第五十八篇 打开地下宝库的钥匙 原载1957年少年儿童出版社《打开地下宝库的钥匙》。 地质学家的谜 淝水静静地从八公山前流过,这儿是历史上著名的战场,就是那使得秦王荷坚 感到“草木皆兵”的地方。多少年来无数的人从山下走过,谁也没有发现什么矿。 1946年6月, 地质学家谢家荣和他的伙伴来到这里,山上山下跑来跑去,最后 他们作出推断:山前的地下,有着丰富的煤田! 随后搬来了机器,从9月30日起,开始向地下钻眼,仅仅钻了7天,在地下近20 多米深的地方,果然碰到了煤层,这层煤足足有3米多厚。1年以后,探出的煤已有 24层,其总厚度是39米左右!现在,这里成了在五年计划中占有重要地位的矿山。 类似这样的事情并不算少,往往在一般人看来很平常的地方,地质学家却跑来 宣布:这是块宝地,地下有这种或是那种矿产。 你呢?你什么也没有看见。 难道地质学家长着封神榜上杨任有的神眼?不是,他不过是掌握了发现矿产的 规律,得到了打开地下宝库的钥匙。 钥匙藏在哪里呢?藏在石头里。为了掌握它,我们便要研究地球上的石头。 我们地球的外壳是石头构成的,大约有15~70千米厚。现在我们采矿的活动, 仅在它的上层约5千米厚这一部分。 任何矿藏都躲在这石头的海洋里。 石头是矿物的堆积体。 矿物呢?矿物是几种元素在自然中生成的化合物,比如黄铁矿是硫和铁的化合 物;也还有少数矿物是在自然界中单独存在的元素,比如天然金、硫磺等。 地球上矿物的种类很多,我们已经知道的就有2000多种,目前对我们有用的不 过200多种。 对我们用处不大的矿物,纵然聚集得很多,也不能称为矿产;对我们有用的矿 物,如果太分散,不便于取用,也不能成为矿产。 矿产是又要有用,又要集中。 在许多石头中都有含铁的矿物,但由于铁的含量太少,这显然不能当做铁矿来 开采。 其实铁在地壳中并不算是含量很少的元素。 有人对地下16千米以上这层地壳进行了分析,平均算起来,铁仅占了这部分地 壳总重量的4.2%,最多的是氧(49.13%)、硅(26%),此外像铝(7.45%)、 钙(3.25%)、镁(2.35%)、钠(2.4%)、钾(2.35%)、氢(1%)也比较多, 其他的元素都不到1%,像铜只占万分之一,银只占千万分之一。 要是元素在地壳中总是这样平均分布,我们就无矿可寻了。 幸而在地壳中,元素没有中止过运动,在合适的条件下,它们就生成有用的矿 物,并且大量聚集起来,成为值得开采的矿产。 元素在地壳中是怎样聚集起来的呢? 这就是我们要掌握的找矿规律之一。 黑口湾的故事 在《一滴水旅行记》(阿尔汉格里斯基著,少年儿童出版社出版)这本书的开 头,有个黑口湾的故事。黑口湾是里海东岸的一个海湾,又浅又大,一条宽宽的水 道将它和里海相连,海水汹涌地流进来,可是不见再流出去,就像海湾底下有个无 底洞,再多的海水也装不满。 100年以前, 一支探险队来到这里,有个勇敢的人席列布卓夫,坐着小船在海 湾里找了好几天,他调查的结果证明,这儿没有什么无底洞。 可是海水上哪儿去了呢? 上天去了。原来这个海湾的周围是火热的沙漠,海湾简直像只大锅子,锅子里 的海水受着高热的煎熬,水分蒸发了。 海水中不光是水,还溶有各种各样的盐。水分跑掉了,盐留了下来。 这里的蒸发进行得很快,虽然不断涌进了海水,但也仅能维持海湾不致干涸。 水没有增多,可是盐却愈来愈多了。不幸的鱼儿从里海游进海湾,一会儿就翻转肚 皮死去了,这是由于水中的盐分太浓了啊! 多少水能溶解多少盐,是有个限度的,多余的盐不得不从水中分离出来,沉积 在海底。 