玄武巖
玄武巖(basalt)是地球表面常見的一種細密的深灰色、深黑色火山巖一般由地表噴出的基性巖漿冷卻形成,化學成分為SiO2、Al2O3、主要礦物成分為CaO,主要礦物為斜長石和輝石。它廣泛分布在地球上的外殼地球上的火山巖大部分是玄武巖,幾乎所有的洋殼都被玄武巖覆蓋在陸地上,玄武巖多以巨大的厚層巖流和巖石覆蓋的形式存在,面積達幾十萬甚至上百萬平方公里,如峨眉山玄武巖。除此之外,金星上也廣泛分布著玄武巖、火星、月球和太陽系其他已知行星及其主要衛(wèi)星的表面。在地球上,玄武巖資源豐富,具有獨特的自然屬性和優(yōu)異的性能,是人類生存和發(fā)展的基本物質(zhì)資源。

概念定義 編輯本段
火山巖由于礦物顆粒細小,很多呈玻璃狀,很難鑒別,在顯微鏡下很難確定其成分,需要通過巖石化學分析來判斷。為了規(guī)范火山巖的命名,便于學術交流,1989年第 28屆國際地質(zhì)大會召開了IUGS(國際地質(zhì)科學聯(lián)合會)通過以硅(SiO2 )堿(Na2O K2O)火山巖分類 TAS以含量為分類標準。IUGS 增加了SiO2 ,含量為45%~52%總堿含量小于 5% 的火山巖被命名為玄武巖在這個標準下,根據(jù)玄武巖化學元素的差異,劃分出許多亞型,如拉斑玄武巖、堿性玄武巖、高鋁玄武巖等 。
然而,目前許多巖石學教科書(比如《巖石學》)按照前蘇聯(lián)的標準,根據(jù)巖漿巖中SiO2 含量的不同,將巖漿巖分為四類:超基性巖、基性巖、中間巖和酸性巖,在此基礎上,根據(jù)巖漿巖的形成環(huán)境進行劃分:深成巖、淺成巖和噴出巖,玄武巖被歸類為基本噴出巖。
英文“basalt”這個詞最早出現(xiàn)在1546年德國冶金學家 Georgius Agricola 3356出版的《自然化石》書中(小行星化石)一本拼寫錯誤的拉丁語的書“basalt”非常堅硬的石頭)術語 quot熔巖和巖石quot一個現(xiàn)代術語,描述了形成熔巖的巖石的具體成分。中文中的玄武巖一詞很可能源于日語,是以一個地名命名的,用來形容在日本兵庫縣玄武洞中發(fā)現(xiàn)的黑色橄欖石玄武巖。
主要特征 編輯本段
礦化組成
玄武巖的化學成分是SiO2 、Alumina 3 、主要成分為CaO,SiO2 含量為45%~52%Al2O3含量可達15%,曹參達到10%,F(xiàn)eO含量5 ~ 14 %,MgO含量5 ~ 12%,TiO2含量0.5~2.(0 )化學成分與基性侵入輝長巖或輝綠巖相似,但由于形成條件不同,地區(qū)不同、不同結(jié)構(gòu)的玄武巖中元素略有不同。
礦物組成主要由基性長石和輝石組成,少量礦物如橄欖石角閃石和黑云母,不含應時或僅含少量應時。此外,玄武巖中還含有少量的磁鐵礦鈦鐵礦等鐵元素、氧化鈦,由于這些氧化物礦物的存在,玄武巖冷卻后可以獲得很強的磁性特征,廣泛用于地殼玄武巖的定年。
物理特征
玄武巖一般呈黑色或灰黑色、綠-灰綠色和深紫色,因為玄武巖中輝石含量高、角閃石等深色礦物,但隨著玄武巖中斜長石含量的增加,玄武巖的顏色可變淺(如淺灰色)玄武巖的體積密度為2.8~3.3g/Cm3,孔隙率為0.5~7.5%,吸水率0.3~2.8%致密結(jié)構(gòu)玄武巖的抗壓強度可達300Mpa以上,當存在玻璃質(zhì)和孔隙時,抗壓強度降低,泊松和泊松分布減弱s比率為0.1~0.35,內(nèi)聚力0. 06~1.4Mpa,內(nèi)摩擦角36° ~ 61°,莫氏硬度5 ~ 7,耐候性強。玄武巖在溫度高于1200°C時為液態(tài),在溫度接近或低于1000°C時為固態(tài)。

