玄武岩的构成

玄武岩，是由火山喷发出的岩浆冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石。

它在地质学的岩石分类中，属于岩浆岩（也叫火成岩）。

火山爆发流出的岩浆温度高达摄氏一千二百度，因有一定的粘度，在地势平缓时，岩浆流动很慢，每分钟只流动几米远；遇到陡坡时，速度便大大加快。

它在流动过程中，携带着大量水蒸汽和气泡，冷却后，便形成了各种变异的形状。

玄武岩的颜色，常见的多为黑色、黑褐或暗绿色。

因其质地致密，它的比重比一般花岗岩、石灰岩、沙岩、页岩都重。

但也有的玄武岩由于气孔特别多，重量便减轻，甚至在水中可以浮起来。

因此，把这种多孔体轻的玄武岩，叫做浮石。

一些艺术家，根据浮石多孔和皱、漏的特点。

用来建造园林中的假山，或雕成小巧玲珑的盆景。

根据地质科学家分析鉴定，玄武岩的主要成份是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁（还有少量的氧化钾、氧化钠），其中二氧化硅含量最多，约占百分之四十五至五十左右。

玄武岩，是生产铸石的好原料。

铸石是将玄武岩经过熔化铸造、结晶处理，退火而成的材料。

它比合金钢坚硬而耐磨，比铅和橡胶抗腐蚀。

玄武岩还在一种铸钢先进工艺中，起到润滑剂的作用，可以处长铸膜寿命。

同时，玄武岩还可以抽成玻璃丝，比一般玻璃丝布抗碱性强，耐高温性能好。

多气孔状的玄武岩（浮石），因为它气孔多，又相当坚硬，因此，将它搀在混凝土里，可以使混凝土重量减轻，但仍很坚固，同时有隔音、隔热等特点，是高层建筑轻质混凝土的良好骨料。

浮石还是很好的研磨材料，可用来磨金属、磨石料；在工业上还可做过滤器、干燥器、催化剂等。

岩浆作用与板块构造 地球内部的温压条件与岩浆的形成有着明显的关系。

岩浆是一种炽热的，具有极强活动力的熔融体。

通常在地下深处高温高压下岩浆形成时，与周围环境处于平衡状态。

但一旦岩石圈发生破裂或产生压力差，平衡被打破，岩浆就会上升。

由于受到上覆地壳的挤压，一部分岩浆在地壳深处缓慢冷却结晶，一部分可以达到离地表较近的浅处较快冷却结晶，或者冲破地壳以火山的方式喷溢出来迅速冷却。

广泛分布于大陆地壳中的花岗岩岩基可以作为岩浆侵入的代表；而分布在大洋中脊的玄武岩和火山岛带的中酸性为主喷出岩则是火山作用的代表。

地质学家把这种岩浆的形成(熔融)、运移和冷凝的整个过程中，岩浆自身的变化以及对周围岩石影响的全部地质过程叫做岩浆作用。

岩浆作用有两种方式：一种是岩浆从深部上升到达地壳随即冷凝结晶，这一过程称为侵入作用，冷凝结晶形成的岩石称为侵入岩。

另一种方式是岩浆溢出地面，甚至喷射到天空或水体(海底喷发)称为火山作用，流出地面的岩浆冷却凝结后叫做火山岩或喷出岩。

(1)侵入作用 由结晶粗大的矿物组成的花岗岩是怎样形成的呢?根据花岗岩与周围沉积岩之间截然和不协调的接触关系，并且与花岗岩接触处的沉积岩的矿物成分和结晶程度发生了显著的热力烘烤现象，因此认为花岗岩是来自地下深部炽热的熔融物质所形成。

