五、從地獄中升起：岩漿作用和火成岩-2(岩漿組分為何變化)

作者：由長胖的羅漢果發表于遊戲時間：2021-01-20

岩漿膏有什麼用

3。岩漿活動的產物

岩漿活動在地球系統中扮演著重要的角色，它把物質從地球深處轉移到較淺的層面，或轉移到地表。

3。1火成岩的侵入

侵入岩形成於地下，所以我們無法看到它們形成的樣子。但隨著地質時間的推移，剝蝕可能會使地殼深處形成的岩石暴露出來。地質學家可以考察古代的火成侵入岩並研究它們的特徵。在這種研究的基礎上，地質學家根據形狀區分不同型別的侵入岩。

板狀侵入體：表面相對平坦，厚度大致均勻。它們的長度一般從米到幾十公里，厚度從釐米到幾十米。地質學家根據侵入體相對於圍巖的方向來區分兩種型別的侵入體。巖牆切斷了圍巖原有的層理（層理或葉理），而岩床平行於原有的層理侵入。在圍巖沒有分層的地方，地質學家把陡峭的或垂直的板狀巖體稱為巖牆，把接近水平的巖體稱為岩床。

火成岩巖牆和岩床：板狀侵入岩的例子

深成岩體

是不規則狀的侵入體，大小從幾十米到幾公里不等。在某些情況下，深成岩可能是由充滿岩漿房（包含大量岩漿的空間）的岩漿凝固而形成的。

當大量岩漿在深處緩慢冷卻時，就形成了深成岩； Mojave沙漠中侵蝕作用出露深成岩的頂部；許多深成岩體組成岩基，隨著侵蝕的進行，出現了巖牆、岩床和巖蓋

另外，深成岩體也可能是由許多相鄰岩床連續侵入形成。當一個區域內形成大量的深成岩體時，可能會形成一個數百公里長、數十到數百公里寬的巨大火成岩體；這種巨大的複合侵入被稱為岩基。1億4千5百萬至8千萬年前的深成岩形成了California Nevada山脈岩基——Yosemite National公園壯觀的懸崖暴露了部分岩基。

在中生代，俯衝產生了巨大的火山弧。在其下方，形成了大型的花崗岩岩基。現在由於侵蝕而暴露在外；巨大的花崗岩懸崖是岩基的一部分，很受攀巖者的歡迎

3.2熔岩流

地質學家使用“熔岩流”這個術語，既指在地球表面流動的熔岩，也指熔岩凝固時形成的固態火成岩層。有些熔岩流得很慢，像一種非常粘稠的糊狀物；而另一些則像急流一樣從火山的一側傾瀉而下。這些對比反映了熔岩在粘度或流動阻力方面的差異。高粘度的熔岩更粘稠，不像低粘度的熔岩那樣容易流動。熔岩粘度的差異取決於矽的含量和熔岩的溫度。二氧化矽傾向於形成長鏈狀分子，這些分子相互纏繞，減緩了流體的流動。二氧化矽濃度越大，熔岩就越粘稠。高溫使化學鍵更容易斷裂。因此，具有相同成分的較熱的熔岩比具有相同成分的較冷的熔岩粘性小。因此一個低溫的長英質熔岩會形成一個球狀的土丘，稱為熔岩穹丘。

被火山碎屑環繞的熔岩穹丘

相對而言，熱的鎂鐵質熔岩在凝固之前可以從火山口流出很遠的地方，產生長而相對稀薄的流動。在靠近火山頂峰的陡峭山坡上，熱鎂鐵質熔岩流的速度超過每小時30公里。鎂鐵質熔岩開始冷卻並變得更加粘稠後，它的速度減緩到步行速度或更慢。

鎂鐵質熔岩流：Hawaii大島的衛星影象，顯示了鎂鐵質熔岩流；Sicily Etna火山噴出的熔岩；基性熔岩流覆蓋了夏威夷的一條高速公路

凝固的外殼隔離了岩漿從內部向外的流動。隨著冷卻的進行，熔岩透過熔岩管移動，熔岩管道使熔岩在冷卻前可以從火山口噴出許多公里。在某些情況下，熔岩管道最終會變得乾涸。

在熔岩管中，熔岩在堅硬的岩石外殼下流動；在Hawaii，一條道路被切斷，暴露出熔岩管

鎂鐵質熔岩流的表面結構取決於該流在停止移動之前是否形成一個固體表面。地質學家將這種流動稱為pahoehoe（發音為pa-hoy-hoy），這是其

Polynesian

名字。如果岩漿表層凝固，而岩漿流仍在移動，熔岩層就會碎裂成一堆鋸齒狀的碎片，形成一種碎石流，其Polynesian名字為a‘a’（發音為ah-ah）。在水下噴發的鎂鐵質流與在陸地上噴發的鎂鐵質流看起來不同，因為當岩漿與水接觸時，冷卻速度要快得多。在噴出後不久，海底基性熔岩流就會形成一個

