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世 界 地 震 译 丛2008年第1期俯冲带火山下岩浆的形成、上升
和存储的时间尺度
S1P1Turner R1M1M1George P1J1Evans
C1J1Hawkeswort h G1F1Zellmer
摘要 现在有足够的资料可用来尝试建立一个关于俯冲带火山下熔体的产生、迁移和存储的完整的模型。在喷发前的几十万年到少于一千年的时间里,都可以发生流体从俯冲的洋壳流到地幔楔中的现象。这支持了认为流体的加入是与部分熔融紧密相关的模型,但也有一些证据可以证明流体是降压熔融的结果。流体开始加入的时间可能与俯冲的速率(例如,水供应的速率)、俯冲的角度以及由此决定的地幔楔的热结构有关。相反,俯冲沉积物到俯冲带熔岩源区的贡献在喷发前大约35万年到4百万年的时候看来就发生了。
沉积组分的部分熔融证据与短的流体迁移时间、斑晶平衡温度及其他观测结果的结合都指出,地幔楔在接近于俯冲板块边界上的地方具有相当高的温度。新的226Ra资料表明,在流体加入和火山喷发之间只有很短的时间。这就要求快速的熔体分凝、沿通道流动的岩浆上升过程以及在岩石层内最短的停滞时间。一般说来,在上升期间或者在岩浆房里,发生从玄武岩到安山岩的演化是快速的,这可以从一些有关地幔的地球物理资料来推断。矿物等时线资料表明,一些安山质岩浆后来停在了更浅的岩浆房中。它们可以在那里以几万年或更短些的时间尺度通过分异作用演化成英安质成分,通常都伴有同化作用。
关键词:安山岩俯冲带熔体产生岩浆上升地壳滞留时间尺度
1安山岩和俯冲带
世界上61%的陆地火山主要喷出安山质岩浆(G ill,1981)。这些火山中大多数是与俯冲带有关的,在这个构造背景下的岩浆作用形成的岩浆约占了全球总的岩浆释放量的15%(014～016km3?yr21)(Crisp,1984)。陆壳成份粗略地讲也是安山质的,所以俯冲带曾被认为是形成陆壳的主要地点(T aylor and McLennan,1981)。现已得知,安山质岩浆很少是原生岩浆,而更倾向于是橄榄岩部分熔融产生的玄武质岩浆分异的产物(参见综述文章:G rove and K inzler,1986)。在俯冲带从软流层到岩石层总的岩浆流是玄武质的,而不是安山质的(Arculus,1981;E llam and Hawkesworth, 1988)。尽管玄武岩是注入物,但是在体积上安山质岩浆仍然是从与俯冲带有关的火山输出的主要的岩浆。很多俯冲带的火山都对应着灾害性最大的、历史上的火山喷发(例如,珀莱火山、坦博拉火山、克拉卡托火山、圣海伦斯火山)。一些单独的岛弧火山,例如堪察加的希维卢奇火山,溢出率高达每年01005km3(Crisp,1984)。这里,我们回顾俯冲带火山下熔体的产生、转移和存储时间尺度的约束因素。这些因素对于我们认识岩
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浆形成的物理过程很重要,最终则可以帮助我们更好地预测火山灾害。2
俯冲的组分及其迁移的时间尺度
俯冲带的主要组分和在这个构造环境下不同的元素流通的可能位置见图1。俯冲带
岩浆独特的地球化学指标(图2)是相对于高场强元素(HFSE )的大离子亲石元素(L IL E )的富集(如见G ill ,1981;Hawkeswort h et
al ,1997)。因俯冲而蚀变的洋壳和沉积物
是这个俯冲成分可能的来源。然而,实验数
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表1俯冲带下含U流体开始流通后流逝的时间
俯冲带238U2230Th年龄/kyr 参考文献
洋内岛弧
汤加60Turner et al,1997
克马德克60Turner et al,1997
马里亚纳群岛30Elliott et al,1997
菲律宾130McDermott et al,1993
小安的列斯群岛90Turner et al,19960
阿留申群岛<10George et al,1999
新不列颠200G ill et al,1993
瓦努阿图南部59Turner et al,1999
瓦努阿图中部16Turner et al,1999
大陆岛弧或者过渡岛弧
智利南部20Sigmarsson et al,1990
新西兰60Hughes,1999
堪察加半岛>150Turner et al,1998
爱琴海147Zellmer et al,2000
印度尼西亚>90Turner(未发表的数据)
阿拉斯加50George et al,1999
尼加拉瓜90Reagan et al,1994
据表明,高的大离子亲石元素与高场强元素的比值反映了板块来源流体中的这些元素的相对活性与非活性(分别地)(如见Brenan et al,1995;Keppler,1996)。重要的是,最高的大离子亲石元素与高场强元素的比值(例如,Ba/Th)是在有最低87Sr/86Sr和206Pb/204Pb 比值的岩石中发现的,从这里可以推断流体端元组分起源于俯冲蚀变的洋壳而不是上覆的沉积物(Miller et al,1994;Turner et al, 1996;Turner and Hawkeswort h,1997)。此外,在一些俯冲带熔岩中出现的10Be和Ce负异常可以被认为是俯冲沉积物的贡献的明确证据(参见Hole et al,1984;Morris et al,1990)。这样,最近大多数的研究一直在讨论一个三组分模型(图2),在这个模型中,来自地幔楔、板块流体和沉积物的贡献已经被区分出来(如见,K ay,1980;Ellam and Hawkesworth,1988;Miller et al,1994; T urner et al,1996,1997;Elliott et al, 1997)。
211沉积组分的迁移
几项研究已经找到证据,沉积组分(像Ce负异常、提高的Th/Ce比值和非放射成因的143Nd/144Nd比值指示的那样)是以分馏的U/Th、Nd/Ta和Th/N b比值为特征。
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图3 (a )以图解(b )菲律宾(数据引自McDermott and Hawkesworth 1991;
McDermott et al ,1993和(c )印度尼西亚(Turner ,未发表的数据)作
为实例描述U 2Th 同位素系统的等值线图。一个有过剩230Th 的熔岩位于(b )中等值线的左侧,可能是由于部分熔融期间残留的石榴石或者铝单斜辉石造成的
