岩浆作用与火成岩的产状和相

上地幔或地壳深部物质经熔融产生的岩浆，因其比周围物质的密度小而沿构造薄弱带或裂隙由深部高压环境向浅部低压环境运移，既可以运移到地壳的某个部位冷凝结晶，也可以喷出地表冷凝成岩。岩浆从产生、运移，到冷凝固结成岩的整个过程称为岩浆作用或岩浆活动。当岩浆运移到地壳某一深度部位停留下来发生结晶冷凝成岩的这一地质过程称为侵入作用或深成作用，所形成的岩石称为侵入岩。而岩浆从地下深处喷出地表冷凝成岩的地质过程称为火山作用或火山活动，所形成的岩石称为火山岩或喷出岩。

一、侵入岩

侵入岩(Intrusive Rock)是岩浆在地下不同深度冷凝固结形成的岩石，岩浆结晶时被围岩包围，降温缓慢，结晶时间充分，挥发分不易散失。因而组成岩石的矿物颗粒较粗，常形成含水矿物。但在岩体的边部，温度下降快，岩浆快速冷却结晶，所形成的矿物粒度较细。根据侵入岩形成深度的不同，进一步划分为深成岩(形成深度＞3km)和浅成岩(形成深度＜3km)。

某一成分纳枣的岩浆一次侵入活动形成的具有独立形态的单一地质体，称为一个侵入体。由岩浆多次侵入活动形成的单成分或复成分的岩体，称为杂岩体。

(一)侵入岩的产状

侵入岩的产状是指侵入体的形态、大小及其与围岩之间关系的总和。产状特征是岩体形成的构造环境、形成深度、岩浆侵位方式和成岩机理等信息的表征。

根据侵入岩与围岩的接触关系分为整合侵入体和不整合侵入体，根据侵入岩的形态、大小又可分为岩基、岩株、岩墙、岩脉、岩床、岩盖等。

1.不整合侵入体

不整合侵入体是指侵入体切割围岩的层理、片理，接触面产状与围岩的层理、片理垂直或斜交。主要类型有仔帆岩基、岩株、岩墙、岩脉等(图1－3)。

◎岩基:岩基是最大规模的不整合岩体，面积一般大于100km²，大者可达数千以至数万平方千米。大多数岩基不是简单侵入体，而是多期次岩浆活动所形成的复合岩体。

◎岩株:是平面上多呈圆形或不规则状、接触面较陡、面积小于100km²的不整合侵入体。

◎岩墙:是岩浆沿着张性裂隙贯入，厚度较稳定、近于直立的板状侵入体。岩墙的规模不等，厚度从几厘米至数十米，有的长达数千米，如非洲津巴布韦大岩墙厚3～14km，长500km。有时在一个地区岩墙成洞戚拆群产出，称为岩墙群。在火山口附近岩墙还常呈放射状、环状分布。

◎岩脉:是岩浆沿着张性裂隙贯入形成的形态不规则的小侵入体，可以是整合的，也可是不整合的。有人把窄而长的岩墙、岩床称为岩脉，也有人将岩脉和岩墙统称为岩墙。

图1－3 火成岩的产状综合示意图(Winter，2001)

2.整合侵入体

整合侵入体是指侵入体与围岩的接触面基本平行于围岩的层理或片理。主要类型有岩床(图1－3)、岩盖和岩盆等。

◎岩床:又称岩席，是厚薄均匀、与围岩层理或片理平行的侵入体，其特征是厚度小而稳定、分布面积大，常见于基性岩类中。

◎岩盖:又称岩盘，是一种中央厚、边缘薄、顶部突起、底部平坦的层间侵入体(图1－4a)。通常将中－酸性岩体称为岩盖，基性－超基性岩体称为岩盘。

◎岩盆:与岩盖不同的是其中央呈下凹的盆状(图1－4b)。岩盆大小不一，规模较大的岩盆多为基性－超基性岩体，如著名的南非布什维尔德大岩盆，其面积达6600km²。

图1－4 岩盖(a)与岩盆(b)形态示意图(林景仟，1995)

