三大岩类的形成及其循环关系

一、什麼是三大岩類﹖

　　岩石為礦物的集合體，是組成地殼的主要物質。岩石可以由一種礦物所組成，如石灰岩僅由方解石一種礦物所組成；也可由多種礦物所組成，如花崗岩則由石英、長石、雲母等多種礦物集合而成。組成岩石的物質大部分都是無機物質。岩石可以按照其成因因分為三大類，但由於自然界是連續體，很難真正依據我們的非類分成三種岩性，因此會存在一些過度性的岩石，好比說凝灰岩(火山灰塵與岩塊落入地表或水中堆積膠結而成)就可能被歸於沉積岩或火成岩，但大抵是我們還是可以分為主要的三大類：

　沉積岩：佔地表的66%，為地表的主要岩類。由原來已形成的岩石，受到風化作用後變為碎屑，或由生物的遺跡等，再經過侵蝕、沉積、及石化等作用而造成的岩石。這類岩石都成層狀，最先沉積者在下部，時代較老；層次愈上者，則時代愈新，這叫做疊置層法則。當岩石沉積的時候往往含有生物的一還埋沒後長可以完好保存歷久就變成化石；在火成岩中則多無化石存在。

　火成岩：地球內部的溫度和壓力都很高，所有組成物質﹝指礦物質﹞都呈現熔融狀態的流體，名為岩漿。火成岩即由於岩漿侵入地殼內部，或流出地表面造成熔岩，在經冷卻凝固而造成，如玄武岩及花崗岩等都是。火成岩是所有岩石中最原始的岩石。

　變質岩：原來的火成岩或沉積岩，再經過地殼運動或岩漿侵入作用所發生的高溫和高壓與熱液的影響，可以改變其原來岩石的結構或組織，或使部分礦物消失，而產生他種新的礦物，因而成為另外一種與原岩不同的岩石，稱為變質岩，如大理岩變自石灰岩；板岩變自頁岩；石英岩變自砂岩等。典型的變質岩存在於前寒武紀或造山帶區域，常有區域構造相關之劈理，或礦物的變化。

二、岩石的形成

　　地球大約在46億年以前形成，在這漫長的地質歷史過程中，組成地殼的物質仍然處在不斷的運動和變化之中，地殼的表面形態及其內部構造也在不斷地進行著改造和演變。推動著地殼改造和演變的能量主要來自地球內部的放射性能和重力能以及地球外部的太陽能。地球上由自然力引起地殼的物質組成、內部結構和地表形態發生變化的各種作用，統稱為地質作用。地質作用按其能量來源可分為內營力地質作用和外營力地質作用。

1、內營力地質作用

岩 漿 作 用	岩漿作用是指岩漿侵入地殼及噴出地表的過程中所發生的一切地質作用，現在分為火山作用與深成作用兩種。岩漿衝出覆蓋的岩層，噴出地表或接近地表，急速冷卻，凝固成火成 岩的現象，稱為火山作用，所形成的火成岩，稱為火山岩。火山的噴發，可分為爆炸式與寧靜式兩種。一般而言，岩漿中二氧化矽含量愈高，黏度大，氣體不易逸散，愈易形成爆炸式火山；反之，岩漿則以寧靜的熔岩流方式流出地表。常見的火山岩包括流紋岩、安山岩、玄武岩等。岩漿侵入地殼深處，冷卻、凝固成火成岩的現象，則稱之為深成作用。經深成作用產生的火成岩，稱為深成岩，包括花崗岩、正長岩、閃長岩、輝長岩、橄欖岩等。花崗岩為分布最廣的深成岩，屬酸性火成岩，據估計，在大陸地殼最外層的幾十公里內，幾全由花崗岩所組成。
變 質 作 用	原來已經存在的岩石，由於受到地下深處溫度、壓力、或化學環境的變化而形成另一種岩石的作用，稱為變質岩作用。變質作用是指岩石在固態下所發生的變化，不包括岩石的深熔作用或風化作用在內。當溫度達到岩石的熔點以上，岩石就熔融成為岩漿，其後的作用便屬於岩漿作用而不是變質作 用。變質作用都發生在地下較深處，通常在地面風化帶及成岩作用帶以下。變質作用包括化學再結晶作用，係指礦物的再結晶而形成新的變質礦物；以及機械變質作用，指礦物顆粒的破碎或發生再排列而改變岩石的組織者，但是岩石受風化作用與成岩作用所引起的改變，皆不屬於變質作用的範疇。
深 熔 作 用	岩石在地殼深處經高溫作用而熔融成為岩漿的過程。當一厚重的沉積物堆積在一正在下沉的地槽區域中時，底部的沉積物因上覆岩層的重壓而漸漸地向地殼深處移動，在地殼深處的溫度、壓力遠較地表附近的溫度、壓力為大，此時的岩石已不再是固體，而逐漸開始熔融，當岩石部份或全部熔融為 岩漿後，這些岩漿又會漸漸上升形成火成岩。

