岩石的形成

图1 自然界的岩石

你了解岩石吗?岩石又是怎么形成的？你相信“火成说”还是“水成说”？在我们身边又有多少岩石是你所知道的呢？这些问题每个年龄阶段的人都会有不同的回答。其实在我们平时的生活中就会看见许多岩石，如铺地的花岗岩、平时人们喜欢的玉石、海边随处可见的鹅软石等都属于岩石。

在这套教育活动中，学生们将通过几个简单的实验来了解岩浆岩、沉积岩和变质岩的形成，并对历史上著名的“火成说”和“水成说”有所了解。

背景知识

18世纪中期, 地质学开始由思辨诉诸经验与观察，出现了以德国地质学家维尔纳为代表的水成说学派。维尔纳于1791年系统地阐述了水成说理论。他认为,在地球生成的初期,表面被原始海洋所掩盖,溶解在其中的矿物质通过结晶,逐渐形成了岩层。维尔纳并不否定热力的作用,但他认为地下的热,如火山是煤的燃烧引起的,只是一种较晚的、辅助性的地质力量。人们称他的观点为“水成派”。而同一时期，以英国地质学家赫顿为代表的一些科学家们提出与“水成派”针锋相对的观点,即用自然过程来解释地球的历史，并在1795年系统论述了火成说理论。他们认为花岗岩等岩石不可能是在水里产生的,而是与地下的岩浆作用有关,是由高温的岩浆冷却结晶而成。赫顿并不完全否定水的作用,但他认为河水只是把风化了的岩石碎屑冲到海里才逐渐积累,形成石砾、砂土和泥土。赫顿认为地球既没有开始,也没有结束；同时他也认为维尔纳的原始海洋的观点没有根据。

预热与导入

给学生10-15分钟时间，3-5个学生自由组合为一组，分三组；给每组学生发一个放大镜，并请学生带着“学习单”参观“岩石家族”展项群，参观过程中，展项群准备若干块典型的岩石标本（如黄山的石头、新疆戈壁滩的岩石等）供学生观察触摸。询问他们认为岩石可分为几种？分别是怎么形成的？对于岩石的形成，在科学界的历史上，有过著名的争论（“水成说”和“火成说”），有谁知道关于这个争论的小故事吗？请简单地讲给大家听。每组选择一个实验来操作；解释接下来的实验和视频将帮助他们认识岩石的分类以及它们是如何形成的。

(本活动包含三个实验，科学老师组织活动时，可以根据活动目标或时间从中选择1-3个实验开展)

安全须知

不能用手直接接触实验材料，不得品尝实验材料的味道，不能把鼻孔凑到容器口去闻实验材料的气味，不能将实验材料带出实验室。倾倒液体时，切勿俯视容器，以防液滴飞溅造成受伤。实验过程中，要注意安全，如出现异常现象，应立即停止实验。实验后，及时切断水源，清洗有关器皿，做好清场工作。做到来时与走时一个样。注重环保，妥善处理实验垃圾。万一眼睛里溅进了酸或碱溶液，立即用水冲洗，并请医生治疗，切不可用手揉眼睛。如果皮肤上沾上碱溶液，立即用较多量水冲洗，再涂上硼酸溶液，最后用水洗净。

实验准备

岩浆岩：观看一段“岩浆岩的形成”视频，展示实验器材与材料，让第一组学生根据视频和所给材料设计一个演示实验，能够简单说明岩浆岩的形成过程。

沉积岩：演示“沉积岩的形成”（展品），展示实验器材与材料，让第二组学生根据该展品和所给材料设计一个演示实验，能够简单说明沉积岩的形成过程。

变质岩：做一个触摸屏小游戏“岩石变变变”的活动，展示实验器材与材料，让第三组学生根据对视频演示内容的理解和所给材料设计一个演示实验，能够简单说明变质岩的形成过程。

