隴原的土石山川

地質(zhì)學(xué)中的“巖石”包括固結(jié)的基巖和松散的土石。巖石是國土的物質(zhì)基礎(chǔ)，膠結(jié)的和松散的土石構(gòu)成山脈、平原、河川及溝谷。

巖石由鋁硅酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽或單一元素的結(jié)晶體、隱晶體或非結(jié)晶體礦物構(gòu)成。根據(jù)成因特點(diǎn)，巖石可分為三大類：沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖。其中，巖漿巖再分為侵入巖和火山巖。變質(zhì)巖是沉積巖和巖漿巖在地質(zhì)構(gòu)造—熱力作用下，發(fā)生物理和化學(xué)變化所形成的變質(zhì)巖石。

甘肅地處造山活動地區(qū)，沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖，相型多樣，類型齊全。

甘肅的沉積巖

甘肅的沉積巖是最常見的層狀巖石。絕大多數(shù)地層都由沉積巖組成。

沉積巖是地殼中先存巖石，經(jīng)地質(zhì)構(gòu)造—巖漿活動等地球內(nèi)應(yīng)力和風(fēng)吹日曬、冰凍水蝕等外應(yīng)力作用而破碎剝蝕，而后經(jīng)水流或泥石流搬運(yùn)，在江河湖海中沉淀或在山前低地堆積再造而成。沉積巖主要礦物成分為長石、石英、云母及少量稀重礦物積物等陸源巖石碎屑和溶解于水中的硅酸鹽、碳酸鹽等化學(xué)淀積物。地質(zhì)學(xué)家根據(jù)巖石主要礦物成分、含量、粒度、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，將其分類為礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖、石灰?guī)r、白云巖和硅質(zhì)巖等等。

肅南二疊紀(jì)砂巖中的波痕

通過一個(gè)簡單而通俗的模式，可以演繹沉積巖的形成過程：一個(gè)大陸山區(qū)，先前已經(jīng)存在的巖石暴露在地表，長期經(jīng)受風(fēng)吹日曬、冰雪冷凍、水流侵蝕等外應(yīng)力風(fēng)化剝蝕，或遭受地殼運(yùn)動，巖層張性斷裂、壓性破裂和地震崩塌等內(nèi)應(yīng)力作用，成為巖石塊體和碎屑。巖石塊體大者如樓房體積，小者似礫石，其間充填沙和泥。經(jīng)水流搬運(yùn)在江河湖海等低洼處堆積下來。水流在搬運(yùn)的同時(shí)，對巖石塊體和碎屑粒度大小進(jìn)行分選。大型巖塊在未出山前便最先停留下來。當(dāng)山洪暴發(fā)，中小型石塊和沙泥便沿山谷一瀉而下，成為泥石流沖向山外，最終在山前堆積成為洪積扇。甘肅有許多著名的洪積扇，如像平?jīng)鐾碣_世崆峒山礫巖和新生代昌馬洪積扇等。祁連山山前的昌馬洪積扇是亞洲最大的洪積扇。隨著江河水流前行，不斷分選和磨圓的巖塊和泥沙沖向下游，直至流入湖泊或大海沉淀聚集，經(jīng)壓實(shí)和膠結(jié)成為層狀疊置的礫巖、砂巖和泥巖。

肅南古近紀(jì)白楊河組沙礫巖風(fēng)蝕地貌

水是沉積巖形成的重要介質(zhì)。水流不僅搬運(yùn)沉積物，同時(shí)溶解了巖石碎屑中的石灰質(zhì)（碳酸鈣）、硅質(zhì)（硅酸鹽）等化學(xué)物質(zhì)。這些溶解物同時(shí)在湖盆和海盆中沉積形成碳酸鹽巖（石灰?guī)r）和硅質(zhì)巖，類似家中燒水壺內(nèi)的石灰質(zhì)殘?jiān)恋?。水體中有各種各樣的生物遺體和遺跡，伴隨沉積物的沉淀而被埋葬成為化石。

沉積物中含有豐富的有益元素和物質(zhì)。這些物質(zhì)隨著沉積巖的沉積過程，聚集生成礦床。成縣—徽縣地區(qū)大型鉛鋅礦、瑪曲縣大水和宕昌縣橋頭大型金礦、玉門市和慶陽地區(qū)油氣礦田、華亭與窯街煤礦等等，都是我們耳聞目睹的大型沉積礦床。許多保存完好、美觀的生物化石如菊石、腕足類、珊瑚類、魚類、恐龍、鳥類、昆蟲、植物、硅化木和琥珀等已成為博物館、科研學(xué)校和收藏家潛心收藏的珍品。

