岩浆岩

已经发现700多种岩浆岩( igneous rock)，大部分是在地壳里的岩石。常见的岩浆岩有花岗岩、安山岩、玄武岩、苦橄岩等。一般来说，岩浆岩易出现于板块交界地带的火山区。

岩浆作用主要有两种方式:喷出作用和侵入作用。并据此将岩浆岩分为喷出岩和侵入岩。

江发世在《地球新论^[2]  》一文中认为:

岩浆分为原生岩浆和再生岩浆。

原生岩浆是地核俘获的熔融物质形成的。地核俘获熔融物质和其他一些物质形成巨厚的熔融层。这些物质其成分是不均的。原生岩浆凝固形成最原始的地球外壳。

我们所见到的各类侵入岩，如超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩和碱性岩等，以及火山喷发出的各类岩浆，它们都是再生岩浆，只是来源深度、通道物质成分及分异程度不同而已。

再生岩浆包括原生岩浆变异出的岩浆和重熔岩浆。

地球液态层是由原生岩浆经变异形成的再生岩浆组成的--经过温度、成分和物态的改变而形成的^[3]  。

岩浆由地球深处移动到地壳内形成侵入岩或喷发到地表形成火山，岩浆移动的动力主要有二:

其一，由于地球内球比重大于液态层和外球，在绕太阳公转时，内球始终偏向引力的反方向，内球不在地球中心。形成内球对液态层由内向外的挤压力，使岩浆和其他气液态物质由地球内部向外移动或喷发到地表。

其二，岩浆结晶或发生其他物化反应，产生一些水和气，形成膨胀挤压力，使岩浆和其他气液态物质由地球内部向外移动或喷发到地表。

岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况。侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石，称为侵入岩。侵入岩固结成岩需要的时间很长。地质学家们曾做过估算，一个2000米厚的花岗岩体完全结晶大约需要64000年;岩浆喷出或者溢流到地表，冷凝形成的岩石称为喷出岩。喷出岩由于岩浆温度急剧降低，固结成岩时间相对较短。1米厚的玄武岩全部结晶，需要12天，10米厚需要3年，700米厚需要9000年。可见，侵入岩固结所需要的时间比喷出岩要长得多。

黏度也是岩浆很重要的性质之一，它代表着岩浆流动的状态和程度。岩浆中二氧化硅的含量对黏度影响最大，其次是氧化铝，三氧化二铬，它们的含量增高，岩浆黏度会明显增大。酸性岩中二氧化硅，氧化铝的含量很高，因此，黏度也最大;溶解在岩浆中的挥发份可以降低岩浆的黏度、降低矿物的熔点，使岩浆容易流动，结晶时间延长;此外，岩浆的温度高，黏度相应变小;岩浆承受的压力加大，岩浆的黏度也增大。

岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征，比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的，造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出，形成气孔状构造。当气孔十分繁多时，岩石会变得很轻，甚至可以漂在水面，形成浮岩。如果这些气孔形成的空洞被后来的物质充填，就形成了杏仁状构造。岩浆喷出到地表，熔岩在流动的过程中其表面常留下流动的痕迹，有时好像几股绳子拧在一起，岩石学家称之为流纹构造、绳状构造。如果岩浆在水下喷发，熔岩在水的作用下会形成很多椭球体，称之为枕状构造。可见，这些特殊的构造只存在于岩浆岩中。

岩浆岩不论侵入到地下，还是喷出到地表，它们和周围的岩石之间都有明显的界限。如果岩浆沿着层理或片理等空隙侵入，常形成类似岩盆、岩床、岩盖等形状的侵入体，它们和围岩的接触面基本上和层理、片理平行，在地质学上称为整合侵入;如果岩浆不是沿着层理或片理侵入，而是穿过围岩层理或片理的断裂、裂隙贯入，这种情况形成的侵入体被称为不整合侵入体。人们通常所说的岩墙，就是穿过岩层近乎直立的板状侵入体，厚度一般为几十厘米到几十米，长度可以从几十米到数十公里，甚至数百公里。