盐的种类很多,它们从水中分离出来的早晚也不是一致的。当有的盐类物质, 像石膏感到在海水中太挤,呆不下去了,沉淀在海底的时候,另外一些盐类,像食 盐住在海水中却觉得很宽敞,必须等到海水中的食盐增加得更多,这才沉积到海底, 成为岩盐。 这样,海湾像个“化学工厂”,替我们把有用的盐类分别集中起来。像石膏、 岩盐、芒硝、天然碱、硼砂、光卤石……许多矿 <!——海湾里的盐是这样堆积起来的——> <!——海湾里的盐是这样堆积起来的——>产,多半是在类似黑口湾的海湾或 内陆湖泊中形成的。 不过这种“化学工厂”的生产是有条件的,如果那里的气候既不炎热又不干燥, 海湾就不会像只被火烧的锅子,上面那些矿产也就不能造成了。 那么,“工厂”的生产是不是停顿了呢?不,它往往又找到了别的工作。原来 有些矿的生成不是由于海湾起了锅子的作用,而是由于几种元素在水中相遇,它们 结合起来生成了不易溶解的矿物,沉淀在水底便成为矿产。这种作用不限于海湾, 在湖泊、沼泽中都有。 在“工厂”中有时还有“工人”来帮助工作。这就是细菌,说它是“工人”是 很不妥当的,因为它并没有想到造成什么矿产,只是为了自己要吃东西。有的细菌 喜欢吃铁,有的细菌喜欢吃锰。自然,它们吃下去并不能使铁、锰化为乌有,相反 地是替我们从中搜集了大量的金属,并使它们沉积起来。一个细菌是渺小的,但是 无数个细菌长期的积累,也就能聚集起巨大的矿藏。 铁矿、锰矿、铜矿的一部分,就是在上面这种“工厂”中造成的。 工厂要生产,就得消耗原料。海水、湖水中的原料是哪里来的呢? 是水从地壳中带来的,水把石头中能够溶解的物质都溶化了,不能溶解的物质 就被水冲走,直到水流的力量微弱,实在带不动了,才把它们扔下。 “万川归大海”,每年全世界河流带到海洋中的溶解物,达到几十亿吨。 大量的物质被水从石头中带走了,但是有些矿物却仍然顽强地留了下来。由于 许多元素跑掉了,它们在这里所占的比重便大大提高了,以致可以当做矿产来开采。 像提炼铝的铝土矿,烧瓷器用的高岭土,大都是这样生成的。 我们不要忘记,当水溶解了石头中的一些物质以后,并不是全部流到海里,还 有一部分是渗入到地下,它们有的在地下的裂缝或是空间中沉淀起来;有的和地下 的石头发生作用,慢慢地把原来在石头中的一些元素排挤出去。这样,厚厚的石灰 岩,竟可以变成褐铁矿!在我们看来非常平静的地下,却充满了斗争。在地下沉淀 和斗争中生成的矿产种类很多,有铁、锰、铜、钒、重晶石、石膏、菱镁矿……但 是埋藏量往往不很大。 如果水在地上碰到的不是普通的石头,而是已经生成的矿石,那么它可以把矿 物溶解,带到地下再一次堆积起来,这样也可能生成有价值的矿产,像部分铁、钴、 镍、铜、铅、锌等金属矿,就是由这种原因生成的。 那些被水花了相当力量才带走的不溶物质,有时也能成为矿藏,当水流突然缓 和时,它们便大量堆积起来,像山麓、河口、洼地、河流弯曲处,都是它们的藏身 之所。金、锡石、石英、磁铁矿、金刚石和宝石等,就可能形成这类矿藏,因为它 们不怕磨损,也不怕风化。水,是把地壳分散的元素集中起来的勤劳工人。 生物工厂 在我们日常生活中,碳是最容易接触到的元素。我们吐出的每一口气中都含有 碳元素。全人类每年大约有2.7亿吨碳吐到空气中。 碳在我们的印象中,是地球上特别丰富的元素。最上等的无烟煤就含碳95%以 上,这些煤在地下聚集成大片的煤田,一层就厚到100多米,宽广到几千平方千米。 然而地壳中碳的含量只不过占到各种元素总量的0.35%。 