甘肅的巖漿巖

甘肅廣泛出露巖漿巖。侵入巖和火山巖都很發(fā)育。

巖漿巖是地球深部炙熱巖漿，侵入地殼或噴溢地表，經(jīng)冷卻后形成的巖石。侵入地殼中的巖漿巖稱為侵入巖；噴溢于地表的巖漿巖稱為火山巖。該類巖石一般由結(jié)晶礦物或隱晶質(zhì)礦物構(gòu)成，不具層狀構(gòu)造，不含化石。巖漿巖的化學(xué)成分主要為鋁硅酸鹽，礦物成分主要有橄欖石、輝石、角閃石、長石、石英和云母等。

根據(jù)巖石化學(xué)成分，甘肅的巖漿巖可劃分為超基性巖、基性巖、中性巖和酸性巖四種類型。

超基性和基性巖，以高密度鐵和鎂為主要成分，故又稱為超鎂鐵質(zhì)巖和鎂鐵質(zhì)巖，來源于地幔巖漿。因這類巖石大多呈深綠色，故又稱為蛇綠巖。常見巖石有橄欖巖、輝石橄欖巖、輝石巖、角閃巖、輝長輝綠巖等侵入巖，以及玄武質(zhì)火山巖和同質(zhì)火山凝灰?guī)r等。

甘肅的蛇綠巖主要出露于北山地區(qū)的紅石山、馬鬃山、紅柳河，祁連山的魚兒紅、肅南九個(gè)泉、天水關(guān)子鎮(zhèn)等板塊拼接帶（板塊縫合帶），以及龍首山金昌和肅北縣大道爾吉等裂谷構(gòu)造地區(qū)。甘肅的超基性巖賦存豐富的重金屬礦產(chǎn)。金昌超基性巖以產(chǎn)鎳而聞名于世，素有鎳都之稱。肅北地區(qū)的超基性巖產(chǎn)鉻鐵礦及石棉礦等。與基性巖有關(guān)的礦產(chǎn)，當(dāng)推白銀廠銅、金礦床。號稱寶石之王的南非鉆石產(chǎn)于金佰利桶狀基性火山巖中。酒泉夜光杯的材料取自祁連山的超基性巖石蛇紋巖和蛇紋石化大理巖。清水縣著名的奇石“鮑公石”是輝長巖，屬基性噴溢火山巖。

中性和酸性巖由密度較低的硅、鋁質(zhì)為主要成分，統(tǒng)稱花崗質(zhì)巖，由中酸性侵入巖、中酸性火山巖及其凝灰?guī)r組成。中酸性巖的一部分源于地幔中的殼?；烊蹘r漿房及其分餾；另一部分來自地殼深部熱力重熔巖漿。常見巖石有花崗巖、長石花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖和石英閃長巖等侵入巖，及以安山巖、流紋巖及同質(zhì)凝灰?guī)r為主的中酸性火山巖。甘肅的中酸性花崗質(zhì)巖及其火山巖主要分布于紅石山、馬鬃山、紅柳河和肅南等板塊縫合帶旁側(cè)的活動大陸邊緣帶，俗稱巖漿弧帶。此外，甘南迭山、合作美武、岷縣—宕昌、武山碌碡壩、肅北縣查干布爾嘎斯及野馬南山等大型斷裂構(gòu)造帶亦有分布。甘肅中酸性巖賦存有金、銀、銅、鉛、鋅、鎢、錫和鉬等多金屬礦產(chǎn)。此外，塊度好，色澤美觀的花崗巖還是絕佳的建筑材料。

蛇綠巖是大洋巖石圈的基本物質(zhì)構(gòu)成，巖石比重較大。大陸巖石圈不同于大洋巖石圈，在超鎂鐵質(zhì)巖圈層之上疊加有中酸性花崗質(zhì)巖和沉積巖，平均比重相對較輕，浮在液態(tài)上地幔軟流圈之上。大陸巖石圈與大洋巖石圈不是連續(xù)的，二者間以海溝式深斷裂接觸，成為不同的巖石圈板塊。如現(xiàn)今的亞洲大陸東緣的日本與太平洋之間以馬六甲海溝相隔。海溝西側(cè)為亞洲大陸板塊，海溝東側(cè)為太平洋板塊。

現(xiàn)以祁連造山帶演化為例說明巖漿巖形成機(jī)理和過程：裂谷—洋脊擴(kuò)張—大洋生成超基性基性巖。由于大洋巖石圈的超基性基性巖比重大，而北側(cè)大陸巖石圈比重小，浮在軟流圈之上；而太平洋巖石圈比重大則下沉，并沿海溝下插直至地幔而被熔融，并與地幔巖漿同熔，形成以中酸性巖漿為主的巖漿房。當(dāng)巖漿房的巖漿向上噴流，在其上的大陸發(fā)生巖漿侵入和噴溢，生成花崗質(zhì)巖石為主的中酸性侵入巖和以安山巖和流紋巖為主的島弧型中酸性火山巖。

