岩浆的性质 岩浆性质与火山喷发类型之间有何联系

本节仅介绍岩浆的密度、粘度、温度及挥发分等重要的岩浆性质。

1.岩浆的密度

岩浆熔体的密度（density）可以通过实验的方法进行测定，也可以利用实验结果拟合的密度公式进行计算。熔体的密度不仅与其成分有关（基性岩浆密度高于酸性岩浆），也随温度、压力的变化而改变。原因是压力增大时熔体内分子间距减小，体积压缩密度变大；温度增高时，分子间距增大，体积膨胀密度变小。这种变化也反映了熔体具有压缩性和膨胀性。图2-4显示了压力与密度呈明显的正相关，拉斑玄武岩与碱性玄武岩熔体之间的密度差异随压力增加而增大，表明前者的压缩性比后者大，即在高压下拉斑玄武岩的密度要明显地大于碱性玄武岩岩浆。岩浆密度与分异作用和喷发能力有关。图2-4 表示，在高压条件下碱性玄武岩浆的密度低于拉斑玄武岩浆，因而喷发能力强，上升速度快可以携带密度大的深部地幔橄榄岩捕掳体，而密度较大的拉斑玄武岩则较少含深源捕掳体。

2.岩浆的粘度

与岩浆的密度一样，岩浆的粘度（η）（viscosity）也是其重要的物理性质之一。流体都具有粘性，粘度反映流体流动的难易程度。粘性是指当流体内微团之间发生相对滑移时，内部产生剪切应力（切向阻力）的性质，剪切应力会阻碍流体的运动。粘度的单位是Pa·s（帕斯卡·秒），它是剪切应力与剪切应变速率的比值，1 Pa·s相当于20℃时水粘度的1000倍。

图2-4 玄武岩熔体的密度与压力的关系图

表2-1 实验室测定的流体粘度值

岩浆的粘度与多种因素相关，如岩浆的成分、结构、温度、压力和所含的挥发分等都对粘度有影响。岩浆中SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃含量高，其粘度就大，其中最具影响的是SiO₂。据测定，纯橄榄岩熔体粘度为0.03～0.1 Pa·s；辉长苏长岩熔体粘度为0.7～25 Pa·s，闪长岩熔体粘度为3.8～25 Pa·s［它们的w（SiO₂）分别为38%，47%，和60%左右］。超基性岩熔体粘度低于基性岩约3个数量级。表2-1也列出了不同类型岩浆或流体的粘度，同样也反映出SiO₂含量低的玄武岩浆比较高SiO₂含量的黑曜岩浆熔体粘度低8个数量级。

硅酸盐熔体内部的结构与硅酸盐矿物相似，Si与O结合形成硅氧四面体［SiO₄］^4-，这样熔体中硅氧四面体的聚合体越大，包含的四面体越多，岩浆粘度就愈大，反之粘度则变小。不同的阳离子在熔体结构中起着不同的作用，如Si和Al出现在熔浆的各种聚合物或单元的四面体配位中，起着形成网格，增强聚合程度的作用，被称为成网离子。而Ca、Mg、Fe、K、Na则处于硅氧四面体之间，呈6次配位起着减弱熔体聚合程度的作用，被称为变网离子。这样熔体中Si含量高则结构的聚合程度高同时粘度也大，而Ca、Mg、Fe等离子含量高，则粘度低。

岩浆粘度与温度关系密切，温度增高则粘度显著减小，流动性增加。相同成分相同密度的酸性岩浆，有些可以喷出地表形成流纹岩，有些则呈花岗岩侵入体，其原因之一是前者温度高，因而导致粘度降低，流动性增大。夏威夷玄武岩熔岩流在近火山口处粘度为3×10² Pa·s，而在远离火山口的地区因温度下降粘度可增大至3×10³ Pa·s。另一个间接效应是，当岩浆温度下降，矿物晶出的数量不断增多，因而粘度随之增大。与温度相比，压力对其影响要小，如压力从10²kPa增高至3×10⁶kPa，粘度仅增大1/10（转引自海因德曼，1989）。

不能笼统地说岩浆中挥发分含量愈高粘度就愈小，因为不同的挥发分起的作用不同。例如，CO₂含量高时，岩浆粘度不仅不会下降反而会增大，原因是CO₂在熔体结构中起了增强聚合程度的作用，加固了硅氧四面体的连结。H₂O含量高则会使岩浆粘度明显下降，H₂O溶于硅酸盐熔体时，羟基可代替硅氧四面体中的共用氧，使阳离子与共用氧断开，出现了更多的［SiO₄］^4-单体从而减弱了硅氧四面体之间的聚合程度，岩浆的粘度也随之下降。此外，挥发分氟也可以起到与H₂O相似的作用。岩浆的粘度会影响岩浆上升的速度和火成岩的结构、构造、产状以及一些岩浆作用发生的强度。