这么多的碳是怎样聚集起来的呢? 这是另一个“工厂”所做的工作。 这个“工厂”今天还在继续不断地工作哩!它就是植物。植物的根从土壤中吸 取水和溶解在水里的无机盐,植物的叶从空气中吸来二氧化碳。大气中的二氧化碳 可多啦! “工厂”所需要的原料是不缺的,可是还需要有动力才能开工。动力是什么呢? 是阳光。 经过“加工”的原料,变成了脂肪、淀粉、糖,它们都是碳、氢、氧的化合物, 供应着植物生长的需要。这样碳就在植物体内定居下来了。 当气候温和、雨水充足的时候,植物就长得特别茂盛,这说明原料和动力都充 足,“工厂”的开工情况很好。可是原料会不会消耗完呢? 假如空气中没有了二氧化碳,“工厂”就不得不停工、关厂;植物死亡了,依 靠吃植物的动物也就跟着灭绝,那些食肉的动物最后也没有东西可吃了,大地上将 没有一点生机。 幸而空气中的二氧化碳永远用不完,除了动物吐出来的二氧化碳以外,它还不 断地从水里和地下得到补充。因为动物吃下去含碳的东西,一部分被留下来,另一 部分制成二氧化碳送到空气中;当动植物死亡以后,它们的尸体慢慢腐败,碳又会 从尸体中逃出来,变成二氧化碳再跑到空气中。 不过,并不是所有尸体的遭遇都相同。在那沼泽中的丛林下,大量的落叶和死 树堆积在阴暗和潮湿的地上,这里有的是水和烂泥,然而空气却很少。植物尸体中 的碳要想逃出去,就需要许多空气中的氧来和它结合。 于是,另一种变化发生了,沼泽中的许多细菌进行了分解尸体的工作。它们的 工作很有价值,把尸体中的碳保留在地下了。 碳元素开始了新的集中过程。 植物的尸体埋在地下经过了若干万年,变成烂糟糟的黄褐色的一团,质地疏松, 常常吸收大量的水,碳的含量也就大大提高了。在植物的组织里,碳的含量通常不 过占40%左右,而在这种物质中,碳的含量可以达到50%~60%,我们叫它做泥炭。 泥炭和植物原来的样子完全不同,不过在它的中间,常常还保留一些没有变化 的植物纤维,从这纤维上,我们看得出来它是由植物变来的。 <!——煤层中的植物遗迹——> <!——煤层中的植物遗迹——> 又过了不知几千几百万年,森林早已消失了,沼泽中盖满了泥沙,泥沙又变成 了石头,泥炭埋到地下去了,它受着沉重的压力,加上地球内部热力的烘烤,使得 泥炭中的碳聚集得愈来愈紧密,其他的物质却逐渐跑掉了,最后它变成了乌黑发亮 的石头,这就是煤。煤在地下埋藏得愈久,所含的碳就愈多,火力也就愈旺。 当你烧煤的时候,你没有想到这就是亿万年前的树木吧。煤,的确更像石头, 不像树木,只有把它磨成薄片,拿到显微镜下去看,才会发现煤中有植物的花粉孢 子。细心的人还可以用肉眼找到煤层中含有树叶或树干的痕迹。 在那安静的海湾下,正在进行着另一种变化。曾经有过大量的浮游生物在这种 海湾里繁殖,其中有动物也有植物,它们和水中其他生物的尸体一古脑儿沉在海底, 跟软泥混在一起。由于上面有一层静止的水,后来又盖上了泥沙,保护着这些尸体 不受空气的破坏。可是细菌却来帮忙了,把尸体进行分解,这回留下的不只是碳, 还有氢。 碳和氢结合在一起,成了一个大家族,这个家族中含碳少的成为气体,就是天 然气;含碳较多的成为液体,这就是石油。它们都需要有不透水的石头盖在上面, 才能关闭在地下。这石头哪里来呢?就是那盖在生物尸体上面的泥沙所变成的石头。 还有些生物的尸体堆积在海底,后来造成了磷矿和石灰岩(碳酸钙)。在动物 的骨骼中含磷是很多的,特别是鱼骨;另一些动物的甲壳和骨骼中含有许多钙。磷 和钙分别在海底集中起来,成为矿产。动物的身体中为什么会有这些元素呢?