陇原的土石山川

陇原的土石山川

地质学中的“岩石”包括固结的基岩和松散的土石。岩石是国土的物质基础，胶结的和松散的土石构成山脉、平原、河川及沟谷。

岩石由铝硅酸盐、硅酸盐、碳酸盐或单一元素的结晶体、隐晶体或非结晶体矿物构成。根据成因特点，岩石可分为三大类：沉积岩、岩浆岩和变质岩。其中，岩浆岩再分为侵入岩和火山岩。变质岩是沉积岩和岩浆岩在地质构造—热力作用下，发生物理和化学变化所形成的变质岩石。

甘肃地处造山活动地区，沉积岩、岩浆岩和变质岩，相型多样，类型齐全。

甘肃的沉积岩

甘肃的沉积岩是最常见的层状岩石。绝大多数地层都由沉积岩组成。

沉积岩是地壳中先存岩石，经地质构造—岩浆活动等地球内应力和风吹日晒、冰冻水蚀等外应力作用而破碎剥蚀，而后经水流或泥石流搬运，在江河湖海中沉淀或在山前低地堆积再造而成。沉积岩主要矿物成分为长石、石英、云母及少量稀重矿物积物等陆源岩石碎屑和溶解于水中的硅酸盐、碳酸盐等化学淀积物。地质学家根据岩石主要矿物成分、含量、粒度、结构和构造，将其分类为砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、石灰岩、白云岩和硅质岩等等。

肃南二叠纪砂岩中的波痕

通过一个简单而通俗的模式，可以演绎沉积岩的形成过程：一个大陆山区，先前已经存在的岩石暴露在地表，长期经受风吹日晒、冰雪冷冻、水流侵蚀等外应力风化剥蚀，或遭受地壳运动，岩层张性断裂、压性破裂和地震崩塌等内应力作用，成为岩石块体和碎屑。岩石块体大者如楼房体积，小者似砾石，其间充填沙和泥。经水流搬运在江河湖海等低洼处堆积下来。水流在搬运的同时，对岩石块体和碎屑粒度大小进行分选。大型岩块在未出山前便最先停留下来。当山洪暴发，中小型石块和沙泥便沿山谷一泻而下，成为泥石流冲向山外，最终在山前堆积成为洪积扇。甘肃有许多著名的洪积扇，如像平凉晚侏罗世崆峒山砾岩和新生代昌马洪积扇等。祁连山山前的昌马洪积扇是亚洲最大的洪积扇。随着江河水流前行，不断分选和磨圆的岩块和泥沙冲向下游，直至流入湖泊或大海沉淀聚集，经压实和胶结成为层状叠置的砾岩、砂岩和泥岩。

肃南古近纪白杨河组沙砾岩风蚀地貌

水是沉积岩形成的重要介质。水流不仅搬运沉积物，同时溶解了岩石碎屑中的石灰质（碳酸钙）、硅质（硅酸盐）等化学物质。这些溶解物同时在湖盆和海盆中沉积形成碳酸盐岩（石灰岩）和硅质岩，类似家中烧水壶内的石灰质残渣沉淀。水体中有各种各样的生物遗体和遗迹，伴随沉积物的沉淀而被埋葬成为化石。

沉积物中含有丰富的有益元素和物质。这些物质随着沉积岩的沉积过程，聚集生成矿床。成县—徽县地区大型铅锌矿、玛曲县大水和宕昌县桥头大型金矿、玉门市和庆阳地区油气矿田、华亭与窑街煤矿等等，都是我们耳闻目睹的大型沉积矿床。许多保存完好、美观的生物化石如菊石、腕足类、珊瑚类、鱼类、恐龙、鸟类、昆虫、植物、硅化木和琥珀等已成为博物馆、科研学校和收藏家潜心收藏的珍品。

甘肃的岩浆岩

甘肃广泛出露岩浆岩。侵入岩和火山岩都很发育。

岩浆岩是地球深部炙热岩浆，侵入地壳或喷溢地表，经冷却后形成的岩石。侵入地壳中的岩浆岩称为侵入岩；喷溢于地表的岩浆岩称为火山岩。该类岩石一般由结晶矿物或隐晶质矿物构成，不具层状构造，不含化石。岩浆岩的化学成分主要为铝硅酸盐，矿物成分主要有橄榄石、辉石、角闪石、长石、石英和云母等。

根据岩石化学成分，甘肃的岩浆岩可划分为超基性岩、基性岩、中性岩和酸性岩四种类型。

超基性和基性岩，以高密度铁和镁为主要成分，故又称为超镁铁质岩和镁铁质岩，来源于地幔岩浆。因这类岩石大多呈深绿色，故又称为蛇绿岩。常见岩石有橄榄岩、辉石橄榄岩、辉石岩、角闪岩、辉长辉绿岩等侵入岩，以及玄武质火山岩和同质火山凝灰岩等。

甘肃的蛇绿岩主要出露于北山地区的红石山、马鬃山、红柳河，祁连山的鱼儿红、肃南九个泉、天水关子镇等板块拼接带（板块缝合带），以及龙首山金昌和肃北县大道尔吉等裂谷构造地区。甘肃的超基性岩赋存丰富的重金属矿产。金昌超基性岩以产镍而闻名于世，素有镍都之称。肃北地区的超基性岩产铬铁矿及石棉矿等。与基性岩有关的矿产，当推白银厂铜、金矿床。号称宝石之王的南非钻石产于金佰利桶状基性火山岩中。酒泉夜光杯的材料取自祁连山的超基性岩石蛇纹岩和蛇纹石化大理岩。清水县著名的奇石“鲍公石”是辉长岩，属基性喷溢火山岩。

