多数变质岩形成于地球深处，随着时间的推移，被推到地球表面。

热量和压力、变质岩

变质的

变质岩的英文metamorphic来源于meta“变化”和morpho“形态”两个词。

原岩

原岩是形成变质岩的原始岩石形态。

榴辉岩

榴辉岩是红绿相间的变质岩或岩浆岩。这种稀有岩石的颜色来自红榴石和绿辉石两种矿物。榴辉岩因色彩斑澜有时被称为“圣诞石”。

碧玉是玉髓的一种，属变质岩。上图岩层位于西澳大利亚沙漠的中部。

皂石

皂石属于变质岩，由于其质地柔软，易于雕刻，几千年来一直被用来制作碗和艺术品。

角岩

岩浆加热周围的岩石时，这些岩石会经过接触变质的过程,转变为角岩——一种变质岩。角岩密度大，不易破碎。

 

第14—15页

岩石循环

地球上的岩石是循环变化的，这意味着岩石不会保持不变。几千年来，它们不断变化。一种岩石转变为另一种岩石的过程叫作岩石循环。

翻阅本书，看看不同类型的岩浆岩、沉积岩和变质岩。

1.  地球深处的熔岩会冷却，硬化成岩浆岩。地球内部的熔岩也会喷发，在地表硬化成岩浆岩。

2.  风雨慢慢侵蚀这些岩石，使其分解成碎片或沉积物。侵蚀过程将沉积物带走，通常使其沉积在水中，被压缩形成沉积岩。

3.  随着时间的推移，沉积岩会被推回到地表以下，经过加热和挤压，最终变成变质岩。

4.  然后，这些变质岩熔化形成岩浆，最终变成岩浆岩，岩石又开始新一轮的循环。

 

第16—17页

浮石

浮石可以浮在水面上！炽热的熔岩受压以岩浆的形式从火山喷出，形成了浮石。当压力突然减小，熔岩中的气体就会形成气泡——就像摇晃碳酸饮料后打开它时会喷出气泡一样。岩浆迅速冷却，形成多孔的岩石。

浮石被认为是一种火山玻璃。由于形成浮石的熔岩冷却得极快，以至于无法形成晶体，即构成大多数矿物的重复结构。

1980年，美国华盛顿州圣海伦斯火山喷发，熔岩冷却形成浮石，覆盖了地面。

浮石筏

水下的火山喷发会形成大片的浮石，称为“浮石筏”。例如，太平洋上的汤加群岛附近就能看到。

皮肤护理

有些人用浮石护肤，浮石质地粗糙，可以用来去除死皮。

火山毛

不要被这些柔软的细丝所迷惑，它们不是发丝！这些细长易碎的缕缕丝线是火山玻璃，是熔岩在半空中迅速冷却而形成的。细丝长度可达60厘米，每根都非常细。因为它们很轻，所以会随风飘荡。它们也可以堆集在地上，形成厚厚的垫子。这些玻璃纤维易碎且锋利。

女神佩蕾

火山毛的英文Pele’s hair（佩蕾的发丝）源自夏威夷火神Pele的名字。传说她住在基拉韦厄火山。她一发脾气，基拉韦厄火山就会爆发。

鸟巢

有些鸟用火山毛筑巢。

 

第18—19页

黑曜石

和浮石一样，黑曜石是熔岩迅速冷却而形成的火山玻璃。黑曜石通常发现于火山附近、熔岩流的边缘以及熔岩流入湖泊或海洋的地方。

被打碎的黑曜石边缘会十分锋利。正因为如此，黑曜石曾被用来制造武器和工具，如今则被用于心脏手术。黑曜石刀刃比钢制手术刀还锋利很多倍。

冰岛的海克拉火山

海克拉火山

在冰岛的海克拉火山附近和意大利的埃奥利群岛上能见到黑曜石。

黑曜石悬崖

大部分黑曜岩都是小岩石，但美国黄石国家公园的黑曜岩悬崖却是一个高大的岩层。

古镜

阿兹特克文明用黑曜石做镜子。

凝灰岩

凝灰岩是在火山剧烈喷发时形成的。火山灰、岩石碎片和熔岩被喷射到空中，落到地面上，混合并胶结、硬化而成岩石。凝灰岩相对较软且多孔，因为易于加工，自古以来就被用作建筑材料。

