《岩石的分类》定稿

岩石的分类教科版四年级科学下册第四单元执教者：安溪第五小学陈梅珍岩石的认识岩石指天然产出，已固结或疏松的组成地壳之物质。大多数的岩石是由矿物所组成，矿物是构成岩石的基本单位。岩石的认识一种矿物组成的岩石：石英岩─石英。二种以上矿物组成的岩石：花岗岩─长石、石英、云母；安山岩

─长石、角闪石。不是由矿物组成的岩石：煤炭─有机物。岩石之种类

岩石是矿物的集成物，可依多种方式分类之。从地质学上可分成火成岩、沉积岩及变质岩三种；依产出成型有块状岩、成层岩、剥状岩等多种；依化学成分区分有硅酸质岩、矾土质岩、石灰质岩、黏土质岩等多种；依组织之不同则可分成结晶质岩及碎屑质岩两种。

岩石

岩石为矿物之集成物，依地质学上的分类可分成三类：火成岩：由岩浆冷却形成之岩石沉积岩：沉积作用形成之岩石变质岩：因变质作用形成之岩石

火成岩

地壳之95%是由火成岩组成。岩石如花岗岩、玄武岩(黑色火成岩)及火山岩(或岩浆)系由熔融或半熔融状态之岩浆凝固所形成，通常为非层状与近似结晶状的结构。在地表或地表附近凝结而成且具有微结晶组织的暗黑色岩石，通常称为黑色火成岩。岩石的分类

火成岩：岩浆冷却后形成的岩石。火成岩——种类火山岩：岩浆喷至地表或在地表附近冷却而凝固形成火山岩。如玄武岩、安山岩。

深成岩：岩浆在地壳深处逐渐冷却凝固而形成深成岩。因岩浆冷却环境缓慢稳定，所能结晶的矿物颗粒就越大，如花岗岩。火成岩

火成岩是基于纹理组织(如粗晶粒、细晶粒、或玻璃质)与矿物成分来分类，如花岗岩呈现出粗晶粒、玄武岩呈现出细晶粒、浮石属玻璃质。岩石的分类─火成岩三大岩类岩石名称形成方式火成岩花岗岩岩浆在地表下深处，岩浆冷却形成。(

大陆地壳)玄武岩岩浆喷出地表，岩浆冷却形成。(

海洋地壳)安山岩海洋地壳(

玄武岩)与海洋沉积物在地底高温下熔化形成岩浆，再喷出地表后形成。火山岩：岩浆冷却处在地表或靠近地表，冷却速度快矿物颗粒较细小。

深成岩：岩浆冷却处在地壳较深处，冷却速度慢矿物颗粒较大。

酸性中性基性超基性火山岩流纹岩安山岩玄武岩深成岩花岗岩闪长岩辉长岩橄榄岩火成岩分类表火成岩依硅酸含量（SIO2）之分类

种别硅酸含量（%）特性酸性岩60以上白色，比重小，含有无色矿物（如石英、长石）中性岩66～52灰色，有色与无色矿物约各半基性岩52以下黑色，比重较大，含有色矿物（如橄榄石、辉石、角闪石）火成岩─比较名称组成颗粒大小岩浆冷却快慢铁、镁成分含量二氧化硅成份含量玄武岩较小迅速冷却多少安山岩较小迅速冷却中中花冈岩较大缓慢冷却少多火成岩─矿物结晶大小甲：基质乙：斑状组织

(!=颗粒组织)黑曜岩火成岩─比较名称组成颗粒大小代表地区岩浆冷却快慢铁、镁成分含量二氧化硅成份含量玄武岩较小澎湖迅速冷却多少安山岩较小阳明山迅速冷却中中花冈岩较大金门缓慢冷却少多二氧化硅成份含量黏滞性流动情况喷发状况火山形状少低易流动宁静盾状多高不易流动爆炸锥状火成岩（IGNEOUSROCKS

