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岩石三大類怎麼分?

先認識火成岩:岩漿冷卻變成的石頭

文/曹連誠 閱讀約 6 分鐘 適合 5 到 9 年級

石頭從哪裡來?火成岩、沉積岩、變質岩完整影片 5 分 38 秒:跟著小石頭「小岩」用 3D 地層剖面和放大鏡看岩石怎麼形成點一下就在這裡播放

腳下每顆石頭都有身世

這一篇先講岩石怎麼分成三大類,再認識第一類:岩漿冷卻變成的火成岩。

路邊的石頭看起來一動也不動,好像一直都在那裡。其實每一顆石頭都有自己的身世:有的從火裡誕生,有的在水底一層層堆出來,有的被壓在地底下,悄悄變了樣。

聽起來像故事,其實這三種身世,剛好就是岩石的三大類。

分類只看一件事:它是怎麼形成的

岩石分成三大類,判斷的標準只有一個:它是怎麼形成的。不是看顏色,也不是看長得像不像。

  • 火成岩:岩漿冷卻凝固而成。關鍵字是「冷卻」。
  • 沉積岩:碎屑或生物遺骸一層層堆積、壓緊而成。關鍵字是「堆積」。
  • 變質岩:岩石被加熱加壓,沒有熔化,在固體狀態下慢慢被改造而成。關鍵字是「加熱加壓」。

記住這三個關鍵字,後面每一種岩石都能對號入座。

筆記海報:三大類岩石怎麼來
筆記海報 讀書筆記程度的重點整理,適合貼在書桌前,點圖可以放大。

火成岩冷卻

冷卻的快慢,決定晶體的大小

在地底很深的地方,岩石熔化成一團岩漿。岩漿冷卻凝固以後,就成為火成岩。岩漿在哪裡冷卻,結果差很多。

火成岩 = 「火」山岩 + 深「成」岩

火山岩|衝出火山口很快冷(如:玄武岩)

如果岩漿衝出火山口,碰到冷空氣,表面幾分鐘就凝固變硬,整片熔岩也比在地底冷得快得多。晶體來不及長大,只剩下細細小小的顆粒。岩漿裡的氣體冒成一顆顆氣泡,岩漿很快凝固,氣泡就被凍在石頭裡;裡面的氣體後來跑掉,留下一個個小洞,叫做氣孔。有氣孔的玄武岩就是這樣來的。

影片衝出火山口很快冷,晶體小,還留下氣孔。
玄武岩照片:深灰色,表面很多圓圓的小洞
真實的玄武岩表面的小洞就是氣孔。

火山岩的兩個特別例子:黑曜岩和浮石

  • 岩漿冷卻得超級快,快到晶體幾乎來不及形成,就變成像黑色玻璃一樣的黑曜岩。
  • 氣泡多到整團岩漿像泡沫一樣就凝固了,變成滿是小洞的浮石,輕到可以浮在水上。
黑曜岩照片:漆黑發亮,斷口一圈圈像貝殼
黑曜岩像黑色玻璃,幾乎沒有晶體。
浮石照片:淺灰色,像泡沫一樣布滿密密麻麻的小洞
浮石顏色淺,像泡沫一樣滿滿都是小洞,輕到浮在水上。

深成岩|在地底慢慢冷(如:花崗岩)

如果岩漿一直留在地底,四周的岩石像厚厚的棉被把它包住,它會冷得非常、非常慢。礦物有時間一點一點長大,最後變成肉眼看得見的大晶體,彼此緊緊卡在一起,這就是花崗岩。

仔細看一塊花崗岩,可以認出三種礦物:

  • 粉紅色和白色的是長石
  • 灰色、透明的是石英
  • 黑色、亮亮的小片是雲母
影片地底慢慢冷,晶體一顆顆長大、卡在一起。
花崗岩照片:粉紅、白、灰、黑四種顆粒交錯
真實的花崗岩顆粒大到用眼睛就看得到。

把花崗岩裡的三種礦物分開來看:

長石標本照片:一塊白色、一塊粉紅色
長石粉紅色和白色
石英標本照片:顏色偏深的煙水晶,灰色半透明、像玻璃
石英灰色、透明,像玻璃
黑雲母標本照片:一疊黑色亮亮的薄片
雲母黑色亮片,一片片剝得開

石英這張是顏色比較深的煙水晶;花崗岩裡的石英多半是灰白色、半透明。

一句話總結:冷得快,晶體小;冷得慢,晶體大。

顏色跟成分有關

岩漿的成分也會影響顏色:二氧化矽多的,顏色比較淺,像流紋岩、花崗岩;鐵和鎂多的,顏色比較深,像玄武岩、輝長岩。黑曜岩是例外:它的成分跟流紋岩差不多,卻是黑色的,因為它是玻璃,一點點雜質就讓它看起來很黑。所以分類不能只看顏色。

前面為了看清楚晶體大小,先拿玄武岩和花崗岩來比;其實它們的岩漿成分不一樣,一個深色、一個淺色。真正的雙胞胎是流紋岩和花崗岩、安山岩和閃長岩、玄武岩和輝長岩,見下表。

把「成分」和「在哪裡冷卻」放在一起看,火成岩就像三對雙胞胎:同一種岩漿,只差在哪裡冷卻。

淺色(二氧化矽多)
中間色(介於兩者之間)
深色(鐵、鎂多)
火山岩噴出地表很快冷,晶體小
流紋岩照片:淺粉紅色、顆粒很細流紋岩
安山岩照片安山岩
玄武岩照片玄武岩
深成岩留在地底慢慢冷,晶體大
花崗岩照片花崗岩
閃長岩照片閃長岩
輝長岩照片輝長岩
同一個色塊裡是同一種岩漿:上下只差在哪裡冷卻,左右差在成分。
照片:Wikimedia Commons,作者與授權見文末照片來源。

安山岩裡零星的白點、黑點叫斑晶,是岩漿還在地底時先長出來的;其餘部分噴出後很快冷,晶體細到看不見。

筆記海報 ‧ 全息圖

這個系列共用一張筆記海報和一張全息圖。先看筆記海報抓重點,想多讀一點再看全息圖;點圖可以看完整大圖。

筆記海報:岩石的生成與成分,讀書筆記程度的重點整理
筆記海報
讀書筆記程度的重點:三大類岩石怎麼形成、岩石循環、台灣哪裡看得到,適合貼在書桌前。
全息圖:岩石的生成與成分全息圖
全息圖
三條軸一次看懂:怎麼形成、在地球多深、由什麼組成,加上辨認線索和常見陷阱,適合想多讀一點的孩子。

照片來源

文中岩石和礦物的照片都取自 Wikimedia Commons,依各自的創用 CC 授權使用,網頁上的照片經過裁切和縮小。點名稱可以看原圖,點授權可以看授權條款;名稱後面的英文是原作的標題。其中標 CC BY-SA 的照片,裁切後的版本也用跟原照片相同的授權(CC BY-SA 4.0)釋出。

岩石和礦物

筆記海報裡的 6 張照片,作者與授權印在海報底部,也都列在上面(海報裡的片麻岩是 Gneiss 2 那張)。標「影片」的畫面截自本篇教學影片,動畫是自己用程式畫的,旁白是語音合成。