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  • 1 # 幸運的我是

      透過對火山的觀察、岩漿岩的研究和地球物理資料的分析認為,在地殼深部或上地幔的區域性地段中存在一種熾熱的、粘度較大並且富含揮發分的矽酸鹽熔融物質。這種處在1 000度左右高溫下的物質在常壓下將呈液態,但在幾千兆帕斯卡的壓力下很可能處於潛柔狀態,具有極大的潛在膨脹力。一旦構造運動破壞了地下平衡使區域性壓力降低時,熾熱物質立刻轉變為液態,同時體積膨脹形成岩漿。可見,岩漿(magma)是在地殼深處或上地幔形成的、以矽酸鹽為主要成分的、熾熱、粘稠並富翁揮發分的熔融體。  岩漿形成後,沿著構造軟弱帶上升到地殼上部或噴溢位地表.在上升、運移過程中。由於物理化學條件的改變,岩漿的成分又不斷髮生變化,最後冷凝成為岩石,這一複雜過程稱為岩漿作用(magmatism),所形成的岩石稱為岩漿岩(magmanc rock)。根據岩漿是侵入地殼之中或是噴出地表,岩漿作用可分為侵入作用和噴出作用;相應地,所形成的岩石分別稱為侵入岩和噴出巖(或火山岩)。  根據SiO2含量,岩漿可分為四種基本型別,即酸性岩漿(SiO2>65%)、中性岩漿(52%~65%)、基性岩漿(45%~52%)和超基性岩漿(<45 %)。隨著Si02含量減少,岩漿中MgO、FeO含量增多,岩漿的顏色加深,相對密度增大,粘度變小。  一、噴出作用  (-)火山噴發現象與噴發型別  噴出作用又稱為火山作用(volcanism)。火山噴發過程極為複雜,在不同地區以及不同的岩漿作用階段,所噴出的物質和噴發型別備不相同。有的噴發很平靜,岩漿沿裂隙通道上升,緩慢地流出地表,邊流動邊冷凝;有的非常強烈,岩漿噴出時具有猛烈的爆炸現象,可將大量的氣體、岩漿團塊和固體碎屑噴射到火山口以外,在火山口上空形成巨大煙柱。  1985年11月13日,哥倫比亞托馬利省一座沉睡了400年的內瓦多德爾魯伊斯火山突然爆發,周圍幾個城鎮被七八米厚的岩漿、石塊和火山灰掩埋,造成兩萬多名居民死亡。中國較晚的一次大規模火山活動是黑龍江省德都縣五大連池的火山噴發,始於1719年,l 720~1721年大量噴發,結果造成熔岩阻塞白河河道,集水形成五個相互聯絡的堰塞湖,即五大連池。  隨著地球演化和地殼加厚,火山活動有逐漸減弱的趨勢。根據火山活動的時間,可將火山分為:死火山,即人類歷史以來不再活動的火山;休眠火山,是在人類歷史上曾有過活動而近百年來停止活動的火山;活火山,是現在正在活動或近百年來有過活動的火山。死火山也有可能再度活動而變為活火山。中國臺灣屏東縣的鯉魚山火山(1980年7月7日爆發)即為活火山。  由於岩漿的化學成分、物理性質、火山通道的形狀及噴發環境等的不同,因此,噴發型別是多種多樣的。按火山通道的形狀,可分為裂隙式噴發和中心式噴發。  l. 裂隙式噴發(fissure eruption)  岩漿沿一個方向的大斷裂或斷裂群上升,噴溢位地表,稱為裂隙式噴發。這種噴發火山口不呈圓形,而是長達數十公里以上的斷裂帶,或者火山口沿斷裂帶成串珠狀排列,往下可連成牆狀通道。裂隙式噴發以粘性小、流動性大的基性熔漿為主,多表現為沿裂隙緩慢溢位,然後沿地面向各個方向流動而形成熔岩被,面積可達幾十萬平方公里,厚達幾百米甚至超過千米。在地質歷史早期,由於地殼較薄,因而火山噴發以裂隙式為主。現代或近代裂隙式噴發主要侷限在大洋中脊和大陸裂谷帶上。大洋中脊上的裂谷,是全球規模的張裂系統,由於其反覆裂開和玄武質岩漿的噴發與充填,構成了洋殼的一部分。大陸上的裂隙式噴發,如四川峨眉山二疊紀玄武岩,覆蓋了四川、雲南、貴州3省交界的廣大地區。  