結(jié)構(gòu)特征
玄武巖的結(jié)構(gòu)是巖石的一個組成部分(礦物顆粒和玻璃質(zhì))的結(jié)晶程度、顆粒大小、自我形成的程度及其關系。玄武巖的結(jié)構(gòu)特征取決于巖石形成時的溫度、壓力、粘度、冷卻速度等物理和化學條件。
玄武巖的常見結(jié)構(gòu)是斑狀結(jié)構(gòu)、無斑隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃和半結(jié)晶結(jié)構(gòu)。常見的斑狀礦物是斜長石、橄欖石和輝石,其中橄欖石常轉(zhuǎn)化為褐紅色的iddingsite,熔融溫度較高,所以在巖漿冷卻過程中,先形成較大的晶體顆粒,嵌入較細的基質(zhì)中。大部分玄武巖的基質(zhì)為隱晶質(zhì),所以肉眼無法分辨基質(zhì)的礦物組成,只能分辨少數(shù)種屬(粗玄巖)才能看到基質(zhì)中的斜長石微晶和輝石微晶。根據(jù)玄武巖基質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征,進一步分為以下幾種類型:
間隱結(jié)構(gòu)(閉會期間 圖片)隱晶質(zhì)和玻璃質(zhì)充填在由小片狀微晶斜長石組成的不規(guī)則間隙中,其中一些已經(jīng)析晶。這種結(jié)構(gòu)反映了巖石形成于快速冷卻的環(huán)境中;
間粒結(jié)構(gòu)(Intergranular texture)也稱粒狀或粗粒結(jié)構(gòu),由自形條帶狀斜長石微晶組成的不規(guī)則空間內(nèi)充滿細輝石、橄欖石和磁鐵礦等。這種結(jié)構(gòu)反映了巖漿冷卻速度較慢的環(huán)境。在厚巖流的中下部,也可能出現(xiàn)局部的綠灰色結(jié)構(gòu);
間粒-間隱結(jié)構(gòu)(拉斑玄武巖結(jié)構(gòu))屬于過渡型,斜長石組成的三角孔隙中充滿輝石、磁鐵礦和玻璃質(zhì);
?;郀罱Y(jié)構(gòu)(Glass fiber fabric)由于巖漿冷卻較快,斜長石微晶可以 t結(jié)晶,基質(zhì)完全由火山玻璃組成如果巖石中沒有斑晶或斑晶的體積分數(shù)小于5,%,是一種玻璃結(jié)構(gòu)。
構(gòu)造特征
玄武巖的結(jié)構(gòu)是指巖石中不同礦物集合體的排列和充填方式,以及玄武巖形成時的巖漿特征、形成地點、巖漿的流動條件等因素。玄武巖中常見的結(jié)構(gòu)有:
塊狀構(gòu)造(Mass structure)
塊狀構(gòu)造是玄武巖中最常見的構(gòu)造,是指組成巖石的礦物均勻分布在整個巖石中,它們的排列沒有一定的順序和方向。
氣孔構(gòu)造(Structure of vesicle )
形成玄武巖的巖漿含有大量揮發(fā)性氣體當巖漿受到巨大的地下壓力時,它會沿著地球的薄弱區(qū)域溢出到地表的外殼到達地表時,巖漿中所含的揮發(fā)性氣體會因圍壓降低而過飽和,氣體會從巖漿中分離出來,形成大量氣泡這些氣泡一部分會逃逸到大氣中,另一部分會由于巖漿的快速冷卻和凝固而留在巖石中形成空洞,形成孔隙結(jié)構(gòu)。玄武巖中的孔隙大多是圓形的、亞圓形或不規(guī)則,孔隙的伸長方向一般指示巖石流動的方向。
