地球表面的矿物

地质学家知道岩石中有数千种不同的矿物,但当岩石暴露在地表并遭受风化时,只剩下少数矿物。它们是沉积物的成分,随着地质时间的推移,沉积物会返回到沉积岩中。...

地质学家知道岩石中有数千种不同的矿物,但当岩石暴露在地表并遭受风化时,只剩下少数矿物。它们是沉积物的成分,随着地质时间的推移,沉积物会返回到沉积岩中。

Colorful small rocks on Tofte beach, Norway.

矿物的去向

当山脉崩塌入海时,它们所有的岩石,无论是火成岩、沉积岩还是变质岩,都会分解。物理或机械风化使岩石变成小颗粒。这些物质在水和氧气中被化学风化进一步分解。只有少数矿物可以无限期地抵抗风化:锆石是一种,天然金是另一种。石英能抵抗很长一段时间,这就是为什么沙子,几乎是纯石英,是如此持久。如果有足够的时间,即使石英也会溶解到硅酸H4SiO4中。但构成岩石的大多数硅酸盐矿物在化学风化后会变成固体残渣。这些硅酸盐残留物构成了地球表面的矿物质。

火成岩或变质岩中的橄榄石、辉石和角闪石与水发生反应,留下生锈的氧化铁,主要是针铁矿和赤铁矿。这些是土壤中的重要成分,但它们作为固体矿物并不常见。他们还为沉积岩添加了棕色和红色。

长石是最常见的硅酸盐矿物群,也是矿物中铝的主要来源,也与水发生反应。除铝外,水会将硅和其他阳离子(“猫眼离子”)或带正电荷的离子吸出来。长石矿物因此转变为水合铝硅酸盐,即粘土。

神奇的粘土

粘土矿物并不多,但地球上的生命依赖于它们。在微观层面上,粘土是微小的薄片,像云母一样,但却小得多。在分子水平上,粘土是由二氧化硅四面体(SiO4)和镁或氢氧化铝(Mg(OH)2和Al(OH)3)组成的夹层。有些粘土是一个合适的三层三明治,两个硅石层之间是一个Mg/Al层,而另一些粘土是两层的开放面三明治。

粘土之所以具有生命价值,是因为它的粒度很小,表面结构很开放,表面积很大,可以很容易地接受许多替代阳离子来代替硅、铝和镁原子。氧气和氢气都很丰富。从活细胞的角度来看,粘土矿物就像是装满工具和电源连接的机器车间。事实上,即使是生命的组成部分也因粘土的能量和催化环境而变得活跃起来。

碎屑岩的成分

但回到沉积物。由于绝大多数表面矿物由石英、氧化铁和粘土矿物组成,我们有泥浆的成分。泥浆是沉积物的地质名称,其颗粒大小从沙子大小(可见)到粘土大小(不可见)不等,世界河流不断地将泥浆输送到海洋、大型湖泊和内陆盆地。这就是碎屑沉积岩的诞生地,各种各样的砂岩、泥岩和页岩。

化学沉淀

当山脉崩塌时,它们的大部分矿物质都会溶解。这种物质以粘土以外的其他方式重新进入岩石循环,从溶液中析出形成其他表面矿物。

钙是火成岩矿物中一种重要的阳离子,但在粘土循环中几乎不起作用。相反,钙留在水中,与碳酸盐离子(CO3)结合在一起。当碳酸钙在海水中浓度足够高时,它就会以方解石的形式从溶液中析出。活的生物体可以提取它来建造方解石壳,方解石壳也会变成沉积物。

在硫含量丰富的地方,钙与之结合形成矿物石膏。在其他环境中,硫捕获溶解的铁并沉淀为黄铁矿。

硅酸盐矿物分解后还剩下钠。当钠与氯化物结合生成固体盐或石盐时,会在海水中滞留,直到环境使卤水变干至高浓度。

那么溶解的硅酸呢?这种物质也被活的有机体提取出来,形成它们微小的硅骨架。这些雨水落在海底,逐渐变成燧石。因此,山脉的每一部分都在地球上找到了一个新的地方。

  • 发表于 2021-09-14 12:32
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