这是 通过吃东西后吸收得来的。 原来,生物也是一个聚集元素的工厂。 在“死鱼河”的秘密后面 西藏高原上,有一条奇怪的河流,每隔一定时刻,河面就浮起了大批死鱼,一 批又一批。这条河对于鱼类来说,是个死亡的陷阱。 鱼儿为什么会死呢? 探险家后来发现,在河底的一个地方,每隔一定时间就涌出一股滚热的泉水, 正碰上这股热水的鱼,虽然不致完全煮熟,但也逃不了死亡的命运。 这种滚热的泉水在我国许多地方都有,北京、南京、重庆、西安附近都已有发 现,并被用来沐浴。 但是泉水为什么会热呢? 泉水是从地下来的,泉水很热,说明地下更热。地下的确是很热的,在东北鹤 岗煤矿,当地面铺满了白雪的时候,矿井深处却温暖如春。 许多地方的调查证明:在地壳中愈深愈热,大约每下降3米多,温度就要升高1 ℃。 这样算起来,在3万多米深的地壳中,就该有1000℃以上,石头也会熔成液体 了。 地壳里的压力也很大,比地面上的大气压力约高3万倍以上,强大的压力使熔 融的物质不能随意流动,仍然保持固体的状态。 可是一旦地壳上发生了裂缝,或是别的什么变动使得压力减轻了,这些熔融物 质马上就活动起来,向地面上冲去,这时我们叫它做岩浆。 岩浆是一种成分非常复杂的高热液体,里面是熔融的石头、水和各种气体。水 和气体本来早该分离出来的,只是因为压力太大,才不得不和熔融的石头混在一起。 当岩浆冲出地壳来到地面时,人们说火山喷发了。在这个时刻,岩浆中的气体 和水蒸气便不再受压力的束缚,直冲向高空,看起来像一根巨大的烟柱;那些熔融 的石头就在地上流动、焚烧、冲击着它遇到的一切,处处给人一个“火”的感觉。 火山喷出的气体中含有许多元素,可惜聚集起来的很少,大多数都散失在空中, 只有硫、雄黄和雌黄(都是硫和砷的化合物)等在火山附近聚集起来,成为矿产。 日本是个多火山的国家,所以硫的产量很高。 那些在地上流动的液体喷出物,冷却后成为石头。有一些液体物质还被喷到高 空,然后冷凝成细屑,再落下来一层层地堆积在一起,这些细屑物质是水泥的老祖 宗,古罗马人用它来建筑巨大的宫殿,至今还能用来搀和水泥使用,因此也可算做 一种矿产。 并不是所有的岩浆都能冲出地面,更多的岩浆被囚禁在地壳内,这里面活像一 个熔炉。 矿产挨着“熔炉”有秩序地排列起来 当岩浆向地面进军的时候,一路上遇到的石头都被它熔化了,同时越往上走地 壳的压力越小,岩浆也就更活跃了。但是也有一个致命的弱点在发展,这就是它在 沿途散失了不少的热量,走得愈远,热量散失得愈多,岩浆的活动力也就逐渐小了, 因此岩浆上升到一定地方就停留下来。只有在地壳薄弱的地带,才有火山出现。 囚禁在地壳内的岩浆,要经过很久很久才能冷却下来。岩浆中差不多包含了地 壳上所有的元素。由于岩浆在地下是缓慢地冷却的,所以能使元素分别聚集起来, 成为矿产。 你做过这样的试验吗?把油和水装在一个杯子里,用筷子搅几下,油就成为一 个个小圆球散在水里,让它静静地搁置一段时间后,因为油轻水重,油都聚集在杯 子的上部,下面全是水。 在地壳中也有这样的作用,一部分沉重的岩浆往下坠,这部分岩浆中铁和镁两 种元素含得很多;另一部分较轻的岩浆向上部集中,这里面硅和铝很丰富。于是矿 产初步的分家形成了。 由于岩浆的热量慢慢在散失,温度一点点降低,一些只有温度很高才能熔化的 矿物开始分离出来凝结成固体,尽管这时温度还超过1000℃。这些矿物多半是在石 头中常见的石英、长石、云母这些东西,它们给我们组成了大量的石头,这些石头 中最常见的一种就是花岗岩。 这一段分离工作是不太叫人满意的。