3.岩浆的温度

岩浆的温度很高，这一点从现代火山喷发的景象及其对周围环境的危害就可以了解到。1980年美国圣海伦斯火山喷发，炽热的火山灰喷发物覆盖了周围的山区，密布的原始森林全部燃烧成木炭，居民的汽车被熔化。直接测定的现代火山岩浆的温度见表2-2。从表中可以看出，基性玄武岩岩浆温度最高，其次为安山质岩浆，流纹质岩浆温度最低。岩浆在喷出或侵位以后开始降温固结，以玄武质熔岩为例，1m厚的玄武岩全部结晶约需12天，10m厚的约需3年，700m厚的需9000年。地下深处的岩浆侵位后冷却速度缓慢，固结的时间比熔岩长，据估计2000m厚的花岗岩岩席完全结晶需64000年，8km厚的花岗岩基需10Ma才能固结。

表2-2 各类熔岩喷出温度的估算值

4.岩浆中的挥发分

现代火山喷发时有大量气体逸出，已固结的火山岩有些含相当数量的气孔都说明岩浆中含有挥发组分。了解它们的类型及含量可以通过两种途径：一是直接从现代火山喷发的气体中取得；二是通过岩石中的流体包裹体获得。日本有珠火山昭和新山紫苏辉石英安岩喷气孔上收集的气体分析结果表明，气体种类多，有CO₂、CH₄、NH₃、H₂、HCl、HF、H₂S、SO₂、P₂O₅ 和H₂O等。其中H₂O是最丰富的组分，其体积分数占99%。在活动气体中，CO₂占优势，CH₄非常少。在高温条件下SO₂占优势，在较低温时H₂S显著增多，w（HF）/w（HCl）比值随温度而下降。我国台湾省台北市以北的大屯火山群发育有丰富的喷气孔，自然硫堆积在喷气孔附近，不仅景象壮观，而且整个山谷充满了浓烈的硫磺的气味。

岩浆中的挥发分不仅影响结晶温度，而且影响岩浆的喷出方式。在挥发分聚集时，由于在近地表处的强烈膨胀会引起岩浆爆裂成火山灰，火山爆发也随之强烈。但是，这种爆发性质在粘度不同的岩浆中作用的强弱是有差别的，低粘度的玄武质岩浆中膨胀气体的释放是宁静的，高粘度的安山岩和流纹岩浆则会因气体的释放将岩浆崩碎成岩浆团、火山弹和火山灰，并破坏火山锥体的边坡。

岩浆中挥发分还影响岩浆结晶的温度。挥发分含量高则结晶温度下降，所以当挥发分迅速从岩浆中逸出后，岩浆会快速结晶，其中的晶体数量也随之加多。

◆岩浆越酸（粘稠），火山喷发越剧烈，如爆裂式喷发、普林尼式喷发和超级武尔卡诺式喷发等。

◆岩浆有四大类型：

①超基性岩浆
②基性岩浆
③中性岩浆
④酸性岩浆

◆岩浆的酸性越强，粘稠度越高，喷发过程越剧烈（强烈的声响、爆炸和浓密的火山灰）。
如1902年12月16日，西印度群岛的培雷火山爆发震撼了整个世界。它喷出的岩浆粘稠，同时喷出大量浮石和炽热的火山灰，导致了熔岩穹丘崩塌，造成26000人死亡。

◆相反，以基性岩浆喷发的宁静式火山喷发就比较平静且安全。
如火山喷发时只有大量炽热的熔岩从火山口宁静溢出，顺着山坡缓缓流动，好像煮沸了的米汤从饭锅里沸泻出来一样。
熔浆温度较高，粘度小，挥发性成分少，易流动。
含气体较少，无爆炸现象、夏威夷诸火山为其代表，这类火山人们可以尽情地欣赏。

地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温黏稠的硅酸盐熔浆流体，它是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。 基本概念 岩浆一般由以下几部分组成： 熔化形成的液体 从液体中结晶的矿物 捕虏体和包裹体 岩浆中溶解的气体 岩浆的温度 溢出地表的岩浆，就像刚刚出炉的钢水，火红而炽热。据测定，岩浆的温度一般在900-1200℃之间，最高可达1300℃。 在晴朗的天气和良好透视的情况下，熔岩流的颜色和相应温度的关系： 白色≥1150℃ 金黄色 1090℃ 橙色900℃ 亮的鲜红（樱桃红） 700℃ 暗红色 550~625℃ 隐约可见的红色 475℃ 火山在活动时不但有蒸汽、石块、晶屑和熔浆团块自火山口喷出，而且还有炽热粘稠的熔融物质自火山口溢流出来。前者被称为挥发分和火山碎屑物质，后者则叫做熔岩流。目前，我们把这种产生于上地幔和地壳深处，含挥发分的高温粘稠的主要成分为硅酸盐的熔融物质称之为岩浆引。 解释2：岩浆：是指地下熔融或部分熔融的岩石。当岩浆喷出地表后，则被称为熔岩。 岩浆的组成成分 根据现代火山喷溢而出的熔岩得知，硅酸盐是岩浆的主要成分。其中SiO2的含量在80—30%之间；金属氧化物如Ai2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O等占20—60%。其它如重金属、有色金属、稀有金属及放射性元素等，它们的总量不超过5%。此外，岩浆中还含有一些挥发性组分，其中主要是H2O、CO2、H2S、F、Cl等。

15136823627：岩浆岩的物理化学性质
言庆答：由于岩浆岩和围岩有很密切的接触关系，因此，围岩的碎块常被带到岩浆中，成为岩浆的捕虏体。但是生物化石和生物活动遗迹在岩浆岩中是不存在的。在岩浆从上地幔或地壳深处沿着一定的通道上升到地壳形成侵入岩或喷出到地表形成喷出岩的过程中，由于温度、压力等物理化学条件的改变，岩浆的性质、化学成分、矿物...

