當你燒煤的時候,你沒有想到這就是億萬年前的樹木吧。煤,的確更像石頭,不像樹木,隻有把它磨成薄片,拿到顯微鏡下去看,才會發現煤中有植物的花粉孢子。細心的人還可以用肉眼找到煤層中含有樹葉或樹幹的痕跡。

在那安靜的海灣下,正在進行著另一種變化。曾經有過大量的浮遊生物在這種海灣裏繁殖,其中有動物也有植物,它們和水中其他生物的屍體一古腦兒沉在海底,跟軟泥混在一起。由於上麵有一層靜止的水,後來又蓋上了泥沙,保護著這些屍體不受空氣的破壞。可是細菌卻來幫忙了,把屍體進行分解,這回留下的不隻是碳,還有氫。

碳和氫結合在一起,成了一個大家族,這個家族中含碳少的成為氣體,就是天然氣;含碳較多的成為液體,這就是石油。它們都需要有不透水的石頭蓋在上麵,才能關閉在地下。這石頭哪裏來呢?就是那蓋在生物屍體上麵的泥沙所變成的石頭。

還有些生物的屍體堆積在海底,後來造成了磷礦和石灰岩(碳酸鈣)。在動物的骨骼中含磷是很多的,特別是魚骨;另一些動物的甲殼和骨骼中含有許多鈣。磷和鈣分別在海底集中起來,成為礦產。動物的身體中為什麼會有這些元素呢?這是通過吃東西後吸收得來的。

原來,生物也是一個聚集元素的工廠。在“死魚河”的秘密後麵

西藏高原上,有一條奇怪的河流,每隔一定時刻,河麵就浮起了大批死魚,一批又一批。這條河對於魚類來說,是個死亡的陷阱。

魚兒為什麼會死呢?

探險家後來發現,在河底的一個地方,每隔一定時間就湧出一股滾熱的泉水,正碰上這股熱水的魚,雖然不致完全煮熟,但也逃不了死亡的命運。

這種滾熱的泉水在我國許多地方都有,北京、南京、重慶、西安附近都已有發現,並被用來沐浴。

但是泉水為什麼會熱呢?

泉水是從地下來的,泉水很熱,說明地下更熱。地下的確是很熱的,在東北鶴崗煤礦,當地麵鋪滿了白雪的時候,礦井深處卻溫暖如春。

許多地方的調查證明:在地殼中愈深愈熱,大約每下降3米多,溫度就要升高1℃。這樣算起來,在3萬多米深的地殼中,就該有1000℃以上,石頭也會熔成液體了。地殼裏的壓力也很大,比地麵上的大氣壓力約高3萬倍以上,強大的壓力使熔融的物質不能隨意流動,仍然保持固體的狀態。

可是一旦地殼上發生了裂縫,或是別的什麼變動使得壓力減輕了,這些熔融物質馬上就活動起來,向地麵上衝去,這時我們叫它做岩漿。

岩漿是一種成分非常複雜的高熱液體,裏麵是熔融的石頭、水和各種氣體。水和氣體本來早該分離出來的,隻是因為壓力太大,才不得不和熔融的石頭混在一起。

當岩漿衝出地殼來到地麵時,人們說火山噴發了。在這個時刻,岩漿中的氣體和水蒸氣便不再受壓力的束縛,直衝向高空,看起來像一根巨大的煙柱;那些熔融的石頭就在地上流動、焚燒、衝擊著它遇到的一切,處處給人一個“火”的感覺。

火山噴出的氣體中含有許多元素,可惜聚集起來的很少,大多數都散失在空中,隻有硫、雄黃和雌黃(都是硫和砷的化合物)等在火山附近聚集起來,成為礦產。日本是個多火山的國家,所以硫的產量很高。

那些在地上流動的液體噴出物,冷卻後成為石頭。有一些液體物質還被噴到高空,然後冷凝成細屑,再落下來一層層地堆積在一起,這些細屑物質是水泥的老祖宗,古羅馬人用它來建築巨大的宮殿,至今還能用來攙和水泥使用,因此也可算做一種礦產。