所以,这表明沉积物组分是作为一个部分熔融迁移的,这个部分熔融体形成于残留相中保留高场强元素的情况(见图2;Elliott et
al ,1997;
Turner and Hawkeswort h ,
1997)。因为沉积组分要求一个分馏的U/Th 比值,但是看上去又似乎是同位素平衡
中的U/Th 比值。Elliott 等(1997)已经提出,在马里亚纳群岛岛弧来自俯冲板块的这种组分的迁移肯定发生在至少35万年前。在北汤加,Turner 和Hawkeswort h (1997)根据路易斯维尔的火山碎屑沉积物特征估计的沉积组分迁移时间有2～4百万年。因此,虽然这些模型需要检验,但是仍然有越来越多的证据表明,被俯冲的沉积物的贡献是:(a )部分熔融;(b )发生于流体加入前大约35万年到4百万年之间(见下述)。
212流体组分的迁移
U 系亏损链的短周期核素(U 2Th 2Pa 2
Ra )之间的不平衡记录了少于35万年时间尺度的分馏。然而,Th 和Pa 行为上属于相对不活跃的高场强元素,而U 和Ra 被预测在含水的氧化性的流体内是高度活跃的(Brenan et al ,1995;Kepper ,1996)。因此,在俯冲带蚀变的洋壳由脱水反应而生成的流体有选择性地把U (一起的还有其他的活跃流体元素)加入到了地幔楔。只要这是在全岩内U/Th 分馏的主要原因,U/Th 同位素就能够被用在年轻岩石的研究中来估计流体进入地幔楔后距离现在的时间。首先,U 和Th 在大多数矿物中有相似的而且很小的分配系数,所以部分熔融和分异结晶都不大可能对U/Th 比值有很大影响。第二,
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地壳矿物有低的U/Th比值,所以地壳污染将会降低U/Th的比值。所以,在岛弧熔岩大量见到的高U/Th比值,一般被认为是由于来自俯冲板块的流体带来的U影响了地幔中的U/Th比值。实际工作中,关于流体形成时间的信息,要么可以从沿岛弧的熔岩系的U/Th等值线图上形成斜线获得,要么从受约束的(230Th/232Th)初始比值获得(图3a)。例如,来自菲律宾群岛吕宋岛岛弧的熔岩沿着一个13万年的等时线散布(图3b)。与此相反,来自印度尼西亚岛弧爪哇岛和巽他段的熔岩在图3c上就形成了弥散性分布。如果初始比值是根据俯冲沉积物的组分估计的,充其量只可以获得最大的迁移时间。最后,在菲律宾群岛东面的比科尔弧的例子中,被分析的熔岩位于平衡的误差之内(图3b)。所以,要么流体加入物没有影响到这个例子中的U/Th比值,要么U加入的时间是35万年。现在总共大约有15个岛弧在进行U/Th不均衡研究,其结果汇总在表1中给出,说明在喷发前由来自俯冲洋壳的流体所加入U的时间似乎是在喷发前1万年到20万年之间。由于构造碰撞对俯冲速率的影响,这些变化可以发生在单一的岛弧,例如发生在新不列颠(G ill et al,1993)和瓦努阿图(T urner et al,1999),甚至也可以发生在某一单个火山的生命期间,例如桑托林火山(Z ellmer et al,2000)。
226Ra有比它的母体230Th(75kyr)短得多的半衰期(1600年),所以提供了观察最近的Ra/Th分馏的机会。(226Ra/230Th)质谱测量直到最近才变得可能(图4);然而,它们确证了大量的226Ra过剩,就如早些时间活性计数法所说明的那样(G ill and Wil2 liam,1990)。Turner和Hawkeswort h (1997)推测,俯冲带的熔岩中的226Ra过剩可能在部分熔融时就已经形成了;然而,新获得的资料表明,226Ra过剩一般与Ba/Th 有比较紧密的联系(图4)。像U/Th一样,Ba/Th是不可能在结晶分离过程中被分馏的,地壳物质相对于大多数岛弧熔岩有低的Ba/Th比值。然而,最高的Ba/Th比值发生在最低87Sr/86Sr比值的岛弧岩石中,所以发现的226Ra被推断是起因于地幔楔中流体加入的地幔指标。乍一看,最近几千年前流体加入的226Ra证据似乎与U/Th不平衡解释得出的1万年～20万年前流体加入不一致。但是,226Ra不像U,在最初的脱水过程中损失到地幔楔中的226Ra在俯冲的蚀变洋壳里被连续性地补充。这种补充是通过在几万年时间尺度上的残余230Th(图5)的衰变完成的,直到所有残留的230Th衰减完为止(35万年)。这样,如果脱水反应和流体加入的发生是逐步的,或者是连续的(Schmidt and Poli,1998),尽管时间很短,226Ra过剩就会反映流体最近加入的增量,而U2Th同位素则记录从流体开始加入时流逝的时间(参见Turner et al,2000和图5)。
3熔融形成与上升的原因及时间尺度
俯冲带的岩浆作用被广泛认为反映了橄榄岩固相线降低引起的部分熔融,而橄榄岩固相线的降低则是由俯冲蚀变的洋壳的脱水反应产生的流体引起的(如见,Tat sumi et al,1986;Davies and Bickle,1991)。对流体加入的强烈依赖性与沿着阿留申岛弧从东到西的火山释放量和俯冲速率之间的明显相关一致(Marsh,1987)。相似地,在南美洲智利山脊的俯冲带之上缺乏火山作用。这个地方应该是地幔楔最热也是最干的部分,又一次说明部分熔融是流体引起的。然而,对远超过含水橄榄岩固相线的喷发温度的观测和一些实质上不含水的岛弧岩浆的出现,使人们已经对这个含水助熔模型提出了异议。另外,几项地球化学研究已经证实存在关于岛弧熔岩的降压熔融成分的证据(Plank and Langmuir,1988;Pearce and Parkinso n,
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年
图6世界上岛弧的流体中U 开始流出的时间与俯冲带参数的关系(深板块倾角和俯冲速率引自J arrard ,1986;地壳厚度引自G ill ,1981)
1993)。U 系同位素约束可用来提供关于俯冲带之上地幔楔部分熔融过程的独立信息。311
含水助熔作用
在喷发前不到几千年的时间流体仍在加入到地幔楔中的证据(图4),有力地支持了流体的加入与部分熔融紧密联系的模型(图1)。据说,流体可以通过一系列的水解%脱水反应水平地通过地幔楔进行迁移(Davies and Stevenson ,1992)。然而,这种过程将会要求几百万年时间尺度的流体迁移,只有当所观测到的U 和Ra 过剩是熔融前最终由角闪石脱水反应产生的,这种过程才是符合的(Regelous et al ,1997)。然而,在角闪石中Ba 比Th 更相容(La Tourette et al ,1995)。所以,所产生的存在残留角闪石的流体会有低的Ba/Th 比值和(226Ra/230Th )<1(假定Ra 的行为和Ba 相似)。不同的是,有最明显流体指标的熔岩(例如,最大的(238U/230Th )比值)也有最高的Ba 过剩