温度降低到700 ℃左右时,还没有生成多少矿产,在上部的岩浆中仅仅有些磁铁矿,因为它很重, 聚集在“熔炉”的底部。幸而在下部较重的岩浆中还分离出来一些钢、镍、铁、钛、 铬这些有用的金属,它们和别的元素化合起来,聚成矿产。贵重的矿物金刚石和白 金也是这个时期生成的,不过仍然很分散,往往还得劳驾流水来搬运堆积。 当岩浆中大量的物质凝结出去以后,剩下的岩浆中,水汽和气体所占的比重就 大大增高了,这使得残余岩浆的活动性增强。因为水汽和气体在岩浆中就像孙悟空 关在八卦炉中一样,一心想逃出去,它们的含量愈多,岩浆就愈不稳定。 如果地壳的压力很大,水汽和气体就不容易逃走,只好留在岩浆里,不过并没 有死心,只要地壳哪里有一道哪怕是很细小的裂隙,它们也会钻出来。 自然,它们还是没有跑掉,岩浆在裂隙中冷凝下来,造成了许多形体巨大的矿 物,像绿柱石、蓝宝石、水晶、黄玉……以及许多含有稀有金属的矿物。 在岩浆钻进裂隙中时,它会接触到别的石头,如果这些石头所含的元素和它相 近还好一点;要是大不相同,岩浆中的一些元素就会跑到周围的石头里去,同时石 头中的一些元素还会熔进岩浆里来,生成一些新的矿物。重要的研磨材料——刚玉 就是在这种场合形成的矿产。 有时地壳的压力不能迫使水汽和气体留在岩浆里,就会像打开汽水瓶子的盖一 样,气跑了,液体留了下来。 不过在地下跑路并不是很方便的,一路上碰到石头的阻拦,石头中一些元素把 水汽和气体中的一些元素留下来,结合成矿物。又因为愈靠近地面,温度、压力都 降低了,环境起了变化,原来在气体中结合得很好的元素,比如锡和氯、氟,到这 里也闹着要分手了,锡和水汽中的氧结合起来成为锡石。在气体和水汽前进过程中 形成的矿产,还有铁矿、钨矿、铋矿、砷矿等。 岩浆的温度继续降低, 直降到374℃时,水蒸气已经可以开始凝结成水了。自 然,这种水的温度很高。这热水溶解了大量物质,成为一种含有许多种元素的溶液, 沿着地壳中的裂隙上升,它行动起来可比岩浆活泼多啦。一路上它和碰到的石头发 生变化,一些元素集中到石头里去,同时,石头中的元素也跑到溶液中来,在旅途 中愈是上升,溶液的温度愈是降低,不断地有矿物从溶液中跑出来。最先跑出来的 是锡石、钨矿、铝矿……紧接着分离出来的有金、银、铜、铅、锌、钴、镍、钙、 镁等许多金属的矿物。 当温度低到175℃以下时, 差不多溶液中所有的矿物都分离出来了,最后一批 跑出来的是水银、锑、砷、钡的矿物以及萤石、方解石、菱铁矿(铁的碳酸盐)等 许多矿物。 这些矿物聚集在地壳中的裂缝或是空洞里,成为重要的矿产,许多有价值的金 属矿都是这样生成的。 地下熔炉成了集中地壳里的元素的另一种“工厂”,熔炉的中央冷却后就结成 石头,在它的边缘和周围的石头中就生成许多矿产,并且都是有秩序地排列着。那 些在高温生成的矿物一般聚集在靠近炉子的地方,那些在低温下生成的矿物是在距 离炉子较远的地方。不过,在自然界中变化是复杂的,有时,矿物也并不严格遵守 秩序,这只是个大致的规律。 石头告诉我们些什么 在造成矿产的过程中也造成了石头。或者说得更准确些,是在造成石头的过程 中形成了矿产,因为石头要比矿多得多,矿藏在石头里,就像大海里的一根针。 一部分石头是在地下熔炉中造成的,还有少量的石头是岩浆跑到地面形成的; 它们是一母所生,都叫火成岩或是岩浆岩。不过,在地面凝结的石头里,矿物颗粒 都很细;在地下深处凝结的石头中,矿物的颗粒很粗。像花岗岩就是著名的火成岩。 