2、外營力地質作用

風化 作用	在溫度、水分、大氣和生物等因素的影響下，使地殼表面堅硬岩石在原地發生破碎分解的作用。
侵蝕 作用	在風、流水、海浪、冰川等外動力的作用下，使地殼表面岩石、礦物、風化產物發生破壞的作用。
搬運 作用	在風、流水、海浪、冰川等外動力的作用下，將風化與侵蝕的產物搬遷離開原地的作用。
沉積 作用	被搬運的物質在移動的過程中，由於流速或風速等動力作用的減弱，致使被搬運物質在新的環境下，逐漸沉積下來，形成鬆散沉積物的作用。
成岩 作用	堆積下來的鬆散沉積物，經過壓縮、膠結、再結晶等一系列的物理化學的過程，逐漸變成堅硬岩石的作用。

三、岩石的循環
　　　火成岩、沉積岩、和變質岩三者間彼此都有一定的關係，當時間和地質條件發生改變以後，任何一類岩石都可以變為另外一類的岩石。自然界中各類岩石互相轉變的現象，稱為岩石循環。當原始函物質經過熱的作用或壓力的減低，可產生部分熔融而形成岩漿。岩漿沿著地殼的裂隙上升至地殼的淺處，或經由火山噴發至地表，冷卻結晶形成火成岩

。岩漿在結晶過程中可產生分化作用而形成不同種類的火成岩，存在於岩漿中的少量氣體( 如H₂O，CO₂，CO，N₂，Ar，SO₂，SO₃，Cl₂，H₂，S₂等 )，在火成岩形成時逃逸至氣圈，而岩漿中的水分，則可進入水圈，例如海底火山噴發時，岩漿中的水分可直接進入海水中。由於氣圈、水圈與生物圈之間有密切的關係，例如植物形光合作用，吸收大氣中的二氧化碳及水分而放出氧，而動物則利用水分及氧氣以維持其新陳代謝作用的進行，當某些生物死亡後，其遺骸可形成生物沉積。另一方面，已存在的火成岩，再經過曝露、風化、搬運作用後，亦可形成沉積物，造成沉積岩。沉積岩經過長時間在地殼深部受高溫和高壓的作用，而發生了變質作用，形成變質岩。也有一部份的變質岩是由火成岩受了高溫高壓的作用而變來的。在地殼深部的變質岩經過高溫的作用後，可產生深熔作用而在被熔為岩漿。有一部分的火成岩經過高溫的作用後，亦可再熔融為岩漿，岩漿經結晶作用後又造成了新的火成岩……，如此循環不已，形成岩石的循環。但是，我們必須了解岩石的循環並不是順著一定的次序進行的。有時受到地殼變動的影響，整個岩石圈便會驟然中斷，而由另一個階段重行開始循環；有時循環亦會繞著另一個較小的圈子進行，甚至有時採逆方向進行。總之，岩石的循環並非一成不變，而是一個複雜的過程。如此複雜的過程不斷地反覆進行，導致地殼體積的逐漸增加，同時組成地球的岩石與礦物，也不斷地被破壞而再形成新的物質。