）台中丰乐公园活动中心火成岩─用途花冈岩：硬度大、抗风化，所以一般大楼地板、外墙与纪念石碑、墓碑常使用花冈岩。沉积岩与变质岩

（SEDIMENTARYVS.METAMORPHIC

）Limestone（石灰石)Marble(大理石）岩石的分类沉积岩：岩石受风化、侵蚀、搬运、沉积、成岩(压密、胶结)所形成的岩石。三大岩类在地壳中含量最多的是火成岩；最少的是沉积岩，仅分布在地表至地下最深5公里处，因此在地表最容易见到其踪迹。岩石的分类─沉积岩三大岩类岩石名称形成方式沉积岩石灰岩由珊瑚或贝壳组成。砾岩>2mm，大颗粒碎屑沉积物。砂岩2~1/256mm，中颗粒碎屑沉积物。页岩<1/256mm，细颗粒碎屑沉积物。沉积岩─种类

碎屑沉积岩：如砾岩、砂岩、页岩。砂岩页岩砾岩沉积岩─种类生物沉积岩：如石灰岩。化学沉积岩：蒸发岩(

岩盐)。沉积岩─分述砾岩、砂岩、页岩都是由碎屑沉积物所组成，其碎屑颗粒大小不同，以砾岩最大，以页岩最小。页岩砾岩沉积岩─分述台湾西部山区或丘陵常可发现层理明显的砂页岩互层，砂岩比较硬，不易受到风化侵蚀影响，页岩则相反，所以常见到页岩层较凹入，砂岩层较凸出。沉积岩─分述

石灰岩是古代珊瑚或贝类死亡后遗骸所形成，主要成份为

CaCO3。沉积作用岩石碎屑经由搬运作用而移到另外一个地方时，因为自然营力的减弱，便会进行沉积作用，这些沉积物又会经由成岩作用而形成沉积岩。而成岩作用是将疏松沉积物质堆积，直到硬化为沉积岩时的一切地质作用。但这段期间，还须经过几种过程。压缩过程—由于堆积物本身重量产生的压力，使得颗粒间的水分排除，空隙会减小，但此时颗粒间仍是彼此分开的。胶结过程—会使沉积物空隙因为胶结质的充填而固结成岩石，颗粒间就不再松散了。沉积岩(水成岩)

沉积岩如砂岩、石灰岩、白云岩及页岩等，主要由水及冰川作用将物质搬运与堆积后凝结而成。沉积岩石覆盖了将近75%之地表，它主要为火成岩經物理、化学或生物化學在风化或侵蚀后之沈淀物所形成的硬固层。碎屑岩组成颗粒岩石名称＞1mm砾岩1~1/16mm砂岩1/16~1/256mm粉砂岩＜1/256mm页岩生物岩CaCO3沉积石灰岩沉积岩

沉积岩具有明显的成层狀，即以呈现出原本性质相异迭层之劈裂面为其特征。沉积岩可分为两种类型：由岩屑形成(由颗粒胶结在一起而成形)，以及由化学形成(由矿物物质沉淀成形)。砂岩与页岩属于由岩屑形成的种类，而石灰岩与石膏则是属于化学形成的种类。

变质岩─种类原岩变质岩沉积岩砂岩石英岩页岩板岩、片岩石灰岩大理岩石英岩片岩板岩大理岩岩石的分类─变质岩三大岩类岩石名称形成方式变质岩大理岩由石灰岩变质而来。板岩由页岩变质而来。板岩大理岩变质岩─种类原岩变质岩火成岩花岗岩花岗片麻岩玄武岩绿色片岩、角闪岩橄榄岩蛇纹岩蛇纹岩花岗片麻岩角闪岩变质岩─分述大理岩：常被用来铺设地板、雕刻材料。大理岩变质岩─分述板岩：质地细密、不漏水，在早期的台湾南部原住民常用来盖石板屋。高雄

茂林乡

多纳村的石板屋变质岩─叶理变质岩中若含有大量片状矿物，变质过程中，常呈平行排列，故易出现板状或片状之破裂面。变质岩─叶理变质岩─具有叶理板岩片岩片麻岩角闪岩变质岩─不具叶理大理岩石英岩变质岩在热、水、压力与其他媒介作用下，火成岩或沈积岩逐渐改变其结构及性质而形成的岩石称为变质岩。例如：片麻岩、石英岩、大理岩与板岩为具有结晶状的结构。变质岩母岩片岩砂岩板岩页岩蛇纹岩橄榄岩大理岩石灰岩绿色片岩玄武岩花岗片麻岩花岗岩变质岩