注意,有孔隙結(jié)構(gòu)的玄武巖不等同于浮石(俗稱搓澡石)雖然兩者都是有孔隙的噴出巖,但浮石是酸性火山噴出巖,SiO2 (66%的含量遠高于玄武巖,浮石中的孔隙體積往往占巖石體積的一半以上,密度遠低于玄武巖。
杏仁構(gòu)造(Structure of amygdala )
當玄武巖中的孔隙被方解石取代時、綠泥石、綠簾石、蛋白石、玉髓、沸石等后期礦物質(zhì)填充時,填充物就像杏仁一樣,杏仁結(jié)構(gòu)就形成了。
柱狀節(jié)理(Column joint)
柱狀節(jié)理是玄武巖中常見的原生構(gòu)造,在厚層熔巖中更為常見。在厚厚的熔巖流冷卻形成玄武巖的過程中,由于巖漿的冷卻和收縮而產(chǎn)生張裂縫,這些張裂縫將巖石切割成截面為六邊形的規(guī)則多邊形柱體、五邊形、四邊形等,六邊形最常見圓柱體的直徑可以從幾厘米到幾米,高度可以達到30多米。柱狀節(jié)理的大小和規(guī)模取決于巖漿的冷卻速度快速冷卻形成較小的柱狀物,而緩慢冷卻更容易產(chǎn)生粗大的玄武巖柱狀物。
柱狀節(jié)理垂直于熔巖層的流向,一般相互平行,呈直線延伸。但有時也能彎曲,因為這些石柱形成時還沒有完全硬化,熔巖流繼續(xù)向前流動,使得石柱的某些部分彎曲或傾斜熔巖流的方向可以通過柱子的傾斜度來確定。然而,柱狀節(jié)理不僅在玄武巖中發(fā)育,在酸性熔巖和凝灰?guī)r中也發(fā)育,在火山口附近的次火山巖中也發(fā)育。

枕狀構(gòu)造(Structure of pillow )
枕形構(gòu)造是海底形成的玄武巖的常見構(gòu)造形成玄武巖的巖漿噴發(fā)或流入大海時,與冰冷的海水接觸會淬熄地表,形成獨特的枕形外殼溢出的熾熱巖漿會壓碎枕形外殼,像擠牙膏一樣把它打碎,形成另一個枕頭反復的滲出和淬冷會形成細長的熔巖“枕頭”每個枕頭的大小從幾厘米到幾米不等,互相堆在一起一般每個枕體都是上凸下平,外部為玻璃狀外殼,向內(nèi)逐漸結(jié)晶,其間可能有同心層狀氣孔或杏仁體。枕狀熔巖通常充滿沉積物,其中也可以發(fā)現(xiàn)海洋化石。枕狀構(gòu)造發(fā)育在熔巖層頂面,從中可以知道熔巖層的頂面和底面。
主要分類 編輯本段
1)根據(jù)玄武巖化學成分的不同,它可以分為
按照玄武巖的化學成分分類,是國際學術界使用的主流分類,得到了世界各國科學家的廣泛認可具體分類如下:
拉斑玄武巖(Tholeiite series)化學成分上,SiO2 比較高(平均49%~51%,堿質(zhì)較低(K2O Na2O :2~4%礦物成分主要是基性斜長石和輝石,其次是橄欖石(多呈斑晶出現(xiàn))拉斑玄武巖廣泛分布于地球 的外殼、大洋中脊、深海盆地和大陸內(nèi)部有露頭,可能與安山巖有關、英安巖、流紋巖等共生。四川峨眉山二疊紀玄武巖中含有拉斑玄武巖。
高鋁玄武巖(High-Aluminium basalt )其化學成分的特點是高Al2O3含量(16%SiO2 含量略低于拉斑玄武巖。礦物成分與拉斑玄武巖相似,區(qū)別在于斜長石含量高,向酸性斜長石過渡,有時出現(xiàn)堿性長石。高鋁玄武巖主要分布在大陸造山帶、島弧和活動大陸邊緣,常與安山巖有關、英安巖、流紋巖等共生。
