巖漿

巖漿（Magma）是形成于地殼深部或上地幔層中，以硅酸鹽熔漿為主體的地下高溫熔融物質。巖漿是一種具有較大黏性的流體，溫度一般為700 ~ 1300℃，不同成分的巖漿溫度有所差異，同種成分的巖漿，其揮發分含量不同，溫度也有明顯差別。巖漿的顏色呈紅色、橙色、金色、白色不等，密度一般為 2.2~3.1g/cm，溫度不同的巖漿，呈現出的顏色和密度也不相同。

巖漿形成位置圖

巖漿多數形成于地殼深部或上地幔中，地幔層是地球巖漿形成最直接和最主要的源區，地球的地殼系統平均厚度約為33千米，分為上地殼和下地殼，上地殼厚度20千米，下地殼厚度約13~15千米；上地幔層厚度為33~410千米，在地幔層中距離地表80~200千米的區域叫做軟流層。一般認為在地幔層中的軟流層是巖漿的發源地。

巖漿的形成方式主要分為巖石熔融、減壓融化、熱傳導三種。

• 巖石熔融是地殼或地幔層巖石受到高溫、高壓、水分和其他物質影響使其結構發生改變形成巖漿。

• 減壓融化是指地球大部分固體地幔的向上運動至壓力較低的區域，由于低壓區域的上覆壓力降低或減壓導致地幔巖石熔點下降，進而使地幔巖石熔化并形成巖漿。

• 熱傳導是巖漿在侵入地殼時將熱量傳導到周圍地殼當中將地殼巖石圈融化形成巖漿。熱傳導主要分布在會聚邊界，密度較大的構造板塊在俯沖或下沉時，下方的熱巖石侵入上方較冷的板塊導致熱量傳遞形成巖漿。

不同源區產生巖漿類型也不相同。地幔層主要由橄欖巖組成，橄欖巖在升溫、減壓和流體加入下都可能發生熔融形成玄武質巖漿，其形成的巖漿種類主要有碧玄巖漿、霞石巖漿、苦橄巖漿、科馬提巖漿、金伯利巖漿、碳酸巖巖漿。地殼層的巖石主要為花崗巖，主要形成花崗巖類巖漿。俯沖帶分為地幔俯沖帶、洋殼俯沖帶和陸殼俯沖帶，位于洋殼俯沖帶上，受俯沖帶影響洋殼易高溫脫水影響形成安山巖漿（埃達克巖漿）；位于地幔俯沖帶上，受靠近大洋的島弧拉斑玄武巖影響形成堿性玄武巖漿；位于陸殼俯沖帶上受俯沖帶影響形成,鈣堿性 I型花崗巖漿。

巖漿主要由硅酸鹽和揮發組分組成。其主要成分是硅酸鹽，也有少量以碳酸鹽、金屬氧化物、金屬硫化物為主的巖漿，這種類型的巖漿被稱為礦漿。巖漿中的揮發組分的含量一般小于6%，主要揮發組分為水（H₂O），占揮發組分總量的60%~90%，常以蒸汽狀態存在，其次還有二氧化碳（CO₂）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO₂）、氯氣 （Cl₂）、硫化氫（H₂S）、氮氣（N₂）、氟氣（F₂）等，揮發物的含量和成份不同影響巖漿的活動狀態，不同含量的揮發物導致巖漿中礦物的熔點，巖漿的黏度與流動性也各不相同。巖漿的主要元素是氧（O）、硅（Si）、鋁（Al）、鐵（Fe）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、鈉（Na）、鉀（K）、錳（Mn）、磷（P）等主要元素，其含量最多的8種元素基本上與地殼的成分相似，這些元素也被稱為造巖元素。若以氧化物的化學成分表示，其主要成分是二氧化硅（SiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）、氧化鎂（MgO）、氧化鐵（FeO）、三氧化二鐵（Fe₂O₃）、碳酸鈣（CaO）、氧化鈉（NaO）、氧化鉀（K₂O）、水（H₂O）等，以二氧化硅（SiO₂）的含量為主。