当这些熔融的岩浆上升到离地表不远的深处(3公里以下)，由于十分缓慢的冷却，矿物有充分的时间来形成自己的晶形。

花岗岩基规模都比较大，有时也有规模较小的称为岩株或岩枝，岩株常在深部与岩基相连。

除了深成的花岗岩之外，岩浆也可以上升到更接近地表的地方(＜3公里＝，但规模要小得多，冷却得更快，因此结晶颗粒比深成岩要细，常呈斑状或似斑状结构。

岩体与周围岩石不协调的侵入关系可形成岩脉、岩墙，此外与围岩的协调侵入关系还可形成岩盆、岩盘、岩床。

侵入岩和喷出岩 除富硅铝的花岗岩外，还有富含铁镁质的橄榄岩、辉长岩和中性的闪长岩，但是这些侵入岩的规模都远比花岗岩小。

(2)火山作用 火山喷发是十分壮观的地球内部能量-物质突然释放事件（图5-17）。

一次大规模的火山喷发所释放的能量远远超过原子弹爆炸。

如1980年5月18日美国圣海伦斯火山爆发，其释放能量相当于1945年美国投向广岛的第一颗原子弹的500倍。

如果从体积和质量上来看，显然海底火山更为重要，它是大洋底形成的重要作用过程。

火山喷发 火山喷发形成的地形有的像日本富士山那样呈锥形，称中心式喷发，也有的像哥伦比亚高原那样数千平方公里铺盖着溢出的玄武岩，这种方式称为裂隙式喷发。

火山喷发过程 A水蒸气外溢 B水蒸气和火山灰喷发 C岩浆喷发 中心式喷发火山物质从中央火山口或火山管溢出，形成典型的火山锥构造。

连续的熔岩流形成熔岩锥。

玄武质的熔岩温度达到10001200℃，粘度低，所含气体少，没有爆炸现象，易于流动(可高达100公里／小时，但多数每小时只有数公里)，扩展范围很广，若熔岩流源源不断溢出，可以形成宽阔的盾形火山，坡度平缓，周长可达数十公里，宽达2000米以上。

如夏威夷Mauna Loa火山即为中心式喷发的典型代表。

长英质熔岩（流纹岩）喷出温度8001000℃。

粘度大，挥发分含量高，流动缓慢，往往呈爆烈式喷发，喷出物主要是火山灰、渣、火山弹等，形成山坡陡峭的锥形体。

火山口位于锥顶，山顶圆锥体坡度可达30°，坡脚约为10°。

火山口内常有一个圆丘状隆起，与高粘度熔浆因流动的力减弱而凝结在火山口有关。

圆丘形成后不久即会内部冷却收缩发生塌陷，或因爆炸而遭破坏，或因岩浆房空虚，从而难于支撑上覆的火山锥引起塌陷，形成破火山口。

破火山口的面积比火山口大得多，火山消亡或暂停活动之后，就会成为美丽的火山湖，如我国和朝鲜边境上长白山的天池。

火山消亡后在火山口形成的美丽的火山湖 裂隙式喷发熔岩与火山碎屑都是从狭长的裂隙或裂隙群中喷射(溢流)而出的，它和中心式喷发不同，具有一个线性的熔浆源，玄武质的熔岩流从裂隙中流出，称为溢流玄武岩，它们不会形成火山，而往往构成宽阔的玄武岩高原。