堿性玄武巖(Alkaline basalt)其化學成分的特點是SiO 2 含量低(45%~48%,堿質(zhì)高(其中K2O更高)在礦物成分上,與上述兩種相似,但往往含有大量橄欖石,有時還含有堿性長石甚至長石。堿性玄武巖主要分布在大陸和海洋島嶼環(huán)境中。堿性玄武巖在中國分布廣泛,東部新生代玄武巖較為發(fā)育,從東北的黑龍江、遼寧雙遼、遼寧丹東、河北張家口、山東北島、蘇皖一帶,直到福建、海南島暴露了。
2)根據(jù)玄武巖中所含斑狀礦物的成分,分為
橄欖玄武巖:斑巖成分主要是橄欖石,如果橄欖石變成了橄欖石,則稱為丁一玄武巖。
輝石玄武巖:斑晶的主要成分是輝石。
斜長玄武巖:斑晶的主要成分是斜長石。
此外,玄武巖還可以根據(jù)其特殊的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造來命名,如玻璃基斑狀玄武巖、玻璃質(zhì)玄武巖、氣孔狀玄武巖、杏仁狀玄武巖等。因為大多數(shù)玄武巖的基質(zhì)是隱晶質(zhì)的,它的礦物成分可以 在野外地質(zhì)調(diào)查中,利用一些特殊的構(gòu)造可以幫助研究人員快速初步地對玄武巖進行命名。
形成環(huán)境 編輯本段
玄武巖由富含鎂和鐵的低粘度熔巖組成(鎂鐵質(zhì)熔巖)它是在行星表面或表面附近通過減壓和冷卻形成的,形成了地球的大部分 也是太陽系其他行星或衛(wèi)星上的重要巖石類型。比如金星80左右%平原表面覆蓋著玄武巖,月海地區(qū)覆蓋著玄武巖形成的平原,玄武巖也是火星、木衛(wèi)三和灶神星表面常見的巖石。
地球環(huán)境
玄武巖在世界上分布很廣,90%以上火山巖為玄武巖,其巖漿形成和全球構(gòu)造(如裂谷擴張、板塊俯沖消減、深部地幔作用等過程)關系最為密切,故產(chǎn)生于多種板塊構(gòu)造演化環(huán)境,參與了板塊構(gòu)造演化的全過程和重要階段它是所有火成巖中最重要的構(gòu)造地球化學標志。玄武巖中相關元素的圖解和比值是研究火成巖形成和判別構(gòu)造環(huán)境的重要工具。
地球上發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)玄武巖產(chǎn)生于三種環(huán)境:板塊離散邊界(大洋中脊和大陸裂谷)板塊匯聚邊界(俯沖帶)以及板塊內(nèi)部(洋島或陸內(nèi)熱點巖漿作用)下面介紹三種構(gòu)造環(huán)境產(chǎn)生的不同成分的玄武巖。
板塊離散邊界(洋中脊)
地球上的玄武巖大部分產(chǎn)于大洋中脊板塊的離散邊界上。減壓熔融形成的軟流圈地幔的巖漿進一步演化,在大洋中脊上噴發(fā),形成最豐富的大洋中脊玄武巖(Mid-MORB basalt)并不斷推動大洋中脊兩側(cè)的舊洋殼形成新的洋殼。
洋殼厚度很薄,一般10km,成分主要是玄武質(zhì)巖石和很薄的沉積物。洋中脊玄武巖巖漿一般是在低壓高溫下高部分熔融形成的,屬于減壓熔融產(chǎn)生的巖漿。洋中脊快速拉伸時,熱的軟流圈地幔物質(zhì)上涌,溫度一般在1330℃~ 1400℃之間由于上升流速度快,當?shù)蒯N镔|(zhì)快速到達淺部時,溫度變化不顯著這個過程叫做絕熱上升(Adiabatic rises)再加上薄的洋殼,快速降壓后的高溫軟流圈地幔物質(zhì)在淺部部分熔融,使大洋中脊地區(qū)成為地球上巖漿活動頻繁發(fā)生的地帶。玄武質(zhì)巖漿源區(qū)的地幔往往缺乏玄武質(zhì)組分,源區(qū)以虧損的二輝橄欖巖和方輝橄欖巖為主。從這個源區(qū)熔融出來的巖漿也缺乏不相容組分,上覆地殼中也沒有富含不相容組分的花崗質(zhì)巖石,所以原生巖漿不會因同化混染而發(fā)生大的變化,所以低K2O就是在這種背景下形成的、TiO2 和大洋中脊拉斑玄武巖的不相容元素,又稱大洋拉斑玄武巖或深海拉斑玄武巖,屬于低鉀拉斑玄武巖。
