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| 熔漿 | |
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熔漿，地質學專業術語。火山在活動時不但有蒸汽、石塊、晶屑和熔漿團塊自火山口噴出，而且還有熾熱粘稠的熔融物質自火山口溢流出來。前者被稱為揮發性成分(volatilecomponent)和火山碎屑物質(volcaniclasticmaterial)，後者則叫做熔岩流(lavaflow)。[1]
我們把這種產生於上地幔和地殼深處，含揮發成分的高溫粘稠的主要成分為硅酸鹽的熔融物質稱之為岩漿(Magma)。
還有一種解釋為，岩漿(Magma)是指地下熔融或部分熔融的岩石。當岩漿噴出地表後，則被稱為熔岩(Lava)。噴出地表的岩漿成為噴出岩(Extrusive rocks);侵入地殼中的稱為侵入岩(Intrusive rocks)。
岩漿來源
岩漿岩岩石學認為: [2]
岩漿分為原生岩漿和再生岩漿。
原生岩漿是地核俘獲的熔融物質形成的。地核俘獲熔融物質和其他一些物質形成巨厚的熔融層。這些物質其成分是不均的。原生岩漿凝固形成最原始的地球外殼。
我們所見到的各類侵入岩，如超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩和鹼性岩等，以及火山噴發出的各類岩漿，它們都是再生岩漿，只是來源深度、通道物質成分及分異程度不同而已。
再生岩漿包括原生岩漿變異出的岩漿和重熔岩漿。
地球液態層是由原生岩漿經變異形成的再生岩漿組成的--經過溫度、成分和物態的改變而形
組成成分
岩漿一般由以下幾部分組成: 熔化形成的液體
從液體中結晶的礦物
捕虜體和包裹體
岩漿中溶解的氣體
根據現代火山噴溢而出的熔岩得知，硅酸鹽是岩漿的主要成分。其中SiO₂的含量在10-30%之間;金屬氧化物如Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO、CaO、Na₂O等占20-60%。其它如重金屬、有色金屬、稀有金屬及放射性元素等，它們的總量不超過5%。此外，岩漿中還含有一些揮發性組分，其中主要是H₂O、CO₂、H₂S、F₂、Cl₂等。
基本類型
岩漿的四種基本類型 :
1.超基性岩漿SiO₂含量<45%
2.基性岩漿 SiO₂含量45~52%
3.中性岩漿 SiO₂含量52~63%
4.酸性岩漿 SiO₂含量>63%
岩漿活動
熔岩流在噴溢過程中，因壓力驟降，揮發分會大量逸失，因此還不是真正的岩漿，僅是最接近於岩漿的物質。岩漿可以隨地殼活動運移到地殼的不同深處冷凝結晶，也可以噴溢到地表冷凝固結。自岩漿的產生、上升到岩漿冷凝固結成岩的全過程稱為岩漿活動或岩漿作用(magmatic action)，噴出地表的岩漿活動叫做火山活動或火山作用。岩漿接觸空氣後會變為熔岩。
火山作用
英文:volcanic action
由於地殼的保溫作用，越向地心其溫度越高。地核因高壓呈固體狀態。而地殼之下的高溫物質呈液體狀態就是岩漿。
溫度