(图4),而且意味着角闪石不是残留相而是
熔出相。据此可以认为,U/Th 分馏主要是在流体从俯冲板块释放时发生的,那里的氧化还原条件是最强烈的氧化。这样,综合的U 2Th 2Ra 同位素资料与通过一系列的水解-脱水反应而形成的流体迁移是不一致的,而且看来要求流体迁移的发生是由水力破裂形成的(Turner and Hawkeswort h ,1997;Davies ,1999)。312
与物理参数的联系
如果列在表1中的U 2Th 年龄被认为是在岩浆喷发和流体开始加入(参见上面)之间流逝的时间,那么就有可能找到这些年龄的变化和对流体加入的速率和地幔楔的热结构敏感的参数之间的联系。Heat h 等(1998)推断,如果更老的U 2Th 年龄的确反映了岩浆在更厚的地壳中的停滞,那么在地幔楔中迁移的时间就是不变的。然而,当获得了更多的资料时,情况看起来似乎并不是这样。图
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6a强调了在U2Th年龄和地壳厚度之间没有简单的联系。在图6b,c上,横坐标是U 加入到俯冲板块的时间,纵坐标分别是俯冲速率和俯冲板块的倾角。虽然图中有很明显的分散性,但是在两幅图中仍然有负相关的趋势,这在海洋岛弧数据中最明显。俯冲速率将会控制给定的时间内加入到地幔楔中的水的数量(Davie sand Stevenson,1992),高速率对应于更短时间尺度U的迁移。如果正确的话,部分熔融的程度和可能的熔融速率会随着加入到地幔楔中水的数量的增加而增加(Davies and Bickle,1991;Stolper and Newman,1994),这两者都会导致更短的迁移时间。最后,距下降板块固定距离的地幔楔中的温度会随着俯冲角度的增加而增加(Davies and Stevenson,1992)。这使得流体或者含水地幔在遇到角闪橄榄岩固相线前必须穿过的距离更短。总之,虽然有很好的理由来解释流体开始加入的时间在某种程度上应该是与俯冲的速率(例如,供水速率)和俯冲的角度(例如,地幔楔热结构)有联系,但现有资料还不能强有力地支持这个说法。
313地幔楔中沉积物的加入和热结构
与流体的快速迁移时间相反,俯冲的沉积物似乎有更长的迁移时间,相应地,它们被假定不直接参与诱发部分熔融和火山作用。然而,地幔楔和下降板块的热模型对沉积组分是通过部分熔融还是通过构造减薄(机械混合)迁移或者在流体组分中是不是有沉积组分的贡献很敏感。如上面简要说明的,现在的证据是沉积组分是作为部分熔融迁移的。北汤加的路易斯维尔火山碎屑沉积物的信号已经表明,沉积组分进入到岛弧岩浆的时间是2～4百万年(Turner and Hawkeswort h,1997)。这么长的迁移时间要求沉积物在浅部迁移到地幔楔中(图1),也要求地幔楔中下降的板块的对流解耦,这是为了延缓沉积组分迁移到部分熔融的位置(Turner and Hawkeswort h,1997)。深度浅的沉积物的部分熔融要求高于700℃的温度(Nichols et al,1994;Johnson and Plank,1999)。因此,地幔楔的热结构就比现在的数字热模型预测的温度高几百度(如见,Davies and Stevenson,1992)。更高的地幔楔温度可以帮助理解已经推断的一些岛弧熔岩更高的平衡温度的原因(如见,Sis2 son and Bronto,1998)。
314降压熔融的作用?
虽然上述章节主要讨论了含水助熔作用引起的部分熔融,但是一些研究认为在形成岛弧熔岩的过程中有降压熔融的成分(Plank and Langmuir,1988;Pearce and Parkin2 son,1993;Sisson and Bronto,1998)。在第一份关于俯冲带熔岩的231Pa2235U不平衡现象的详细研究中,Bourdon等(1999)提出,把由于流体加入引起的元素分馏和在汤加%克马德克岛弧的部分熔融过程中产生的元素分馏进行区分是可能的。流体加入导致(231Pa/235U)<1,而且当部分熔融几乎没有使随后的Pa/U比值分馏发生变化时,它都将得到保持。然而,在岛弧熔岩更常见到的是(231Pa/235U)比值大于1,这已被归结为部分熔融过程的影响(Pickett and Murrell, 1997;Bourdon et al,1999)。在洋中脊玄武岩中,(231Pa/235U)比值高于1可以认为是动力熔融的结果(如见,Mc Kenzie, 1985b);然而,那样就要求几万年时间尺度的部分熔融。这种模型是不太可能适用于俯冲带的熔融的,因为那么长的时间尺度可能不会保留所观测到的226Ra过剩。初步的计算表明,可能需要平衡熔融迁移的效应(Spiegelman and Elliott1993),以及随后对应于含水助熔作用开始的部分熔融来解释观测到的231Pa过剩(Bourdon et al,1999)。
315熔融分凝和上升速率
理论计算表明,玄武质岩浆的分离和上
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升时间可能是短暂的(Mc Kenzie,1985a)。从U系不平衡资料得出的必然结论之一是,图4给出的俯冲带岩浆观测到的从开始产生226Ra过剩的时间可能发生了明显地小于好几个半衰期(比如1600～3200年)的流逝。这是一个关键的约束,它要求来自源区的熔融分凝和上升在很短的时间尺度内发生。如果熔融速率高,并且又很快超过极限孔隙度的话,就会发生从孔状岩浆向渠道性岩浆流的转变。如果部分熔融发生在俯冲带火山下80～100km的深度,那么所需的熔岩上升速率是每年几十到几百米。实际上,上升速率可能更快,在瓦努阿图估计的速率高达118km?d21(Blot,1972)。这些上升的岩浆开始时在地幔楔下半部穿过倒转地热梯度线,遇到岩石层地幔底部和莫霍面密度变化之前沿着“右向上升”地温线上升。在这两个位置上它们的速度可能减慢或者停止并开始聚集成池。
4壳内滞留时间
