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岩石循環之所以發生,是因爲地球是一個動態的、不斷變化的星球,有許多岩石形成的環境。
外部能量(太陽輻射),內部能量(地球的內熱)和引力能都通過保持地幔 ...
六、變質作用和岩石循環-4(岩石循環)
2021-01-27羅漢果地學百科發表於探索
關鍵詞:循環,岩石,地殼,火成岩,變質岩
當你站在一塊露出地面的變質岩石上時,你所站的是那些曾經埋藏在地球表面許多公里以下的物質。
這些岩石是如何回到地球表面的?地質學家把深埋的岩石最終回到地表的整個過程稱爲剝露。
爲了瞭解剝露工作是如何進行的,讓我們來看看將高級變質岩從碰撞山脈下帶回地表的過程。
首先,當兩塊大陸相互擠壓時,沿其邊緣的岩石會向上擠壓,就像夾在虎鉗中的麪糰一樣。
沿斷層的剪切和岩石內部的塑性變形使岩石向上運動。
其次,隨着山脈的增長,它下面的地殼變暖,變得更軟更弱。
最終,山脈在自身重量的作用下開始崩塌,上地殼向側面擴散,這一過程包括斷層和塑性變形。
地殼上部的水平拉伸使其在垂直方向上變薄,在地殼上部變薄時,較深的地殼最終更接近地表。
侵蝕發生在地表的侵蝕作用:滑坡、河流、冰川流和風一起像一個巨大的銼刀,帶走了地表的岩石,暴露了曾經在它下面的岩石。
變質岩被剝露的過程
目前變質岩暴露在哪裏?你可以通過徒步進入山脈尋找變質岩露頭。
正如我們所見,造山過程產生了變質岩,因此山脈內部高聳的懸崖通常由片岩、片麻岩、石英岩和大理石組成。
如果你走過一塊地盾,你會發現更多的變質岩石,這是一塊廣闊的前寒武紀大陸地殼,其中包括在10億多年前的造山運動中最後變質的岩石。
實際上,地盾是大陸古老且相對穩定的部分,在那裏沉積蓋層已從基底剝離。
地盾分佈圖,包括前寒武紀變質岩在內的廣闊的前寒武紀地殼顯露出來
儘管岩石看起來堅固耐用,但在地球歷史內,它不會永遠存在。
由於各種各樣的地質過程,組成一種岩石礦物的原子可能最終會重新排列成其他礦物,或者移動到其他地方。
因此,一種岩石類型的物質最終可能會在相同的,甚至不同的位置出現在另一種岩石類型中。
相同的原子可能重新排列或再次移動,形成第三種岩石類型。
地質學家將導致原子在地質時間內通過不同岩石類型的漸進轉變稱爲岩石週期。
岩石循環的討論說明了本章和前兩章中描述的岩石類型之間的關係。
在岩石的循環過程中,有許多替代的路徑
三類岩石的例子
通過上圖,您可以看到岩石循環中的許多路徑。
例如,岩漿侵入地殼,形成新的火成岩。
火成岩經歷了風化和侵蝕,變成沉積物,最終經歷搬運、沉積、埋藏和巖化作用,產生新的沉積岩。
如果沉積岩埋得很深,就會變成變質岩。
在更高的溫度下,岩石可能會部分融化併產生岩漿,岩漿上升並最終凝固形成新的火成岩。
我們剛纔描述的路徑(火成岩沉積變質火成岩)並不是貫穿岩石循環的唯一路徑。
有捷徑可走。
例如,變質岩可能上升,被侵蝕形成新的沉積物,然後經過埋藏和巖化形成新的沉積岩。
同樣,火成岩也可以直接變質,而沒有先風化成沉積物。
板塊構造理論使我們能夠了解岩石循環階段發生的環境。
我們來看一個例子。
假設在大陸熱點火山下面形成的岩漿到達地表並噴發形成玄武岩。
在風、雨和植被的作用下,玄武岩逐漸風化,在物理上分解成更小的碎片,然後在化學作用下形成粘土並隨水流進入大海,海水流速減慢,黏土沉澱下來。
讓我們想象一下,黏土沿着X大陸的海岸堆積,隨着時間的推移,黏土層被埋藏,形成新的沉積岩:頁岩。
頁岩位於大陸架下6公里的被動邊緣盆地中,在Y大陸與X大陸碰撞之前,頁岩會存在數百萬年。
Y大陸的邊緣壓過X大陸邊緣的頁岩,頁岩被深埋,受到擠壓剪切作用。
隨着山脈的增長,曾經在地表以下6km的頁岩可能會變成25km的深度。
隨着埋藏深度的增加,頁岩變質爲板岩、千枚巖、片岩。
一旦造山停止,挖掘工作就會使一些片岩回到地面。
一些片岩被侵蝕形成沉積物,然後被河流帶到沉積盆地,在那裏經歷沉積和埋藏,最終通過巖化形成新的沉積岩。
一些片岩仍然在地表之下。
最終,在該區域發生裂谷作用,導致下地幔的減壓融化。
上升的岩漿將熱量帶入地殼。
侵入地殼淺層的岩漿使鄰近圍巖中的片岩發生接觸變質作用。
在地殼底部附近,來自地幔的岩漿可能會導致片岩的熱傳導融化,這一過程會產生新的長英質岩漿,噴發並冷凝形成流紋岩,形成新的火成岩。
就岩石循環而言,我們已經經歷了一個完整的循環,因爲曾經屬於一種火成岩(玄武岩)的原子現在併入了另一種火成岩(流紋岩)。
請注意,儘管岩石循環主要是使地殼內的岩石重新循環,但在地幔內部熔融產生岩漿上升到地殼時,一些物質可以進入地殼岩石循環,而當俯衝將一些物質帶回地幔時,一些物質可以離開岩石循環。
並不是所有的原子都以同樣的速度通過岩石循環,因此,我們在地球表面發現了許多不同年齡的岩石。
有些岩石以一種形式存在不到幾百萬年,而另一些岩石在地球歷史的大部分時間裏都沒有發生變化。
例如,在過去的10億年間,由於北美東部邊緣經歷了盆地形成、造山和裂谷作用的多次作用,Appalachian山脈的岩石多次經歷了岩石循環的各個階段。
相比之下,在加拿大中部的地盾中發現的距今3Ga火成岩還沒有經過岩石循環的第一階段。
岩石循環
岩石循環之所以發生,是因爲地球是一個動態的、不斷變化的星球,有許多岩石形成的環境。
外部能量(太陽輻射),內部能量(地球的內熱)和引力能都通過保持地幔、地殼、大氣和海洋運動,在推動岩石循環中發揮作用。
具體來說,地球的內部熱量和引力場共同作用,推動板塊運動和地幔柱。
板塊的相互作用導致了山脈的隆起,這個過程導致了風化、侵蝕和沉積物的產生,以及變質和火成岩活動。
大氣環流由太陽輻射和重力共同驅動,產生雨、雪和風。
雨水爲溪流提供水源,積雪堆積形成冰川,風和風驅動的波浪,作爲侵蝕劑,產生沉積物。
在地球系統中,生命也發揮了關鍵作用,促進了風化和礦物沉澱。
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