溢出地表的岩漿，就像剛剛出爐的鋼水，火紅而熾熱。據測定，岩漿的溫度一般在900-1200℃之間，最高可達1400℃。
在晴朗的天氣和良好透視的情況下，熔岩流的顏色和相應溫度的關係為:
白色≥1150℃
金黃色≥1090℃
橙色≥900℃
亮的鮮紅(櫻桃紅)≥700℃
暗紅色≥550~625℃
隱約可見的紅色≥475℃
形成原因
岩漿岩的形成
岩漿岩主要有侵入和噴出兩種產出情況。侵入在地殼一定深度上的岩漿經緩慢冷卻而形成的岩石，稱為侵入岩。侵入岩固結成岩需要的時間很長。地質學家們曾做過估算，一個2000米厚的花崗岩體完全結晶大約需要64000年;岩漿噴出或者溢流到地表，冷凝形成的岩石稱為噴出岩。噴出岩由於岩漿溫度急聚降低，固結成岩時間相對較短。1米厚的玄武岩全部結晶，需要12天，10米厚需要3年，700米厚需要9000年。可見，侵入岩固結所需要的時間比噴出岩要長得多。
黏度也是岩漿很重要的性質之一，它代表着岩漿流動的狀態和程度。岩漿中SiO₂的含量對黏度影響最大，其次是Al₂O₃，Cr₂O₃，它們的含量增高，岩漿黏度會明顯增大。酸性岩中SiO₂，Al₂O₃的含量很高，因此，黏度也最大;溶解在岩漿中的揮發份可以降低岩漿的黏度、降低礦物的熔點，使岩漿容易流動，結晶時間延長;此外，岩漿的溫度高，黏度相應變小;岩漿承受的壓力加大，岩漿的黏度也增大。
岩漿岩中有一些自己特有的結構和構造特徵，比如噴出岩是在溫度、壓力驟然降低的條件下形成的，造成溶解在岩漿中的揮發份以氣體形式大量逸出，形成氣孔狀構造。當氣孔十分發育時，岩石會變得很輕，甚至可以漂在水面，形成浮岩。如果這些氣孔形成的空洞被後來的物質充填，就形成了杏仁狀構造。岩漿噴出到地表，熔岩在流動的過程中其表面常留下流動的痕跡，有時好像幾股繩子擰在一起，岩石學家稱之為流紋構造、繩狀構造。如果岩漿在水下噴發，熔岩在水的作用下會形成很多橢球體，稱之為枕狀構造。可見，這些特殊的構造只存在於岩漿岩中。
岩漿岩不論侵入到地下，還是噴出到地表，它們和周圍的岩石之間都有明顯的界限。如果岩漿沿着層理或片理等空隙侵入，常形成類似岩盆、岩床、岩蓋等形狀的侵入體，它們和圍岩的接觸面基本上和層理、片理平行，在地質學上稱為整合侵入;如果岩漿不是沿着層理或片理侵入，而是穿過圍岩層理或片理的斷裂、裂隙貫入，這種情況形成的侵入體被稱為不整合侵入體。人們通常所說的岩牆，就是穿過岩層近乎直立的板狀侵入體，厚度一般為幾十厘米到幾十米，長度可以從幾十米到數十公里，甚至數百公里。
由於岩漿岩和圍岩有很密切的接觸關係，因此，圍岩的碎塊常被帶到岩漿中，成為岩漿的捕虜體。但是生物化石和生物活動遺蹟在岩漿岩中是不存在的。在岩漿從上地幔或地殼深處沿着一定的通道上升到地殼形成侵入岩或噴出到地表形成噴出岩的過程中，由於溫度、壓力等物理化學條件的改變，岩漿的性質、化學成分、礦物成分也隨之不斷地變化，因此，在自然界中形成的岩漿岩是多種多樣、千變萬化的，如基性岩、中性岩、酸性岩，還有鹼性岩、碳酸鹽岩等岩類，也充分說明了岩漿成分的複雜多樣性
