玄武巖的形成

1、玄武巖，是由火山噴發(fā)出的巖漿冷卻后凝固而成的一種致密狀或泡沫狀結(jié)構(gòu)的巖石。它在地質(zhì)學(xué)的巖石分類中，屬于巖漿巖（也叫火成巖）?；鹕奖l(fā)流出的巖漿溫度高達(dá)攝氏一千二百度，因有一定的粘度，在地勢平緩時(shí)，巖漿流動(dòng)很慢，每分鐘只流動(dòng)幾米遠(yuǎn)；遇到陡坡時(shí)，速度便大大加快。它在流動(dòng)過程中，攜帶著大量水蒸汽和氣泡，冷卻后，便形成了各種變異的形狀。 玄武巖的顏色，常見的多為黑色、黑褐或暗綠色。因其質(zhì)地致密，它的比重比一般花崗巖、石灰?guī)r、沙巖、頁巖都重。但也有的玄武巖由于氣孔特別多，重量便減輕，甚至在水中可以浮起來。因此，把這種多孔體輕的玄武巖，叫做浮石。一些藝術(shù)家，根據(jù)浮石多孔和皺、漏的特點(diǎn)。用來建造園林中的假山

2、，或雕成小巧玲瓏的盆景。 根據(jù)地質(zhì)科學(xué)家分析鑒定，玄武巖的主要成份是二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂（還有少量的氧化鉀、氧化鈉），其中二氧化硅含量最多，約占百分之四十五至五十左右。 玄武巖，是生產(chǎn)鑄石的好原料。鑄石是將玄武巖經(jīng)過熔化鑄造、結(jié)晶處理，退火而成的材料。它比合金鋼堅(jiān)硬而耐磨，比鉛和橡膠抗腐蝕。玄武巖還在一種鑄鋼先進(jìn)工藝中，起到潤滑劑的作用，可以處長鑄膜壽命。同時(shí)，玄武巖還可以抽成玻璃絲，比一般玻璃絲布抗堿性強(qiáng)，耐高溫性能好。 多氣孔狀的玄武巖（浮石），因?yàn)樗鼩饪锥?，又相?dāng)堅(jiān)硬，因此，將它攙在混凝土里，可以使混凝土重量減輕，但仍很堅(jiān)固，同時(shí)有隔音、隔熱等特點(diǎn)，是高層建筑輕質(zhì)

3、混凝土的良好骨料。浮石還是很好的研磨材料，可用來磨金屬、磨石料；在工業(yè)上還可做過濾器、干燥器、催化劑等。巖漿作用與板塊構(gòu)造 地球內(nèi)部的溫壓條件與巖漿的形成有著明顯的關(guān)系。巖漿是一種熾熱的，具有極強(qiáng)活動(dòng)力的熔融體。通常在地下深處高溫高壓下巖漿形成時(shí)，與周圍環(huán)境處于平衡狀態(tài)。但一旦巖石圈發(fā)生破裂或產(chǎn)生壓力差，平衡被打破，巖漿就會(huì)上升。由于受到上覆地殼的擠壓，一部分巖漿在地殼深處緩慢冷卻結(jié)晶，一部分可以達(dá)到離地表較近的淺處較快冷卻結(jié)晶，或者沖破地殼以火山的方式噴溢出來迅速冷卻。廣泛分布于大陸地殼中的花崗巖巖基可以作為巖漿侵入的代表；而分布在大洋中脊的玄武巖和火山島帶的中酸性為主噴出巖則是火山作用的代

