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矿物多样性的由来 精选

已有 5406 次阅读 2010-6-10 21:58 |个人分类:沉浮边缘|系统分类:科普集锦

提到进化论,无疑人们会联想到以自然选择为核心的达尔文进化论。但前日,在SCIENTIFIC AMERICAN上看了华盛顿卡内基研究所地球物理实验室Hazen.博士写的篇题为「EVOUTION OF MINERALS」的文章(SCIENTIFIC AMERICAN March 2010)。其实,Hazen.等人在以前也发表过类似矿物进化论的论文AM MINERAL93:1693-1720, 2008),深感值得一读。

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目前,人们已知道地球上蕴藏着四千余种不同类型的矿物质。这个数量应该远远大于太阳系中的任何一个行星,其理由可能与地球上存在的生物多样性相关。纵观地球在数十亿年间漫长的进化历史中可以看出,地球在经历过多次巨变后,自身在适应环境的同时,内涵也不断的进行修饰和发生变化。可以认为,随着岁月的流逝地球上的生物进化了,地球上的矿物也变得多样化了。

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一般认为,在大爆炸(Big Bang)后而形成的宇宙初始阶段首先出现的应该是钻石和石墨的细微结晶。而后可能形成包括炭化硅和氮化钛等十数种原始矿物为材料并成为宇宙形成与发展的基本骨骼。46亿年前伴随太阳开始剧燃,爐尘中咆哮的元素在茫然无尽的熔化与混杂,混沌间生成了铁镍合金和硫化物等物质。含有这些矿物的粉尘有时会毅然挣脱内聚力,悠散的飘洒在周围的星球上,冷却后并沉积下来,使这些行星的外壳变得层层叠叠,形成了象洋葱一样的表面构造。加之,地球的冰溶成水所引起各种各样的化学反应后衍生出二百余种新的矿物。

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有人推测月球的形成是远古时的地球曾与微行星THEIA冲撞后飞出的部分碎岩。因此可以想象在这个期间的地球表面大部分被玄武岩覆盖,天地一片黑暗,在岩石反复熔化和冷固中逐渐生成了大量的花岗岩。由于一些难以沉固为结晶的离散元素又在空间不断的凝集,形成了五百余种新的矿物。后来加上地心内高压下形成的独特矿物经由板块构造plate tectonics被运送到地表,使得地球上的矿物增加到一千五百种以上。

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实际上,地球上的矿物的种类爆炸性地增加是在生命出现后开始的。约20亿年前地球上出现了由光合作用形成的原核生物蓝藻蓝藻使大气中的氧浓度因此而急剧上升。黑色玄武岩中富含的铁离子被氧化,整个地球很快进入了氧化与被氧化的环境。在这种新环境中地球上固有的物质面临氧化,水解和风化的挑战,结果二千五百余种新矿物种类就此而产生。此后的近10亿年间似乎没有发生过令人震惊的纪录。但在平稳中却潜在着巨变,超大陆板块构造突然崩溃了,巨大的能量举起了无数山脉和高原,引发了气候的变迁。地球在四季间开始往返,变暖的海底林立起碳酸盐岩,暖风吹散坚硬的岩石使得粘土矿剧增。微生物和动物的残骨变化成石灰岩石。四亿年前植物萌生于大陆,并迅速绿化了全球。伴随植物和菌类出现的同时,岩石加速了分解,加大了粘土矿物物的生成速度。

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可以说,地球上的矿物种类随着生物多样性的变迁而变化。这是因为地球上有了生命其内涵也随之发生了巨变……



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