枕狀

外殼。枕狀的外殼阻止了岩漿的流動，直到內部岩漿壓力打破了外皮，然後一團新的熔岩噴湧而出，這團熔岩本身又固結成一個枕狀外殼。地質學家將這些岩層稱為枕狀玄武岩。

鎂鐵質熔岩流的表面結構：在夏威夷一個新的熔岩流上發展的Pahoehoe；流體冷卻和凝固後的表面；Arizona Sunset Crater a&；amp；amp；amp；amp；#39；a&；amp；amp；amp；amp；#39；流的碎石表面；抬升出海平面後的枕狀玄武岩

3。3火山碎屑沉積

1943年，在墨西哥城，一座名為Paricutín的新火山誕生。在一年之內，Paricutín火山噴發出的碎片已經形成了一個330米高的陡峭的圓錐。9年後，當火山停止噴發時，其沉積物覆蓋了25平方公里。

地質學家將火山爆發產生的各種碎屑稱為火山碎屑或火山灰。火山碎屑包括當小塊的熔岩被拋向半空中冷卻或降落到地面後不久形成的固體塊，以及已經固結的火成岩從被噴射出來時形成的碎片。不同的名稱表明火山碎屑碎片的大小不同：火山灰由細小的薄片或條狀物（直徑小於2mm）組成；火山礫有大理石到高爾夫球大小（2至64mm）；火山塊由大塊（>64mm）岩石組成。火山碎屑的形成涉及幾個不同的過程。

長英質熔岩通常含有高濃度的微小氣泡。當其冷凝時，它會產生一種類似泡沫的火成岩，稱為浮石。火山噴發的力量會將之前在火山口內和周圍形成的浮石和其他岩石炸開，產生火山灰、火山礫和火山

塊

。噴發成雨的火山灰會聚整合小球，形成另一種火山礫，稱為增生火山礫。

從長英質或中性熔岩噴發產生的火山碎屑：2008年智利Chaiten火山噴發產生的火山碎屑；灰的電子顯微照片；浮石；增生火山礫

在富含氣體的鎂鐵質熔岩爆發時，上升的氣泡的爆裂導致熔岩噴泉的形成，熔岩噴泉可能高出噴口幾百米。噴泉中的一些熔岩分離，在落下時或落下後立即固結，形成一種火山礫，通俗地稱為火山渣。當噴出一顆西瓜大小又熱又軟的塊時，在下落過程中會變成流線型，然後凝結成火山彈。如果一塊向天空發射的物體在發射前是凝固的，那麼它就會以角塊的形式著陸。

鎂鐵質火山噴發的火山碎屑：鎂鐵質熔岩噴泉；小塊凝塊凍結成火山渣；在空中凝的火山彈；稜角分明的岩石碎塊

新沉積的火山碎屑往往相當脆弱。如果火山灰與水混合，就會形成

火山泥流

，類似於非常溼的混凝土，沿著斜坡向下流動。在一次噴發很久之後，沿著火山側面流下的小溪和河流攜帶並搬運了火山碎屑，並將其作為沉積物沉積到更深處的斜坡上。地質學家使用火山碎屑沉積物這個總稱來描述火山噴出的所有碎屑物質。這個術語不僅指火山碎屑，還指山體滑坡和火山碎屑的沉積，以及由火山物質經水搬運而成的沉積物。

2007年New Zealand火山噴發後，一股火山泥流填滿了河床；1980年St。 Helens火山爆發20年後包含山上木材的火山泥流

BOXES：岩漿組分為何變化？

岩漿的成分因地而異，最終凝固的岩石就反映了這一點。這些差異很重要，因為它們告訴我們岩漿的起源和演化。讓我們來看看控制岩漿組成的一些因素：

岩漿來源的組成：可進入熔體的化學物質取決於岩漿來源的化學物質，並不是所有的岩漿都來自於相同的岩石型別，所以並不是所有的岩漿都有相同的成分。

部分熔融程度：岩漿源熔化形成岩漿的百分比，影響岩漿中化學物質的比例。部分熔融百分比越大，岩漿基性越強

與周圍環境的化學作用：岩漿可能包含化學物質，這些化學物質是從它上升的固體岩石中溶解出來的，或者是從落入岩漿中的巖塊中溶解出來的。這個過程叫做同化。

分步結晶：岩漿含有許多不同的化合物，所以當它凝結成火成岩時，會形成許多不同的礦物。20世紀20年代，一位名叫Norman Bowen的美國地質學家發現，這些礦物並不是同時形成的。具體來說，當鎂鐵質岩漿開始凝固時，首先生長出鎂鐵質礦物的晶體，如橄欖石和輝石，它們的形成消耗了熔融物中的鐵和鎂。隨著冷卻的繼續，角閃石形成，最後出現的礦物是雲母、石英和鉀長石。在所有這些礦物形成的同時，斜長石晶體也在生長。然而，隨著熔體冷卻，斜長石晶體的組成發生了變化：早期形成的斜長石含有更多的鈣（Ca），而後期形成的斜長石含有更多的鈉（Na）。這一系列的結晶被稱為Bowen反應系列，晶體的形成和從熔體中去除化學物質的過程被稱為分步結晶。值得注意的是，由於分步結晶作用逐漸從岩漿中提取鐵和鎂，在分步結晶作用發生時留下的岩漿逐漸變得更富長英質。