由于岩浆岩和围岩有很密切的接触关系，因此，围岩的碎块常被带到岩浆中，成为岩浆的捕虏体。但是生物化石和生物活动遗迹在岩浆岩中是不存在的。

在岩浆从上地幔或地壳深处沿着一定的通道上升到地壳形成侵入岩或喷出到地表形成喷出岩的过程中，由于温度、压力等物理化学条件的改变，岩浆的性质、化学成分、矿物成分也随之不断地变化，因此，在自然界中形成的岩浆岩是多种多样、千变万化的，如基性岩、中性岩、酸性岩，还有碱性岩、碳酸盐岩等岩类，也充分说明了岩浆成分的复杂多样性。

岩浆岩是由岩浆直接冷凝形成的岩石，因此，具有反映岩浆冷凝环境和形成过程所留下的特征和痕迹，与沉积岩和变质岩有明显的区别。

不论喷出岩，还是侵入岩，大部分岩浆岩都是块状结晶的岩石，只有少数急速冷却形成的玻璃质岩石，如黑耀岩，外貌象沥青，就是完全由玻璃质组成的，这种玻璃质岩石一般只形成在岩浆岩中。

人们已经注意到每块岩石里面都有许多大小、形状、颜色不同的颗粒，它们就是组成岩石的矿物。虽然已知的矿物有将近4000种，但是，比较常见的组成岩石的矿物并不是很多。岩石学中把这些主要组成岩石的矿物称为主矿物;在岩石中虽然常见、但含量很少的矿物称为副矿物;没来得及结晶的玻璃质或隐晶质称为基质。

岩浆岩中除了具有特有的结构、构造之外，还有一些特有的矿物。有些在岩浆岩中出现的矿物(如石英、长石、角闪石、云母等)，它们在沉积岩或变质岩中也可以见到。但是，有些矿物(如霞石、白榴石等)却只有在偏碱性的岩浆岩中才能见到。

此外，不同的岩石中还有着不同的矿物组合。比如在比较高温和高压条件下形成的岩石，组成它们的矿物不论在成分上，还是在结构和构造上都具有在高温和高压条件下相应的特点。而在低温常压条件下形成的岩石，其矿物的特征和组合就与之截然不同。

因此，科学家们研究岩石常常是从组成岩石的矿物入手，首先在显微镜下确定岩石是由哪些矿物组成的，每个矿物的含量有多少，矿物颗粒的大小和形状是什么样，还要观察这些大小不同、形态各异的矿物是怎么分布和排列的，这就引出了“岩石结构和构造”的概念。然后，还要配合岩石的化学成分分析资料以及岩石在自然界中产出的位置和状态，也就是地质学家们所说的“岩石在野外的产状”的详细观察。最后，把所有获得的资料综合考虑，才能够知道所研究的岩石是属于哪一类，岩石定名是什么以及它们是怎么形成的。

自然界中的岩浆岩是个大家族，种类繁多，形形色色，仅现有的岩石名称就达千种之多。虽然各种岩浆岩之间存在着化学成分、矿物成分、结构、产状和成因等方面的差异，但是它们彼此之间又有着一定的过渡关系。因此，正确认识不同岩石之间的差异和联系、共性和特性，搞清楚它们的共生关系和成因联系，是对岩浆岩这个家族进行归纳和划分的主要任务。

自十九世纪七十年代起，国内外地质学家就为之做出了不懈的努力。经过一百多年的研究和实践，对岩浆岩的分类已经得到了大多数科学家的肯定。一般情况下，划分岩浆岩类型主要考虑岩石的基本特征和产状两大因素。

在划分岩浆岩类型时，岩石化学成分中的酸度和碱度是主要考虑因素之一。岩石的酸度，是指岩石中含有SiO2 的重量百分数。通常，SiO2含量高时，酸度也高;SiO2含量低时，酸度也低。而岩石酸度低时，说明它的基性程度比较高。