形成火成岩的熔融或部分熔融的岩石，通常由硅酸鹽液體組成，也有碳酸鹽和硫化物的熔體。岩漿或在深處運移，或到達地表噴出，成為熔岩。懸浮的晶體和未熔融的岩石碎片可以在岩漿中搬運，溶解於其中的揮發分可以析出成為氣泡，有些液體在運移過程中可以結晶。有幾種相互關聯的物理性質決定了岩漿的特性，包括化學成分、黏度、溶解的氣體、溫度。岩漿冷卻時，有順序地形成晶體，可以最簡單地用鮑恩反應系列的形式表示出來。早期的高溫晶體在低溫時往往可以與液體反應形成另一些礦物。
通常認為反應系列有兩種︰1.不連續反應系列，從高溫到低溫由橄欖石、斜方輝石、單斜輝石、角閃石和黑雲母組成;2.連續反應系列，以高溫的富鈣斜長石到低溫的富鈉斜長石為代表。結晶過程中可以發生各種變化而影響最終形成的岩石。這些變化包括︰早期晶體從液體中析出，而阻止了一種反應;岩漿冷卻太快，來不及發生反應，形成這種礦物。
形成條件
在如今的地球上，如果沒有板塊運動，火山不會噴發(早期地球的情形除外)，地球內能僅通過岩石傳導緩慢散發。隨着地球自轉越來越慢，板塊運動和火山活動會逐漸平息，就像如今的月亮。(這是個更複雜的板塊驅動力問題，這裡暫不討論)
如今的岩漿活動發源於大陸30km,洋殼6km以下。即軟流層。但軟流圈的物質並不是岩漿。軟流圈在巨大的岩石靜壓力下呈半塑性狀態。只有當壓力降低，如地殼裂開時才轉變為岩漿並朝着壓力低的方向移動，如大洋裂谷。其二，當溫度升高時也能形成岩漿，並把上覆岩層熔透而形成火山噴發。
所以岩漿作用的發源地的地質條件是
地殼(包括洋殼)開裂處。即洋中脊大裂谷。這裡因壓力降低導致火山噴發。
板塊俯衝消亡帶，即海溝島弧系。這裡因板塊劇烈摩擦，壓力、溫度升高，導致火山爆發。這種火山能量極高。如印度尼西亞群島的火山爆發。
兩個大陸板塊相撞處也有岩漿活動，不過這裡的地殼很厚60公里左右，岩漿以侵入岩的形式冷卻，很少有火山噴發。
岩漿岩的特徵
岩漿岩有別於變質岩和沉積岩，其主要特徵有。
1:岩漿岩大部分為塊狀的結晶岩石，部分為玻璃質岩石。具有玻璃質的岩石，一般是岩漿岩。
2:岩漿岩中有一些特有的礦物和結構構造，如霞石，白榴石等礦物和氣孔構造和杏仁構造等。
3:岩漿岩體和圍岩間一般有明顯界限，呈現各種各樣的形態於地層中，有的平行，有的切穿圍岩的層理或片理，多具淬火邊。
4:岩體中常含有圍岩碎塊，這些捕獲的圍岩碎塊和圍岩常遭受熱變質作用。
熱能利用
在洋中脊鑽透地殼{6-8km},安上兩根大管子，一根用以灌入海水，另一根將噴出高溫高壓蒸汽，可用以發電，以此來開發岩漿熱能。建造農作物溫室，醫療溫泉，發電取暖等等
原生岩漿
岩漿起源於上地幔和地殼深處，把直接來自地幔或地殼底層的岩漿叫原生岩漿。岩漿岩種類雖然繁多，但原生岩漿的種類卻極為有限，一般認為僅三、四種而已。公認的有:超基性(橄欖)岩漿，基性(玄武岩漿)，中性(安山岩漿)和酸性(花崗或流紋)岩漿。
1851年，Bonson曾提出有玄武岩漿和花崗岩漿兩種原生岩漿的主張，但關於花崗岩漿的認識一直未受重視。戴里和鮑文等學者堅持認為只有一種玄武岩岩漿，而所有的岩漿岩都是由玄武岩漿派生出來的。這一理論無法解釋地殼中大量存在花崗岩的事實。