甘肅的變質(zhì)巖

甘肅地處造山帶地區(qū)，前寒武紀(jì)地層分布廣泛，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動頻繁；因此變質(zhì)巖十分發(fā)育，變質(zhì)類型多樣，變質(zhì)序列齊全。

變質(zhì)巖是一類經(jīng)過熱—動力改造加工形成的特殊巖石。正常沉積巖和巖漿巖，在特定的動力—熱力—壓力環(huán)境下，發(fā)生部分熔融，形成混合巖漿或交代型巖漿，經(jīng)重結(jié)晶生成新的巖石，成為變質(zhì)巖。因?yàn)檫@種巖石在物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)等方面已經(jīng)發(fā)生根本變化，所以它既不是沉積巖，也不是巖漿巖。常見變質(zhì)巖類型有片麻巖、片巖、變粒巖、板巖、千枚巖、糜棱巖、石英巖和大理巖等。

導(dǎo)致巖石變質(zhì)的原因，主要是地殼深部溫度、巖石圈構(gòu)造運(yùn)動擠壓及其疊加所產(chǎn)生的熱力、動力和壓力作用。常見的變質(zhì)巖有片麻巖、混合巖、片巖、變粒巖、板巖、千枚巖和糜棱巖等。常見的變質(zhì)礦物有絹云母、綠泥石、石榴石、角閃石、紫蘇輝石、矽線石、藍(lán)晶石、紅柱石、堇青石、葡萄石、綠纖石、透輝石和透閃石等。這些礦物分別代表不同溫度下的產(chǎn)物，指示溫度變化。變質(zhì)程度主要根據(jù)特征變質(zhì)礦物加以判定。含紫蘇輝石的麻粒巖相變質(zhì)巖變質(zhì)程度最高；含角閃石、矽線石和藍(lán)晶石的變質(zhì)巖變質(zhì)程度中等；含石榴石、黑云母和絹云母的變質(zhì)巖變質(zhì)程度低；葡萄石和綠纖石是極低溫特征變質(zhì)礦物。而有一些特殊巖石則是特定壓力環(huán)境下的變質(zhì)產(chǎn)物。如榴輝巖和藍(lán)閃片巖一旦出現(xiàn)，即說明巖石已經(jīng)過高壓變質(zhì)作用。

按照熔融變質(zhì)方式，甘肅變質(zhì)巖可分為地殼深層壓熱熔融變質(zhì)巖和巖石圈構(gòu)造動熱熔融變質(zhì)巖兩種類型。

地殼深層壓熱熔融變質(zhì)巖主要分布在阿爾金山、祁連山西段、北山、龍首山和隴山等地區(qū)的古老基底地層中。這類巖石變質(zhì)程度隨埋深度呈縱向變化，由淺至深，變質(zhì)溫度由低變高，變質(zhì)程度由弱變強(qiáng)。深層次可達(dá)最強(qiáng)的麻粒巖相變質(zhì)程度，淺層次巖石出現(xiàn)弱變質(zhì)或未變質(zhì)巖石。巖石圈構(gòu)造動熱熔融變質(zhì)巖主要分布于紅石山、馬鬃山、祁連山、冷龍嶺和白銀廠等造山帶地區(qū)。這類巖石變質(zhì)程度呈橫向變化，隨主構(gòu)造帶距離漸變，常常由絹云母帶—黑云母帶—石榴石帶—藍(lán)晶石帶—矽線石帶變化，顯示變質(zhì)程度呈遞增趨勢，表明變質(zhì)溫度逐漸升高。

變質(zhì)巖中賦存豐富的金屬、寶玉石和非金屬礦產(chǎn)資源。甘肅著名的礦產(chǎn)有鏡鐵山沉積變質(zhì)型鐵礦、小柳溝鎢礦和肅北縣白云石礦等。變質(zhì)巖還是各種寶石、玉石和觀賞石的原石庫。著名的酒泉夜光杯就取材于變質(zhì)橄欖巖或蛇紋石化大理巖。當(dāng)大理巖中混雜其他物質(zhì)或保存化石時(shí)，可具有各種顏色和花紋，常常是優(yōu)質(zhì)的建筑材料，如純黑色大理巖、紅色大理巖、含疊層石大理巖等。純凈的大理巖可加工成漢白玉。人們熟知的和田玉和昆侖玉是透輝石大理巖。紅寶石、藍(lán)寶石、綠寶石和翡翠等各種寶石皆產(chǎn)自變質(zhì)巖或變質(zhì)火山巖中。玉門市東側(cè)產(chǎn)有石榴石礦。祁連山西段和武山鴛鴦鎮(zhèn)地區(qū)產(chǎn)蛇紋玉。此外，黃河奇石多是變質(zhì)巖經(jīng)河流搬運(yùn)、沖刷、風(fēng)化和自然研磨而成。

（朱偉元　文）