2. 中心式噴發(central eruptton)  噴發物沿火山喉管噴出地面,平面上成點狀噴發,稱為中心式噴發。火山喉管多位於兩組斷裂的交叉點上。這種噴發是中、新生代以至現代火山活動的主要方式,可能是由於地殼逐漸加厚、壓力增大,多數情況下岩漿只能沿著斷裂交叉處形成的通道往上運移的緣故。中心式噴發常伴隨有強烈的爆炸現象,除噴出大量氣體外,還噴出大量碎屑物質,最後溢位熔漿。按照爆炸的強弱程度,可將中心式噴發分為猛烈式、寧靜式和遞變式3種。  猛烈式又稱培雷式,以猛烈爆炸的形式出現,具突然性特點,會給入類帶來巨大災難。這種噴發以中酸性岩漿為主,由於其含氣體多、粘性大、流動慢、冷凝快,因此常在火山喉管中凝固,像“塞子”一樣堵住火山通道。隨著下部岩漿的不斷聚積,內部壓力積累得極為強大,當壓力大於“塞子”阻力時,就會發生驟然的猛烈爆炸。岩石被炸碎,大量氣體、岩屑和岩漿團塊噴向天空,然後再降落到火山口周圍堆積。這類火山以西印度群島上的培雷火山為代表。1902年5月8日,培雷火山突然爆發,山腳下一座海岸城市聖皮爾,在幾分鐘內被灼熱的火山灰流所毀滅,28 000名居民除兩人外全部遇難。    寧靜式又稱夏威夷式,以寧靜地溢流出熾熱熔漿為其特點,無爆炸現象。熔漿以基性為主,具有含氣體少、粘度小、流動快的特點。以夏威夷群島的火山為此類代表。該島上的莫納羅亞火山是世界上最大的活火山,它的熔漿溢位十分寧靜,以致人們可到現場觀看。  遞變式是以猛烈式和寧靜式有規律地交替噴出為特點,多數火山屬於這種型別。通常是先猛烈噴發,噴出大量氣體和岩屑,隨後轉為寧靜地溢流出熔漿,反覆交替出現。著名的義大利維蘇威火山屬於這種型別,該火山噴發具有明顯的週期性。  由於岩漿性質和氣體數量的變化,可造成一座火山在不同時期屬於不同的噴發型別,如早期為猛烈式,後期為寧靜式,以後又變為猛烈式,出現週期性的更替。  (二)噴出作用的產物  1.火山噴出物  火山噴出的物質有氣態、液態和固態3種。  (1)氣態噴出物  火山從開始噴發至終止時都有氣體噴發。在岩漿向上運移過程中,上覆岩石的壓力逐漸降低,溶解在岩漿中的揮發性組分就以氣體的形式分離出來。岩漿噴出後壓力降低,更多的氣體就進一步釋放出來。氣體中以水蒸氣為主,含量常達70%以上;此外有CO2、SO2、N2、H2S以及少量CO、H2、HCI、NH3、NH4Cl、HF等。  氣體的噴出狀況能預示火山活動的程序。如果氣體噴出量越來越多,硫質成分越來越濃,溫度越來越高,這就是大規模火山噴發即將來臨的預兆。如果氣體噴出量逐漸減少,CO2成分增多,硫質成分減少,溫度降低,則表明火山活動逐漸減弱。  火山噴出的氣體不是全部逸散,其中有相當部分直接由氣體凝固成凝華物堆積在火山口附近,常見的有硫磺、氯化銨、氯化鉀、硫化砷等,有的可形成礦床。  (2)液態噴出物  火山噴出的液態物質稱為熔漿。熔漿與岩漿的差別在於熔漿揮發分較少。與岩漿分類相似,按Si02含量熔漿主要可分為酸性、中性和基性3類,而超基性熔漿為數不多。不同型別熔漿粘度不等,因而流動性不同。熔漿冷凝後形成的岩石稱為熔岩(lava)。  基性熔漿SiO2含量低,揮發組分較少,溫度高(約l 000~1 200 oC),冷卻慢,粘性小,流動快。冷卻後形成顏色較深的岩石,稱玄武岩。當基性熔漿表面冷凝成塑性薄殼,而下面熔漿仍繼續流動時,就會拖曳上部薄殼使其產生波狀起伏,形成波狀熔岩(wave lava);如果下面熔漿還繼續流動,使上部薄殼被拖引成繩狀構造,則形成繩狀熔岩(ropylava)。酸性熔漿富含SiO2和揮發組分,Κ、Na含量比Fe、Mn含量高,溫度較低(多為800~1 000oC),冷卻快,粘性大,流動慢。