如哥伦比亚高原，玄武岩覆盖面积达十三万平方公里，熔岩厚可达100米。

我国张家口以北的汉诺坝玄武岩也形成明显的高地，导致坝上和坝下气候也有显著差异。

在大洋中脊部位，玄武岩浆从张开的裂隙中溢出，几乎覆盖整个洋底，这可从洋脊采集到的海底样品中得到证实。

全球的洋脊延伸可达8万公里，在大约近1.7亿年的时间内，形成了现代四个大洋的洋底玄武岩层。

其它火山现象火山喷发物质不仅有熔岩流和火山碎屑物，而且还有火山泥流、喷气和热泉。

当炽热的火山云与河流相遇时，就会引发火山碎屑构成的山崩或泥石流，当火山口湖破裂或熔岩流经冰川，使冰川溶化也可以引发泥石流，又称火山泥流。

1919年爪哇克卢特火山喷发形成一个储水达38万立方米的火山口湖，湖口破裂引发的泥流使5千多人丧命。

火山熔浆中含有大量挥发分，其中水占7095%，墨西哥的帕里卡火山1天就喷出18000吨水，地球的海洋与大气正是由地球早期大规模火山喷发的挥发分形成的。

现代的许多温泉或热喷泉，正是由于地下水被埋藏岩浆加热而喷(溢)出地表的。

只有喷气(水)而无熔岩或火山碎屑的喷发，往往是火山活动的晚期。

温泉和热泉含有大量医疗和药用物质，因此常常在其分布区建成疗养院。

此外因其含有具有经济价值的矿物而被利用，我国云南腾冲则发现现代温泉的成矿作用。

火山喷发产物： 如前所述不同成分侵入岩的代表是长英质的花岗岩，中性的闪长岩、铁镁质的辉长岩和超铁镁质的橄榄岩。

前三种岩浆亦可喷出地表，由于在地表快速的冷凝，没有时间供晶体生长而成为隐晶质或玻璃质。

这些喷出物依次为流纹岩、安山岩和玄武岩，第四类超铁镁质岩浆几乎从未达到过地表。

火山在喷发过程中由于岩浆受到地内压力而向上运动，带着大量物质喷射到空中，因此可将火山喷发物分为熔岩流和火山碎屑。

熔岩流是从火山口喷出或溢出的岩浆，它可以沿着山坡向下流动。

玄武岩浆硅质含量低而铁镁质含量高，岩浆，粘度小，流动速度快玄武质熔岩可以延展成薄层的岩席，据地史时期的资料显示，其延伸多见超过50公里。

流纹岩浆硅质含量高，铁镁质低，因此熔点低，粘度比玄武岩浆高，因而流动速度慢得多，形成巨厚的鳞茎状构造。

安山岩浆硅质及铁镁质含量中等，因此其性质也介于玄武岩浆和流纹岩浆之间。

岩浆流固体岩浆流表面的绳状构造 火山熔岩与沉积岩一样，呈层状，产状上难于与沉积岩相区别。

但岩石类型、矿物成分、结构上两者之间有明显差别，如前者具隐晶质和玻璃质。

此外熔岩表面具有特有的特征，如绳状、渣状构造，海底喷发的熔岩则常见枕状构造。

熔岩内部往往含有大量气孔或杏仁状充填物。

火山碎屑岩浆中存在大量挥发分(水和可溶性气体)，当岩浆上升，压力下降，挥发分伴随着猛烈的爆炸从岩浆中释放出来，将先期结晶的熔岩及火山口附近的岩石炸碎成大大小小的碎屑，从火山尘、火山灰(＜2mm＝到火山弹(＞60mm)，喷射向高空，随后又在火山的周围降落下来。

与此相伴的还有大量的水蒸气以及氮、氧、氢、二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、氟、硼酸、氨、甲烷等气液喷出。

细小的火山尘及火山灰可以搬运很远火山的空间分布： 地球上存在着500～600座活火山，大多数火山分布在板块的边缘。

据统计，其中80%分布在会聚板块的压性火山岛弧带，15%分布在板块分离的拉张带。

极少数分布在板块内部。

著名的环太平洋火山链（又叫火圈）就集中分布近70%火山（见内封面×彩色照片）。

环太平洋活动火山链分布 分离板块边缘的火山活动全球大洋中脊裂谷体系是分离板块的边缘。

延伸长达8万公里，其断裂一直延伸到地幔软流圈。

部分熔融的橄榄岩晶粥和玄武岩浆从这里上升，溢出的玄武岩构成了洋脊、火山和玄武岩高地。

会聚板块边缘的火山链是由玄武岩和安山岩喷发形成的。

玄武岩来自俯冲板块之下的软流圈，而安山岩则可能是玄武质的洋壳和俯冲板块携带的洋底含水沉积物俯冲到3040公里深度时部分熔融的产物。

洋底除了活火山外，还有大量死火山，仅太平洋就有10000座，有人认为它们原本都是扩张中心（含热点）形成的活火山，当新洋壳形成，火山就随老洋壳带到板块内部成为死火山。

它们有的是高耸出海面的洋岛，有的已被风浪侵蚀夷平成为平顶火山锥(guyet)，有的因洋壳冷却下沉，成为不同深度的海底山脉海山。

大陆板块内的火山往往与陆内裂谷关系密切。

当深大断裂切穿岩石圈时，玄武岩浆低速地溢出地表，没有遭受硅铝质陆壳的混染，这也可能标志着板块分离萌发阶段（东非裂谷带）。

夏威夷火山在悬崖边坠落，形成瀑布 火山活动所引起的地震、海啸、火山碎屑溅落、火山泥流等灾害，将在第十三章4.2节中介绍。

火山除了对人类有害的一面，也还有对人类有利的一面。

火山能为我们提供大量地球深部的信息可以成为人类有效地窥视地球内部的一个窗口。

火山物质形成的土壤特别肥沃，在湿润温暖的条件下，更能发挥它的作用，世界上如意大利、墨西哥、印尼等火山周围人口密度都很大，反映了这里土壤为人们提供了充足的食粮。

火山活动地区通常蕴藏着丰富的地热能源、温泉、矿泉等特殊景观，是农业、医疗、旅游和取暖、发电的重要资源。

许多工业和化工原料也来自火山气体和火山岩(如浮石、硼酸、氨、二氧化碳)。