洋中脊玄武巖的化學成分具有低SiO 2 和低K2O的特征(2%,低TiO2 (2.,但是具有更高的Al2O3、Cao 、Cr2O3,87Sr/86Sr的比值較低,一般為0.7029~0.7035。其巖石的特點是含有橄欖石、輝石和斜長石屬于橄欖石拉斑玄武巖。橄欖石和斜長石是常見的斑晶,而富鈣單斜輝石斑晶很少見;橄欖石有兩代,可見于斑晶和基質(zhì)中;輝石以普通輝石為主,斜長石主要產(chǎn)于基質(zhì)中。巖石通常具有粒狀結(jié)構(gòu),因為巖漿噴發(fā)到海洋底部,噴發(fā)到海水中,海水的溫度從900 ~ 1000℃突然下降因此,形成的巖石發(fā)育地殼是一個玻璃狀的冷凝邊緣、內(nèi)部為細粒結(jié)構(gòu)、整體上呈枕狀結(jié)構(gòu),有時呈孔狀結(jié)構(gòu),或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)、塊狀或透鏡狀輸出。突然冷卻的巖漿也會加熱海水,形成獨特的熱液系統(tǒng)一方面,MORB熱液會變成細碧巖,玄武巖漿分異形成的中酸性火山巖會因熱液蝕變而變成角斑巖和石英角斑巖另一方面,蝕變熱液可以形成海底礦物。因為海洋地殼非常薄,MORB在上升過程中很少被地殼污染,所以MORB的成分可以用來恢復地球的化學成分s慢源區(qū)。
雖然MORB在大洋中脊反復溢出噴出,是大洋地殼的一部分,但還是很少見。因為它們位于深海,人類很難觀測到地震活動是許多大洋中脊噴發(fā)提供的唯一信號,但冰島是大洋中脊高出海平面的地方,人們可以直接觀察到這種火山活動。此外,海洋地殼通過板塊構(gòu)造運動不斷循環(huán)進入地幔,這使得MORB在陸地上很少見。
板塊匯聚邊緣
會聚大陸邊緣是海洋巖石圈向大陸俯沖的板塊會聚帶這里的構(gòu)造環(huán)境處于強烈擠壓狀態(tài),地殼因擠壓而橫向縮短,縱向增厚。大陸邊緣有一個復雜的巖漿源區(qū),就是大陸地殼、地幔和海洋地殼、地幔相互作用和混合區(qū)與前兩個環(huán)境源區(qū)最大的區(qū)別是洋殼在俯沖過程中攜帶了相當數(shù)量的H2O和其他揮發(fā)性成分,使得源區(qū)富含H2O甚至飽和H2O,所以這類玄武巖的形成機制是部分熔融帶水。
由于俯沖洋殼中的水分,其中礦物的熔融行為發(fā)生了變化,單斜輝石分解為橄欖石(固相)及H2O(液相)因為系統(tǒng)的壓力范圍從0.5GPa擴大到2.0GPa,所以在0~66km的大范圍內(nèi)形成的玄武巖都是H2O含量高的類型。H2O2 在源區(qū)的存在也使系統(tǒng)處于高fO2 的狀態(tài)磁鐵礦結(jié)晶于巖漿結(jié)晶早期,巖漿不隨富鐵趨勢演化,這是鈣堿性玄武巖系列與拉斑玄武巖系列的區(qū)別。巖漿形成上升后,由于壓力下降和H2O逃逸而下降,巖漿的液相線溫度迅速上升,導致快速結(jié)晶,往往伴有結(jié)晶分異,形成典型的島弧構(gòu)造環(huán)境中的玄武巖-安山巖-英安巖組合。
大陸裂谷
