太陽系是由包括地球在內的九大行星所組成的, 其中地球以藍色的海洋和綠色的大地而區別于其他行星。從地球科學的角度來說, 地球還有很多區別于其他行星的地方, 其中花崗巖就是一例。
我們大家都很熟悉花崗巖, 它是地球上的一種重要巖石類型。我們很多的風景區實際上就是花崗巖地貌, 如安徽的黃山、九華山和天柱山、江西的三清山、山東的泰山與嶗山、遼寧的千山、陜西的華山等。我們很多的石材也是花崗巖的, 比如國家大劇院裝飾用的“夜玫瑰”就是產于山西的一種花崗巖。當然, 花崗巖還與眾多的礦產有聯系。我國華南鎢錫礦的形成就與花崗巖關系密切。實際上, 我們人類使用的許多金屬礦產都與花崗巖有關。
花崗巖呈現各種各樣的顏色, 并具有不同的特征。但從礦物學上來說, 它主要由淺色的以硅鋁為主要元素的長石 (包括斜長石和鉀長石)和石英組成, 含少量以鐵鎂為主要元素的云母與角閃石。地質學家通過百余年的研究發現, 花崗巖是組成地球大陸地殼的重要巖石類型; 而大洋地殼則與大陸地殼不同[1], 它主要由斜長石和鎂鐵質含量高的輝石和橄欖石等暗色礦物組成, 在巖石類型上主要為玄武巖(噴發到地表的火山巖)和輝長巖(侵入到地下的巖漿巖)。那么, 為什么只有大陸上才有花崗巖呢?
要回答這一問題, 我們還需要了解花崗巖的形成過程。我們說, 地球是由內部的地核、外部的地幔和表層的地殼所組成, 其中大陸地區地殼的平均厚度大約在40km左右[2]。地球在初始形成時并沒有地核、地幔和地殼之分, 但隨著地球的演化, 其內部要發生熔融。由于地球的初始物質是富鐵鎂的, 它的熔融只產生玄武質巖漿, 形成類似于大洋成分的地殼,但當玄武質巖石再次發生熔融時, 它就形成了以硅鋁為主要組分的花崗巖,花崗巖的密度要明顯小于玄武巖。這樣, 隨著地球上大洋板塊的俯沖, 密度較大的洋殼俯沖進入地幔,而以花崗巖為主要組成的大陸便能長期保留下來。目前見到的大洋地殼,年齡都小于2億年, 而大陸地殼則可老至40億年。且隨著時間的進行, 保存的大陸地殼又多次被熔融, 使其成分不斷向硅鋁質增多的方向進行,而殘留的鎂鐵質物質可以通過適當方式返回地幔[3~5]。這種過程反復進行,使地球的大陸地殼不斷向穩定的方向發展。可以說,花崗巖的多少是衡量地殼發育程度的重要巖石學標志。
根據目前人類所掌握的資料,太陽系內其他行星并沒有發現有花崗巖的存在;或者說,花崗巖是地球區別于太陽系內其他行星的重要巖石學標志。這一情形的出現實際上也是與這些行星的演化程度和歷史有關。正如前面敘述的那樣,花崗巖是地殼演化程度的巖石學指標, 正是由于這些行星的地殼演化程度較低,才沒有出現地球上出現的花崗巖。如月球,它是除地球以外人類研究較多的另外一個星體。
從月球隕石和月球返回的樣品發現,月球上不存在花崗巖,或者說, 花崗巖極為少見。其主要原因是因為月球在經歷了早期的巖漿海階段后便“死寂”了,除了偶爾有隕石來訪外,月球上目前不存在什么地質活動。
其他天體不存在花崗巖的另一個重要原因是水。在所有的地質過程中,水起著十分重要的作用,如果沒有水, 所有的巖石都很難發生熔融。而水加入到巖石中以后,可顯著降低巖石的熔點,進而使其發生熔融。所以,水是形成花崗巖必不可少的重要組分[6]。地球正是由于水的存在,才使大量花崗巖的出現成為可能,而這是其他星體所不具備的。那太陽系外的其他天體中是否也都不存在花崗巖呢?我們現在還不能給出確切的答案。但這一問題十分重要,因為只有演化成熟的天體才有可能出現類似地球上的生命,而尋找到地球以外的生命一直是人類孜孜以求的夢想。