作者:佚名 来源于:世界儿童文学网
玄武岩是一种地表常见的细粒致密的深灰、深黑色火山岩,一般由基性岩浆喷出地表后冷却形成,化学成分以SiO2、Al2O3、CaO为主,矿物组成以斜长石和辉石为主。在地壳分布极为广泛,地球上绝大多数的火山岩是玄武岩,几乎所有的大洋洋壳都被玄武岩覆盖,在陆地玄武岩多呈巨厚层的岩流和岩被,面积可达几十万甚至上百万平方公里,例如峨眉山玄武岩。除此之外,玄武岩也广泛地分布于金星、火星、月球等已知的太阳系行星及其主要卫星的表面。在地球上,玄武岩资源丰富,具有独特的天然属性及优异性能,是人类赖以生存和发展的基础物质资源。
玄武岩是岩浆岩类型,也叫火成岩,是一种基性喷出岩,主要成分是氧化铁、氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝等,颜色多呈黑色、黑褐或暗绿色,由于其质地紧密,比一般的石灰岩、花岗岩、砂岩等都重,同时其坚硬耐磨,比铅和橡胶抗腐蚀,因此被用作铸石原料、玄武岩纤维等。
形成环境
玄武岩由低粘度的富含镁和铁的熔岩(镁铁质熔岩)在星球表面或近地表降压冷却形成,形成地球的大部分地壳,也是太阳系其他行星或卫星上的重要岩石类型。例如,金星约80%的平原表面覆盖玄武岩,月球的月海区域被玄武岩形成平原所覆盖,玄武岩也是火星、木卫三和灶神星表面的常见岩石。
形成过程
形成玄武岩的岩浆起源于上地幔,因此,玄武岩的化学性质为研究地球内部深处的过程提供了线索。
在地球上,大多数玄武岩都是通过地幔物质的减压融化形成。由于地球深处处于高压状态,上地幔的物质在高压状态下提高了熔点,因此几乎所有的上地幔物质都是固体。然而,地幔物质在各种构造应力下发生缓慢变形,当构造应力导致地幔物质向上蠕动时,上升的物质由于周围压力的降低会导致其熔点下降到足以使岩石部分融化,就会产生玄武岩浆从地壳的薄弱处溢流而出。
熔融的玄武岩熔岩由于SiO2 含量相对较低,因此具有较低的粘度,导致熔岩流可以快速移动,可以在冷却和凝固之前大面积扩散,形成覆盖数十至数百万平方公里的大陆溢流玄武岩,并且在流动过程中携带着大量挥发性气体,以及岩浆冷却过程有所差异,因此在冷却成岩后形成各种各样的结构和构造。
物理特征
玄武岩一般呈黑色或灰黑色、绿-灰绿以及暗紫等色,这是因为玄武岩含有较高含量的辉石、角闪石等深色矿物,但随着玄武岩中斜长石含量的增高,玄武岩的颜色可以变浅(如浅灰色)。玄武岩的块体密度为2.8~3.3g/cm3,孔隙率为0.5~7.5%,吸水率0.3~2.8%;结构致密的玄武岩压缩强度可达300Mpa以上,存在玻璃质及气孔时强度有所降低,泊松比0.1~0.35,内聚力0. 06~1.4Mpa,内摩擦角36~61°,莫氏硬度为5~7,抗风化能力强。在地表常压环境中,温度高于1200°C时,玄武岩呈液态,温度接近或低于1000°C时呈固态。
结构特征
玄武岩的结构是岩石中组成部分(矿物颗粒和玻璃质)的结晶程度、颗粒大小、自形程度及其相互间的关系。玄武岩所表现出的结构特征取决于岩石形成时的温度、压力、粘度、冷却速度等物理化学条件。