(二)侵入岩的相

火成岩的不同特征本质上能够反映出其形成环境和条件的不同，这种能反映火成岩生成环境和条件的岩浆作用产物特征的总和称为火成岩的相。首先，将火成岩的相划分为侵入岩相和火山岩相两大类，每一类还可以进一步细分。侵入岩根据其形成的深度划分为深成相、中深成相和浅成相三种。

◎深成相:形成深度大于10km，岩体规模大，常呈大岩基出现。因处于地下深处，降温速度慢，结晶充分，所以岩石粒度粗，出现低温矿物组合(如低温石英)，斜长石无环带。

◎中深成相:形成深度为3～10km，岩体规模较大，岩石一般为中粒、中粗粒和似斑状结构，为低温矿物组合。

◎浅成相:形成深度小于3km，岩体规模较小，常呈岩墙、岩床、岩脉、小岩株、隐爆角砾岩体等。因岩浆侵位浅，冷却速度快，所以岩石结晶程度差，具有粒度细或隐晶质及斑状结构特征，矿物保存了高温状态下的特征，为高温矿物组合。

同一个侵入体，尤其是规模大、形成深的岩体，由于从岩体边缘到中心，固结时的冷却速度由快到慢，矿物粒度也常具有由细变粗的特点。并且因结晶分异作用，矿物成分及含量从岩体边缘到中心也会有明显变化。因此侵入体从边缘到中心还可进一步分为边缘相、过渡相和中心相。

◎边缘相:分布在岩体边部，因岩浆冷却快，岩石多呈细粒或斑状结构，成分偏基性，常见有流动构造和围岩捕虏体。

◎中心相:分布在岩体内部，成分偏酸性，因岩浆冷却缓慢，矿物结晶好，岩石粒度粗，为等粒结构或似斑状结构，缺少围岩捕虏体。

◎过渡相:分布在边缘相和中心相之间，宽度一般大于边缘相，成分和结构特征介于边缘相和中心相之间。

二、火山岩

广义的火山岩(Volcanic Rock)包括火山熔岩、火山碎屑岩和次火山岩:①由火山通道溢流出地表的岩浆冷凝形成的岩石称熔岩(狭义火山岩);②由火山爆发产生的各种火山碎屑物堆积、胶结而成的岩石称火山碎屑岩;③与火山活动有关的超浅成侵入岩称次火山岩。火山活动使岩浆从地下高温高压环境急速进入到地表的常温常压环境，快速的冷却使熔岩的结晶程度很差，或来不及结晶形成火山玻璃。压力的突降和挥发分的大量散失，使骤冷的岩浆很难晶出含水矿物。这是火山岩与侵入岩在生成条件方面的主要区别之一。

1.火山的喷发方式

火山岩的产状与火山喷发方式和喷出物的性质有关，火山喷发方式有两种划分方案:

(1)根据火山通道或火山口的形态划分为中心式、裂隙式和顶蚀式喷发。

◎中心式喷发:是岩浆沿管状通道喷出地表，常伴有强烈的爆发，除喷出大量气体外，还有大量的火山碎屑物，如火山弹、火山砾和火山灰等。中心式火山喷发形成的火山岩产状主要有火山锥、火山口、熔岩流和岩钟、岩针等。

◎裂隙式喷发:是岩浆沿构造裂隙或断裂呈线形喷出至地表，沿地面泛流，喷发规模大，熔岩的覆盖面积广，可达数万甚至数十万平方千米。由于多次喷发，厚度一般也很大，可达2km左右(如印度德干高原)。基性岩浆黏度小、流动性大，裂隙式喷发时可形成大面积的泛流玄武岩，它们在地形上多形成熔岩高地，又称高原玄武岩。