巖漿主要8種元素成分

巖漿的溫度一般由現代火山噴出地表后形成的熔巖流測出，也可通過對多種巖漿巖或礦物的高溫熔融實驗間接得出。巖漿在噴出地表后表層溫度與大氣接觸發生氧化放熱反應可能會略有升高，但影響波及范圍不大。巖漿的溫度一般在700℃~ 1300℃之間，不同成分的巖漿其溫度值也不相同，酸性巖漿約為700℃~900℃，中性巖漿約為900℃~1000℃，基性巖漿約為1000℃~1200℃。

1. 二氧化硅（SiO₂）的含量。二氧化硅的含量與溫度呈負相關的影響，酸性大的巖漿二氧化硅含量高，巖漿的黏性大，不易流動，溫度低；反之基性巖漿的二氧化硅含量低，巖漿黏度小，易流動，溫度高。
2. 深度。一般來說，巖漿溫度隨深度而增加。
3. 揮發成分多少（主要為含水狀況）。含水量的增加可以降低巖漿的溫度，如流紋質巖漿在不含揮發成分時，其熔點溫度為1000℃，當含水量為9%時，巖漿的溫度即可降至600℃ ~ 700℃。
4. 結晶狀態。巖漿的結晶狀態包括巖漿結晶溫度和結晶速度，一般認為，地下深處正在結晶的巖漿比噴發到地表的同成分巖漿的溫度要低些，如基性侵入巖漿通常都低于1000℃ ，酸性侵入巖漿為 700℃~800℃。

巖漿黏度是指巖漿流動時所表現出來的阻力大小，是巖漿流動性質的重要參數之一。黏度越大，巖漿的流動越困難；黏度越小，巖漿的流動越容易。巖漿黏度的測量方法一般分為毛細管法、落球法、旋轉法、振動法幾種方法，主要利用粘度計等工具進行測量，巖漿的粘度通常為10～10Pa·s，影響巖漿黏度的原因主要與巖漿的化學成分、溫度、壓力和揮發分有關。

1. 化學成分。巖漿的黏度受化學成分的影響，影響巖漿黏度的化學成分大體分為兩類，一類成分含量與巖漿黏度呈正相關的關系，如二氧化硅（SiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）和氧化鉻（Cr₂O₃），其中主要以二氧化硅為主，氧化鉻次之，含量越高，黏度越大。另一類成分含量與巖漿黏度呈負相關的關系，如鐵（Fe）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、鈦（Ti）、鍶[sī]（Sr）、鋇[bèi]（Ba）、鋰（Li）的，含量越高，黏度越小。
2. 溫度。巖漿的溫度與黏度呈負相關的關系，溫度升高使得硅氧四面體（[SiO₄]）絡陰離子或其聚合體解聚合狀態而降低黏度。
3. 壓力。壓力與黏度呈負相關的關系，通常壓力增大，黏度也會降低，不同成分的巖漿，受壓力影響程度也不同。
4. 揮發成分。巖漿中揮發分增加，可以降低巖漿的黏度。尤其是水（H₂O）的狀況，可以奪去硅氧四面體（[SiO₄]）中的氧使其形成 OH，使硅氧四面體解聚，降低黏度。而二氧化碳（CO₂）與水（H₂O）相反，二氧化碳（CO₂）的增加會在熔巖中加固硅氧四面體（[SiO₄]）的聚合程度從而增加黏度。

巖漿的密度為單位體積內所包含的物質質量，通常用克/立方厘米（g/cm）或千克/立方米（kg/m）表示，目前常用的方法是通過計算獲得，其密度一般為 2.2~3.1g/cm。巖漿的密度通常比固體巖石低，因此可以通過地殼上的裂隙或火山口噴發到地表上。不同種類的巖漿密度也不相同，其密度大小通常與巖漿的化學成分、壓力和溫度有關。

