岩石循环
yán shí xún huán
岩石循环是火成岩、沉积岩和变质岩不断形成、分解并相互转化的一系列持续过程。
Definition
岩石循环是岩石不断从一种类型转变为另一种类型的永无止境的过程：它们熔化、冷却、破碎、堆积、受到挤压，并在数百万年间不断再次发生变化。它通过一系列过程将三大岩石类型联系在一起：熔融和结晶形成火成岩，风化、侵蚀、沉积和成岩作用形成沉积岩，热和压力形成变质岩。任何一种岩石类型都可以转变为其他任意类型，并不存在固定的顺序；板块构造通过抬升、埋藏和熔融岩石来驱动这一循环。这是地圈的物质循环，由内部热量（地幔对流、放射性衰变）和外部能量（太阳驱动的天气和重力）共同驱动。它的速率跨越了多个数量级：一次熔岩流几天内就能结晶，沉积物每年只堆积几毫米，而大陆地壳的平均滞留时间则约为十亿年量级。俯冲作用会在约 $200$ 百万年内将大洋岩石圈重新循环回地幔，因此没有比这更古老的大洋地壳能够留存下来。
Example
一座花岗岩山会风化成沙粒，沙粒变成砂岩，砂岩深埋并受热后变成石英岩；如果它熔化又冷却，就会再次变成火成岩。阿巴拉契亚山脉曾经和落基山脉一样高耸，风化和侵蚀将其沉积物向东搬运，堆积成海岸平原和大陆架，而这条古老山脉的变质岩根部如今则出露在蓝岭山脉。澳大利亚西部杰克山砂岩中的锆石晶体已有 $4.4$ 十亿年历史，比包裹它们的砂岩本身还要古老数十亿年。它们之所以能够多次经历岩石循环而幸存下来，是因为锆石极其抗风化和抗熔融。
Key Insight
没有任何岩石是永恒不变的，你手中的这颗卵石，此前很可能已经历过好几种不同的岩石形态。这个循环没有起点也没有终点，也不存在单一的路径：沉积岩可以直接被风化回沉积物，而完全不必经过变质或火成的阶段。岩石循环还与碳循环相互耦合。硅酸盐岩石的风化会消耗大气中的 $CO_2$，这些碳被埋藏为碳酸盐沉积物，又在俯冲之后通过火山脱气重新释放，这一反馈机制在地质时间尺度上调节着地球的气候。