大陸裂谷是大陸內(nèi)部的拉張帶,是大陸地殼裂解、細化向陽殼轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)位置。巖石圈減薄與地幔軟流圈隆升有關。東非裂谷的地殼已經(jīng)減薄到20km,巖石圈明顯比周圍的巖石圈薄。而大陸裂谷的拉伸速度低于大洋中脊,比如著名的東非裂谷,拉伸速度為0. 6 cm/中國東北和華北新生代裂谷的伸展速度為0.6~0.15cm/a。在裂谷發(fā)展初期,巖石圈緩慢伸展導致軟流圈上涌速度緩慢,減壓熔融加深,溫度升高幅度減小,因此熔融程度一般低于大洋中脊環(huán)境下的巖漿。一般來說,熔融程度低的巖漿中不相容元素的含量高,反之亦然,因為這些元素容易進入熔體,而且這些成分在初始熔融階段就迅速進入熔體,熔融程度低時含有的比例大;熔融程度高時,其他元素也大量進入,不相容元素被稀釋,比例降低。隆起很少的軟流圈(深度較大)低度部分熔融形成堿性玄武巖和其他富堿巖石,如堿性橄欖玄武巖、碧玄巖、下石巖等類型,盛產(chǎn)于K2O、Na2O 和不相容元素。隨著裂谷的發(fā)展,軟流圈進一步上升,可以形成大量拉斑玄武巖巖漿,其成分越來越類似于大洋中脊玄武巖。
大陸裂谷可以產(chǎn)生陸地上最大的玄武巖流,形成大陸溢流玄武巖,噴發(fā)可以重復發(fā)生數(shù)百萬年,產(chǎn)生一層又一層的玄武巖。代表性的例子有中國的峨眉山玄武巖和印度的德干玄武巖、俄羅斯西伯利亞玄武巖、盧旺達的Basanite,東非大裂谷的西支-粗面巖、東非大裂谷西支中新世至現(xiàn)代玄武巖。
海洋板塊中的熱點
大洋板塊中的火山島和火山鏈也是產(chǎn)生大量玄武巖的地方來自地幔的巖漿攜帶能量,通過孤立的熱點釋放出來其巖石類型包括拉斑玄武巖和堿性玄武巖。
例如,夏威夷群島是海洋熱點上玄武巖形成的典型例子。夏威夷島鏈中的所有島嶼都是由海底玄武巖噴發(fā)形成的,海底玄武巖噴發(fā)始于30萬至60萬年前的太平洋海底火山噴發(fā)火山錐隨著巖漿的反復噴發(fā)而增大,玄武巖流層層疊疊。直到大約100,000年前,夏威夷島鏈才變得足夠高,從海洋中浮現(xiàn)出島嶼。

地外環(huán)境
月球
月海是月球表面相對低洼的平原用肉眼看月亮,有一些黑點那些大片的暗區(qū)就是月海,月海是月球表面的主要地理單元,約占整個月球表面的25%整個月海被玄武巖形成的熔巖流覆蓋。
在39~31.5億年前,月球上發(fā)生過多次猛烈的玄武巖噴發(fā),大量玄武巖填滿了厚度為0.5~2.5km,稱為月海泛濫事件,故名月海。
張采集的月壤樣品e V 表明月球玄武巖具有與地球玄武巖相同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,主要可分為斑狀構(gòu)造、輝綠/次輝綠結(jié)構(gòu)、嵌晶結(jié)構(gòu)、等顆粒結(jié)構(gòu)等,主要礦物有單斜輝石、斜長石、橄欖石和鈦鐵礦, 次要礦物包括尖晶石、鉀長石、磷灰石等副礦物為斜鋯石、鈣鈦鋯石等。
月球玄武巖和地球玄武巖的區(qū)別在于鐵和鈦的含量高月球玄武巖 FeO的范圍約為17 ~ 22 %TiO2的含量為1~13%此外,月球玄武巖還表現(xiàn)出其他奇特的結(jié)構(gòu)和化學特征比如,由于月球表面容易受到隕石的轟擊,撞擊變質(zhì)作用強烈,加上月球表面缺氧缺水,月球玄武巖的氧化和水化作用較弱,相關礦物質(zhì)缺乏。