並不是所有的岩漿都能衝出地麵,更多的岩漿被囚禁在地殼內,這裏麵活像一個熔爐。礦產挨著“熔爐”有秩序地排列起來

當岩漿向地麵進軍的時候,一路上遇到的石頭都被它熔化了,同時越往上走地殼的壓力越小,岩漿也就更活躍了。但是也有一個致命的弱點在發展,這就是它在沿途散失了不少的熱量,走得愈遠,熱量散失得愈多,岩漿的活動力也就逐漸小了,因此岩漿上升到一定地方就停留下來。隻有在地殼薄弱的地帶,才有火山出現。

囚禁在地殼內的岩漿,要經過很久很久才能冷卻下來。岩漿中差不多包含了地殼上所有的元素。由於岩漿在地下是緩慢地冷卻的,所以能使元素分別聚集起來,成為礦產。

你做過這樣的試驗嗎?把油和水裝在一個杯子裏,用筷子攪幾下,油就成為一個個小圓球散在水裏,讓它靜靜地擱置一段時間後,因為油輕水重,油都聚集在杯子的上部,下麵全是水。

在地殼中也有這樣的作用,一部分沉重的岩漿往下墜,這部分岩漿中鐵和鎂兩種元素含得很多;另一部分較輕的岩漿向上部集中,這裏麵矽和鋁很豐富。於是礦產初步的分家形成了。

由於岩漿的熱量慢慢在散失,溫度一點點降低,一些隻有溫度很高才能熔化的礦物開始分離出來凝結成固體,盡管這時溫度還超過1000℃。這些礦物多半是在石頭中常見的石英、長石、雲母這些東西,它們給我們組成了大量的石頭,這些石頭中最常見的一種就是花崗岩。這一段分離工作是不太叫人滿意的。溫度降低到700℃左右時,還沒有生成多少礦產,在上部的岩漿中僅僅有些磁鐵礦,因為它很重,聚集在“熔爐”的底部。幸而在下部較重的岩漿中還分離出來一些鋼、鎳、鐵、鈦、鉻這些有用的金屬,它們和別的元素化合起來,聚成礦產。貴重的礦物金剛石和白金也是這個時期生成的,不過仍然很分散,往往還得勞駕流水來搬運堆積。

當岩漿中大量的物質凝結出去以後,剩下的岩漿中,水汽和氣體所占的比重就大大增高了,這使得殘餘岩漿的活動性增強。因為水汽和氣體在岩漿中就像孫悟空關在八卦爐中一樣,一心想逃出去,它們的含量愈多,岩漿就愈不穩定。

如果地殼的壓力很大,水汽和氣體就不容易逃走,隻好留在岩漿裏,不過並沒有死心,隻要地殼哪裏有一道哪怕是很細小的裂隙,它們也會鑽出來。

自然,它們還是沒有跑掉,岩漿在裂隙中冷凝下來,造成了許多形體巨大的礦物,像綠柱石、藍寶石、水晶、黃玉……以及許多含有稀有金屬的礦物。

在岩漿鑽進裂隙中時,它會接觸到別的石頭,如果這些石頭所含的元素和它相近還好一點;要是大不相同,岩漿中的一些元素就會跑到周圍的石頭裏去,同時石頭中的一些元素還會熔進岩漿裏來,生成一些新的礦物。重要的研磨材料——剛玉就是在這種場合形成的礦產。

有時地殼的壓力不能迫使水汽和氣體留在岩漿裏,就會像打開汽水瓶子的蓋一樣,氣跑了,液體留了下來。

不過在地下跑路並不是很方便的,一路上碰到石頭的阻攔,石頭中一些元素把水汽和氣體中的一些元素留下來,結合成礦物。又因為愈靠近地麵,溫度、壓力都降低了,環境起了變化,原來在氣體中結合得很好的元素,比如錫和氯、氟,到這裏也鬧著要分手了,錫和水汽中的氧結合起來成為錫石。在氣體和水汽前進過程中形成的礦產,還有鐵礦、鎢礦、鉍礦、砷礦等。