冷卻後形成顏色較淺的岩石,稱流紋岩。酸性熔漿表面迅速冷凝成薄殼並由於強烈收縮而破裂,下面熔漿繼續流動,使表層薄殼再次破碎並翻滾、粘結,形成塊狀熔岩(block lava)。中性熔漿SiO2和揮發組分的含量以及其它性質介於酸性和基性熔岩之間,所形成的岩石稱為安山岩。  枕狀熔岩為基性岩漿水下噴發的產物。基性熔漿在水下凝固時首先表面結成硬殼,並由於冷卻收縮而出現裂隙,而殼內的熔漿尚未固結,這樣熔漿就可能從裂隙中流出;流出的熔漿表面又形成冷凝的硬殼,由於冷卻收縮及內部壓力硬殼又發生破裂,尚未固結的熔漿又從裂縫流出;結果使整體熔漿分成許多小股熔漿,最後冷凝固結,並因在完全硬化前受重力作用與周圍物體的互相擠壓而成為枕狀體,形成枕狀(pillow lava)。    熔漿在冷凝固結過程中,如果成分均勻,地形平坦,而且緩慢冷縮,就可能圍繞—大致成等距離排列的凝結中心收縮,從而形成垂直於冷凝面的裂隙,把岩石分割成多邊柱狀體,這種裂隙稱為柱狀節理。最常見的是玄武岩中的六邊形住狀節理,其次有五邊形、四邊形、七邊形等。福建第三系玄武岩、峨眉山二疊系玄武岩中的柱狀節都很發育。  (3)固態噴出物  由於氣體的膨脹力及其所派生的衝擊作用,使火山喉管及火山口附近的岩石被炸碎拋射出來,未冷凝的岩漿呈團塊、細滴噴射出來並在空中或落地後凝結為固體,它們均於固態噴出物,統稱為火山碎屑物,可分出火山彈、火山塊、火山礫和火山灰四種基本型別。  火山彈(volcdnic bomb)是一種岩漿噴發物,噴離火山口時為熾熱的熔漿團,而後在空中旋轉運移時,發生不同程度的冷卻或固結,落地時可呈現不同的形態。如落地時表層固結,可形成紡錘形火山彈、麻花狀火山彈;如表層基本未固結,則形成餅狀或不規則狀火山彈;如整體基本固結,則呈暗色不規則渣狀塊體,多氣孔,表面鋸齒狀,稱為火山渣,是最常見的一類火山彈。火山彈平均直徑大於64 mm,最大可達6 m(長徑)以上。  火山塊粒徑與火山彈相當,也是大於64 mm,但噴發時是固態的岩石碎塊,多呈稜角狀至次稜角狀。火山塊主要由火山通道及其附近早先形成的岩石破碎而成。火山礫粒徑為2~64 mm,火山灰粒徑小於2 mm,它們在噴發時可以是液態的,也可以是固態的。    火山碎屑物大部分降落到火山口附近,置環狀分佈,由內向外顆粒由粗變細。火山噴發的碎屑物有時數量極多,散落面積很廣,如1883年印度尼西亞克拉克託火山爆發,碎屑物總量估計達2.5×l09m3,細小的火山灰被帶到大氣層的上層,而後隨大氣飄移散落全球。火山碎屑物經堆積、壓實、膠結或熔結而形成的岩石,稱為火山碎屑岩。不同期次噴發物形成的火山碎屑岩逐層堆積,因而可有較好的成層性。  2.火山地形  中心式火山噴發形成的地形常置錐狀,稱為火山錐。由於火山噴發型別不同,  因而火山錐也是多種多樣的。主要由熔岩組成的,稱為熔岩錐,坡角常僅有2°~l0°,很少大於15°。主要由火山碎屑岩組成的,稱為火山碎屑岩錐.坡角約30°~40°。由熔岩與火山碎屑岩互層組成的稱為複合錐,坡度常小於35°,世界上較大的火山都屬於這種型別,如日本富士火山,海拔高度為3 776 m。    在火山錐頂部常有低窪的部位,略呈圓形,邊緣很陡,火山物質由此噴出,稱為火山口。火山再次噴發時可以將原有的火山口炸掉一部分,使火山口頂部擴大,成為更大的窪地,叫破火山口。火山噴發停止後,火山口積水就成為火山口湖,如吉林長白山主峰白頭山天池就是一例。與火山口相連的岩漿通道叫火山喉管(也稱火山頸)。與噴出巖相比,岩漿充填火山喉管而凝結的岩石一般結晶較好,呈緻密狀。在長期風化剝蝕之後,火山喉管中比較耐風化的熔岩往往殘留在平地,成為突出的孤立山峰。  