火成岩——高温熔岩的华丽转身

火成岩——高温熔岩的华丽转身

在地壳之下约100千米深处有一个“液态区”,那里存在着很多高温、高压下含挥发气体成分的熔融状硅酸盐物质,那就是岩浆,其中 二氧化硅的含量在30% ~ 80%之间;金属氧化物如三氧化二铝、氧化铁、氧化镁等占20% ~ 60% ;其他重金属、有色金属、稀有金属及放 射性元素等总量一般不超过5%。此外,岩浆中还含有一些挥发性气体, 其中主要是二氧化碳、二氧化硫等。按照岩浆中二氧化硅含量的不同, 我们将岩浆大致分为4类,二氧化硅含量大于66%的叫酸性岩浆;在53% ~ 66%之间的叫中性岩浆;含量为53% ~ 45%称基性岩桨;小于45%的被称为超基性岩浆。与之相对应所形成的岩石分别为:酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。岩浆的温度一般在900 ~ 1200^之间,最高可达1300T:。

压力是驱动岩浆沿着地壳薄弱的地段四处乱窜的直接动力,这种高 温、炽热、火红的岩楽,一旦冲出地表,便像一头刚从地狱中被释放出 的怪兽,伴随着震天动地的巨响,将少量熔浆、大量火山灰及二氧化硫、 硫化氢等有毒气体拋向空中;地下源源不断上拱的岩浆则利用自身高温、 黏稠易流动的特点,熔浆四溢,遍地横流。所到之处任何物体,要么归 顺投降成为岩浆的一部分,要么灰飞烟灭死无葬身之地。幸好这一怪兽 的能量及物质总量是极其有限的,没威风多久便失去了后援,随着温度 压力的迅速降低,加之气体的快速逃逸,岩浆逐步冷却后形成冰冷僵硬的岩石,这种岩石便是大名鼎鼎的喷出岩,又叫 火山岩。一系列由喷出岩构成的山被称 为火山。由于岩浆在喷出地表后,温度 压力急速下降,岩浆也迅速由黏稠液态 变成固态。岩浆这种快速的凝固作用,致使矿物来不及进一步结晶便已成岩,因此喷出岩的矿物颗粒通常很小,有的甚至形成火山玻璃。

不过,大多数情况下岩浆不会直接喷出地表,而是选择在地下某一 地方停顿下来,慢慢凝固。由于此时岩浆四周被各种早已固结的岩石所 密闭,因此温度压力降低很慢。这为矿物结晶创造了很好的条件,以这 种方式形成的岩石被称为侵入岩。岩楽侵入部位在地表至3千米以内的 被称为浅侵入岩,3千米以下的被称为深侵入岩。

玄武岩——洋売和月海的基石

玄武岩是地球洋壳和月球月海的最主要组成物质,也是地球陆壳和 月球陆壳的重要组成物质。这种岩石是火山岩的一种,常呈灰黑色,致密且具气孔状构造。二氧化硅的含量为45% ~ 52%。矿物成分包括橄榄 石、辉石、斜长石等。与之有关的矿产有铜、铝、汞、硫黄等,岩石本 身可用作铸石原料。

神奇的石柱

进入长白山区新开辟的望天鹅国家地质公园,最震撼人的是那些神 奇的玄武岩柱。这一排排鬼斧神工的神柱是如何长出来的呢?

玄武质熔岩流到地势低洼地带堆积下来时,开始经历冷却降温作用。 冷却降温作用在熔岩流顶部向空气中辐射式散热最快,在熔岩流底部向 原始地表结合处传导式散热作用也很强烈,而熔岩流内部则会更长时间 地保持较高的温度。根据热胀冷缩原理,这时熔岩流的上、下表面就要 收缩。当正在冷却的熔岩的收缩引起的张应力大于熔岩强度时,就形成 了表面裂隙。每个裂隙长到一个临界长度时就要与其他裂隙结合,这些 裂隙就在流体表面形成一个网状裂隙形式。

散热冷却作用是垂直于接触散热面传导的,因此收缩裂隙会沿着垂 直于接触界面的方向向熔岩流内部传导进去。由于通常情况下熔岩流都 是近水平状堆积,所以自熔岩流底部传导形成的裂隙一般都是垂直向上 生长的。熔岩流表面的冷却作用主体也是垂直向下的,这也会使得向下 传导的裂隙近于垂直产出。由这些网状裂隙限定的冷却熔岩块体组成一 个个单独的柱状体,柱状体组合而成柱状节理外貌。

理想条件下使得裂隙加深并形成截面呈正六边形的长柱状体,而通 常情况下所见柱状体有3 ~ 7个侧面。

除了玄武岩,快速定位高温冷却的熔结凝灰岩也常见到柱状节理, 只不过是柱状体的形状以四边形居多。流体定位后如果降温冷却的接触 面不是水平的,所形成的柱状体就会产生各种倾斜、扭曲的形状。


内容来源:书问

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