SiO2是岩浆岩中最主要的一种氧化物，因此，它的含量有规律的变化是岩浆岩分类的主要基础。根据酸度，也就是SiO2含量，可以把岩浆岩分成四个大类:超基性岩(SiO2 <45%)、基性岩(SiO2 45-52%)、中性岩(SiO2 52-66%)和酸性岩(SiO2 >66%)。

岩石的碱度即指岩石中碱的饱和程度，岩石的碱度与碱含量多少有一定关系。通常把Na2O+K2O的重量百分比之和，称为全碱含量。Na2O+K2O含量越高，岩石的碱度越大。 A.Rittmann 1957年考虑SiO2和Na2O+K2O之间的关系，提出了确定岩石碱度比较常用的组合指数(σ)。σ值越大，岩石的碱性程度越强。每一大类岩石都可以根据碱度大小划分出钙碱性、碱性和过碱性岩三种类型。σ< 3.3时，为钙碱性岩;σ= 3.3-9.0时，为碱性岩;σ> 9时，为过碱性岩。

除了岩石化学成分之外，矿物成分也是岩浆岩分类的依据之一。在岩浆岩中常见的一些矿物，它们的成分和含量由于岩石类型不同而随之发生有规律的变化。如石英、长石呈白色或肉色，被称为浅色矿物;橄榄石、辉石、角闪石和云母呈暗绿色、暗褐色，被称为暗色矿物。通常，超基性岩中没有石英，长石也很少，主要由暗色矿物组成;而酸性岩中暗色矿物很少，主要由浅色矿物组成;基性岩和中性岩的矿物组成位于两者之间，浅色矿物和暗色矿物各占有一定的比例。

根据产状，也就是根据岩石侵入到地下还是喷出到地表，岩浆岩又可以分为侵入岩和喷出岩。侵入岩根据形成深度的不同，又细分为深成岩和浅成岩。每个大类的侵入岩和喷出岩在化学成分上是一致的，但是由于形成环境不同，它们的结构和构造有明显的差别。深成岩位于地下深处，岩浆冷凝速度慢，岩石多为全晶质、矿物结晶颗粒也比较大，常常形成大的斑晶;浅成岩靠近地表，常具细粒结构和斑状结构;而喷出岩由于冷凝速度快，矿物来不及结晶，常形成隐晶质和玻璃质的岩石。

根据上述原则，首先把岩浆岩按酸度分成四大类，然后再按碱度把每大类岩石分出几个岩类，它们就是构成岩浆岩大家族的主要成员。比如超基性岩大类:钙碱性系列的岩石是橄榄岩-苦橄岩类;偏碱性的岩石是含金刚石的金伯利岩;过碱性岩石为霓霞岩-霞石岩类和碳酸岩类。基性岩大类:钙碱性系列的岩石是辉长岩-玄武岩类;相应的碱性岩类是碱性辉长岩和碱性玄武岩。中性岩大类:钙碱性系列为闪长岩-安山岩类;碱性系列为正长岩-粗面岩类;过碱性岩石为霞石正长岩-响岩类。酸性岩类:主要为钙碱性系列的花岗岩-流纹岩类。

在四大岩类中，超基性岩类在地表分布很少，是四大岩类中最小的一个分支，仅占岩浆岩总面积的0.4%。超基性岩体的规模也不大，常形成外观象透镜状、扁豆状的岩体，它们好像一串大小不同的珠子一样沿着一定方向延伸，断断续续排列，有时可以追索上千公里。

超基性岩颜色比较深，大部分都是黑灰色、墨绿色，比重也很大，一般都在3.0以上，因此很坚硬，常具致密块状构造。它的化学成分特征是酸度最低，SiO2含量小于 45%;碱度也很低，一般情况下 K2O+Na2O不足1%;但铁、镁含量高，通常FeO+Fe2O3在 8-16%之间, MgO 含量范围较宽，在12-46%之间。