裂隙式火山噴發常可形成熔岩流與熔岩被。從火山口或火山裂隙溢位的熔漿沿山坡或河谷順流而下,有的呈狹長的帶狀,有的呈寬闊平緩的舌狀,冷卻固結後稱為熔岩流,當熔岩流遇到陡崖時可形成熔岩流瀑布。當噴發量很大時,熔漿可鋪成一大片,被覆在地面上,而後冷凝,稱為熔岩被。      二、侵入作用  岩漿侵入地殼中但未噴出地表時稱為侵入作用,侵入的岩漿冷凝後形成的各種各樣的岩漿岩體稱為侵入體(intrusive body),侵入體周圍的岩石叫圍巖。由於承受上覆岩石的壓力,因而岩漿具有向壓力較低的構造軟弱帶侵入的趨勢。岩漿在向上運動時,以巨大的機械壓力沿著圍巖的軟弱部位擠入,同時以高溫熔化圍巖,從而佔據一定的空間。根據岩漿侵入深度的不同,可分為深成侵入作用(深度>3km)和淺成侵入作用(<3km),相應地,侵入體也分為深成侵入體和淺成侵入體。  (-)深成侵人體  深成侵人體形成時的溫度和壓力均較高,因而岩漿冷凝緩慢,岩石多為全晶質中粗粒結構。巖體規模較大,常見的有岩基、巖株兩種。圍巖受岩漿高溫影響,變質現象較強,範圍較廣。    岩基(batholith)是侵入體中規模最大的一類,面積大於100 km2,最大可達數萬平方公里。平面上一般呈長圓形,長數十公里,甚至幾幹公里,寬可達100 km以上。岩基一般為中酸性岩漿冷凝而成,多由粒度較粗而成分穩定的花崗岩或花崗閃長巖等組成。中國東部地區以及秦嶺、天山、阿爾泰山等地均有規模巨大的花崗岩類岩基。  巖株(stock)是一種常見的侵入體,平面上近圓形或不規則狀,接觸面較陡,規模  較大,出露面積小於100km2。有的巖株獨立產出;有的向下與岩基相連,為岩基的頂部突起部分。北京周口店的房山花崗閃長巖體就是一個比較典型的巖株,其出露面積56Km2平面上近圓形,接觸面較陡,並略向圍巖傾斜。呈小巖株產出的巖體在找礦上十分重要。如鄂東大冶一帶的中酸性巖株,在接觸帶上有豐富的鐵、銅、金礦床。  (二)淺成侵入體  淺成侵入活動接近地表,岩漿冷凝較快。礦物結晶顆粒細小,岩石常為中細粒結構或斑狀結構。淺成侵入體的規模一般較小,可見底部邊界,常見的有岩床、巖牆、巖盆、巖蓋等。岩石型別從酸性到基性都有,與內生礦床形成時期相近,彼此經常共生。  岩床(sill) 又稱巖席,是厚度較小而面積較大的層間侵入體,與其頂、底板圍巖平行,接觸面平坦,中部稍厚,向邊部逐漸變薄以至尖滅。岩床的厚度差別很大,大的可達上千米,小的僅幾十釐米。如果岩漿粘度小、流動快,就可形成面積很大的岩床。岩床以基性巖常見。  巖牆(dike) 厚度比較穩定且近於直立的板狀侵入體,長度為厚度的幾十倍甚至幾千倍,厚度一般幾十釐米至幾十米,長几十米甚至幾千米。在一個較大區域內,巖牆很少單一產出,常常是幾十條、幾百條有規律地分佈,形成巖牆群。巖牆又可稱岩脈。也有人把規模小、形狀不規則或貫入在巖體之中的脈狀巖體稱為岩脈(vein)。  巖盆(lopolith) 中央部分厚度大,邊緣厚度小,中間微向下凹的盆狀侵入體。巖盆是岩漿侵入到岩層之間,其底部因受岩漿的重力而下沉,故中央凹陷;或岩漿侵入到構造盆地中而形成的。巖盆的巖性多為基性,平面形狀為圓形或橢圓形,規模一般較大,直徑數公里到數百公里,厚度最大者可達千米以上。  巖蓋(laccolith) 又稱巖盤,是上凸下平的穹窿狀侵入體。由巖蓋中部到邊部,其厚度迅速變小而尖滅。巖蓋規模一般不大,底部直徑約3~6 km,最厚處通常小於1 km,地表出露形態常為圓形、橢圓形。巖蓋的巖性以中酸性巖為常見,由於中酸性岩漿粘度大,延伸不遠,將上覆岩層拱起而成蓋狀。

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