Bowen反應序列是岩漿冷卻的結晶序列：隨著溫度降低，分步結晶開始，殘餘岩漿的成分變得越來越長英質；該系列頂部的礦物形成的岩石為鎂鐵質，而底部形成的岩石為長英質。這裡，“不連續”一詞指的是一系列不同的礦物，而“連續”一詞指的是同一種礦物（斜長石），但成分不同（Ca vs。 Na）。

4。火成岩分類

熔體有多種成分，而且它們可以在許多不同環境中凝結成巖，因此地球上出現了各種各樣不同型別的火成岩。地質學家根據兩種特徵將這些岩石分類：結構和組成。結構的描述表明火成岩是全晶質（由晶體組成），碎屑質（由粘接在一起的部分組成），玻璃質（主要由玻璃組成）。組成特徵描述了組成岩石的不同化學物質的相對比例。研究火成岩的結構可以讓我們瞭解它形成的環境，研究它的成分可以讓我們瞭解岩漿的來源和岩漿演化的方式。

透過顯微鏡觀察到的火成岩結構，視野3mm。玻璃狀岩石中的黑色區域是玻璃：花崗岩是結晶的；凝灰岩是碎屑岩；黑曜石是玻璃質

4。1全晶質火成岩

全晶質火成岩由礦物晶體組成，這些礦物晶體在熔體中生長，然後像拼圖一樣拼在一起。細粒度（隱晶質）火成岩，指晶體太小，不借助顯微鏡無法識別的岩石，以及粗粒（顯晶質）火成岩，其中組成單個顆粒的礦物可以用肉眼區分。有些火成岩發育等粒結構，即它們主要含有大約相同大小的顆粒。但是有些含有被小顆粒包圍的大顆粒。在這種火成岩中，較大的顆粒稱為斑晶，而周圍較細的顆粒構成基質。火成岩的顆粒大小反映了冷卻速率：細粒岩石冷卻得快，而粗粒岩石冷卻得慢。當岩漿開始緩慢冷卻時，早期形成的晶體變大，然後迅速冷卻，所以剩下的熔體形成了細粒度的岩石。我們根據岩石中矽、鐵和鎂氧化物的相對比例來區分火成岩的不同類別，因此我們可以使用描述岩漿組成的相同名稱來描述火成岩組成。根據矽含量從低到高，形成了超鎂鐵質、鎂鐵質、中性和長英質岩石。火成岩有許多不同的名稱。給定岩石樣品的名稱取決於樣品的化學成分和顆粒大小。

結晶火成岩的分類：按晶粒大小和成分排列的火成岩

顯示不同型別結晶火成岩礦物組成的圖表，右圖表顯示了岩石型別中礦物的典型比例

例如，細粒長英質巖是流紋岩，而粗粒是花崗岩；細粒中性巖為安山岩，粗粒為閃長巖；細粒鎂鐵質巖為玄武岩，粗粒為輝長岩；細粒超鎂鐵巖科馬提巖，粗粒巖為橄欖岩。值得注意的是，每一對中的兩個成員都有相同的化學成分，但它們冷卻的速度不同。火成岩的顏色和密度為其成分提供了線索。長英質岩石樣品（流紋岩或花崗岩），往往是淺棕色，淺灰色到粉紅色，或栗色，密度較低，而鎂鐵質岩石（玄武岩或輝長岩）整體傾向於黑色或深灰色，密度較高。

4。2碎屑火成岩

當玻璃碎片在極熱的情況下焊接在一起時，或當冷的碎片堆積並隨後發生壓實和膠結時，碎屑火成岩就形成了。地質學家使用“火山碎屑岩”一詞來指代完全由火山噴發直接積累成的火成岩，例如凝灰岩（主要由火山灰組成的細粒度岩石）和火山角礫岩（由火山塊組成的粗粒岩石）。由火山沉積物、滑坡沉積物或河流運輸的火山沉積物形成的岩石稱為火山碎屑岩。

碎屑岩火成岩：每一層厚厚的凝灰岩都是巨大火山噴發的產物。覆蓋懸崖底部三分之二的斜坡上散佈著碎石，這些碎石都是從懸崖上掉下來的；凝灰岩的特寫，它由灰和浮石石的火山石組成

4。3玻璃質火成岩

當熔岩冷卻迅速，原子或分子沒有達到它們在礦物中的有序排列，而是以無序的結構存在時，就形成了玻璃質的火成岩。有些玻璃質岩石由大量的玻璃構成，而另一些岩石則由大量玻璃包圍的微小晶體構成。

這裡只描述幾種比較常見的岩石：黑曜石是一種長英質玻璃。它趨向於黑色或棕色，發育貝殼狀斷裂，前工業時代的人們用黑曜石製作箭頭、刮刀和刀片。浮石是一種淺色的長英質岩石，由泡沫狀的岩漿冷卻而形成的，玻璃質只出現在分離小泡的薄壁中。火山渣是一種鎂鐵質火山岩，含有豐富的小泡。火山渣中的小泡比浮石中的大，小泡之間的玻璃牆更厚，火山渣的顏色往往是深灰色。