复活节岛上这些巨型石像就是由凝灰岩雕凿而成的。

神秘石像

没有人知道复活节岛上的这些石像是谁雕刻的，也不知道为什么要雕刻这些，但科学家知道它们是在公元1200年到1500年间雕刻而成的。

庞贝古城

公元79年，维苏威火山爆发，摧毁了意大利的庞贝古城，形成了一个凝灰岩的外壳，笼罩着被困在火山灰下的人和物，定格了时间。

 

第20—21页

花岗岩

地球的每个大陆上都有花岗岩，岩浆在地下缓慢冷却即可形成花岗岩。历经千百万年，风雨剥蚀地表的岩石和土壤后，便露出了花岗岩。

花岗岩通常质地粗糙，因为岩浆的缓慢冷却过程使岩石中的矿物得以形成较大的晶体。你可能认识这种岩石，因为它被用于制作日常生活中的很多物品，比如工作台、地砖和铺路石。

拉什莫尔山

构成南达科他州拉什莫尔山的花岗岩是美国西部最古老的花岗岩之一。

酋长巨石

美国优胜美地国家公园的酋长巨石是一个在地下形成的花岗岩岩层。千百万年前，构造板块的运动迫使岩石向上移动。酋长巨石最高面从底部到顶部约914米。

玄武岩

玄武岩是一种坚硬的黑色岩石，由岩浆在地球表面迅速冷却而形成。熔岩在水下冷却时，会形成枕头状的岩石体。

玄武岩是地球海洋地壳的主要岩石，月球上也很丰富，在金星和火星上也颇为常见。

冰岛南部的玄武岩地层

巨人堤道

成千上万的玄武岩柱构成了北爱尔兰的巨人堤道。

波纹效应

玄武岩熔岩也可以形成波纹，称为绳状玄武岩。

 

第22—23页

石灰岩

石灰岩种类繁多，但都是在水中形成的。

有一种石灰岩形成于温暖的浅水中。牡蛎和蛤蜊等动物的壳分解成小碎片。这些小碎片被称为石灰，经过层层堆积，最终形成石灰岩。

另一种石灰岩形成于洞穴中。钟乳石是位于洞穴顶部的矿物沉积物，呈冰柱状，由水滴滴落后留下。石笋是洞穴地面上的矿物沉积物，呈柱状，由水滴滴落和矿物堆积形成。

美国新墨西哥州卡尔斯巴德洞窟的钟乳石和石笋

珠穆朗玛峰

珠穆朗玛峰是世界最高峰，其峰顶由石灰岩构成。千百万年前，珠穆朗玛峰还在海底，但构造板块的移动慢慢地将其推到水面以上数千英尺的地方。

钟乳石和石笋

stalactites（钟乳石）和stalagmites（石笋）这两个词发音相近，有一个方法可以区分它们：钟乳石紧挂洞顶（tight），石笋则竭力上顶（might）。

白垩

这种白色或浅灰色的岩石是石灰岩的一种，由细颗粒海洋沉积物软泥形成。海洋藻类或其他生物死亡后，其残骸会沉到海底并堆积起来。随着时间的推移，层层软泥被压缩，形成岩石。白垩常呈粉状，易碎。

英国多佛尔的白色悬崖是由白垩构成的。

粉笔

白垩粉笔曾用于在教室黑板上写字。

运动场

一直以来，白垩粉都被用来在足球和网球等运动场地上做标记。

 

第24—25页

砂岩

砂岩是由沙子大小的矿物颗粒和其他岩石组成的。风、水或冰将这些颗粒带到地壳的洼地。随着时间的推移，这些碎片被压实并固结成岩。砂岩是最常见的沉积岩之一。

美国亚利桑那州朱砂悬崖国家保护区

波纹

砂岩上的波纹可以表明当地水流及风的方向。

煤

煤是另一种沉积岩，由枯死的植物在沼泽底部堆积形成。层层沉积物和土壤将这些植物覆盖起来。千百万年来，由此产生的压力和热量将这些植物变成了岩石。煤可以燃烧，用来供热和发电。

