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地理学与生活（插图第11版） [:1705409597]
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3.1 地球物质
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地壳里的岩石随着矿物成分变化而变化。岩石是由包含氧、硅、铝、铁、钙等各种常见元素与含量较少的元素结合而成的微粒所组成。具有某一硬度、密度和固定晶体结构的独特化合物称为矿物（mineral）。最常见的矿物有石英、长石和云母。随着组成矿物性质的不同，岩石硬度不同，密度有大有小，颜色也不同，化学上或稳定或不稳定。有些岩石抗分解，另一些岩石则容易破裂。最常见的岩石是花岗岩、玄武岩、石灰岩、砂岩和板岩。
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虽然人们可以根据物理性质对岩石进行分类，但是比较常见的观点是根据岩石形成的方式对其进行分类。岩石可以分成三大类：火成岩（岩浆岩），沉积岩和变质岩。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705409598]
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火成岩
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火成岩（igneous rock）是熔融的岩石冷却和硬化之后形成的。地壳中的孔洞使熔融的岩石有机会进入地壳中或上升到地壳上。熔融的岩石冷却时就会固结，变成火成岩。地下的熔融岩石称为岩浆（magma），地上的熔融岩石称为熔岩（lava）。岩浆在地面以下固结而形成的岩石是侵入岩（intrusive rock），而岩浆在地面上固结而形成的岩石是喷出岩（extrusive rock）（图3.1）。
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图 3.1 各种岩石的类型。（© Hubband Scientific Company）
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岩浆和熔岩的成分，以及冷却的速度决定了所形成的矿物性质。冷却速度主要控制结晶的大小。大的石英晶体——一种坚硬的矿物——在地球表面以下缓慢地形成。石英同其他矿物相结合而形成的侵入岩称为花岗岩。
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熔岩流到地球表面，占据了海洋盆地的大部分，形成喷出岩。玄武岩是地球表面最常见的喷出岩。如果熔岩不是流出，而是从火山口喷出，就会非常迅速地冷却。有些以这种方式形成的火成岩含有孔穴且分量轻，例如浮岩；有些呈玻璃质，例如黑曜岩。玻璃质是熔岩遇到静水和突然冷却而形成的。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705409599]
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沉积岩
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有些沉积岩（sedimentary rock）是由已经存在的岩石侵蚀（erosion）下来的砾石、砂粒、粉砂和黏土形成的。地表水（surface water）将沉积物携带到海洋、沼泽、湖泊，或者潮汐盆地中。这些物质受到叠加在其上部的沉积物的重力压实作用，以及由水和某些矿物的化学活动所产生的胶结作用，就形成了沉积岩。
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逐渐形成的一层层的沉积岩称为地层（图3.2）。通常，一种类型的沉积物聚积在一定的地区。如果岩石的颗粒大而圆——例如像砾石般大小和形状的碎石构成的岩石——称为砾岩。砂岩的组分由砂粒构成，而粉砂和黏土则构成粉砂岩和泥岩。
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图 3.2 亚利桑那州大峡谷里的沉积岩，在此照片中很明显。（© Robert N. Wallen）
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沉积岩也可来源于有机物（organic），例如来自珊瑚、贝壳和海洋生物的骨骼。这些物质沉积在浅海的海床中，形成石灰岩。如果有机物主要由分解了的植物形成，它就能发育成一种称为烟煤的沉积岩。石油（petroleum）也是一种生物产物，它是在数百万年埋藏中，生物体经过化学反应，其中某些有机物转变成液体和气体化合物之后而形成的。油和气的分量轻，因此它们通过周围岩石的孔隙运移到像页岩那样渗透性差、阻碍油气向上运动的地方。沉积岩在颜色（从黑色到白色）、硬度、密度和抗化学分解程度方面都是极其多样的。
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大部分大陆都发育沉积岩。例如，几乎整个美国东半部都覆盖着沉积岩。海相岩层表明，在地质历史中海洋覆盖地球的部分远比今日大得多。
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变质岩
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变质岩（metamorphic rock）是由火成岩和沉积岩在地球作用力产生的热力、压力或化学反应作用下形成的。“变质作用”这个词的意思就是“形状发生了变化”。地球的内部力量可能大到其产生的热力和压力足以改变岩石的矿物结构，从而形成新的岩石。例如，页岩（一种沉积岩）在巨大压力下可变成一种性质不同的岩石——板岩。在一定的条件下，石灰岩可变成大理岩，而花岗岩可变成片麻岩（其发音同nice，即精美的）。在很大深度处变质的物质只有在覆盖于其上的地面被缓慢侵蚀掉以后才会暴露出来，它们是地球上已知最古老的岩石。然而，它们的形成像火成岩和沉积岩一样，也是一种持续的过程。
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岩石是大多数地貌的组成部分。岩石的硬度，渗透性和矿物的含量控制着岩石对将其塑造和再塑造成形的力量的反应方式。两种主要的进程改变着岩石：①趋向于建造地貌的作用力；②磨损地貌的夷平过程。所有岩石都是老岩石不断转变成新岩石的“岩石循环”中的一部分。在整个地球历史中，没有一种岩石是一成不变的。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705409601]
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3.2 地质年代
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地球大约形成于47亿年以前。如果我们觉得一个人活到100岁就已经算是长寿，那就能明白地球的确是令人难以置信得“老”了。因为通常我们关于年代的概念是短暂的，所以当我们谈起几十亿年时，将地球的年龄同某些比较熟悉的事物做一番对比是有好处的。
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