1933年，列文生-列信格和肯尼迪根據花崗岩和玄武岩同為地殼中分布最廣的岩漿岩這一事實，重新倡導花崗岩漿和玄武岩漿兩種原生岩漿的論點。二十世紀中期，環太平洋安山岩及阿爾卑斯超基性侵入岩的研究，使人們確信種類繁多的岩漿岩是由橄欖岩漿、玄武岩漿、安山岩漿和花崗岩漿通過複雜的演化而形成的。這幾種原生岩漿是上地幔和地殼底部的固態物質在一定條件下通過局部熔融(重熔)產生的。
原生岩漿的成因有不同的機制:
1.玄武岩漿:上地幔物質(地幔岩)局部熔融的產物。在上地幔的不同深度上通過局部熔融產生三種主要岩漿:拉斑玄武岩漿--約<15公里高、鋁玄武岩漿--15-35公里、鹼性玄武岩漿--35-75公里。從玄武岩漿中可以直接冷凝結晶成玄武岩和輝長岩;通過分異作用可以形成少量中性岩和酸性岩;通過重力結晶分異可以形成少量超基性岩。
2.花崗岩岩漿:大陸地殼深部物質重熔的產物。不同深度上可以形成性質稍有差異的花崗岩岩漿。在約10公里處形成活動性很弱的岩漿，許多巨型花崗岩岩基就是這種岩漿形成的;約在20公里深度上可形成活動性很強的岩漿，能夠上侵至淺部甚至噴出地表。
花崗岩岩漿通過同化作用可形成中性岩和鹼性岩;也有一些花崗岩是混合岩化作用形成的。
3.安山岩漿:玄武質洋殼到達海溝並向下俯衝深度達95公里時，玄武岩及其上覆的洋底沉積物發生局部熔融即可形成安山岩漿，安山岩在環太平洋地區分布廣泛。
大陸內部的安山岩，是地殼深部局部熔融產生的，其深度約為60公里。
4.橄欖岩岩漿:上地幔物質大約在80~160公里的深度上局部熔融的產物。
其實關於原生岩漿及其起源的問題極其複雜，以上只是支持者較多的幾種看法，其真正的形成機制尚待進一步研究。[5]
演化
岩漿演化的基本過程是通過分異作用、同化作用和混合作用，由少數幾種岩漿形成多種多樣的岩漿岩。
分異作用主要有兩種:熔離作用和結晶分異作用。
熔離作用是指原來均一的岩漿，隨着溫度和壓力的降低或者由於外來組分的加入，使其分為互不混溶的兩種岩漿。天然岩漿中硫化物、氧化物與硅酸鹽熔體可以發生熔離作用。
礦物的結晶溫度有高有低，因此，礦物從岩漿中結晶析出的次序也有先有後，這就是結晶分異作用。
同化作用又稱同化混染作用。由於岩漿溫度很高，並且有很強的化學活動能力，因此它可以熔化或溶解與之相接觸的圍岩或所捕虜的圍岩塊，從而改變原來岩漿的成分。若岩漿把圍岩徹底熔化或溶解，使之同岩漿完全均一，則稱同化作用;若熔化或溶解不徹底，不同程度的保留有圍岩的痕跡(如斑雜構造等〕，則稱混染作用。因同化和混染往往並存，故又統稱同化混染作用。[4]
混合作用是由兩種不同成分的岩漿以不同的比例混合，產生一系列過渡類型岩漿的作用。與同化混染相比，混合作用除受兩種岩漿熱狀態的影響外，還受到兩種岩漿的相遇機制、密度差等的制約。當前岩漿混合的相遇機制有3種:①新生岩漿周期性地從岩漿房底部注入，與原駐岩漿產生混合;②層狀岩漿房中，相鄰熔體層之間因對流作用產生混合;③在火山通道內，當岩漿噴發時，受岩漿上升慣力和岩漿黏滯力的共同作用使相鄰岩漿層同時進入火山通道產生混合。此外，深部形成的岩漿進入不同成分的淺部岩漿房，也可以發生混合。
兩岩漿熱狀態的差異的大小影響混合作用的方式和規模。熔點相近的岩漿相遇，有可能產生大規模的均勻混合，而熔點相差較大的岩漿相遇，如玄武岩漿注入酸性岩漿房中往往形成驟冷的枕狀構造或淬碎的岩塊。