无论是从源自常见母岩浆的熔岩的变化(如见,Condomines et al,1995),还是从那些年龄超过喷发时间的矿物等时线推测, U系同位素资料都能用来估计熔岩的滞留时间。需要注意,为了通过矿物等时线来估计岩浆的滞留时间,基质(如果基质主导着岩石的U2Th分配,也可是全岩)也位于矿物等时线上这一点很重要。否则,矿物等时线仅仅提供了结晶的时间,这个结晶时间可能反映了早期聚集物或围岩物质加入或者重新熔融进入新的岩浆批中(如见,Pyle et al,1988;Sparks et al,1990;Hughes and Hawkeswort h,1999)。Zellmer等(2000)关于桑托林岛的工作提供了矿物等时线的例子,这个矿物等时线的年龄看上去刚刚超出喷发时间,基质或全岩都在等时线上(图7)。现在,这样的工作在很大程度上仍然处于初期阶段,表2总结了其可用的结果。由于表2中列出的等时线是由多重饱和熔岩决定的,熔岩中斜长石是主要的矿物相,又由于基质或者全岩大多数情况下都在等时线上,所以它们可能很好地反映了在浅的岛弧地壳中的滞留时间。这些结果说明,建立在U2Th矿物等时线年龄基础上的安山岩的滞留时间在2000年到717万年之间。相同岩石的Th2Ra矿物等时线年龄在500年到8200年之间(表2),尽管需要注意的是全岩分析位于一些圣海伦斯火山的Th2Ra (但是不是U2Th)等时线之上,所以那些年龄代表了可能已经与其他时间更早的晶体混合了的岩浆的最大滞留时间(Volpe and Hammond,1991;Gardner et al,1995)。然而,230Th的更长时间的半衰期意味着相比Th2Ra系而言,在U2Th系的等时线年龄中分析误差成了更大的不确定的因素。这样,大多数从这两个系统确定的年龄在误差允许的范围内达到了一致,但不包括圣海伦斯的克里克堡安山岩和1979年苏弗里埃尔的玄武安山岩(拉巴卡河上游)。已知后者包含了226Ra过剩(Chabaux et al,1999),也有人对这些更久的滞留时间的估计存在争议,争议这些年龄是否可以部分地反映早期的堆积物的加入(如见,Pyle et al,1988; Sparks et al,1990)。
关于熔岩滞留时间的约束可以用其他几种方式获得。最直接的方式就是只要226Ra 过剩是在地幔楔中产生的(参见上面),那么含有明显226Ra过剩的岩浆在地壳中的滞留时间就不可能大于8000年。例如,Condo2 mines等(1995)用全岩的230Th2226Ra不平衡来推断埃特纳火山在一段短的时间尺度(200年)内发生的分异,得到岩浆的滞留时间上限是1500年。作为对比,Pyle(1992)用全岩的U系同位素资料计算埃特纳、斯特龙博利和圣海伦斯火山稳定状态下的岩浆滞留时间为20～100年。在埃特纳的例子中,这
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图7 Zellmer等(2000)的关于桑托林岛的一项研究中用U2Th矿物等时线来推断地壳岩浆滞留时间的例子。给出了两条等时线,一条是1940年的卡梅尼英安岩,得到了约为
118万年的喷发前的年龄,一条是斯卡罗斯熔岩盾的年龄为617万年的英安岩熔岩
流,得到了815万年的年龄,这暗示了118万年的喷发前的年龄。注意在这两个例
子里,误差使得等时线可以与这两个熔岩流的喷发年龄相重叠
表2从熔岩斑晶的U系同位素分析得到的俯冲带岩浆的滞留时间/kyr 火山单元和整体组分238U2230Th年龄226Ra2230Th年龄参考文献
沙斯塔霍特卢姆英安岩3±18713±113Volpe,1992
霍特卢姆安山岩28±10>10Volpe,1992
霍特卢姆安山岩27±18>10Volpe,1992
布莱克峰英安岩13±7812±211Volpe,1992圣海伦斯1982英安岩6±4015Volpe and Hammond,1991戈阿特安山岩4±133Volpe and Hammond,1991
卡拉马安山岩2±15415Volpe and Hammond,1991
舒格泉塘安山岩4±31Volpe and Hammond,1991
克里克堡玄武岩34±165Volpe and Hammond,1991
克里克堡安山岩27±12<10Volpe and Hammond,1991路伊斯R0安山岩7±6611±015Schaefer et al,1993
苏弗里埃尔滑铁卢安山岩74±20—Heath et al,1998苏弗里埃尔桌湾安山岩77±10—Heath et al,1998
拉巴卡湾上游安山岩46±27<10Heath et al,1998拉里凯安山岩56±13—Heath et al,1998桑托林斯卡罗斯英安岩18±20—Zellmer et al,2000卡梅尼英安岩18±20<10Zellmer et al,2000
a如果观测到226Ra不平衡,就认为小于1万年;否则,就认为大于1万年
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个估计结果与根据岩浆输出速率和估计的岩浆房的体积得到的数据相似。注意,在所有这些研究中,熔岩内的斑晶可能要比估计的液体的年龄要老。作为一个区分矿物年龄的方法的例子,Zellmer等(1999)用桑托林卡梅尼英安岩和小安的列斯群岛圣文森特岛苏弗里埃尔火山1979年的安山岩中斜长石斑晶中的Sr丰度剖面估计斜长石的滞留时间为100～450年。
总之,一般说来,安山质岩浆在地壳中的滞留时间在50年到几千年之间,但在某些例子中情况并不是这样。如果矿物等时线包含循环堆积物,那么得到的年龄就提供了岩浆滞留时间的上限和关于结晶的时间尺度的重要信息。推测的岩浆的短暂滞留时间可看作与地球物理研究中的总体情况是一致的。地球物理研究表明,俯冲带安山质火山下的地壳岩浆房可能是小规模的或者不存在的。在喀斯喀特、汤加和瓦努阿图的大量研究中始终没有发现任何存在岩浆房的证据(见G ill,1981和Iyer,1984的总结)。而且,在俯冲带安山质火山下发现岩浆房时,这些岩浆房也倾向于是小规模的(直径是103m)、深度浅的(深度一般为1～3km),并且,这还意味着时间短的特点(Iyer,1984;Marsh, 1989;Dvorak and Dzurisin,1997)。因此,G ill(1981)断定,如果岩浆房存在,它们也是在英安质的或者流纹质的火山下面。当然,破火山口和由花岗岩形成的深成岩体提供了不可否认的证据:如果岩浆变成足够酸性和粘稠的,那么大的地壳岩浆房就可以在俯冲带地体上形成。然而,仍然不清楚从短期小规模的安山质岩浆房到大规模的时间可能更久的流纹质岩浆房的转变的原因。此外,高硅系统可能是以岩浆的滞留时间为标志的,这种滞留时间要比推测的安山质岩浆的滞留时间大几个数量级(如见,Halliday et al,1989;但也可见Sparks et al, 1990)。
5与分异、同化和喷发之间的联系