火成岩常常一大块一大块地出现,通常比较结实,它占去了地壳的一大部分。 但是在地面上碰见的火成岩并不是很多,因为它本是埋在地下的,只是因为地壳上 发生变动,把它头上盖着的石头搬走了,这才露了出来。 盖在火成岩上的是什么石头呢?常常是海洋、湖泊、沼泽里的泥沙堆积变成的 石头,这叫做沉积岩。泥沙本来也是石头,这些石头有火成岩,也有早些时候生成 的沉积岩,它们在地面上受着日晒雨淋,慢慢破裂,大块变小块,小块变泥沙,然 后被流水、风、冰川带到低洼的地方堆积起来;这些泥沙静静地躺在海底、湖底、 山麓……一层层愈来愈厚,在下层所受的压力也愈来愈大。长年累月,过了很多世 纪,泥沙变成了石头。有时候,有些另外的物质钻到泥沙中把它们胶结起来,使它 们变硬。前面说到的一些矿产的形成,正是在这个过程中进行的。 沉积岩由于泥沙的性质、颗粒的粗细、颜色等的不同,看起来是一层一层的, 像书页一样,很容易与火成岩区别开来。 沉积岩在地壳中所占的分量,比火成岩少得多,但是陆地表面的大部分为沉积 岩覆盖,因此也很重要。 火成岩和沉积岩在生成以后,如果受到巨大的压力、热力等作用,可以重新调 整内部的组织,变成新的岩石。比如大理岩就是石灰岩受热变成的,这类石头叫做 变质岩,它们往往兼有火成岩和沉积岩的某些特性。 找到了火成岩就等于找到了古代的“熔炉”,找到了沉积岩就等于找到了古代 的海洋、湖泊、沼泽…… 这下子我们找起矿来就不致于漫无边际了。 但是,同样是在水中堆积的矿产,有的是在沼泽里,有的是在滨海……我们能 不能进一步认出这些区别呢? 区别是有的,比如在海洋中造成的沉积岩,大都面积广、厚度大,而且是离大 陆愈近,造成石头的物质颗粒就愈粗。这是由于比较粗的泥沙进入海洋这个比较稳 定的环境后,海水无力把它带到海中央去,便在海边留下,在海中堆积的是极细的 物质和从海水中沉淀出来的东西。至于大陆上湖 <!——像书页一样的沉积岩——> <!——像书页一样的沉积岩——> <!——火成岩、沉积岩和变质岩——> <!——火成岩、沉积岩和变质岩——>泊中堆积的沉积岩,一般面积小、岩层 薄。如果岩层很厚,面积却不广,并有颗粒很粗的沉积岩出现,那么这就可能是古 代的山麓或山间的盆地。 石头中的化石也帮助我们来认识当时的环境。什么是化石呢?就是那些古代的 生物留在石头中的遗迹或遗体。因为有些生物的尸体埋在泥沙中被保护着,没有马 上腐烂分解,而是逐渐被别的物质代替了它的位置,保留了它的形状甚至内部构造, 这就形成化石。中药店卖的石燕就是一种浅海里生物的化石。比如北极冻土中发现 的长毛象、琥珀中的昆虫,是因为被天然的“冰箱”或是“水晶棺材”保护得很好, 所以一直把尸体留到今天,这也是化石。 不同的生物,有不同的生存环境,深海的鱼到了海面就得死去,而淡水鱼也不 能在海水中生活。有些生物像珊瑚,只能在温暖的浅海中生存;有一种已经灭绝的 生物——笔石,只是在海湾中才有。 石头甚至还可以告诉我们许多古代的气候状况,红色的石头表示炎热,因为泥 沙中的铁受到氧化,把石头染成红色;寒冷地方造成的石头颜色常常较暗,因为死 亡的生物没有迅速完全分解,保留了一部分有机物在石头中。要是在石头上发现了 光滑的擦痕,或是石头中的颗粒粗大、杂乱而且有棱角,这说明这里过去很可能有 过冰川。因为它在搬运时不像水中的石子那样相互摩擦得厉害,所以当冰川融化后, 留下的沙石是有棱角的。 生物的发展变化也说明着气候的状况,像长着长毛的动物就说明当地气候是寒 冷的;高大的植物,说明那里的气候温和、雨水充足。这些都可以从化石中了解到。 