玄武岩的常见结构有斑状结构、无斑隐晶质结构、玻璃质和半晶质结构。常见的斑晶矿物为斜长石、橄榄石和辉石,其中橄榄石常变为褐红色的伊丁石,这些矿物具有较高的熔融温度,因此在岩浆冷却过程中,它们首先形成较大的晶体颗粒,嵌入到粒度更细的基质中。大多数玄武岩的基质都是隐晶质,故一般在肉眼下分辨不出基质的矿物成分,只有个别种属(粗玄岩)中,才能看见基质中的斜长石微晶和辉石微晶。针对玄武岩基质的结构特征,进一步划分为如下类型:
间隐结构(intersertal texture):在小板条状微晶斜长石组成的不规则空隙中充填隐晶质和玻璃质,其中玻璃质有的已脱玻化。这种结构反映了岩石形成于快速冷却环境中;
间粒结构(intergranular texture):又称为粒玄结构或粗玄结构,较自形的条状斜长石微晶构成的不规则空间内充填了细小的辉石、橄榄石和磁铁矿等。这种结构反映了岩浆冷却速度较缓慢的环境。在较厚岩流的中下部位也可能出现局部的辉绿结构;
间粒-间隐结构(拉斑玄武结构,tholeiitic texture):属于过渡类型,其中由斜长石构成的三角形孔隙中充填了辉石、磁铁矿和玻璃质;
玻基斑状结构(vitrophyric texture):由于岩浆更快的冷却,斜长石微晶来不及结晶,基质完全由火山玻璃组成,如果岩石中无斑晶或斑晶的体积分数小于5%,则为玻璃质结构。
主要分类
(1)根据玄武岩化学成分不同可划分为
根据玄武岩的化学成分分类是国际学界沿用的主流分类,已得到各国科学家广泛认可,具体分类如下:
拉斑玄武岩(Tholeiitic magma series):化学成分上含SiO2 较高(平均49%~51%),碱质较低(K2O+Na2O :2~4%)。矿物成分主要为基性斜长石和辉石,其次可有橄榄石(多呈斑晶出现)。拉斑玄武岩在地壳中分布广泛,在大洋岛屿、大洋中脊、深海盆地和大陆内部都有出露,可与安山岩、英安岩、流纹岩等共生。中国四川峨眉山二叠纪喷发的玄武岩中含有拉斑玄武岩。
高铝玄武岩(High-alumina basalt ):其化学成分特点是Al2O3含量高(>16%),SiO2 含量略低于拉斑玄武岩。矿物成分与拉斑玄武岩相似,不同之处在于斜长石含量高且向酸性斜长石过渡,有时可出现碱性长石。高铝玄武岩多分布于大陆造山带、岛弧和活动大陆边缘,常与安山岩、英安岩、流纹岩等共生。
碱性玄武岩(Alkali basalt):其化学成分特点是SiO2 含量低(45%~48%),碱质高(其中K2O更高)。在矿物成分上与上述两类相似,但常含大量的橄榄石,有时含碱性长石甚至似长石。碱性玄武岩主要分布于大陆以及大洋岛屿环境中。碱性玄武岩在中国分布广泛,在东部新生代的玄武岩较发育,自东北黑龙江、辽宁双辽、辽宁丹东、河北张家口、山东北岛、江苏和安徽一带,直至福建、海南岛,均有出露。
(2)根据玄武岩所含斑晶矿物成分成分划分为
橄榄玄武岩:斑晶成分主要为橄榄石,若橄榄石已变为伊丁石则称伊丁玄武岩。
辉石玄武岩:斑晶主要成分为辉石。
斜长玄武岩:斑晶主要成分为斜长石。
此外,玄武岩也可根据特殊的结构和构造命名,如玻基斑状玄武岩、玻璃质玄武岩、气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩等。因为大多数玄武岩的基质都是隐晶质的,一般在肉眼下分辨不出其矿物成分,故利用一些特殊构造可以帮助研究人员在野外地质考察时,对玄武岩快速初步定名。
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