大多数煤是在地下深处发现的。

能源

煤被称为化石燃料，因为它是由植物化石形成的。

褐煤

褐煤是煤的一种，与煤不同的是，这种软岩中仍然可以看到植物物质。它与煤的另一区别是：褐煤常见于地球浅表层。

 

第26—27页

大理石

随着时间的推移，地下的高温和高压将石灰岩（一种沉积岩）变成了大理石（一种变质岩）。方解石是一种帮助形成原始石灰岩的矿物，经过再结晶，形成密度更大的岩石。

最纯净的大理石呈闪闪发光的白色。但有时，不同类型的矿物会使大理石呈现粉红色、棕色、灰色或绿色。大理石很久以来都被用作雕塑和建筑材料。

印度泰姬陵

厚厚的岩石

巨型大理石厚度可达一百多米！

纹路

有些大理石会有线条横穿其中，这些线条称为纹路。

片麻岩

片麻岩可由花岗岩（一种岩浆岩）形成，通常埋在很多山脉的深处。在这里，花岗岩等岩石经受着巨大的压力和高温。随着时间的推移，这些作用力改变了岩石的化学成分。

地壳的下层有丰富的片麻岩。

念我的名字

Gneiss（片麻岩）一词音同“nice”。

古老的岩石

有一块片麻岩是地球上最古老的岩石之一，发现于加拿大西北地区的一个偏远的角落，据信已有40多亿年的历史。

晶体

眼球状片麻岩上的眼状斑点是大型矿物晶体。

 

第28—29页

化石

化石是保存在岩石中的生物遗骸。砂岩、页岩和石灰岩等沉积岩是储存化石的好地方。化石给科学家提供了关于地球生命历史的有用线索，可以告诉我们地球数百万年以来是如何变化的。

科学家用刷子帮助发掘被沙子覆盖的化石。

石化

形成化石最常见的方法是石化，矿物取代有机物质，生物的残骸变成石头，即“石化”。

挤压

压型化石是动植物遗骸在沉积物和水的挤压下形成的。

贝壳、骨头和牙齿等残骸被沉积物掩埋，富含矿物的水渗入沉积物。随着沉积物越积越多，所产生的压力开始将层层沉积物变成岩石。沉积物中的骨头或其他残骸随之变硬，形成化石。

随着时间的推移，地球的构造板块发生移动，将化石抬升到地表。化石几乎都是在沉积岩中发现的，因为形成变质岩或岩浆岩的热量和压力通常会破坏化石。

印模

贝壳或骨头分解后，可能会留下动物的形状，这种形状叫作印模。

维持原状

最罕见的化石形式是保持了原状的遗骸，即生物的原始骨骼和柔软的身体部位都是完好的。

 

第30—31页

奇岩怪石

地球是一个动态变化的地方，我们周围随处可见岩石改变地球地貌的证据。

乌鲁鲁巨石

澳大利亚最著名的自然地标之一是世界上最大的砂岩巨石。它是一块由大片岩层组成的巨石，比内陆平坦区域高出348米。这块岩石被称为孤山，是山脉被侵蚀后的遗留物。

摩拉基大圆石

在新西兰的科依科西海滩上，散落着50多块圆球形石头。每块巨石都重达数吨，高达2米。这些岩石于大约6500万年前开始在海底沉积物中形成，因海岸线侵蚀而逐渐裸露出来。

丹霞

中国的丹霞地貌看起来就像是用画笔画出来的。2400多万年前，一层一层色彩斑斓的砂岩和矿物被挤压在一起，构造板块的漂移活动使这些岩层弯曲，又历经风蚀雨刻。随着时间的推移，逐渐形成天然的石柱、石塔、沟壑和山谷。

石林

大约2.7亿年前，中国的石林还是一片古老的海洋。贝类和钙化的海洋生物层层堆积，慢慢演化成石灰岩和白云石。历经沧桑岁月的风蚀雨刻，使其异彩纷呈，形态各异，有大有小，构成今天的石林迷宫。

 

第32—33页

矿物详解

大多数岩石都是由一种或多种矿物组成的。矿物是无机物，这意味着矿物是由非生物组成的。

大多数矿物都是由叫作晶体的重复形状构成的。每种矿物都有自己的形态。晶体的平面可以是正方形、长方形、三角形、菱形或六边形。例如，黄铁矿的晶体形状是立方体，石英的晶体形状可以是六边形。