岩漿的溫度繼續降低,直降到374℃時,水蒸氣已經可以開始凝結成水了。自然,這種水的溫度很高。這熱水溶解了大量物質,成為一種含有許多種元素的溶液,沿著地殼中的裂隙上升,它行動起來可比岩漿活潑多啦。一路上它和碰到的石頭發生變化,一些元素集中到石頭裏去,同時,石頭中的元素也跑到溶液中來,在旅途中愈是上升,溶液的溫度愈是降低,不斷地有礦物從溶液中跑出來。最先跑出來的是錫石、鎢礦、鋁礦……緊接著分離出來的有金、銀、銅、鉛、鋅、鈷、鎳、鈣、鎂等許多金屬的礦物。

當溫度低到175℃以下時,差不多溶液中所有的礦物都分離出來了,最後一批跑出來的是水銀、銻、砷、鋇的礦物以及螢石、方解石、菱鐵礦(鐵的碳酸鹽)等許多礦物。

這些礦物聚集在地殼中的裂縫或是空洞裏,成為重要的礦產,許多有價值的金屬礦都是這樣生成的。

地下熔爐成了集中地殼裏的元素的另一種“工廠”,熔爐的中央冷卻後就結成石頭,在它的邊緣和周圍的石頭中就生成許多礦產,並且都是有秩序地排列著。那些在高溫生成的礦物一般聚集在靠近爐子的地方,那些在低溫下生成的礦物是在距離爐子較遠的地方。不過,在自然界中變化是複雜的,有時,礦物也並不嚴格遵守秩序,這隻是個大致的規律。石頭告訴我們些什麼

在造成礦產的過程中也造成了石頭。或者說得更準確些,是在造成石頭的過程中形成了礦產,因為石頭要比礦多得多,礦藏在石頭裏,就像大海裏的一根針。

一部分石頭是在地下熔爐中造成的,還有少量的石頭是岩漿跑到地麵形成的;它們是一母所生,都叫火成岩或是岩漿岩。不過,在地麵凝結的石頭裏,礦物顆粒都很細;在地下深處凝結的石頭中,礦物的顆粒很粗。像花崗岩就是著名的火成岩。

火成岩常常一大塊一大塊地出現,通常比較結實,它占去了地殼的一大部分。但是在地麵上碰見的火成岩並不是很多,因為它本是埋在地下的,隻是因為地殼上發生變動,把它頭上蓋著的石頭搬走了,這才露了出來。

蓋在火成岩上的是什麼石頭呢?常常是海洋、湖泊、沼澤裏的泥沙堆積變成的石頭,這叫做沉積岩。泥沙本來也是石頭,這些石頭有火成岩,也有早些時候生成的沉積岩,它們在地麵上受著日曬雨淋,慢慢破裂,大塊變小塊,小塊變泥沙,然後被流水、風、冰川帶到低窪的地方堆積起來;這些泥沙靜靜地躺在海底、湖底、山麓……一層層愈來愈厚,在下層所受的壓力也愈來愈大。長年累月,過了很多世紀,泥沙變成了石頭。有時候,有些另外的物質鑽到泥沙中把它們膠結起來,使它們變硬。前麵說到的一些礦產的形成,正是在這個過程中進行的。

沉積岩由於泥沙的性質、顆粒的粗細、顏色等的不同,看起來是一層一層的,像書頁一樣,很容易與火成岩區別開來。

沉積岩在地殼中所占的分量,比火成岩少得多,但是陸地表麵的大部分為沉積岩覆蓋,因此也很重要。

火成岩和沉積岩在生成以後,如果受到巨大的壓力、熱力等作用,可以重新調整內部的組織,變成新的岩石。比如大理岩就是石灰岩受熱變成的,這類石頭叫做變質岩,它們往往兼有火成岩和沉積岩的某些特性。