从岩石学的角度和作为预测火山灾害的方法来看,岩浆演化发生的机制和时间尺度有很大的价值。通过将表2的U系资料和其他成分的资料结合起来,做一些关于岩浆演化的时间尺度的初步阐述并将这些阐述与根据数学模型做出的估计进行比较也是可能的。
511分异作用的时间尺度
地壳滞留时间的信息(表2)可以与地球
图8 表2中的U2Th(a)和Th2Ra(b)矿物等时线年龄与全岩中MgO的关系图(讨论见正文)
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图9 (a )说明87Sr/86Sr 比值与MgO 之间密切相关的圣海伦斯火山数据(Halliday et
al ,1993),这可根据同化作用和结晶分异作用的共同作用进行解释。(b )87Sr/
86
Sr 比值与Th 2Ra 年龄间可能的相关关系(见正文的讨论)。假设的路径表明怎
样用更多的数据(和矿物等时线如实反映岩浆滞留时间的证据)可能区分(i )持续性的同化作用系统和(ii )当岩浆温度更高、镁铁质成分更多的时候在系统的早期阶段同化作用更有效
化学资料结合起来约束安山质火山下分异作
用的时间尺度。这项讨论假定,这些等时线提供滞留时间的信息,并且记住这些时间将是最长的岩浆滞留时间是重要的。在图8中,我们研究了这些用MgO 作为分异参数的时间尺度。从U 2Th 年龄开始,虽然有相当大的离散性,但对于全部的资料和单个火山(图8a )而言,更长的滞留时间倾向于与更原始的熔岩相联系。然而,Ra 2Th 年龄很小(表2);圣海伦斯火山的资料也表明,Th 2Ra 年龄和MgO 含量间有正相关的关系(图8b )。这些关系与同岩浆系列的熔岩的演化是一致的,但是不要求这样。这些熔岩中更原始的熔岩(及其斑晶),其中的一部分已经经过分馏作用,比它们分异产生的下一代熔岩产物的年龄大。像上面所警示的一样,根据这些资料做出结论时需要特别注意,特别是针对一些更古老的矿物混合证据的例子(Volpe and Hammond ,1991;Gardner et al ,1995)。然而,初步得到的可用资料表明,玄武安山质母岩浆批可以演
化成既包含安山质又包含一部分下一代英安质的岩浆,这个演化要求少于103年的时间尺度上大约50%～80%的分异结晶(Grove and K inzler ,1986)。尽管有上述告诫,但是这样的估计与通过数学模型预测的岩浆房冷却和结晶的数据很相符,那些数学模型预测岩浆的Th 2Ra 年龄(千年)的演化时间尺度在102～103年间(见Marsh ,1989的总结)。512
同化作用的时间尺度
洋内弧镁铁质成分更多的熔岩似乎经常没有经过重大地壳同化作用就穿过岩石层(如见,Elliott et al ,1997;Heat h et al ,1998)。许多其他岛弧熔岩给出了地壳的同化作用,通常伴有结晶分异作用的证据(如见,Davidson ,1996;Zellmer et al ,2000)。用数学热模型已经估计出同化作用和分异作用共同作用的时间尺度是102～103年(Huppert and Sparks ,1988;Edwards and Russell ,1998),这些数据可以与根据滞留时间估计确定的数据很好地比较。最近
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世 界 地 震 译 丛
2008
年图10根据G
ill(1981)修改的包括元素迁移的安山质火山垂向结
构和岩浆库系统的示意性剖面图(+U和+Ra被用来示意
性地说明由于下降板块中的脱水反应而引起的U和Ra的
加入在空间上和时间上的分离)。在正文中讨论了岩浆迁
移和滞留的时间尺度
几千年从圣海伦斯火山喷发出的熔岩,在同
化作用和分异作用指数上表现出显著的相关
关系(Halliday et al,1983),87Sr/86Sr比值
与MgO的相关关系在图9a中给出。岩浆
滞留时间与图8b中MgO之间的相关关系
预测了滞留时间和87Sr/86Sr比值之间的相关
关系,这个相关关系在图9b中给出。一种
解释是,在这个系统中越年轻的、演化程度
越大的流体也是受污染程度最重的(记住上
面提过告诫,87Sr/86Sr比值—MgO图也可以
反映二元混合)。当然,同化作用在岩浆演
化早期的、更热的阶段是最快的。但是,遗
憾的是,没有足够的资料来限制图9b中的
关系是直线性的还是弧线性的。然而,如果
是直线性的,那么就会产生87Sr/86Sr比值每
千年增加010001速率的衰退。为了进行比
第1期俯冲带火山下岩浆的形成、上升和存储的时间尺度51
较,Knesel等(1999)最近提出了透长石斑晶的Sr同位素剖面。在这些剖面中,由于围岩同化作用发生时斑晶的生长,87Sr/86Sr 比值从中心到边缘逐渐增加。然而,很难约束透长石的生长速率,工作中使用了斜长石10212cm/s的增长速率(Davidson and Tep2 ley,1997);这些资料表明,87Sr/86Sr比值是以01008kyr21的速率增长的。这个速率高于从圣海伦斯火山得到的估计值,但是这样的斑晶可以在发生快速冷却的岩浆体的边缘存在大同位素梯度情况下生长(Wolff et al,1999)。虽然前述讨论几乎肯定代表了对一组有限数据做出的过度引申的阐释,但其目的只是想说明如果能适当地建立起重要的U系矿物等时线,就能够得到这些潜在的信息。
513与喷发机制的联系
除了伴随岩浆分异过程的密度降低和挥发份增加机制,人们已经提出了许多作为诱发火山喷发的机制(如见,Eichelberger and West rich,1981;Tait et al,1989;Cash2 man,1992;Sparks,1997)。然而,如果上面讨论到的时间尺度具有代表性,那么就意味着岩浆滞留时间和喷发周期之间没有直接的联系,因为大多数安山质火山以几十年到几百年的频率再次喷发。相反的是,喷发周期可以与脱气作用相联系(J aupart, 1996),例如,Tait等(1989)研究的由结晶作用引起的挥发分超压增加的时间尺度为几年到几百年的预测喷发周期模型。相反地,一些人(最近的是Brop hy et al,1999)认为,实际上是由于水蒸气的出溶而引起浅部结晶作用。二者选一时,喷发可以是由新的、热的镁铁质的岩浆进入到已有的岩浆房而触发的(如见,Sparks et al,1977),斜长石斑晶的Sr同位素剖面提供了一些岩浆系统受到重复的再充填事件的给人印象深刻的证据。这样,实际上看起来喷发时间尺度一般比用226Ra2230Th法得到的要短。详细的研究要求有半衰期时间更短的U系核素的应用,例如210Pb(22年)或者228Ra(6年)。很少在安山质熔岩上进行这样的测量,不过Pyle (1992)根据已出版的资料估计滞留时间是11～89年。关于更危险的俯冲带火山喷发, G ill(1981)观测到一些安山质火山喷发随着时间的增长,分异程度变大,并经常终止于英安岩的爆破性喷发。图8和图9中的资料表明,玄武安山质母岩浆要花长达几千年的时间才能转变成某些英安质岩浆。
