4.1岩石的定义岩石是由一种或几种矿物颗粒或(不太常见的)天然玻璃组成的具有稳定外形的固态集合体，岩石是自然形成的，具有凝聚性。绝大多数岩石是由许多相互接触的矿物颗粒组成的。4.1.1凝聚性岩石以固体的形式聚集在一起4.1.2自然形成的真正的岩石只在地质过程中形成。人工制造出来的材料，例如混凝土和砖，不是岩石4.1.3矿物颗粒或玻璃的集合体有些岩石只含有一种矿物，被称为单矿岩，如大理岩和石英岩；而有些岩石则含有好几种不同的矿物，被称为复矿岩，如花岗岩和辉长岩。一块岩石中的矿物是如何固定在一起的？根据成因岩石可分为火成岩、沉积岩和变质岩。火成岩中的矿物随着温度变化直接从岩浆中结晶形成或通过岩浆和已经形成的矿物反应形成。沉积岩中的矿物主要来自火成岩或变质岩的岩石或矿物颗粒碎屑，主要通过胶结作用形成。变质岩通常由火成岩或沉积岩在高温高压或应力作用下经历物质成份迁移和重结晶形成。岩石的两种不同纹理；砂岩中的颗粒和胶结物说明了碎屑结构；花岗岩中环环相扣的晶体说明了晶体的结构在地球表面，岩石以基岩的形式出现，基岩连接着下部地壳，或以鹅卵石，石块等基岩碎块的形式出现，这些碎块多被重力、冰川或水流作用运移。地质学家把暴露的基岩称为露头。露头可以出现在田野或树林里，可以出现在悬崖或山脊上，也可以出现在水流侵蚀成基岩的河岸上。在过去的几个世纪里，人们通过切割道路、铁路和其他的挖掘创造了很多露头。对于居住在城市、森林或农田的人来说，对露头可能并不熟悉，因为植被、沙子、泥土、碎石、土壤、水、沥青、混凝土或建筑物可能覆盖在基岩上。但在山区，露头几乎到处都是。在Arizona的沙漠中，未固结的沉积物部分覆盖着红色沉积岩的基岩；Utah悬崖底部的地面上松散的巨石并不是岩床，但它们背后的悬崖顶部却是基岩常见的露头类型；New York Catskill附近的一条溪流露出了原本被树木遮掩的岩石；为了保持这条公路的坡度平缓，工程师们在Denver西部的岩石上凿出了一个人造峡谷4.2岩石的分类从18世纪开始，地质学家就努力开发出一种合理的岩石分类方法。最终，一种关注岩石起源的方案为岩石分类提供了最好的方法，这也是我们今天继续使用的方法。在这个方案中，地质学家识别出三个基本的岩石群：4.2.1火成岩火成岩由熔融岩石或岩浆凝固形成。固化过程可以发生在地下或地表4.2.2沉积岩沉积岩的形成要么是由破碎的岩石上的颗粒胶结在一起，要么是由矿物晶体从地球表面或附近的水溶液中沉淀而成4.2.3变质岩当原有的岩石在未发生熔融时，由于环境的改变而发生变化形成的岩石。例如，当靠近地球表面的岩石最终深埋在山脉之下时，温度和压力的上升就会引起变质作用。变质作用产生了新的矿物和新的晶体结构从上到下：火成岩；沉积岩；变质岩4.3岩石基本特征这三种基本岩类中的每一种都包含许多不同的岩石类型，每一种都有一个名字。岩石的名称来源多种多样——有些反映了组成岩石的主要成分，有些表明了岩石最初发现的地区，有些来自拉丁词根，还有一些来自当地的传统名称。总的来说，有数百种不同的岩石名字，但在这本书中，我们只介绍30种比较常见的名字。具体的岩石类型可以通过一些物理特征相互区分，包括以下特征：4.3.1颗粒的大小和形状不同类型岩石中矿物具有不同特征和接触关系，单个矿物颗粒大小从几十公分到几微米之间都有分布。岩石中矿物颗粒可能是等粒的，也可能是不等粒的，接触关系有文象结构、环带结构、反应边结构、包含结构等等。地质学家通过这个对比图来确定颗粒的大小岩石中的颗粒有各种各样的形状。有些是等粒的，有些是不等粒的。在变质岩的例子中，不均匀的颗粒定向排列形成变质叶理4.3.2成分岩石成分是指在岩石中组分的不同化学成分的比例4.3.3纹理纹理指的是岩石中颗粒的排列方式和不均匀颗粒之间平行排列的程度4.3.4层理有些岩体似乎包含明显的分层，通过不同组成或纹理的条带或不均匀的颗粒排列来表现。沉积岩中的分层称为层理，而变质岩中的分层称为变质叶理分层岩石：沉积岩的层理，由粗粒和细粒交替形成的层理，暴露在Oregon海滩的悬崖上；在,California Mecca附近的这片变质岩的露头上，叶理是由浅色和深色交替形成的，每一层的颜色取决于它所含的矿物质4.4研究岩石的方法要开始研究一块岩石，最好是在一块露头处观察它。如果露头足够大，你就能看到分层，你就能研究你感兴趣的岩石和周围其他岩石之间的关系。为了深入了解岩石的组成和质地，你可能需要砸开手标本，用放大镜更仔细地观察。颗粒较大的矿物可以通过肉眼直接观测，那些粒度很小的矿物颗粒，则要通过放大镜或显微镜进行观测。用放大镜进行的观察将使你能够识别单个的矿物颗粒，并看到颗粒之间的联系。地质学家在野外观察露头通常，放大镜提供的放大率不能满足完成研究所需的细节水平。为了解决这个问题，你可以把手标本带回实验室，磨成薄片(约0.03mm厚)，粘在一个载玻片上。用显微镜的高倍镜进行观察，不同矿物在偏振光下由于晶格类型、晶体方位和结晶特征等将表现出不同的干涉色。在薄片上研究岩石：地质学家用一种特殊的锯子制作岩石标本的薄片；地质学家把薄片粘在载玻片上，磨至光线可以穿过它；通过显微镜，有可能看到薄片的细节；如果光是偏振光，不同的矿物在显微镜下显示不同的颜色自20世纪50年代以来，新的电子仪器设备使地质学家能够在比显微镜更精细的尺度上观察岩石。现代研究实验室通常有电子微探针，它将电子束聚焦在颗粒的一小部分上，并显示出矿物的化学成分；质谱仪，分析不同原子质量的比例；以及x射线衍射仪，它通过探测x射线光束与晶体结构相互作用来帮助识别矿物。分析岩石的高科技设备：电子探针使用电子束来分析矿物的化学成分；x射线衍射仪可以确定岩石中矿物的晶体结构}