1. 化學成分。不同成分的巖漿導致巖漿的密度也不相同，二氧化硅（SiO₂）含量較多的基性巖漿密度大，含量較少酸性巖漿的密度小，如基性巖漿中的拉斑玄武巖漿的密度可達2.8g/cm以上；富含鉀（ K）、鈉（Na）的堿性玄武巖漿的密度一般為2.65~2.78g/cm；含水（H₂O）量的增加可以降低巖漿的密度，如流紋質熔巖含水（H₂O）為0.4%的時候密度為2.37g/cm，含水（H₂O）為3.4%的時候密度為2.32g/cm。
2. 壓力。壓力的增大可以導致分子間距縮小，使體積變小，密度增大。
3. 溫度。溫度的增高導致分子間距增大，體積膨脹，密度變小。

巖漿可以根據形成后的演化特點分為原生巖漿、母巖漿、派生巖漿。

原生巖漿是地幔或地殼中的巖石熔融后形成的成分未發生變異的巖漿。對于原生巖漿種類的認識有一個時期發展的過程，在20世紀30年代以前，以美國巖石學家諾曼·列維·鮑溫（Norman Levi Bowen）為代表，認為自然界只有一種玄武質原生巖漿，即為一元論，其他的巖漿均由玄武質巖漿演化派生形成的，但一元論不能解釋花崗巖在大陸地殼中的分布要比玄武巖廣的多的地質事實。后來俄國巖石學家F.Yu.列文生-列星格（Левинсон-Лессинг, Франц Юльевич）和美國巖石學家雷金納德·奧爾德沃斯·戴利（Reginald Aldworth Daly）提出原生巖漿有兩種：一種事玄武質巖漿，另一種是花崗質巖漿，即為二元論。20世紀中期前后，有人針對環太平洋“安山巖線”和阿爾卑斯型超基性侵入巖的地質事實提出安山巖漿和橄欖巖漿的論點，原生巖漿進入多元論階段，包括金伯利巖巖漿、堿性玄武巖巖漿、拉斑玄武巖巖漿、安山巖巖漿、花崗巖巖漿、碳酸巖巖漿等諸多品種。原生巖漿以二氧化硅（SiO?）在巖漿中的相對含量又分為酸性巖漿、中性巖漿、基性巖漿、超基性巖漿。

原生巖漿分類及特點

母巖漿是原生巖漿通過巖漿作用（分異作用、同化作用、混合作用等）產生派生巖漿的獨立的液態巖漿。原生巖漿強調的是未發生過成分的變化，原生巖漿可以是母巖漿；母巖漿強調的是獨立的液態巖漿，并不一定是原生巖漿。

派生巖漿又稱為進化巖漿，是由原生巖漿通過巖漿作用（分異作用、同化作用、混合作用等）派生演化而形成的巖漿。派生巖漿與母巖漿具有成因上的聯系，二者為子體與母體的關系并在成分上具有一定的關聯性。原生巖漿在演化成為派生巖漿的過程中大體分為兩類，分別是封閉體系和開放體系，封閉體系包括巖漿晶體和熔體之間分離結晶的作用、熔體和熔體之間的分離作用、熔體和流體之間的分異作用；開放體系為巖漿的混合作用和同化混染作用。

巖漿演變是巖漿形成之后能夠導致巖漿成分發生改變的各種巖漿作用過程。巖漿的演變過程主要分為巖漿形成、運移、演化和固結幾個階段，也稱為巖漿作用，巖漿作用主要涉及巖漿分異作用、結晶分異作用、巖漿混合作用、同化混染作用四個階段。

巖漿分異作用是原始巖漿在沒有外來物質加入前靠自身的演化最終形成不同成分的火成巖。巖漿分異作用包括三種方式，xxx種是熔離作用，靠降低溫度使兩種不同成分的巖漿互相分離，又稱為分液作用。第二種是擴散對流分異作用，巖漿中不同成分造成的溫度差使得同種物質集聚使巖漿熔體成分變得不均，晶體與熔體相互分離。第三種是氣體搬運作用，受壓力等因素影響，巖漿中的氣體容易逸出，導致成分發生改變。