4、表。 地質(zhì)學(xué)家把這種巖漿的形成(熔融)、運(yùn)移和冷凝的整個(gè)過程中，巖漿自身的變化以及對(duì)周圍巖石影響的全部地質(zhì)過程叫做巖漿作用。巖漿作用有兩種方式：一種是巖漿從深部上升到達(dá)地殼隨即冷凝結(jié)晶，這一過程稱為侵入作用，冷凝結(jié)晶形成的巖石稱為侵入巖。另一種方式是巖漿溢出地面，甚至噴射到天空或水體(海底噴發(fā))稱為火山作用，流出地面的巖漿冷卻凝結(jié)后叫做火山巖或噴出巖。 (1)侵入作用 由結(jié)晶粗大的礦物組成的花崗巖是怎樣形成的呢?根據(jù)花崗巖與周圍沉積巖之間截然和不協(xié)調(diào)的接觸關(guān)系，并且與花崗巖接觸處的沉積巖的礦物成分和結(jié)晶程度發(fā)生了顯著的熱力烘烤現(xiàn)象，因此認(rèn)為花崗巖是來自地下深部熾熱的熔融物質(zhì)所形成。當(dāng)這些熔融的

5、巖漿上升到離地表不遠(yuǎn)的深處(3公里以下)，由于十分緩慢的冷卻，礦物有充分的時(shí)間來形成自己的晶形?；◢弾r基規(guī)模都比較大，有時(shí)也有規(guī)模較小的稱為巖株或巖枝，巖株常在深部與巖基相連。 除了深成的花崗巖之外，巖漿也可以上升到更接近地表的地方(3公里，但規(guī)模要小得多，冷卻得更快，因此結(jié)晶顆粒比深成巖要細(xì)，常呈斑狀或似斑狀結(jié)構(gòu)。巖體與周圍巖石不協(xié)調(diào)的侵入關(guān)系可形成巖脈、巖墻，此外與圍巖的協(xié)調(diào)侵入關(guān)系還可形成巖盆、巖盤、巖床。 侵入巖和噴出巖 除富硅鋁的花崗巖外，還有富含鐵鎂質(zhì)的橄欖巖、輝長巖和中性的閃長巖，但是這些侵入巖的規(guī)模都遠(yuǎn)比花崗巖小。 (2)火山作用 火山噴發(fā)是十分壯觀的地球內(nèi)部能量-物質(zhì)突然釋放

6、事件（圖5-17）。一次大規(guī)模的火山噴發(fā)所釋放的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原子彈爆炸。如1980年5月18日美國圣海倫斯火山爆發(fā)，其釋放能量相當(dāng)于1945年美國投向廣島的第一顆原子彈的500倍。如果從體積和質(zhì)量上來看，顯然海底火山更為重要，它是大洋底形成的重要作用過程。 火山噴發(fā) 火山噴發(fā)形成的地形有的像日本富士山那樣呈錐形，稱中心式噴發(fā)，也有的像哥倫比亞高原那樣數(shù)千平方公里鋪蓋著溢出的玄武巖，這種方式稱為裂隙式噴發(fā)。 火山噴發(fā)過程A水蒸氣外溢B水蒸氣和火山灰噴發(fā)C巖漿噴發(fā) 中心式噴發(fā) 火山物質(zhì)從中央火山口或火山管溢出，形成典型的火山錐構(gòu)造。連續(xù)的熔巖流形成熔巖錐。玄武質(zhì)的熔巖溫度達(dá)到10001200，粘度

7、低，所含氣體少，沒有爆炸現(xiàn)象，易于流動(dòng)(可高達(dá)100公里小時(shí)，但多數(shù)每小時(shí)只有數(shù)公里)，擴(kuò)展范圍很廣，若熔巖流源源不斷溢出，可以形成寬闊的盾形火山，坡度平緩，周長可達(dá)數(shù)十公里，寬達(dá)2000米以上。如夏威夷Mauna Loa火山即為中心式噴發(fā)的典型代表。 長英質(zhì)熔巖（流紋巖）噴出溫度8001000。粘度大，揮發(fā)分含量高，流動(dòng)緩慢，往往呈爆烈式噴發(fā)，噴出物主要是火山灰、渣、火山彈等，形成山坡陡峭的錐形體?；鹕娇谖挥阱F頂，山頂圓錐體坡度可達(dá)30°，坡腳約為10°?；鹕娇趦?nèi)常有一個(gè)圓丘狀隆起，與高粘度熔漿因流動(dòng)的力減弱而凝結(jié)在火山口有關(guān)。圓丘形成后不久即會(huì)內(nèi)部冷卻收縮發(fā)生塌陷，或因