板岩、片麻岩及片岩拥有叶理与叶状组织(矿物颗粒重新排列呈平行状排列)；而大理岩、蛇纹岩、及石英岩属非叶状或没有解理。与其母岩相比较，通常变质岩较粗、较紧密且孔隙较少。风化作用当岩石受到空气、水及生物等作用时，岩石的性质，包括颜色、组织、成分、外形或固结程度等，如果在原地附近发生变化，这些变化就称为风化作用。矿物的基本定义天然的无机作用形成有一定的化学成分原子呈规则排列(除水银外)矿物的种类矿

物金属矿非金属矿重金属、轻金属、贵重金属、普通金属、稀有金属黏土矿、氧化矿、硫化矿、碳酸盐矿岩石矿物

矿物(为自然成形且通常是无机体)是具有特定物理及化学性质的结晶物质，其性质取决于组成成分与内部结构。矿物可形成基本的构成单位，并从而组成岩石。任一特定矿物试样，其组成元素的原子排列皆相同。少数矿物(例如：碳、铁、金、银

)为元素，但多数为化合物。矿物主要形成自溶液的沈淀、岩浆的冷却与硬固、气体的凝结、或变质作用。

造岩矿物

组成岩石的主要矿物称之为造岩矿物。矿物是指天然产出的均匀固态物质，绝大部份是晶质，并具一定范围的化学成份及物理性质。晶質是指固体内部的组成粒子(原子、离子、原子群等)有规则的排列；相反的，非晶质则无规则性的排列。矿物有二千多种，但是主要的造岩矿物约只有十几种，常见的造岩矿物有：石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、粘土矿物。常见的造岩矿物

硅酸盐类结晶大含量约96%石英长石云母角闪石橄榄石辉石结晶小含量小于1%黏土矿物碳酸盐类含量小于1%方解石矿物之识别

矿物之识别可透过许多物理性质来进行，如：解理(即倾向于某特定且优先的方向发生断裂)裂痕颜色结晶形状硬度比重斑痕与线纹(划过某特定矿物表面之条纹)

岩石构造在岩石中常见之有规则的天然裂痕称为裂目，分为岩石生成初期已存在者，以及在岩石生成后才产生者二种。重要的组织裂痕和节理有下列多种：节理（JOINT）为岩石特有的天然断裂，分规则及不规则两类，火成岩、水成岩及变质岩都有此现象，而以火成岩最为明显。节理依型态可分成下列几种：1.不规则扁豆状节理（Lenticularjoint）－如花岗岩。2.板状节理（Platyjoint）－形状如重迭之板，如水成岩、安山岩等。3.柱状节理（Columnarjoint）－石柱并立之节理，主要有火山岩。4.球状节理（Spheroidaljoint）－洋葱之球状节理，为岩石露出之头部。层理（BEDDINGSTRATIFICATION）为沈积岩及由沈积岩历经长时间后所生成的变质岩中常见的平行状节理。层理之形成是于地层堆积时，因受季节、气象、流水及生物繁殖生态等之变化，而使其堆积面与当时之地表面几乎成为平行。片理（SCHISTOSITY）为于变质岩中常发生的节理，其方向不规则，具有使叶片状岩石裂成为薄片或扁桃腺状之性质。石理（TEXTURE）石理是指由造岩矿物的集合状态所生成的造型，为岩石组织中的裂痕。火成岩的石理分结晶质与非结晶质两种，岩浆缓慢冷却者，形成如花岗岩、石英班岩之完全结晶质；若急速冷却，则成为如黑曜石之玻璃质（非结晶质），或成为结晶与玻璃质之混合，如安山岩之半结晶质。立理（断裂）（RIFT）火成岩中，如花岗岩，由于造岩矿物的排列以及含有劈开面而容易发生断裂，其断裂之面，称为立理。立理通常三面相互直交，二面几乎与节理成平行，这种立理有时有利益于加工。解理（CLEAVAGE）有些矿物于一定方向容易发生开裂，此性质称为解理，是因矿物内的原子排列状态而发生。解理的程度分为完全、良好、明显、模糊及不明显等五阶段。解理不明显之岩石，裂纹不规则，称为断口。结晶度（CRYSTALLINITY）岩石完全由结晶体物质生成者，称为完全结晶质；完全由玻璃物质生成，但不含结晶者，称為玻璃质或非结晶质；由此二者混合生成者，称为半结晶质。对于完全结晶质或半结晶质，其结晶粒可用肉眼看出者，称为显晶质，以显微镜才能看见者，称为微晶质。结晶粒平均5mm以上者，称为粗粒，5～2mm者为中粒，2mm以下者为细粒。结晶粒之大小，依岩浆冷却速率之快慢而变化。粒状组织及斑状组织