結晶分異作用指巖漿中的晶體分離導致巖漿成分改變的作用，該作用還被稱為“分離結晶作用”。結晶分異作用包括三種方式，xxx種是流動分異作用，主要發生在流速變化較大的巖漿通道內，巖漿中的晶體受摩擦作用停滯集聚，礦物晶體向流速高的中心帶集中，使結晶的礦物與熔體分離。第二種是重力分異作用，結晶晶體受密度影響造成密度大的晶體下沉，密度小的晶體上浮形成巖漿分離。第三種是壓濾作用，受構造應力作用影響，晶體間的巖漿被擠壓流失，形成與原來成分不同的巖漿。

巖漿混合作用是指兩種或兩種以上不同成分的巖漿在地質作用下發生不同的比例混合形成新巖漿的作用。

同化混染作用是指巖漿的高溫融化周圍巖石使巖漿熔化或溶解使巖漿成分發生變化的作用，該作用也被稱為巖漿同化作用。周圍巖石成分不同，巖漿同化作用的結果也不相同。巖漿不能熔化比自己熔點更高的圍巖，只能巖漿熔化比自己熔點低的巖石，使熔體的總成分發生改變，也有可能與巖漿周圍的巖石在狀態中保持穩定。主要受巖漿與周圍巖石成分的差別、構造環境、、巖漿體大小、巖漿溫度高低、周圍巖石的破碎程度所影響。

巖漿活動主要有兩種方式，一種是巖漿上升或下降到一定位置，冷凝成巖石，稱為侵入作用，侵入作用形成的巖石稱為侵入巖。一種是巖漿沖破地表噴發形成火山活動，稱為噴出作用或者火山作用，冷卻后形成的巖石被稱為噴出巖或者火山巖。

巖漿順地層侵入，可以導致侵入體附近和與其直接接觸的煤層遭到破壞，成煤期的巖漿侵入可以使巖漿巖代替煤系沉積；成煤期后的巖漿侵入可以產生燒灼、烘烤及破壞作用，導致煤層被缺失破壞。

巖漿活動可以改變地形、地勢和地質構造，巖漿噴出地表冷凝后可以形成大陸、海嶺、火山等地貌形態，侵入活動改變地質構造可以形成不同的地貌特征，如丹霞地貌、花崗巖山岳地貌、熔巖地貌等。

噴入海中的熔巖

巖漿活動對油氣資源的形成有著促進作用，巖漿攜帶大量的深部熱能，溫度可以導致形成油氣的油頁巖發生明顯的熱質變，從而促進變質帶中有機質的生烴演化以及油氣資源的形成。

巖漿活動可以改變巖石成分，形成諸多火成巖類巖石與礦床，如石英、長石、黑云母、角閃石、輝石、橄欖石等。

巖漿是地球內部熱力學和地球化學過程的產物，近年來對 巖漿的相關研究已經形成了巖漿巖石學、火山學、地震學、地球物理學、巖漿地球化學、礦床學等相關分支學科。巖漿地球化學是研究巖漿成分、來源、演化過程以及巖漿在地球表面分布變化的一門相關學科。巖漿巖石學和火山學是地質科學的一支，是研究了解導致巖漿巖成分多樣性的因素以及地殼和地幔起源的一門相關學科，以火山系統和地殼演化為主要研究對象，目的是更深入的了解巖漿的產生方式和運動方式，通過對世界不同地區的巖漿巖分析調查來了解巖石成分之間的關系、結構和起源以及形成和改變它們的過程。地震學是研究地震與巖漿活動之間關系以及巖漿活動對地震影響的相關學科。巖漿學另一個研究的重點是噴發動力學，涉及火山噴發的全過程，如對現今和早期巖漿系統的動力學過程的研究、地殼內的巖漿動力學過程及其資源與環境效應、巖漿水含量控制噴發前弧巖漿的存儲深度等研究，特別是從噴出的熔巖流到巖漿爆炸性噴發的轉變，了解這種噴發性爆炸轉變將有助于更好地評估活火山造成的危害，并優化社會為應對這一威脅所采取的措施。