6关于工作模型
至此,这篇综述主要讨论了根据安山质岩浆而不是它们的玄武质母岩浆推测出的时间尺度,这就提出了安山质岩浆的起源问题。大量的详细研究表明,这种演化发生在地壳以下的深度上(如见,Heat h et al, 1998;Brop hy et al,1999)。这可以与一些地球物理资料联系起来,说明在诸如克柳切夫斯科伊、科里亚克、阿瓦恰和卡特迈等大的火山中心,上地幔(50～90km深)中有相当大的岩浆体存在(5×10～15×40km2) (Ut nasin et al,1975;Mat umoto,1971)。高压和高挥发分含量的结合将会抑制斜长石结晶,会抑制仅仅由橄榄石和辉石(±尖晶石)主导的、有或者没有与橄榄岩围岩反应的组合的萃取,会引起硅含量的迅速增加和玄武岩向安山岩的转变。岩浆系列中的同化参数,例如87Sr/86Sr比值,随着分异程度的增加而减小(McDermott et al,1993; Heat h et al,1998),这个岩浆系列可以反映在深地幔岩浆库内通过老的镁铁质物质的同化作用进行的演化。
现有的约束安山质岩浆的形成、存储和上升时间尺度的工作模型示于图1、图5和图10。主要从俯冲沉积物中获得的元素(例如Th,REE,Ta,Nb,Zr,Hf,Ti)在部
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世 界 地 震 译 丛2008年
分熔融前013～4百万年就加入到地幔楔中。流体加入的时间更晚一些,而且是在岛弧火山相对稳定的深度上(G ill,1998),原因要么是由于取决于压力的脱水反应(如见,Liu et al,1996),要么是由于俯冲板块的连通性使得只有在给定的压力下才允许流体释放。大多数流体活跃元素(例如U)是从俯冲板块快速地迁移到地幔楔中的;而,226Ra在板块中由残留的230Th继续生成,所以226Ra2230Th 不平衡反映了就在部分熔融前的流体加入(图5)。熔融是由于流体加入而诱发的,但是可以由于降压熔融的成分而增强(Bour2 don et al,1999)。流体引发的熔融的速率可能很高,引起从多孔状向渠道性流动的快速转变和岩浆每年几十到几百米的上升速率。无论是在熔体迁移期间还是在岩石层地幔内岩浆房里的短暂经历期间,从玄武质到安山质的岩浆分异也可能是很快发生的。玄武质和安山质的岩浆中观测到大量的226Ra 过剩说明,这些岩浆中的大多数在不到几千年的时间内从源区到达了地表。如果这些上升的安山质岩浆在地壳内聚集成池,通常则会发生在地表的几千米内。在这个深度,一般在1～8千年时间尺度上通过结晶分异作用,伴随或者不伴随围岩的同化作用,发生安山岩到英安岩的演化。
译自:Phil Trans R Soc Lod120001A358: 1443～1464
原题:Time2scales of magma formation,ascent and storage beneath subduction2zone
volcanoes
(中国地震局地质研究所孙春强译;魏海泉校)
浅谈火山喷发类型与火山岩相分类 xbs 内容提要：本文根据前人工作简要分析、整理并总结了火山的喷发类型，火山岩相及其分类，以及中国东南火山的火山-侵入岩相的分类三分方案。全文分为两个部分，即火山与火山喷发类型、火山岩相及分类方案。旨在共同学习和激发兴趣。 关键词：火山；火山喷发；火山岩相 火山岩是岩石学研究的重要领域之一，此项工作对寻找和开发相关矿产有着密切的联系。而火山岩的产生自然离不开火山与火山作用。现在讨论的问题是火山岩的喷发类型，火山岩相的含义、类型与识别。重点为后者。火山岩相研究方面，前苏联学者提出相、亚相分类（或成因类型），普遍的应用于古火山岩地区。美国学者对于近代火山喷发产物的研究提出了火山碎屑流相模式。但由于划分标准的不统一，不论是火山喷发类型，还是火山岩相的分类，都还众说纷纭。为了方便非专业人士的了解和参考，笔者就世界主流观点做了一些分析和总结，并以中国东部火山来进行分类。 一、火山与火山喷发类型 火山，炽热地心的窗口，是地球上最具爆发性的力量。早在东汉时的《神异经》中就有“荒外有火山，风吹不强，猛雨不灭”的相关描述。“火山”（volcano）这一名词来源于拉丁语vulcanus或volcanus，与希腊神话密切相关，意指地壳上的一个开口，炽热的物质通过它被抛出形成的“山”。而火山和火山喷发的现代定义为：高温的地下熔体流体经地下通道喷出地表，谓之火山喷发；由这些喷发出的喷出物形成的地貌景观，称之为火山，为火山作用产物。 一般说来，只有活火山（包括休眠火山）才会喷发。火山喷发（volcanic eruption）是一种奇特的地质现象，是地壳运动的一种表现形式，也是地球内部热能在地表的一种最强烈的显示。是岩浆等喷出物在短时间内从火山口向地表的释放。因岩浆性质、地下岩浆库内压力、火山通道形状、火山喷发环境（陆上或水下）等诸因素的影响，使火山喷发的形式有很大差别。按岩浆的通道分为裂隙式喷发和中心式喷发两大类。 裂隙式喷发又称冰岛型火山喷发。岩浆沿地壳中的断裂带溢出地表。喷发温
火山喷发的三大好处： 1、可以给人类创造一些土地资源，例如，像夏威夷岛全是火山喷发出来的，而且大夏威夷岛那块几乎年年都有火山喷发，岩浆流到海边去以后在那儿凝固了就成了陆地，扩展了领土；若是火山喷发地强烈，一年能扩展几平方公里，或者再多点。这些岛屿基本都是火山喷发形成的。 2、火山能创造很多的自然景观，世界上很有名的一些风景区大部分是火山区，像美国的黄石公园，夏威夷，日本的富士山，我们国家的长白山，所以，有火山的地区风景几乎都很漂亮。 3、矿产资源，由火山作用形成的矿产资源是挺多的，包括非金属资源和金属资源。那非金属资源就是火山喷发物，随便哪种火山岩石几乎都可以用，有些玄武岩就用作铸石来开发，像长白山产的浮石、火山灰和火山渣装到编织口袋里就能卖，实际上价钱比白面还贵呢，它是很好的填充建筑材料，修高级机场、体育场，如果要用这种火山渣填充的话，质量就比较高了，高级的水泥也是用火山渣做填料的，所以火山喷出来的东西几乎都有用，这是在非金属材料方面。
火山活动对人类的生活和生产的益处与害处如下： 益处： 1.火山灰中很肥沃适宜农作物生长 2.火山喷发会带来很多矿物质 3.改造地形，火山爆发在地球上塑造了许多岛屿、山脉和平原（例如叙尔特塞岛就是在1963年的一次海底火山喷发所形成的） 害处： 改变气象、埋葬城市和杀害附近的居民，不但如此，海底火山的喷发不但会形成新的岛屿，有时还会导致海啸的形成。