完全结晶质的岩石，其主成分矿物的结晶粒大小大约相等者，称为等粒状或简称為粒状组织。结晶中有部分特大颗粒散布于特小结晶粒集合体或玻璃质中者，称為斑状组織。线状构造

岩石中常有造岩矿物之同一种矿物成分，向一定方向作线状发展。含有这种内部组织的岩石，称为线状构造。石材之物理及工程性质

比重（SPECIFICGRAVITY）石材的比重依成分的性质、比例及组织中空隙含量而异。一般所谓比重是指涨比重，大致上约为2.50～2.80。涨比重可利用下列公式计算：

涨比重＝式中：

W1＝试体绝对干燥重量（g）

W2＝浸入水中重量（g）

W3＝浸入水中48小时后之空中重量（g）

孔隙率

石材的孔隙率指石材内孔隙体积与其容积体积之比，并无直接测定法，可利用下列公式计算之：孔隙率P（%）=（1－

）×100式中：

W＝单位容积重量（kg/l）

D＝真比重

V＝容积体积（l）耐久性

影响石材耐久性的因子有石材组织、造岩矿物种类、使用场所的水土环境及曝露状况。石材耐用年限石材耐用年限砂岩粗粒5～15白云石30～50砂岩细粒20～50大理石60～100硬质砂岩100～200花岗岩75～200石灰石20～40石英岩75～200线胀系数

造岩矿物的线胀系数，依矿物成分而异，并受结晶之影响，因此石材受温度变化而发生伸缩时，其内部将发生极为复杂的应力，此为造成岩石崩坏的主要原因。线胀系数会因温度变化而改变，下表所列为各种石材在高温下的线胀系数。

温度岩石种类300℃500℃600℃750℃900℃1060℃花岗岩0.0250.0920.1330.2880.2970.374砂岩0.0300.0580.1160.1120.1190.228安山岩0.0230.0510.1240.1050.0860.093凝灰质安山岩－0.0300.0230.0350.035－凝灰石0.0380.0500.0900.0830.0660.061石灰石0.9000.1700.220－－－吸水率

石材内含有孔隙而会吸水，其吸水性可用吸水率表示之。吸水率依岩石种类，试体大小及浸水时间而异。吸水率试验通常采用重量20g以上的立方体，可依下式计算吸水率：吸水率（%）＝

×100式中：

W1＝试体绝对干燥重量（g）

W3＝浸入水中48小时后之空中重量（g）冰冻抵抗性

石材吸水后，若遇到0℃以下温度，内部水分会膨胀，产生张力，经长期重复作用后可能使石材表面开裂剥落而破坏。对于冰冻抵抗性的评估，可进行冻融试验。试体尺寸取2.5cm3，于30℃下干燥称重后，浸入15～20℃水中2天，之后移入-10～-15℃冰冻室内4小时，取出再放入15℃水中溶解，然后洗净并干燥后在称其重量。如此反复作用24次后，测定其重量之损失百分率，损失率愈大表示其冰冻抵抗性愈差。耐酸性

天然水中常含有碳酸气，都市污水则含有各种酸盐，接触上述杂质的石材，经年累月后可能被徐徐侵蚀，例如花岗岩类的黑云母、铁云母等，会变成褐色就是被酸类氧化而成。石材的耐酸性依石材种类而异，并视酸类而定。耐酸性试验有对碳酸（H2CO3）及硫酸（H2SO4）两种，前者是将石材浸入CO2饱和溶液中，经一定时间后算出石材重量损失百分率；后者为浸入約1%2SO4溶液中一定时间后，求得石材重量损失百分率。耐酸性

表2-6为各种石材浸入CO2溶液及1%H2SO4溶液28天后的重量损失率。表2-6石材于CO2饱和溶液及HsSO4（1%）溶液中之重量损失百分率岩石种类CO2饱和溶液（%）H2SO4溶液（%）花岗岩0.002～0.0290.06～0.13大理石0.004～0.0172.63～6.63石灰岩0.008～0.0872.20～5.83砂岩0.005～0.1040.02～1.01黏板岩0.0040.07耐火性