演示实验

各小组演示自行设计的实验，并互相点评。

岩浆岩实验步骤：

1、将水倒进杯子里，大约2/3杯。

2、将4茶匙果冻粉加入水杯。

3、将火山模型套在水杯外面。

4、在火山模型和水杯下面放置一个盘子。（接住“岩浆”）

图2 “岩浆”从火山模型口喷出

5、将2茶匙的烘焙苏打粉加入混有果冻粉的水杯中，接着，我们就会看到红色粘稠液体顺着“火山”侧面流淌下来。这个液体冷却下来，就是“岩浆岩”。

沉积岩实验步骤：

1、把漏斗的口放进塑料瓶口里。

2、将3勺（45毫升左右）的沙子通过漏斗口倒进瓶中。

3、将3勺（45毫升左右）的沙砾通过漏斗口倒进瓶中。

4、将3勺（45毫升左右）的粉笔灰通过漏斗口倒进瓶中。

5、轻轻地将水倒进瓶中达到半满，拧上瓶盖，然后摇晃瓶子。

6、将瓶子静置一两分钟，会看到瓶子中的各种成分形成了不同的沉淀层。

图3 沉积岩实验装置

变质岩实验步骤：

1、准备一些不同颜色的橡皮泥，把它们搓大小不同的圆球，堆放在一起。

2、把橡皮泥放在两块塑料垫板之间，不断加压。

3、观察不同压力下橡皮泥的状态。

图4 变质岩形成过程

实验小结

岩浆岩：

1、当地壳出现一条裂缝或者一个洞，让灼热的岩浆以火山爆发的形式冲出地面时，火山就形成了。

2、像我们的火山模型一样，液体顺着火山的侧面流下来。液体冷却后就变成了岩浆岩。

3、在我们这个实验中，“火山”爆发是由酸碱作用引起的。

沉积岩：

1、当我们摇晃瓶子的时候，瓶子中的所有物质都被混合了。

2、接着，这些物质开始沉淀并分层。最重的沉淀物，比如沙砾，沉到瓶底。接着，形成不同的层，最轻的粉笔灰沉淀在最上层。

3、江河湖泊里面的物质正是像这个瓶子里的物质一样形成了沉积岩。我们注意到，最轻柔的粉笔灰（微粒尺寸最小）沉淀在了瓶子里的最上层。这就解释了为什么一些海滩表面的沙子是那么柔软。

变质岩：

1、当对橡皮泥加压时，橡皮泥开始变形，并相互融合，从原来颜色分明的一个个小球变成五彩斑斓的一堆。

2、由此可以推测变质岩是岩石在外界因素作用下“变质”或转化而成的。是什么让它发生了改变呢？

3、除了压力，热、化学作用等因素也会促使岩浆岩和沉积岩转化成变质岩。

材料及工具清单

3-5个学生为一组

1、不同类型岩石标本（如黄山的石头、新疆戈壁滩的岩石等，以代表不同的岩石类型）；放大镜若干个

2、火成岩：

•烘焙苏打粉

•红色果冻粉

•茶匙

•饮水杯（容积为8盎司）

•盘子

•小的火山模型一个（中空，可容纳饮水杯）

3、沉积岩：

•干净透明塑料瓶子一个（容积8盎司，带盖）

•沙子

•沙砾

•粉笔灰

•水

•纸质漏斗一个

•量勺一把

4、变质岩：

• 彩色橡皮泥若干

• 塑料板两块

延伸

生活中，我们常见的岩石是属于哪一类的？

1、观察家里或者商场的地板、楼梯等，分析一下它们是由岩浆岩，如花岗岩铺成的呢还是由沉积岩，如石灰岩铺成的，亦或是由变质岩，如大理岩铺成的；

2、走在街心花园或者小区的景观带的路上可以观察一下铺路的石子属于哪种岩石；

3、小心地观察妈妈的玉坠，奶奶的玉镯，并查阅相关的资料，研究一下玉是属于哪种岩石；

4、大家都见过鹅卵石，想一想它是怎么形成的，属于哪一种岩石？

学习单

活动前：

1、以下图片哪些是岩石？

图5 不同种类的岩石和其它物质

2、岩石有哪些类型？

活动中：

3、岩石连连看：在标本照片和岩石类型之间连线

图6 不同种类的岩石

4、三大类岩石之间是如何相互转化的？（在括号中填入相应的字母）

图7 不同种类的岩石的形成过程

活动后：

5、想一想化石通常埋藏在哪一类岩石中？为什么？

参考文献

北京师范大学. 2001科学( 3~6 年级) 课程标准( 实验稿)【M】. 北京：北京师范大学出版社，102页.

贾尼斯.范克里夫 著，林文鹏 译. 2009. 有趣的地球科学实验101【M】. 上海：上海科学技术文献出版社，67-72.

马来平 主编. 2005. 科学日记 历史上的珍贵记录【M】. 济南：山东科学技术出版社，78页.

魏雯，林菲菲，陆真. 2006. Stevespangler科学网：

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叶桂刚，吴小山 主编. 1994. 新兴学科百万个为什么 科学学类【M】. 北京：中央民族大学出版社，135-136.

颜亮. 2002. 加科学家发现世界上最古老的岩石.新华网：

http://news.xinhuanet.com/st/2002-12/05/content_650268.htm.

Jessie. 2013. 杨比克曼的科学日记-3.虹巴伦网：

/?mod=viewthread&jsnbtiFm&authorid=zHHz8w.

作者简介

刘妍静，现就职于上海科技馆展示管理处，从事展示教育工作，电子信箱：liuyj@sstm.org.cn。

鲍其泂，现就职于上海科技馆研究设计院，从事展示教育工作，电子信箱：baoqj@sstm.org.cn。

金雪，现就职于上海科技馆展示管理处，从事展示教育工作，电子信箱：jinx@sstm.org.cn。

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