写在石头上的历史 我们从石头上虽然能了解到过去发生的许多变化,但是还很零乱,需要整理。 我们不仅要知道这里曾经有过海洋,我们还需要知道究竟是什么时候开始出现海洋, 什么时候海洋又从这里消失了。 谁替我们保存了这些事情的记录呢?还是石头,特别是沉积岩。 沉积岩像本厚厚的日历。不,叫它日历太不合适了,沉积岩不是以天为单位来 记录时间的,也不是以月为单位,它的每豆厘米厚度就代表了30~100年的时间。 像树木的年轮一样,岩层有时还可以告诉你,它经历了几番寒暑,多少次春秋。 颜色较浅、颗粒较粗的一层是夏天的产物,夏天水大、泥沙多,有机物分解快;紧 挨着较薄的一层色深、粒细,是冬天造成的。 这样,我们挨着数下去不就能弄清这层石头是什么时候生成的吗? 事实上哪里有这样简单的事。各地的沉积岩并不是连续的,当海洋变成陆地的 时候,这里就没有沉积岩生成了。再说,在出现沉积岩以前,早就有了地球,而最 古老的岩石已超过20亿年, 真的让你一年一年数下去,单是从1念到20亿的数字就 要1000年,这个方法怎能行得通? 我们采用的是比较的方法。 一般来说,早些时候造成的石头是在岩层的下部,年轻一些的岩层是在上面, 可以根据岩层的上下来定时间的先后。但是各地的岩层都是零乱不全的,要整理出 一部完整的记录,必须把许多地方的岩层进行对比,就像整理一套残缺的杂志一样: 你有第七期,我有第五期,他有三、四期……大家凑起来也就比较齐全了。 可是我们怎么知道这里或那里的岩层是谁先谁后呢?可以从两处岩层本身的性 质来对比,更重要的还是依靠化石。 生物发展的历史也是不能割断的,某一种生物的祖宗往往内部构造比较简单, 而他的子孙却是愈来愈复杂,还有些种类的生物,只在一定的时期才有,往后就灭 绝了。靠着这些研究,我们可以知道岩层的先后,把零乱的史册整理起来。 火成岩也记下了一些东西。当它穿过沉积岩的岩层时,说明它比这些沉积岩年 轻。如果是沉积岩截去了火成岩的岩层时,这说明了先有火成岩。火成岩的出现常 常说明当时发生过较大的地壳运动,这是很有意义的记载。 根据多方面的材料,地质学家把地壳发展的历史分为以下几个阶段: 新生代——从6500万年前开始到现在这一段时期。地球已逐渐发展成今天这个 样子,植物、哺乳动物都很繁盛。大约距今250万年才出现了人类。 三叶虫的化石 中生代——从2.5亿年前到新生代开始这一段时期。 这时期地壳运动很剧烈, 许多海洋消失了,植物繁茂,出现了许多像恐龙这样巨大的爬行动物,它们成为当 时地球上的霸王,但在这个时代的末期便逐渐灭亡了。 古生代——从5.7亿年前到中生代开始这一段很长的时期。 在古生代后期,陆 地面积很大,湖泊沼泽众多,植物茂盛,有很多高几十米的树木,两栖动物也很活 跃。在此以前,孢子植物和鱼类开始出现,鱼类并逐渐繁殖,非常旺盛。在古生代 初期,地球上海洋面积广大,海水淹没了许多大陆,海洋中的无脊椎动物特别兴旺, 是三叶虫的极盛时代。 元古代——约为5.7亿年以前至25亿年前这段悠长的时期。 在这个时期已有藻 类植物出现。曾有猛烈的地壳运动,造成许多高山。在后期大陆开始下降,海水淹 没了一部分大陆。 在元古代以前的时期称为太古代。 在地壳不同的发展阶段中,造成了不同的矿藏。 掌握了地壳发展的历史,找起矿来便可以有的放矢了。 揭穿谜底 现在我们知道,地壳上的物质是在不断运动、发展着。然而,是什么力量维持 了这么庞大的运动呢? 我们可以说是水。比如黄河每年经过河南陕县,带到下游和海口的泥沙竟达到 十几亿吨!