密闭的建筑物发生火灾时，其温度可能升至1,200～1,300℃以上。于此高温度下，石材将被破坏，主要原因为石材本身是热的不良导体，会因内部热度分布不均而发生热应力。尤其在火灾场所常喷水以灭火，造成加热面急速冷却而破裂，这是直接破坏的原因。石材的耐火试验，可取边长25～75mm之立方体，加热至1,200℃后，放入空中或水中急冷之，观察其崩坏程度判断之。一般石材对500℃以下之温度，几乎不受损害。强度

石材的强度，以抗压强度最大，抗拉、剪断及弯曲等强度，都远低于抗压强度。因此，石材作为构造物材料时，主要应用于承受压力部位。抗压试验

试验试体采用5～10cm之立方体。抗压强度会受到试体的形状、高度、大小、吸水状况、立理、层次，及加压速度等的影响。抗弯试验

石材之抗弯强度远小于其抗压强度。石材使用于承受弯曲作用的构造物时，其破坏发生于弯曲的拉力面。试验方法如图所示，为利用5×5×30cm的梁试体，放置于跨度25cm之两支点上，自中央点施加集中荷重，至破坏后由下式计算抗弯强度。

抗弯强度＝（kg/cm2）硬度

硬度系由其他已知硬度之材料刻刮矿物之表面而决定，亦称为刮痕硬度，它是一种常见的物理性特征可作为鉴别矿物之依据。硬度可定义为矿物抵抗穿透的能力，而试验室的标准硬度试验系依据其抵抗塑性变形之能力。硬度或硬度数字、或莫氏硬度数字

是以德国矿物学家FriedrichMohs而命名，他于1812年替硬度下定义。高硬度的矿物会在较低硬度之矿物上刮出刻痕。硬度：依「莫氏硬度计」分为十级

硬度12345678910名

称滑

石石

膏方

解

石萤

石磷

灰

石长

石石

英黄

玉刚

玉钻

石方解石CALCITE

为最重要的碳酸盐矿物，有完全的菱面体解理，玻璃光泽，透明至半透明，普通为白色或无色，含有其他颜色亦不少，条痕白色，硬度3.0，比重2.71，可溶于稀盐酸而起泡，纯净透明的称为冰洲石(IcelandSpar)，具有强烈双折射和完全解理。花岗岩花岗岩的主要矿物成分为石英与长石，以及少部分的其他矿物，如云母、角闪石。通常，这些硅酸盐类矿物呈任意方向排列之方式分布。花岗岩拥有各种颜色，如从绿色到灰色和从粉红色到红色，这使它适合作为装饰用建材，如用于柜台表面、建筑物的正面与楼板。花岗岩具有高强度、高硬度、粗糙性，但内部存在着弱面，故露天开采时能够从母岩中轻易截取矩形的岩块以供运输。片麻岩

GNEISS

以组织而言，片麻岩为致密全晶质岩石，自均粒状至假斑状，斑状组织多见于长英质片麻岩，斑晶多为长石。玄武岩

BASALT

为基性岩浆喷发所成的熔岩流凝固而成之火成岩，分布甚广颜色为黑暗灰褐及暗红等色，比重为2.9~3.2玄武岩常成岩流、岩堵或侵入岩层产出，岩流常具胞状或熔滓状构造。页岩

SHALE

页岩是一种成分较复杂且具薄片状层理之细粒泥质粘土岩，裂理(Fissility)为此岩石之特点，故质软、性脆、易裂，比重约2.55~2.65。石灰岩岩石以含钙的碳酸盐(方解石)或镁的碳酸盐(白云岩)为主要成分者，称之为石灰岩。石灰岩石灰岩有许多用途，如作为炼铁、制造水泥与生石灰的原料、波特兰水泥混凝土和沥青混凝土的骨材填充料，以及应用于承重的圬工构造中。生石灰(CaO)亦称为苛性钠石灰，系取自石灰岩，它为无色的结晶状或白色的非结晶物质，使用于制造玻璃、瓷器、波特兰水泥、圬工工程以及土