8、爆炸而遭破壞，或因巖漿房空虛，從而難于支撐上覆的火山錐引起塌陷，形成破火山口。破火山口的面積比火山口大得多，火山消亡或暫?；顒?dòng)之后，就會(huì)成為美麗的火山湖，如我國和朝鮮邊境上長白山的天池。 火山消亡后在火山口形成的美麗的火山湖 裂隙式噴發(fā) 熔巖與火山碎屑都是從狹長的裂隙或裂隙群中噴射(溢流)而出的，它和中心式噴發(fā)不同，具有一個(gè)線性的熔漿源，玄武質(zhì)的熔巖流從裂隙中流出，稱為溢流玄武巖，它們不會(huì)形成火山，而往往構(gòu)成寬闊的玄武巖高原。如哥倫比亞高原，玄武巖覆蓋面積達(dá)十三萬平方公里，熔巖厚可達(dá)100米。我國張家口以北的漢諾壩玄武巖也形成明顯的高地，導(dǎo)致壩上和壩下氣候也有顯著差異。 在大洋中脊部位，玄武巖

9、漿從張開的裂隙中溢出，幾乎覆蓋整個(gè)洋底，這可從洋脊采集到的海底樣品中得到證實(shí)。全球的洋脊延伸可達(dá)8萬公里，在大約近1.7億年的時(shí)間內(nèi)，形成了現(xiàn)代四個(gè)大洋的洋底玄武巖層。 其它火山現(xiàn)象 火山噴發(fā)物質(zhì)不僅有熔巖流和火山碎屑物，而且還有火山泥流、噴氣和熱泉。當(dāng)熾熱的火山云與河流相遇時(shí)，就會(huì)引發(fā)火山碎屑構(gòu)成的山崩或泥石流，當(dāng)火山口湖破裂或熔巖流經(jīng)冰川，使冰川溶化也可以引發(fā)泥石流，又稱火山泥流。1919年爪哇克盧特火山噴發(fā)形成一個(gè)儲(chǔ)水達(dá)38萬立方米的火山口湖，湖口破裂引發(fā)的泥流使5千多人喪命。 火山熔漿中含有大量揮發(fā)分，其中水占7095%，墨西哥的帕里卡火山1天就噴出18000噸水，地球的海洋與大氣正是

10、由地球早期大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)的揮發(fā)分形成的?，F(xiàn)代的許多溫泉或熱噴泉，正是由于地下水被埋藏巖漿加熱而噴(溢)出地表的。只有噴氣(水)而無熔巖或火山碎屑的噴發(fā)，往往是火山活動(dòng)的晚期。溫泉和熱泉含有大量醫(yī)療和藥用物質(zhì)，因此常常在其分布區(qū)建成療養(yǎng)院。此外因其含有具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦物而被利用，我國云南騰沖則發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代溫泉的成礦作用。 火山噴發(fā)產(chǎn)物： 如前所述不同成分侵入巖的代表是長英質(zhì)的花崗巖，中性的閃長巖、鐵鎂質(zhì)的輝長巖和超鐵鎂質(zhì)的橄欖巖。前三種巖漿亦可噴出地表，由于在地表快速的冷凝，沒有時(shí)間供晶體生長而成為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)。這些噴出物依次為流紋巖、安山巖和玄武巖，第四類超鐵鎂質(zhì)巖漿幾乎從未達(dá)到過地表。 火山在

11、噴發(fā)過程中由于巖漿受到地內(nèi)壓力而向上運(yùn)動(dòng)，帶著大量物質(zhì)噴射到空中，因此可將火山噴發(fā)物分為熔巖流和火山碎屑。 熔巖流 是從火山口噴出或溢出的巖漿，它可以沿著山坡向下流動(dòng)。玄武巖漿硅質(zhì)含量低而鐵鎂質(zhì)含量高，巖漿，粘度小，流動(dòng)速度快玄武質(zhì)熔巖可以延展成薄層的巖席，據(jù)地史時(shí)期的資料顯示，其延伸多見超過50公里。流紋巖漿硅質(zhì)含量高，鐵鎂質(zhì)低，因此熔點(diǎn)低，粘度比玄武巖漿高，因而流動(dòng)速度慢得多，形成巨厚的鱗莖狀構(gòu)造。安山巖漿硅質(zhì)及鐵鎂質(zhì)含量中等，因此其性質(zhì)也介于玄武巖漿和流紋巖漿之間。 巖漿流 固體巖漿流表面的繩狀構(gòu)造 火山熔巖與沉積巖一樣，呈層狀，產(chǎn)狀上難于與沉積巖相區(qū)別。但巖石類型、礦物成分、結(jié)構(gòu)上兩者