矿物具有物理性质，包括晶体的形状、颜色、光泽、解理、条痕和硬度。这些是我们可以看到和用简单的方法检测到的特征。

硫是黄色的，石墨是黑色的，但有些矿物可能不止一种颜色。例如，石英可呈白色、黄色、紫色和粉红色。

矿物种类

地球上有5000多种矿物。

矿物学

研究矿物的学科称为矿物学。

光泽是指矿物的光亮程度。有些矿物，如铜和锌，具有金属光泽。滑石被描述为“具有珍珠光泽”。其他描述光泽的词还有“玻璃光泽”或“无光泽”。

解理描述的是矿物受到撞击时裂开的形式，这种自然裂开通常沿循矿物的结晶方式。

矿物在素瓷上摩擦时，会留下一种彩色的粉末，这就是矿物的条痕。条痕颜色并不总是与矿物的颜色相同。

矿物的硬度是指矿物抵抗刮擦的能力，用莫氏硬度表来计量。硬度从1到10分为十个等级。1代表最软，10代表最硬。滑石是最软的矿物，蓝丝黛尔石是最硬的矿物。

硬锰矿（无光泽）

褐铁矿（土状光泽）

石棉（丝绸光泽）

电气石（玻璃光泽）

方铅矿（金属光泽）

 

第34—35页

矿物的其他性质

有些矿物还具有其他性质，有助于矿物学家识别它们。

有些矿物会吸收紫外线，这是一种我们的眼睛无法察觉的光。这些矿物在紫外线照射下会发出荧光或在黑暗中发光。方解石能发出多种颜色的荧光。

正常光照下的透辉石

透辉石在紫外光照射下发出荧光。

磁性矿物

有些矿物受磁场吸引，但只有一种矿物能像磁铁一样作用，那就是磁石。早在公元前300年，中国就开始用磁石作罗盘。

石灰岩与盐酸接触会嘶嘶冒泡。

有些矿物会释放放射性能量，这种能量我们看不见，听不到，摸不着，但可以用盖革计数器记录下来。铀和钍都是放射性矿物。

有些矿物可以通过它们与酸的反应来进行鉴别。例如，石灰岩中的方解石与酸接触会嘶嘶冒泡。

有些矿物会散发气味。硫发出的气味类似于点燃的火柴。加热后，硫有臭鸡蛋味儿。

硫

硫通常发现于火山附近。纯硫的晶体呈亮黄色。

流光溢彩

含硫气体从印度尼西亚的卡瓦伊真火山喷发，与空气结合，爆发出蓝色的火焰。

 

第36—37页

黄金

很少有矿物能像黄金那样贵重。和大多数金属一样，黄金具有导热和导电性能。但是，黄金也很柔韧，可以制成缝纫线。黄金是一种不活泼的金属，不会生锈，是最早的货币形式之一，自古以来就因其外观美丽而备受重视。在矿石内部，黄金呈闪亮的条状或块状。

石英岩上的黄金

黄金总量

据估计，全世界开采的黄金总量足以装满60个集装箱。

淘金热

黄金是最重的矿物之一，它会沉淀在溪流的底部。1848年，人们纷纷赶往美国加州淘金。

血管里的黄金

黄金约占我们血液的0.02%。

黄铁矿

黄铁矿经常被误认为是黄金，因此被戏称为“愚人金”。这种矿物的颜色和金属光泽与黄金相似，非常具有欺骗性。但是，在专业人士看来，这些矿物与黄金截然不同。黄金是软的，黄铁矿是硬的。这意味着黄金可以塑形或弯曲，而黄铁矿薄片却易碎。黄金划过物体表面时，会留下一条黄色条痕，而黄铁矿留下的条痕却是墨绿色的。

黑铅矿床中的黄铁矿

打火石

黄铁矿的英文pyrite源自希腊语pyr，意思是“火”。如果用黄铁矿敲击金属或其他坚硬的材料，就会产生火花，可以用来生火。

臭味

黄金没有气味，但黄铁矿散发出硫磺味（像臭鸡蛋）！

 

第38—39页

石英

石英是地壳中含量最丰富的矿物，存在于多种岩浆岩、沉积岩和变质岩中。你站在沙滩上时，可能会发现石英就在你的脚下，因为石英晶体常见于沙子中。含有大量石英的沙子熔化后，可以制作玻璃！