2021年,我國科研人員使用超高空分辨率鈾-鉛(UPb)根據(jù)測年技術,在常玄武巖巖屑中發(fā)現(xiàn)了 503356多種富鈾礦物對e5月球樣品進行了分析,確定玄武巖形成的年齡為335620年.30±0.04 億年,證實了月球是最“年輕”玄武巖的年齡是 203356億年。這項研究表明,月球直到 203356億年前仍有巖漿活動,這使得此前月球樣本限定的巖漿活動停止時間延長了約 8356億年。
金星
從1972年到1985年,五個金星和兩個織女星著陸器成功地到達金星表面,金星和織女星的化學分析表面礦物進行了X射線熒光和γ射線分析傳回的結(jié)果顯示,著陸點的巖石是堿性玄武巖。金星探測雷達揭示了80的金星表面%左右兩側(cè)被玄武巖熔巖流覆蓋,部分區(qū)域表現(xiàn)出與未風化玄武巖一致的高反射率,表明在過去的250萬年間金星表面仍有玄武巖火山活動。
火星
從火星表面?zhèn)骰氐臄?shù)據(jù)和遙感圖像來看,玄武巖也是火星表面常見的巖石,大部分火星隕石的礦物化學成分與地球玄武巖相似。奧林匹斯山是太陽系的最高峰,是火星上的盾狀火山像火星上的大多數(shù)火山一樣,它是由玄武巖熔巖流堆積而成的。
形成過程 編輯本段
形成玄武巖的巖漿源自上地幔因此,玄武巖的化學性質(zhì)為研究地球深處的過程提供了線索。
在地球上,大部分玄武巖是地幔物質(zhì)減壓熔融形成的。因為地球深部處于高壓之下,上地幔的物質(zhì)在高壓下提高了熔點,所以上地幔的物質(zhì)幾乎都是固體。然而,地幔物質(zhì)在各種構(gòu)造應力下緩慢變形當構(gòu)造應力導致地幔物質(zhì)向上蠕變時,上升物質(zhì)的熔點會因周圍壓力的降低而下降到足以部分熔化巖石,玄武巖漿會從地殼薄弱部位溢出。
熔融的玄武巖熔巖由于SiO 2 含量相對較低,粘度較低,導致熔巖流快速運動,冷卻凝固前大規(guī)模擴散,形成覆蓋數(shù)千萬至數(shù)百萬平方公里的大陸溢流玄武巖,流動過程中攜帶大量揮發(fā)性氣體,巖漿冷卻過程不同,冷卻成巖后形成各種構(gòu)造和構(gòu)造。
分布區(qū)域 編輯本段
玄武巖是地球上最常見的火山巖類型,占地球上所有火山巖的90%上面,它是自然界中最常見的熔巖,幾乎是所有其他熔巖的五倍。它們幾乎覆蓋了所有的海洋地殼,包括夏威夷島、法羅群島和留尼汪島等許多海洋島嶼的主要巖石。
在陸地上,巖石流巖石,往往很厚,中國生產(chǎn)、北美、南美、印度、西伯利亞等地有大規(guī)模溢流玄武巖,面積達幾十萬平方公里,形成大火成巖省如印度的德干高原玄武巖為503,356 km2,中國和四川的峨眉山玄武巖為263,356 km2,全世界分布面積超過300萬km2,占陸地表面的1/50。
在中國,玄武巖分布很廣,從東到西。例如,有前寒武紀熊 秦嶺如東二群玄武巖,秦嶺和祁連造山帶有大量加里東期基性熔巖活動,構(gòu)成甘肅白銀廠和河南桐柏劉山巖細碧巖-石英角斑巖系。中國西南的云、貴、四川有二疊紀峨眉山玄武巖組成的大陸溢流巖系。南京、六合地區(qū)和海南發(fā)育第三紀玄武巖流,河北省漢諾壩地區(qū)第三紀玄武巖流的分布在國內(nèi)外都很有名。新生代玄武巖分布于我國東北和東部,其中大同地區(qū)發(fā)育第四紀玄武巖、長白山、五大連池。
風化變質(zhì) 編輯本段