12、之間有明顯差別，如前者具隱晶質(zhì)和玻璃質(zhì)。此外熔巖表面具有特有的特征，如繩狀、渣狀構(gòu)造，海底噴發(fā)的熔巖則常見枕狀構(gòu)造。熔巖內(nèi)部往往含有大量氣孔或杏仁狀充填物。 火山碎屑 巖漿中存在大量揮發(fā)分(水和可溶性氣體)，當(dāng)巖漿上升，壓力下降，揮發(fā)分伴隨著猛烈的爆炸從巖漿中釋放出來，將先期結(jié)晶的熔巖及火山口附近的巖石炸碎成大大小小的碎屑，從火山塵、火山灰(2mm到火山彈(60mm)，噴射向高空，隨后又在火山的周圍降落下來。與此相伴的還有大量的水蒸氣以及氮、氧、氫、二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、氟、硼酸、氨、甲烷等氣液噴出。細(xì)小的火山塵及火山灰可以搬運(yùn)很遠(yuǎn) 火山的空間分布： 地球上存在著500600座活火山，

13、大多數(shù)火山分布在板塊的邊緣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其中80%分布在會(huì)聚板塊的壓性火山島弧帶，15%分布在板塊分離的拉張帶。極少數(shù)分布在板塊內(nèi)部。著名的環(huán)太平洋火山鏈（又叫火圈）就集中分布近70%火山（見內(nèi)封面×彩色照片）。 環(huán)太平洋活動(dòng)火山鏈分布 分離板塊邊緣的火山活動(dòng) 全球大洋中脊裂谷體系是分離板塊的邊緣。延伸長達(dá)8萬公里，其斷裂一直延伸到地幔軟流圈。部分熔融的橄欖巖晶粥和玄武巖漿從這里上升，溢出的玄武巖構(gòu)成了洋脊、火山和玄武巖高地。 會(huì)聚板塊邊緣的火山鏈 是由玄武巖和安山巖噴發(fā)形成的。玄武巖來自俯沖板塊之下的軟流圈，而安山巖則可能是玄武質(zhì)的洋殼和俯沖板塊攜帶的洋底含水沉積物俯沖到3040公里深

14、度時(shí)部分熔融的產(chǎn)物。 洋底除了活火山外，還有大量死火山，僅太平洋就有10000座，有人認(rèn)為它們?cè)径际菙U(kuò)張中心（含熱點(diǎn)）形成的活火山，當(dāng)新洋殼形成，火山就隨老洋殼帶到板塊內(nèi)部成為死火山。它們有的是高聳出海面的洋島，有的已被風(fēng)浪侵蝕夷平成為平頂火山錐(guyet)，有的因洋殼冷卻下沉，成為不同深度的海底山脈 海山。 大陸板塊內(nèi)的火山 往往與陸內(nèi)裂谷關(guān)系密切。當(dāng)深大斷裂切穿巖石圈時(shí)，玄武巖漿低速地溢出地表，沒有遭受硅鋁質(zhì)陸殼的混染，這也可能標(biāo)志著板塊分離萌發(fā)階段（東非裂谷帶）。 夏威夷火山在懸崖邊墜落，形成瀑布 火山活動(dòng)所引起的地震、海嘯、火山碎屑濺落、火山泥流等災(zāi)害，將在第十三章4.2節(jié)中介紹。 火山除了對(duì)人類有害的一面，也還有對(duì)人類有利的一面?；鹕侥転槲覀兲峁┐罅康?/p>