石頭從哪裡來?
彎彎七歲時偶爾會問些深奧的問題,比如一次他指著路邊一個石頭問我:
「爸爸,這個石頭從哪兒來的?"
「從山上滾落下來的。」我答道。
「那山是從哪兒來的?」
「是在地球的地質時期通過造山運動形成的。」
「那地球是從哪兒來的?」
「是四十六億年前太陽系中的若干隕(yun)星結合而成的。」
「那太陽系是從哪兒來的?」
「是從銀河系的一個星雲演變而來的。」
「那銀河系從哪來的?」
「是一百多億年前宇宙形成之初的星際塵埃逐漸形成的。」
「那宇宙是從哪兒來的?」
「宇宙的誕生源於一百三十七億年前的那次大爆炸。」
「那大爆炸之前,世界什麼樣子?」他終於拋出了這個終極問題。
我嚴肅地說:「問題不能一直這麼問下去!」
今天說說「石頭從哪裡來」的問題。我們這裡說的石頭主要指的是自然界的岩石,人工造的各類磚頭和水泥塊等不算在內。因為這些人造的石頭就是人造的,很容易說清楚來源,而自然界岩石的來源就比較複雜了,一句話說不清楚,說到底可能還和地球、太陽系的形成,甚至宇宙的起源有聯繫。
自然界中的岩石是具有穩定外型的、按照一定方式結合的礦物或玻璃的集合體,根據來源可以分為三類:岩漿岩、沉積岩和變質岩三種。
岩漿岩是由高溫熔融的岩漿在地表或地下冷卻凝固所形成的岩石,又稱火成岩。岩漿露出地表冷卻凝固的叫做噴出岩,比較有代表性的是玄武岩;岩漿在地表以下緩慢凝固的叫侵入岩,比較有代表性的是花崗岩。
沉積岩是在地表不太深的地方,由風化作用、生物作用和火山作用形成的產物經過水、空氣、冰川等外力的搬運、沉積和固化而形成的層狀岩石,又稱水成岩。沉積岩的構造中時常會有古生物的遺體或生存痕迹的化石,所以被稱為記錄地球歷史的「書頁」和「文字」,是人們探究生物進化的重要依據。
變質岩是指由於環境的變化,使得原有岩石發生了物理變化和化學變化而形成的新岩石,比如板岩、片麻岩、大理岩等。
變質岩是三類岩石中成因最複雜的一種,可能有小朋友要問了:「什麼是物理變化和化學變化呢?」
物理變化是指物質的位置、體積、形狀、溫度、狀態等發生變化,而其組成成分沒有改變。比如一塊大石頭碎成許多小石頭就是物理變化,把小麥磨成面也是物理變化,水結冰或者蒸發成水蒸氣也是物理變化。
化學變化則比較複雜,簡單說就是物質在變化過程中產生了新物質。比如鐵生鏽就是化學變化,因為鐵鏽相對於原來的鐵來說就是個新物質;酒精燃燒也是化學變化,因為燃燒產生了二氧化碳和水,二氧化碳和水相對於酒精來說是新物質;同理,木頭燃燒也是化學變化。
從宏觀上看,物理變化沒有新物質生成,而化學變化則有新物質生成。從微觀上看,物理變化中,構成物質分子的原子之間的距離不變,原子的結合方式不變,而化學變化則相反。這個微觀上的解釋有點開腦洞了,以後再詳細說明吧!
(上圖中的小球球是原子,橫杠表示原子間互相連接著,多個原子互相連接形成一個分子。)
接著回到「石頭從哪裡來」這個問題上。從地球的起源來看,科學家們現在更傾向於認為地球是四十多億年前太陽系形成之初,由若干隕(yun)星結合而逐步形成的。那麼可以認為,原始地球上的第一塊石頭應該是一顆隕石!
隕石和隕星其實是一回事,大的叫星,小的叫石,都是天外飛來的!
後來由於集聚的隕石越來越多,原始地球原來越大。地球越大,引力就越強,也就能吸引來更多的隕石和塵埃。隕石的碰撞和太陽的照射使得原始地球的溫度逐步升高,內核能達到數千度的高溫,從而造成火山頻繁噴發。
火山噴發出來的岩漿經冷卻逐步形成了岩漿岩,構成了地球上第一代石頭,後來又經過地質年代漫長的演變,逐步形成了沉積岩和變質岩。這三類岩石在一定條件下可以循環轉換。
再回過頭來看路邊的石頭,說不定它就有幾百萬、上千萬年,甚至上億年的歷史呢!它靜觀人間滄海桑田的變化而巋(kui)然不動,你說神奇不神奇?
彎爸說物理
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