15136823627：什么是岩浆?特性?还属于液体?温度?颜色?
言庆答：地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温黏稠的硅酸盐熔浆流体，它是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。 基本概念 岩浆一般由以下几部分组成： 熔化形成的液体 从液体中结晶的矿物 捕虏体和包裹体 岩浆中溶解的气体 岩浆的温度 溢出地表的岩浆，就像刚刚出炉的钢水，火红而炽热。据测定，岩浆...

15136823627：岩浆的基本特征
言庆答：A.C.金兹布尔根据一系列的观察来判断，认为岩浆结晶温度常不能高于1170℃，许多情况下不超过870℃。3.岩浆的粘度 岩浆的重要性质之一是能够流动，具有流体的性质。岩浆流动的能力主要取决于自身的粘度，粘度愈大，岩浆愈难流动，其单位是Pa·s，称为帕斯卡秒，1Pa·s（=10η）相当于20℃时水的粘度...

15136823627：岩浆及岩浆岩的概念
言庆答：3.岩浆的黏度 黏度是岩浆的重要性质之一。黏度是液体或半流体流动的难易程度，越难流动的物质黏度越大。岩浆的黏度主要与岩浆的成分（氧化物）、挥发分、温度和压力有关。（1）氧化物 SiO2、Al2O3、Cr2O3的存在，将使黏度显著增加，尤以SiO2的含量影响最大。SiO2升高，黏度升高。所以，基性岩黏度小...

15136823627：岩浆是什么样子的
言庆答：岩浆是地壳深处一种高温、成分复杂的硅酸盐熔融体。这种熔融体的物理性质很特别，它既像坚硬的固体，又像柔软的液体。它如同烧红了的玻璃那样，既可流动弯曲，却又十分坚硬致密。因此，在希腊文中，岩浆的原意是指可以揉搓的“面团”。在这种“面团”里，包含着种类众多的金属、非金属以及其他气体成分等...

15136823627：硅酸盐熔体的结构与岩浆的化学性质
言庆答：岩浆具有微观上的非常不均一的结构,这种微观不均一性,在很大程度上决定着岩浆的分异过程,影响着岩浆的性质。 (三)岩浆熔体的结构 早期,人们认为硅酸盐熔体处于阳离子和阴离子理想混合状态 (离子溶液模型),或者是简单氧化物之间的理想混合 (简单氧化物理想模型)。当前比较公认的是硅酸盐熔体的聚合模型。聚合模型的...

15136823627：岩浆是什么?——揭开地球深处的奥秘
言庆答：岩浆的形成是由于地球内部高温和高压造成的。地球内部气体、水和其他物质在高温和高压下转化为岩浆。岩浆的成分复杂，主要由硅酸盐矿物和气体组成。不同的地质环境会影响岩浆的成分和性质。例如，地球上的海底火山产生富含铁和镁的玄武岩，而在地球上较稳定的地壳上，即便是高温下，仅能形成富含硅石的花岗岩...

15136823627：岩浆是什么
言庆答：产生于上地幔和地壳深处，含挥发成分的高温粘稠的主要成分为硅酸盐的熔融物质称之为岩浆。是地质学专业术语。火山在活动时不但有蒸汽、石块、晶屑和熔浆团块自火山口喷出，而且还有炽热粘稠的熔融物质自火山口溢流出来。还有一种解释为，岩浆是指地下熔融或部分熔融的岩石。当岩浆喷出地表后，则被称为熔岩...

15136823627：岩浆是什么
言庆答：岩浆是地幔上部形成的熔浆流体，火山在活动时不但有蒸汽石块晶屑和熔浆团块自火山口喷出，而且还有炽热粘稠的熔融物质自火山口溢流出来，后者叫做熔岩流原生岩浆是地核俘获的熔融物质形成的地核俘获熔融物质和其他一些物质。决定火山喷发形式主要由两个方面决定一是岩浆的性质，二是喷发时固体气体液体三者的比例...

15136823627：含矿岩浆的性质、起源与侵位
言庆答：斑岩铜矿床成矿过程其实就是成矿元素的分配过程, 它主要受扩散作用、溶解度和氧化还原性质、矿物与熔体之间的分配所决定, 因此, 岩浆的源区性质、岩浆的侵位机制和岩浆的混合作用是制约岩浆能否携带金属元素、进入成矿流体、最终沉淀成矿的主要因素。早在20世纪20年代, 矿床学家就已经意识到, 一定特征的...