火山虽然经常给人类带来巨大的灾害，但它也并非一无是处。 火山资源的利用也可以带给我们生活的乐趣与便利。一般来说，火山资源主要体现在它的旅游价值、地热利用和火山岩材料方面。火山和地热是一对孪生兄弟，有火山的地方一般就有地热资源。地热能是一种廉价的新能源，同时无污染，因而得到了广泛的应用。现在，从医疗、旅游、农用温室、水产养殖一直到民用采暖、工业加工、发电方面，都可见到地热能的应用。人们曾对卡迈特火山区进行过地热能的计算，那里有成千上万个天然蒸气和热水喷口，平均每秒喷出的热水和蒸气达2万立方米，一年内可从地球内部带出热量 40万亿大卡，相当于600百万吨煤的能量。冰岛由于地处火山活动频繁地带，可开发的地热能为４５０亿千瓦时，地热能年发电量可达７２亿千瓦时，那里的人民很好地利用了这一资源，虽然目前开发的仅占其中的７％，但已经给当地人民带来了很多效益。其中，雷克雅未克周围的３座地热电站为１５万冰岛人提供热水和电力，而整个冰岛有８５％的居民都通过地热取暖。地热资源干净卫生，大大减少了石油等能源进口。自１９７５年后，冰岛空气质量大为改善。冰岛人还善于提高地热资源的使用效率，包括进行温室蔬菜花草种植、建立全天候室外游泳馆、在人行道和停车场下铺设热水管道以加快冬雪融化等。现在，全世界有十几个国家都在利用地热发电，我国西藏羊八井建立了全国最大地热试验基地，取得了很好的成绩。 火山活动还可以形成多种矿产，最常见的是硫磺矿的形成。陆地喷发的玄武岩，常结晶出自然铜和方解石，海底火山喷发的玄武岩，常可形成规模巨大的铁矿和铜矿。另外，我们熟知的钻石，其形成也和火山有关。玄武岩是分布最广的一种火山岩，同时它又是良好的建筑材料。熔炼后的玄武岩称为“铸石”，可以制成各种板材、器具等。铸石最大的特点是坚硬耐磨、耐酸、耐碱、不导电和可作保温材料。 火山的益处举凡火山地质、火山地形及后火山作用的地热和温泉，肥沃火山土壤，都带给人们相当多的益处。 火山作用对我们并非完全有害无益。例如岩浆只要能留在地表下，就是很好的地热来源。火山附近常有温泉或热泉，这就是因为岩浆散发出的热度使地下水
火山岩作为石材的特点： 1、火山岩(玄武岩)石材性能优越、除具有普通石材的一般特点外，还具有自身独特风格和特殊功能。与花岗岩等石材相比，火山岩(玄武岩)石材的低放射性，使之可以安全用于人类生活居住场所，而无放射性污染之虞。 2、火山岩(玄武岩)石材抗风化、耐气候、经久耐用；吸声降噪有利于改善听觉环境；古朴自然避免眩光，有益于改善视觉环境；吸水防滑阻热有益于改善体感环境：独特的“呼吸”功能能够调节空气湿度，改善生态环境。种种独特优点，可以满足当今时代人们在建筑装修上追求古朴自然、崇尚绿色环保的新时尚。 3、火山岩(玄武岩)石质坚硬，可用以生产出超薄型石板材，经表面精磨后光泽度可达85度以上，色泽光亮纯正，外观典雅庄重，广泛用于各种建筑外墙装饰，市政道路广场、住宅小区的地面铺装，更是各类仿古建筑、欧式建筑、园林建筑的首选石材，深受国内外广大客户的喜爱和欢迎。 4、火山岩(玄武岩)石铸石管具有极好的耐磨损、抗腐蚀性能，可作为电力、化工、冶金、矿山、煤炭等部门气力或水力输送磨损腐蚀性物料和浆料的管道系统的衬里。 5、火山岩(玄武岩)石经破碎后的碎石料（0.5～2厘米）广泛用于道路、桥梁、楼房、堤坝海塘等场合的基础施工。产品较之其他石料具有独特的高强度、高耐磨、高硬度的特性，尤其适用于高速公路和机场跑道的路基浇注，可大大提高道路基础的承重、抗压、耐磨损、抗疲劳等各项性能指标，有利于确保工程质量的百年大计，成为各建设项目单位和建筑设计部门在确定工程用料时的首选石材。? 吸光阻热火山岩产品源于火山熔岩喷发后冷凝而生成，因产生与绝对高温而具有明显的吸光阻热功能，在强烈的阳光照射下绝不会向花岗岩一样烫手，并没有铁板烘烤的感觉。在寒冷的动机也不会向花岗岩一样冰手。 ? 吸音降燥 火山岩独具的天然孔洞，是目前所有建材中唯一的一个天然吸音材料。适应与车站、地铁、地下工程及噪音较大的生产车间、广场等场所。 ? 呼吸功能 火山岩的天然孔洞，使其具备独特的呼吸功能，就是在雨天可以利用孔洞将水分吸足，晴天在阳光的照射下，使水分慢慢的释放来调解周边空气的温度。此功能多适用于步行街、广场、特别是花、草、树木的周边，使其天空的雨水渗入地下，与地下的水分沟通，保证植物有充分的水分，并且周边也没有阳光的强烈烘烤。? 防滑功能 天然的孔洞，使其形成泡沫体的材料，绵软防滑、耐磨耐酸碱。 ? 保健功能 天然的火山岩产品，具有三十余种对人体健康有益的微量元素。火山孕育的无数的温泉，可想人们洗温泉浴能够治疗很多疾病。如关节炎、风湿痛及各种皮肤病等，都有较好的疗效及保健功能。
水族中火山岩的选购及作用 火山岩 火山岩在鱼缸中可以起到过滤吸附、稳定水质以及促进水草生长的作用，是一种用处广泛的水族辅助材料，在水族上对火山石或火山岩要求还是比较严格的，如何选择到合适的火山岩也是水族爱好者们一直关心的问题。 一、如何选购火山岩 颜色上还是以红色的为好，因为红色的可以对鱼虾等宝贝有诱色的作用。比重最好是能沉于水的为好，当然如果个人爱好，用能浮起的也可以。孔眼要丰富细密的为佳。硬度要高，否则容易掉渣。 产地以内蒙和河北的为佳，云南的也很好。最好是产于干燥山区的，少雨湿度低，后天的腐蚀程度小，硬度相对就高。 单纯做滤材的话，黑的也可以用。孔眼大的适合培养莫丝水草，孔眼小的适合培养硝化菌EM菌或光合细菌使用，是天然的细菌屋。看不到孔眼还很轻的那种培养细菌最好，就是不好找到这样的货。做磨脚石的那种，孔眼非常大，小的像绿豆大的跟黄豆大，还很轻，能完全浮在水面的不能用培养硝化菌。因为孔眼太大了，微孔少或者几乎说没有微孔，起不到细菌屋的作用。孔眼大小不均，比重适中的是比较现实的选择，大的孔眼可以吸附水中鱼虾的粪便和食物残渣，小的孔眼可以接纳细菌的居住，绑莫
丝也能用。 造景用，可以用黑的和红色的，那要看个人的喜欢和爱好了。孔眼大的比较受欢迎，看着气派。 二、选购火山岩注意事项： 1、真正的火山岩表面很多小孔,能起到和陶瓷环一样培养硝化细菌的作用,而假的好象是红泥一样,小孔非常少。 2、火山岩的重量非常轻,没有象普通沙子那样沉,而假的重量很沉。同样是五十斤，放在一起就可以看出体积的区别。 3、火山岩因为是天然的物质,高温烧透的会是红色，温度稍低的会是浅红色，没烧透的是黑色，所以有深浅不同的颜色! 4、火山岩在清洗的过程中，不会掉色，而且摸起来硬。 三、火山岩的作用 1、吸附 火山石具有多孔，表面积大的特点，可以吸附水中的有害细菌和对生物体產生影响的重金属离子如铬、砷等，甚至包括一些水中残留的氯。在水族箱内放置火山石可以吸附筛检程式吸滤不掉的残渣以及粪便保持缸内的水质清洁。 2、嬉戏道具 绝大多数鱼儿特别是罗汉都不是多隻混养，它们也会孤单寂寞，并且罗汉有喜欢摆弄石头营造家园的习性，所以，重量轻盈的火山石成了它嬉戏的良好道具。 3、促进新陈代谢 火山石释放的微量元素可以促进动物细胞的代谢，并且带出体内的有害卤化物，清理细胞中的脏东西。
