在部分地区,大陆地壳因为拉伸而变薄,因此岩浆有机会侵入到地壳最上层的花岗闪长岩和英云
闪长岩地层,并将它们部分熔化 。这样 , 在熔体再度缓慢结晶后,就会形成含硅最多的花岗岩(granite) 。如果这种熔体喷出地表快速凝固,就会形成流纹岩(rhyolite) 。由于流纹岩含硅量大,粘滞性强,因此经常形成破坏性的火山喷发 。这一系列火成岩被称为钙碱性火成岩系列(calc-alkaline trend) 。
火成岩形成以后,并非一直不变 。火成岩经过变化,会成为变质岩(metamorphic rock)或沉积岩(sedimentary rock) 。这里先简单说下变质岩 。在海底 , 特别是在大洋中脊附近,海水会经过水热反应(hydrothermal alternation)进入海洋板块(可以查阅黑烟囱等知识) 。当海洋板块俯冲到地幔之后,这些海水会在高温高压下形成超临界水,并进入上地幔(岩石圈下层) 。在那里,超临界液体、高温、高压使得原有的地幔岩石产生变质反应,形成榴辉岩(eclogite,更高压强条件下形成,含有石榴石和绿辉石等矿物)和蓝片岩(blueschist , 压强温度较榴辉岩低,常含有蓝闪石、方解石、绿泥石、绿帘石、石榴石和白云母等矿物) 。部分辉长岩中的橄榄石也会和超临界液体反应 , 形成含有蛇纹岩(serpentine)等矿物的变质岩 。
变质岩一般产生于高温和高压的环境下 。除了俯冲带,另一种产生变质岩的地方为高山地区,特别是两个大陆板块相撞形成的山区,如喜马拉雅山脉和阿尔卑斯山等 。这种大规模地形成的变质岩被叫做区域变质岩(regional metamorphism) , 而其又根据形成时的温压条件和所含的矿物,被分为很多变质相(facies) 。
文章插图
上面提到的榴辉岩和蓝片岩两个相被称作极高压变质相,因为它们都产生于地幔的超高压环境 。比它们的压强稍低的变质相被称作中高压变质相,而这些相就形成于高山的基底部分 。根据温压的不同,它们又可以分为沸石(zeolite , 含有浊沸石、绿泥石和钠长石等矿物)、葡萄石-绿纤石(prehnite & pumpellyite,含有绿纤石、绿泥石、钠长石、白云母和石英等矿物)、绿片岩(greenschist,含有钠长石、钾长石、石英、黑云母、白云母、
绿泥石、方解石和阳起石等矿物)、角闪岩(amphibolite含有黑云母、白云母、十字石、石英、蓝晶石和斜长石等矿物)和麻粒岩(granulite,含有蓝晶石、斜长石、钾长石等矿物)等五个相 。这五个相在高山带的分布大约是由浅到深,温度也由低到高 。
变质岩还可能产生于高温但低压的环境下 。例如,岩浆经过裂缝入侵地壳 , 在岩浆室的周围 , 岩石受热但却没有熔化 , 可以发生变质作用 。这样的变质岩被称为接触性变质岩(contact metamorphism),而它们对应的变质相为低压变质相 。低压变质相根据温度的不同又可以细分为钠长绿帘角岩(albite-epidote hornfels)、普通角闪石角岩(hornblende hornfels)、辉石角岩(pyroxene hornfels)和透长岩(sanidine)等四个相 。由于这些相产生时的压强较小 , 因此从形态上看,相比于前面提到的那些中高压或极高压相的岩石,这些低压相的叶理(foliation,即因高压而将岩石所含矿物压出的一层一层的纹理)要弱很多 。
还有一种岩石大类为沉积岩 。和变质岩经常产生于地质活动活跃的板块俯冲带不同,沉积岩一般形成于地壳活动不那么活跃的大陆架浅海和海底,以及广泛分布于陆地的表面 。火成岩和变质岩经过物理或化学的侵蚀(流水、冰川、植物、风吹、潮汐……) , 会脱离或碎裂,并被流水或空气搬运往别处 。在能量较低的地方(平原、湖泊、沙滩、浅海、冲积扇、三角洲……),这些碎屑会沉降下来 。较大的颗粒会首先沉积,一般分布在沉积层的最下方,或者是离其来源更近的地方 。较小的颗粒可以被带往更远的地方,例如深海 。它们一般沉积在浅层 。经过石化作用(lithofication)以后这些沉积物就会变成沉积岩 。根据颗粒大小形态和沉积环境,沉积岩可以分为不同的种类 。以海滩为例:
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