石英的这种独特的性质使它成为最有用的天然物质之一。石英通常用于玻璃制造，石油工业，或用作磨料、建筑材料甚至宝石。

有电！

石英具有独特的电学特性，广泛应用于电子产品。收音机、麦克风、机器人、时钟、手表和很多其他电子设备中都使用了石英晶体。

雷击石

闪电击中沙子时，会产生极高的热量，形成雷击石或中空玻璃管。其形状可以展现闪电散射进地面的轨迹。

孔雀石

孔雀石是一种矿物，形成于洞穴中，在另一种矿物铜的附近。水和铜结合形成孔雀石。它呈深绿色，色彩独特。从古至今，孔雀石一直被用来制作珠宝和雕塑，也可以将其磨成粉末制成绿色涂料。

邪灵

在古希腊和古罗马，人们将孔雀石作为首饰佩戴，用来辟邪。

泡泡状

与很多矿物不同，孔雀石很少形成晶体，表面可呈泡泡状。

 

第40—41页

石膏

石膏是一种常见的矿物，自古以来一直被用作建筑材料。如今，它在建筑中用作石膏板，还可以用作肥料。这种矿物用途广泛，在护足霜、洗发水和其他护发产品中也有使用。

海洋或咸水湖干涸时就会形成石膏。水留下的沉积物会形成石膏晶体。

巨大的石膏

在墨西哥奇瓦瓦州奈卡附近的水晶洞中发现了透石膏，巨大的晶体形成冰柱状。

漂亮的“花瓣”

另一种石膏呈花朵状，人称“沙漠玫瑰”。

岩盐

岩盐是人们唯一食用的矿物，大多数人都知道它的另一个名字：盐。盐来自海洋和地下的固体层。咸水蒸发时会形成岩盐晶体。冬天，人们用盐为道路和高速公路除冰，还把盐用作软水剂或食品防腐剂。造纸业中的木材纤维加工也会用到盐。

以色列死海沿岸的盐层结晶

递一下盐

盐是最古老、最常见的食物调味料之一。

用作货币的矿物

罗马士兵的薪水除了用黄金支付外，还有盐。

死海

死海中盐的浓度高，海水密度很大，所以你不会下沉，只能漂浮在水面！

 

第42—43页

刚玉

刚玉是一种非常坚硬的矿物——莫氏硬度为9！纯净的刚玉是无色的。但是，只要有少量杂质，它的颜色就会发生变化。例如，刚玉与铬混合，就会变成红色，成为红宝石；与铁和钛混合，就会变成蓝色，成为蓝宝石。

卡门·露西娅红宝石

孟买之星蓝宝石

大水晶

历史上有记载的最大的一块刚玉晶体重约152公斤。

稀有宝石

刚玉并不难找到，但红宝石和蓝宝石却很罕见。通常宝石经过抛光和切割，制成珠宝。

金刚石

金刚石是地球上第二坚硬的矿物，由纯碳构成。金刚石在高压高温下经过千百万年的时间才得以形成。火山爆发将金刚石带到地球表面，藏身于称为金伯利岩的岩浆岩中。

未切割和已切割的金刚石

坚不可摧

金刚石的英文diamond来自希腊语adamas，意思是“战无不胜”或“坚不可摧”。

硬矿物

蓝丝黛尔石是唯一一种比金刚石更坚硬的矿物。这两种矿物都由碳构成。

划痕实验

只有金刚石能划伤金刚石。

 

第44—45页

保护资源

没有岩石和矿物，人类就无法生存！我们可以通过它们来了解我们的星球，日常生活中会用到这些重要的资源，还可以借助它们来开发新技术。

比比皆是

我们的生活中每天都会用到岩石和矿物。

电池：铅、锂

计算机芯片：硅

牛仔裤：浮石（用于牛仔布洗水做旧）

因为岩石和矿物是不可再生的资源——它们需要数百万年的时间才能形成，而且在人的一生中无可替代，所以，我们需要用得其所。我们要保护好地球，让所有的生物无论是现在还是将来都能从岩石和矿物中受益。

牙膏：氟化物、浮石、二氧化钛

镜子：银

花盆：粘土、泥岩

烟花：硫