超基性岩基本上由暗色矿物组成，主要是橄榄石、辉石，二者含量可以超过70%。其次为角闪石和黑云母;不含石英，长石也很少。

这类岩石最常见侵入岩是橄榄岩类，喷出岩是苦橄岩类。

基性岩类岩石颜色比超基性岩浅，比重也稍小，一般在3左右。侵入岩很致密，喷出岩常具有气孔状和杏仁状构造。其化学成分的特征是SiO2为45-52%，Al2O3可达15%，CaO可达10%;而铁镁含量约各占6%左右。在矿物成分上，铁镁矿物约占40%，而且以辉石为主，其次是橄榄石、角闪石和黑云母。基性岩和超基性岩的另一个区别是出现了大量斜长石。

这类岩石的侵入岩是辉长岩，分布较少;而喷出岩-玄武岩，却有大面积分布。虽然玄武岩构成的火山和台地在陆地上比较多见，但是和海洋底部玄武岩的分布情况相比，就逊色得多，因为海洋底部几乎全部由玄武岩形成。

辉长岩的成分和玄武岩很相近，但是结构上差别较大。辉长岩因为在地下深处，斜长石和辉石同时结晶，因此，矿物颗粒形态发育比较完整，大小也差不多。玄武岩一般由斑晶矿物和基质两部分组成，斑晶主要是斜长石、辉石、橄榄石，基质就是岩浆喷发时没有来得及结晶的玻璃质或者是只有在显微镜下才能看出的隐晶质。

中性岩类岩石颜色较浅，多呈浅灰色，比重比基性岩要小。化学成分特征是SiO2为52-65%，铁、镁、钙比基性岩低，Al2O3 16-17%，比基性岩略高，而Na2O+K2O可达5%，比基性岩明显增多。

就象这个岩类的名称一样，它是在基性岩和酸性岩中间的过渡类型。侵入岩是闪长岩，相应的喷出岩是安山岩。闪长岩既可以向基性岩辉长岩过渡，也可以向酸性岩花岗岩过渡。同样，喷出岩之间也关系密切，安山岩和玄武岩、流纹岩也常常共生在一起。

酸性岩类中以人们熟悉的花岗岩类出露最多，是在大陆壳中分布最广的一类深成岩，常形成巨大的岩体。喷出岩是流纹岩和英安岩。这类岩石的SiO2含量最高，一般超过66%，K2O+Na2O平均在6-8%之间，铁、钙含量不高。

矿物成分的特点是浅色矿物大量出现，主要是石英、碱性长石和酸性斜长石。暗色矿物含量很少，大约只占10%。

主要造岩元素包括:O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、Na、Ti等，还有少量的P、H、N、C、Mn等。 主要化合物由SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O等九种氧化物组成。

二氧化硅是最重要的一种氧化物，它是反映岩浆性质和直接影响矿物成分变化的主要因素。

随着二氧化硅含量的增加，FeO和Mg逐渐减少;而氧化钠、氧化钾则渐趋增加。 CaO、 氧化铝在纯橄榄岩中含量很低，但在辉长岩中则随二氧化硅含量的增加而增加，尤其是后者更为显著，而后随着SiO2含量的增加又逐渐降低。

1、主要矿物、次要矿物、副矿物。主要矿物指在岩石中含量多，并在确定岩石大类名称上起主要作用的矿物。次要矿物指在岩石中含量少于主要矿物的矿物。副矿物指在岩石中含量很少，在一般岩石分类命名中不起作用的矿物。

2、硅铝矿物和铁镁矿物。 硅铝矿物也称为浅色矿物，指SiO2和Al2O3的含量较高，不含铁镁的矿物。如石英、长石等。铁镁矿物也称暗色矿物，指FeO与MgO含量较高，SiO2含量较低的矿物。如橄榄石、辉石、角闪石及黑云母等矿物。

3、岩浆岩矿物的成因类型。 按矿物成因可分为原生矿物、他生矿物及次生矿物。 原生矿物是指在岩浆结晶过程中形成的矿物。 他生矿物是指由岩浆同化围岩和俘虏体使其成分改变而形成的矿物。次生矿物是指在岩浆形成后，由于受到风化作用和岩浆期后热液蚀变作用，原来的矿物发生变化而形成的新矿物。