◎顶蚀式喷发:也称面式喷发，是由于岩浆房顶板被岩浆熔透而呈溢流式喷发，常形成大面积的熔岩流。

(2)根据火山爆发强度划分为夏威夷式、斯通博利式、普林尼式、武尔卡诺式、培雷式等，它主要是针对现代中心式火山喷发而划分的。

2.火山岩的产状

◎火山锥:由熔岩和火山碎屑岩围绕火山通道堆积形成的锥状体，中心为火山口或破火山口，多为爆发或爆发与宁静溢流相间的中心式喷发形成。可进一步分为:①火山碎屑岩锥，又称火山渣锥，组成火山锥的物质全部为火山碎屑;②熔岩火山锥，又称盾火山，组成火山锥的物质全部或几乎全部为熔岩，主要为玄武岩;③复合火山锥，又称层火山，是由熔岩与火山碎屑岩互层组成。

◎熔岩流:是岩浆以宁静的方式自火山口流出，主要为黏度小的基性岩浆，酸性岩浆少见。溢流出来的岩浆可形成熔岩被、线状熔岩流、熔岩台地等。在地表流动的熔岩流由于表壳与内部冷却速度不同，常形成形态各异的外表，如绳状、渣状。水下喷发的熔岩或陆地熔岩流入水中时，因淬冷作用而形成枕状的熔岩和尖棱状熔岩块。

◎岩钟和岩针:黏度较大、挥发分的大量散失的酸性和碱性岩浆，难以流动，在火山口上方堆积形成陡立的形态，为岩钟(图1－5a);若因黏度大、失去爆发能力，只能像挤牙膏似的被动挤出火山口形成陡立的尖顶柱状体，为岩针(图1－5b)。

◎火山颈:是火山锥被剥蚀后，露出的火山管道中的充填物。火山颈在浅部直径通常较大，向深部变小。充填物为熔岩、火山碎屑岩。

3.火山岩的相

火山岩相的研究对恢复古火山机构具有重要作用。根据火山喷发环境可分为陆相火山岩和海相火山岩，但目前对火山岩相的划分主要是根据产出方式，划分为以下六种类型:

◎溢流相:或称喷溢相，是最常见的一种火山岩相，由从火山通道中溢流出来的熔岩组成，形成于火山喷发的各个阶段。常形成熔岩被、熔岩流和熔岩台地等。

◎爆发相:也是常见的一种火山岩相，以火山喷发开始阶段和高潮阶段最为发育。由强烈火山爆发产生的碎屑物堆积而成的火山碎屑岩组成，主要有空落堆积(从火山口喷向空中的所有物质)、碎屑流堆积(主要形成塑性－半塑性的熔结火山碎屑岩)、火山基浪堆积(是蒸气岩浆喷发的产物，以火山灰和火山角砾为主)和火山泥流堆积(由火山成因的各种碎屑与水的混合体构成)。

图1－5 岩钟(a)和岩针(b)

◎侵出相:火山喷发末期，因挥发分大量散失，岩浆失去爆发能力，黏度大、流动能力差的酸性－碱性残余岩浆，从火山通道上部或火山口旁侧裂隙中被挤出地表形成的陡峭岩丘，如岩钟、岩针等。侵出相主要由熔岩组成，由于受挤压等影响，也可形成自碎的角砾熔岩、集块熔岩。

◎火山颈相:又称火山通道相，充填于火山通道中，由残余岩浆冷凝形成的熔岩、火山碎屑岩、碎屑熔岩、熔结火山碎屑岩等组成。与侵出相的区别是火山颈相是岩浆在地表之下固结。火山颈相岩石产状陡，横断面近圆形，又称岩颈、岩筒、岩管，是中心式喷发的火山通道相;裂隙式喷发的火山通道相岩石则呈岩墙产出。

◎次火山岩相:又称潜火山岩相，与火山岩同源、同成分，但因岩浆喷发晚期压力不足，岩浆未能喷出地表而在地壳浅部定位固结成岩。次火山岩以熔岩状为主，但结晶程度往往好于熔岩，也有隐爆角砾岩、震碎角砾岩和熔结凝灰岩。

◎火山沉积相:是火山活动叠加沉积作用的产物，主要出现在火山喷发的低潮期和间歇期，在水盆中、破火山口洼地中沉积，由火山岩、火山碎屑沉积岩、沉积岩组成。