水为什么有那么大的力量?因为水从高处向低处流。可是水怎样跑到高 处去的呢?是阳光使它化为蒸汽,然后凝结成雨,降落在高处。 原来水的气力是从阳光那儿得来的。看来阳光是个基本的动力,是它使“生物 工厂”开工,使黑口湾受到烘烤。 但这还只是一面。假使地无高低,水向何处流呢?没有高山深海,哪来矿产的 堆积? 是什么原因使地势起伏不平呢?这也应该是个基本的动力。 地势高低的变迁,主要是由于地壳发生了升降、挤压的运动;发生运动的原因, 是由于地球内部的热力、重力等在各处不平衡。这些问题目前正在探讨。 这些变迁在今天还能见到,比如地震时山崩地裂的震动;又如地质工作者曾在 广州附近发现了古海岸的遗迹,证明这里的地盘升高了。但是在非洲刚果西边的海 底下,却又发现了古代的河口,证明这里的地盘降低了。 在山上,本来应该水平卧倒的沉积岩,如今却歪斜地躺着,有的地方更像一个 驼背的人,拱起来了;原来连在一起的岩层,现在看起来,就像有人拦腰斩了一刀, 并且两边错开了。 这都是由于过去的地壳运动,使这些岩层发生了弯曲、断裂。 地壳运动把岩层造成了复杂的组合。 在我们的眼里,山不再是座囫囵的山,山的内部是石头的组合。这座山与那座 山之间可能为沟、谷、河流切断,但是它们内部的联系,还可以找到。 只有把这些关系搞清楚了,才更有把握去找矿。比如中央隆起、四周低下的岩 层,要是上部有一层是透水的石头,那么这里最适宜储藏石油了,因为这就像一个 盖子把石油罩住了。我们在报纸上常见的“储油构造”,就是指的这一类构造。 地壳运动的影响,决不单单是岩层的断裂、弯曲。地壳运动剧烈的地区,可以 降得很低,因而堆积很厚;也可以升得高,成为高山。由于升降剧烈,所以岩层弯 曲、断裂的很不少,也就是说对地下的压力减轻了,岩浆大大活跃,因而由地下熔 炉造成的金属在这个区域就容易找到。我国的祁连山、秦岭、南岭、天山……前苏 联的乌拉尔就是从前地壳活动剧烈的地区。 最适宜储藏石油的地层构造 有一些地区运动缓和,只是慢慢上升、下降,岩层很少弯曲,更少断裂,堆积 物不是很厚,也很少成为高山,多半地势平坦。在这种稳定地区与活动地区之间的 地带,往往兼有两方面的某些特点。这些地区大都湖多,海浅,火成岩活动极少, 因而煤、石油、盐类常有希望在这里找到。现今我们在祁连山上找到了铜、铅、锌、 金、铂、铬、镍等许多金属矿,在它两边的酒泉盆地、柴达木盆地中已发现了丰富 的石油矿,柴达木盆地还找到了煤和许多岩盐,更证明了这些推断。 看来,谜底可以揭穿了,要是我们能综合各方面的规律去认识地壳,预测矿产 不是不可能的。 八公山的煤矿是这样藏着的 八公山煤田就是这样发现的,首先这里有大量的沉积岩,岩石的性质表明它是 在内陆盆地中生成的。时代呢?正是古生代成煤的时代。可是就没看见煤矿,地质 学家来到这里最初也没有很大的把握,后来他们在八公山前一层石灰岩中找到一种 纺锤虫的化石。根据一般的规律,在这种石灰岩上往往有一层煤,而且八公山附近 地方的煤层,在明朝就已进行开采。因此他们断定在八公山这层石灰岩上面也有煤。 既然是在上面,为什么下面的石灰岩看见了,而煤却看不见呢?这是由于八公山的 岩层向东北倾斜,煤层的地势低,被泥沙盖住了;而石灰岩的地势较高,露出的一 部分就看得见了。因此我们在八公山的东北钻孔,实地检查有没有煤。 看来神秘的眼睛,说穿了就是这些。 要是我们把许多知识很好地运用起来,就可以揭穿更多宝库的谜。 ------------------ 中国读书网小草扫校