岩石结构:是指岩石的组成部分的结晶程度、颗粒大小、自形程度及其相互间的关系。

结晶程度 是指岩石中结晶物质和非结晶玻璃质的含量比例。岩浆岩的结构分为三大类:

A、全晶质结构:岩石全部由结晶矿物组成。

B、半晶质结构:岩石由结晶物质和玻璃质两部分组成。

C、玻璃质结构:岩石全部由玻璃质组成。

是指岩石中矿物颗粒的绝对大小和相对大小。

A、显晶质结构按颗粒的绝对大小分为:伟晶(颗粒直径>1cm)， 粗晶结构(颗粒直径5mm-1cm)，中晶结构(颗粒直径2-5mm)，细晶结构(颗粒直径2-0.2mm)，微粒结构(颗粒直径<0.2mm)。

B、显晶质结构按颗粒的相对大小分为:等粒结构是指岩石中同种主要矿物颗粒大小大致相等。不等粒结构是指岩石中同种主要矿物颗粒大小不等。斑状结构，岩石中矿物颗粒分为大小截然不同的两群，大的为斑晶，小的及未结晶的玻璃质的为基质。 似斑状结构外貌类似于斑状结构，只是基质为显晶质的。

3、矿物的自形程度 指矿物晶体发育的完整程度。根据全晶质岩石中的矿物的自形程度可以分为三种结构:

自形结构、它形结构整、半自形结构。

根据矿物颗粒间的相互关系可分为:

文象结构:岩石中钾长石和石英呈有规则的交生，石英具独特的棱角形或楔形有规律地镶嵌在钾长石中，形似希伯莱文字，称为文象结构。

岩浆岩根据二氧化硅的含量，分成超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩。

超基性岩:二氧化硅的含量小于45%，如橄榄岩，辉石岩，苦榄岩等。

基性岩:二氧化硅的含量大于45%，小于52%，如玄武岩，辉长岩等。

中性岩:二氧化硅的含量大于52%，小于65%，如闪长岩，安山岩等。

酸性岩:二氧化硅的含量大于65%，如花岗岩，流纹岩等。

是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和云母，浅灰色和肉红色最为常见，具有等粒状结构和块状构造。按次要矿物成分的不同，可分为黑云母花岗岩、角闪石花岗岩等。很多金属矿产，如钨、锡、铅、锌、汞、金等，稀土元素及放射性元素与花岗岩类有密切关系。花岗岩既美观抗压强度又高，是优质建筑材料。

侵入岩的一种。主要矿物成分为橄榄石及辉石，深绿色或绿黑色，比重大，粒状结构。是铂及铬矿的唯一母岩，镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。

一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主，黑色或灰黑色，具有气孔构造和杏仁状构造，斑状结构。根据次要矿物成分，可分为橄榄玄武岩、角闪玄武岩等。铜、钴、冰洲石等有用矿产常产于玄武岩气孔中，玄武岩本身可用作优良耐磨耐酸的铸石原料。

喷出岩之一，分布很广，仅次于玄武岩。主要矿物成分是斜长石、角闪石和少量的辉石等。新鲜时呈灰黑、灰绿或棕色，具斑状结构。与安山岩有关的矿产主要是铜，其次是金、铅、锌等。

是一种与花岗岩化学成分相当的喷出岩。一般色浅，多为浅红、灰白或灰红色，具斑状结构，流纹构造。流纹岩性质坚硬致密，可作建筑材料。

生活在科技时代的人们已经在电视等媒体上看到过喷涌的岩浆， 知道岩浆岩是由岩浆直接冷凝形成的。岩浆的英文名字是“Magma”， 这个单词的原义是形容一种类似于"稀糊状混合物"的物体。岩浆的概念在1872年最早提出，直到逐步深入完善并得到公认，实际上经历了一个漫长的反复实践、验证和认识过程。比较公认的看法，认为岩浆是由地壳和上地幔中形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、富含挥发性的熔融体。