與裸露在地表的花崗巖相比表層,玄武巖風化速度相對較快。這是因為溫度較高的玄武巖中結(jié)晶的礦物含量較高,形成玄武巖的巖漿中含有較多的水蒸氣,所以玄武巖中的礦物在地表溫度和潮濕的環(huán)境中相對不穩(wěn)定,在表生作用下更容易風化。大部分玄武巖含鉀量低,部分玄武巖風化后會轉(zhuǎn)化為富鈣粘土(蒙脫石)而不是富含鉀的粘土(伊利石)經(jīng)過進一步風化,特別是在熱帶氣候下,蒙脫石會轉(zhuǎn)化為高嶺石或一水硬鋁石;一部分形成氧化鐵,使巖石從棕色變成鐵銹紅色。玄武巖的最終風化產(chǎn)物是一水硬鋁石和氧化鐵的混合物,產(chǎn)生了獨特的熱帶土壤——鋁礬土或紅土。比如峨眉山玄武巖,局部地區(qū)有紅土化現(xiàn)象,有時能形成很好的鋁土礦層。
地球深處 地殼的高溫高壓環(huán)境會將玄武巖轉(zhuǎn)化為相應的變質(zhì)巖。玄武巖是變質(zhì)區(qū)的重要巖石,因為它能提供該區(qū)變質(zhì)條件的重要信息。根據(jù)變質(zhì)作用的溫度和壓力,與玄武巖對應的變質(zhì)巖可能包括綠片巖或輝石。
地球演化 編輯本段
構(gòu)成大洋中脊的玄武巖中含有大量還原性亞鐵離子和錳離子,為細菌提供了潛在的能量來源鐵細菌和硫細菌可以在海底熱液噴口附近的玄武巖上生長,這些相互作用可能導致生命起源的一些相關過程。
玄武巖的固碳過程是地球化學的重要環(huán)節(jié)在地球演化的歷史過程中扮演著重要的角色。玄武巖在化學風化過程中會釋放出水溶性的鈣離子,與大氣中的 CO2 結(jié)合形成CaCO3 ,被帶到海洋中封存成碳酸鹽沉積。
資源應用 編輯本段
玄武巖廣泛分布在地球上地殼,資源豐富它具有獨特的自然屬性和優(yōu)異的性能,是人類生存和發(fā)展的基本物質(zhì)資源。
玄武巖結(jié)構(gòu)致密,抗壓強度大,抗風化能力強,耐磨性好、硬度大、吃水量少、導電性能差、抗壓性強、壓碎值低、抗腐蝕性強、抗滑系數(shù)大、與瀝青的附著力強等獨特的自然屬性和優(yōu)異性能,被廣泛用于制備混凝土建筑材料、建筑裝飾材料與玄武巖纖維生產(chǎn)、巖棉、鑄石、鱗片等工業(yè)產(chǎn)品。
自20世紀90年代以來,玄武巖纖維逐漸成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點,但玄武巖連續(xù)纖維和玄武巖薄片的開發(fā)仍處于起步階段,玄武巖連續(xù)纖維已具規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展技術有待突破。玄武巖作為放射性廢物固化的基礎材料,也處于基礎研發(fā)階段,前景良好??梢灶A見,隨著科技的發(fā)展和人類社會的進步,基于玄武巖的新材料將會越來越多,玄武巖的應用具有廣闊的發(fā)展前景。
此外,玄武巖地區(qū)蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源。玄武巖的孔隙可以被自然銅填充、鉆礦、冰洲石、瑪瑙等貴金屬和非金屬礦物,中國東部玄武巖中有剛玉巨晶,產(chǎn)出藍寶石和紅寶石。有些銅礦與玄武巖關系密切,如中國臺灣省金瓜石的自然銅產(chǎn)于玄武巖孔隙中,甘肅白銀廠和河南桐柏劉山巖的細碧巖-石英角斑巖系中也有銅礦床。玄武巖柱狀節(jié)理發(fā)育時,往往形成集水透水體,也可成為油氣通道。此外,玄武巖還可以是一些油氣田的底部和蓋層,如遼河地區(qū)一些含油段的底部。
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