中性和酸性岩由密度较低的硅、铝质为主要成分，统称花岗质岩，由中酸性侵入岩、中酸性火山岩及其凝灰岩组成。中酸性岩的一部分源于地幔中的壳幔混熔岩浆房及其分馏；另一部分来自地壳深部热力重熔岩浆。常见岩石有花岗岩、长石花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩和石英闪长岩等侵入岩，及以安山岩、流纹岩及同质凝灰岩为主的中酸性火山岩。甘肃的中酸性花岗质岩及其火山岩主要分布于红石山、马鬃山、红柳河和肃南等板块缝合带旁侧的活动大陆边缘带，俗称岩浆弧带。此外，甘南迭山、合作美武、岷县—宕昌、武山碌碡坝、肃北县查干布尔嘎斯及野马南山等大型断裂构造带亦有分布。甘肃中酸性岩赋存有金、银、铜、铅、锌、钨、锡和钼等多金属矿产。此外，块度好，色泽美观的花岗岩还是绝佳的建筑材料。

蛇绿岩是大洋岩石圈的基本物质构成，岩石比重较大。大陆岩石圈不同于大洋岩石圈，在超镁铁质岩圈层之上叠加有中酸性花岗质岩和沉积岩，平均比重相对较轻，浮在液态上地幔软流圈之上。大陆岩石圈与大洋岩石圈不是连续的，二者间以海沟式深断裂接触，成为不同的岩石圈板块。如现今的亚洲大陆东缘的日本与太平洋之间以马六甲海沟相隔。海沟西侧为亚洲大陆板块，海沟东侧为太平洋板块。

现以祁连造山带演化为例说明岩浆岩形成机理和过程：裂谷—洋脊扩张—大洋生成超基性基性岩。由于大洋岩石圈的超基性基性岩比重大，而北侧大陆岩石圈比重小，浮在软流圈之上；而太平洋岩石圈比重大则下沉，并沿海沟下插直至地幔而被熔融，并与地幔岩浆同熔，形成以中酸性岩浆为主的岩浆房。当岩浆房的岩浆向上喷流，在其上的大陆发生岩浆侵入和喷溢，生成花岗质岩石为主的中酸性侵入岩和以安山岩和流纹岩为主的岛弧型中酸性火山岩。

甘肃的变质岩

甘肃地处造山带地区，前寒武纪地层分布广泛，地质构造运动频繁；因此变质岩十分发育，变质类型多样，变质序列齐全。

变质岩是一类经过热—动力改造加工形成的特殊岩石。正常沉积岩和岩浆岩，在特定的动力—热力—压力环境下，发生部分熔融，形成混合岩浆或交代型岩浆，经重结晶生成新的岩石，成为变质岩。因为这种岩石在物质成分和结构等方面已经发生根本变化，所以它既不是沉积岩，也不是岩浆岩。常见变质岩类型有片麻岩、片岩、变粒岩、板岩、千枚岩、糜棱岩、石英岩和大理岩等。

导致岩石变质的原因，主要是地壳深部温度、岩石圈构造运动挤压及其叠加所产生的热力、动力和压力作用。常见的变质岩有片麻岩、混合岩、片岩、变粒岩、板岩、千枚岩和糜棱岩等。常见的变质矿物有绢云母、绿泥石、石榴石、角闪石、紫苏辉石、矽线石、蓝晶石、红柱石、堇青石、葡萄石、绿纤石、透辉石和透闪石等。这些矿物分别代表不同温度下的产物，指示温度变化。变质程度主要根据特征变质矿物加以判定。含紫苏辉石的麻粒岩相变质岩变质程度最高；含角闪石、矽线石和蓝晶石的变质岩变质程度中等；含石榴石、黑云母和绢云母的变质岩变质程度低；葡萄石和绿纤石是极低温特征变质矿物。而有一些特殊岩石则是特定压力环境下的变质产物。如榴辉岩和蓝闪片岩一旦出现，即说明岩石已经过高压变质作用。

按照熔融变质方式，甘肃变质岩可分为地壳深层压热熔融变质岩和岩石圈构造动热熔融变质岩两种类型。

地壳深层压热熔融变质岩主要分布在阿尔金山、祁连山西段、北山、龙首山和陇山等地区的古老基底地层中。这类岩石变质程度随埋深度呈纵向变化，由浅至深，变质温度由低变高，变质程度由弱变强。深层次可达最强的麻粒岩相变质程度，浅层次岩石出现弱变质或未变质岩石。岩石圈构造动热熔融变质岩主要分布于红石山、马鬃山、祁连山、冷龙岭和白银厂等造山带地区。这类岩石变质程度呈横向变化，随主构造带距离渐变，常常由绢云母带—黑云母带—石榴石带—蓝晶石带—矽线石带变化，显示变质程度呈递增趋势，表明变质温度逐渐升高。

变质岩中赋存丰富的金属、宝玉石和非金属矿产资源。甘肃著名的矿产有镜铁山沉积变质型铁矿、小柳沟钨矿和肃北县白云石矿等。变质岩还是各种宝石、玉石和观赏石的原石库。著名的酒泉夜光杯就取材于变质橄榄岩或蛇纹石化大理岩。当大理岩中混杂其他物质或保存化石时，可具有各种颜色和花纹，常常是优质的建筑材料，如纯黑色大理岩、红色大理岩、含叠层石大理岩等。纯净的大理岩可加工成汉白玉。人们熟知的和田玉和昆仑玉是透辉石大理岩。红宝石、蓝宝石、绿宝石和翡翠等各种宝石皆产自变质岩或变质火山岩中。玉门市东侧产有石榴石矿。祁连山西段和武山鸳鸯镇地区产蛇纹玉。此外，黄河奇石多是变质岩经河流搬运、冲刷、风化和自然研磨而成。

（朱伟元　文）