岩浆主要由硅酸岩和一些挥发性组成。SiO2是硅酸盐的主要成分，它与Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等其他氧化物结合，组成各种不同的硅酸盐矿物。其中，SiO2的含量是划分岩浆岩大类的主要因素。SiO2含量高，酸性程度也随之升高。

人们亲眼看到很多溢出到地表的熔岩流，它们应该很接近岩浆的成分，但是当岩浆喷出地表时，像水蒸汽、CO2、SO2、CO、N2等挥发份会大量逸散，特别是水蒸汽在挥发份中占的比重很大，约占总量的60-90%。而岩浆喷出时，首先喷出的是挥发份。因此，确切地说，岩浆岩是由失去了大量挥发份的岩浆固结形成的。

炽热的岩浆温度可以利用喷出的熔岩直接测定，熔岩的温度因为岩浆成分不同而有些差别。基性的玄武岩浆温度最高，可达1000-1300℃，酸性的流纹岩浆温度最低，大约为700-900℃。不过，在地表常压下测定的温度，因为挥发份的散失，并不能完全代表地下深处岩浆的真实温度，通常在地表测得的温度要相对高些。岩浆的温度还可以用熔融岩石和结晶模拟实验的方法、岩浆中包裹体测温的方法以及地质温度计和地质压力计计算方法来间接获得。

岩浆岩，特别是花岗岩造就了很多名山大川，东北大小兴安岭、东南沿海一带都有成群的花岗岩分布。安徽黄山多姿的奇观就是花岗岩体经过漫长的地质构造运动形成的。在陕西华山也可以看到花岗岩体被断裂切割成十分陡峭的地形，形成好像被斧头劈开一样笔直的百丈陡崖。花岗岩这么坚硬耐磨，是因为组成它的矿物比较坚硬、结构致密的缘故。花岗岩的种类比较多，按照所含的矿物种类可分为:黑云母花岗岩、白云母花岗岩、二云母花岗岩、角闪石花岗岩等;按照岩石的结构、构造可分为细粒花岗岩、中粒花岗岩、粗粒花岗岩、斑状花岗岩和片麻状花岗岩等。花岗岩因为结构均匀，质地坚硬，颜色美观，是一种优质的建筑材料。但有些花岗岩含有放射性元素。会使人身体受到伤害，易得不育症。一般说碱性花岗岩含有放射性矿物较多。放射性矿物的特征是具有鲜艳的颜色和油脂光泽等。在选购石材时最好不要用红色天然的花岗岩。不含放射性矿物的花岗岩呈灰白色，颜色虽然不很鲜艳，但为了安全起见最好还是选择它们，或者去选购人造花岗岩的板材。

玄武岩常形成广阔的台地，高原玄武岩是岩浆溢流形成的地貌景观。安山岩浆的黏度比玄武岩浆要大得多，不容易形成溢流，常喷发形成边坡比较陡的大型火山，比如世界著名的日本富士山、意大利维苏威火山就属于这种类型。

我国黑龙江镜泊湖地区有很多奇特的玄武岩景观，不仅可以供人们观光游览，而且也是认识和了解火山岩最好的一个天然课堂。火山口森林是景色之一。站在齐天亭上俯视火山口，深度百余米，植物垂直分带现象很明显，因为深陷在地面之下，当地人把称它为地下森林。漫步在这个天然公园里，随处可以见到岩浆流动时形成的流动构造，特别是在地形陡峭的地方，玄武岩浆流动速度加快而形成的熔岩“瀑布”。保存完好的熔岩隧道是很难得一见的又一火山景观，好像石灰岩发育地区喀斯特地貌里的地下暗河，不过，流的不是水，而是岩浆。形成的过程也和喀斯特溶洞完全不同，它是由于靠近地表的玄武岩急速冷凝而成的，由于固结速度比较快，在地表形成一层硬壳。而下面的熔岩流仍然具有较高的温度，仍然是熔体状态，遗留下来的熔体流动通道就象一条人工隧道，有很大的空间。而在火山口的积水则形成了美丽、辽阔、碧水如镜的火口湖，镜泊湖由此得名。

夏威夷火山群岛就是岩浆岩组成的。