1.基本成因： 火山的形成涉及一系列物理化学过程。地壳上地幔岩石在一定温度压力条件下产生部分熔融并与母岩分离，熔融体通过孔隙或裂隙向上运移，并在一定部位逐渐富集而形成岩浆囊。随着岩浆的不断补给，岩浆囊的岩浆过剩压力逐渐增大。当表壳覆盖层的强度不足以阻止岩浆继续向上运动时，岩浆通过薄弱带向地表上升。在上升过程中溶解在岩浆中挥发份逐渐溶出，形成气泡，当气泡占有的体积分数超过75％时，禁锢在液体中的气泡会迅速释放出来，导致爆炸性喷发，气体释放后岩浆粘度降到很低，流动转变成湍流性质的。如若岩浆粘滞性数较低或挥发份较少，便仅有宁静式溢流。从部分熔融到喷发一系列的物理化学过程的差别形成了形形色色的火山活动。 2.喷发过程： 火山喷出地表前的过程归纳为三个阶段：岩浆形成与初始上升阶段、岩浆囊阶段和离开岩浆囊到地表阶段。
1.岩浆形成与初始上升阶段 岩浆的产生必须有两个过程：部分熔融和熔融体与母岩分离。实际上这两种过程不大可能互相独立，熔融体与母岩的分离可能在熔融开始产生时就有了。部分熔融是液体（即岩浆）和固体（结晶）的共存态，温度升高、压力降低和固相线降低均可产生部分熔融。当部分熔融物质随地幔流上升时，在流动中也会产生液体和固体的分离现象，从而产生液体的移动乃至聚集，称之为熔离。 2. 岩浆囊阶段 岩浆囊是火山底下充填着岩浆的区域，是地壳或上地幔岩石介质中岩浆相对富集的地方。一般视为与油藏类似的岩石孔隙（或裂隙）中的高温流体，通常认为在地幔柱内，岩浆只占总体积的5%-30%。从局部看，可以视为内部相对流通的液态集合。岩浆是由岩浆熔融体、挥发物、以及结晶体组成的混合物。 3. 从岩浆囊到地表阶段 岩浆从岩浆源区一直到近地表的通路的上升，与岩浆囊的过剩压力、通道的形成与贯通、以及岩浆上升中的结晶、脱气过程有关。当地壳中引张或引张-剪切应力大于当地岩石破裂强度时，便可能形成张性或张-剪性破裂，如若这些裂隙互相连通，就可以作为岩浆喷发的通道。 3.火山喷发条件： 一个地方能否形成火山主要在于是否具备以下条件：1.部分熔融体的形成，必须有较高的地热（自身积累的或外边界条件产生的），或隆起减压过程，或脱水而减低固相线；2.岩浆在地壳中的富集，或岩浆囊形成的位置与中性浮力面的深度有关，而中性浮力面的深度又与地壳流变学间断面有关；3.岩浆囊中的物理化学过程，主要是结晶体、挥发物与流体的分额与相互作用，岩浆喷发起着促使、或抑制作用。地壳岩浆囊的存在起着拦截、
火山能量石的功效与作用之排毒 火山能量石具有排毒作用，火山能量石的热量能帮助排除体内的部分毒素，火山能量石中含有的矿物质以及吸收的精油有自身的美容功效，增加温度后更易被皮肤吸收，石块本身的重量对人体穴道具有压力，发挥火山能量石的功效与作用能达到舒缓放松全身的作用。火山能量石来源于返朴归真的大自然中，成型于远古的天地之变。火山能量石取材于大自然的天然矿体中，含有大量人体所需的护肤、养生“微量元素”。火山能量石和一般光滑的石头不同，火山能量石的表面拥有有许多与生俱来的小孔（火山爆发释放能量时，岩浆由高达3000摄氏度以上的高温凝固形成），就如同皮肤上的毛孔一般。火山能量石在历经选石、磨石，并在用珍贵中草药和二十四种精油充分吸收名贵中草药和精的成分，养火山能量石的过程中能吸收精油的成分，这样便于发挥火山能量石的功效与作用。火山能量石与皮肤接触再将能量（含各种有益微量元素）释放入体内，配合不同功效的产品及特殊的按摩技巧，能解决许多恼人的皮肤问题及身体疾病。加之火山能量石上的小孔所涵盖的表面积远比光滑石头的表面积大得多，所以其吸附人体内负离子的能力也比其它石头强许多倍。当火山能量石与皮肤紧密接触时可将人体皮肤的毛孔内深层的污垢和毒素带出。 火山能量石的功效与作用之促进血液循环 利用火山能量石的热源作媒介，接触体表或神经（穴道），将热值接传输给身体，增高接触部位的体表温度，发挥火山能量石的功效与作用，使患部充血，增加血液循环，并将热量经由血液流动，传到身体其他部位，改善缺氧恶性循环，活化细胞内外物质交换，使代谢正常，细胞修护与更新机制激活。 火山能量石的功效与作用之美容美体 火山能量石本身具有微量元素、矿物质和相对局部巨大的能量场。这是火山能量石的功效与作用得到发挥的关键因素。温热后的火山能量石不断刺激神阙穴会使脐部皮肤上的各种神经末梢进入活动状态，以促进人体的神经、体液调节作用.可以提高免疫功效，激发抗病能力。从而加强各组织器官的功能活动，尤其是能改善微循环。具有温补元阳，健运脾胃，美颜护肤、益气延年之功效，从而达到美容美体、防病保健的作用。火山能量石具有较大能量和较强的磁场，石头之间也会相吸和排挤，当火山能量石与身体打仗时，火山能量石的能量能使身体血液壅闭的地方买通，到达排毒的成果。用火山能量石在腹部推拿排毒，既可以缓解调治肠胃道、消化体系的不适，改进便秘，又可以雕塑腹部，加快燃烧脂肪，收紧瘦腰。 火山能量石的功效与作用之抗流感 火山能量石除了能够美容之外，还能抵御流感。火山能量石疗法就是发挥火山能量石的功效与作用的好方法。火山能量石疗法结合了西方的淋巴排毒和中国的经络原理，特别适合冬天神经末梢传导不良，血液循环不良，手脚冰凉的虚寒体质的人群。同时，火山能量石疗法能够松弛神经，改善体内的能量中心，达到身心平衡的境界，也适合生活紧张忙碌的白领阶层，所以，当寒冷的冬天围绕你的时候，不妨享受一下暖洋洋的火山能量石疗法，不仅可以排毒减肥，更能增强免疫系统的功效，的确是寒冬之际御寒抗流感的好帮手！
[世界最大火山排名]世界十大火山排名 （最新版） -Word文档，下载后可任意编辑和处理- 世界十大火山排名： 1、克利夫兰火山 克利夫兰火山海拔1730米，是阿留申群岛最为活跃的火山之一。它属于成层火山，即由多层硬化的熔岩、火山灰及其火山岩复合而成。克利夫兰火山喷发的岩浆由移动的太平洋板块向下切入北美大陆板块所提供。当一个大陆构造板块向另一个板块下切时，下部板块上方的熔化物质会产生，并最终通过火山喷发方式而达到地表，成为熔岩。克利夫兰火山是阿留申群岛中唯一的曾在1944年喷发时导致人员伤亡的火山。最近的一次爆发，是在2006年。克利夫兰火山是座活火山，位于美国阿拉斯加州中部的阿留申群岛。 2、默拉皮火山 印度尼西亚爪哇岛中心附近的火山山峰，在日惹北方约32公里，距三宝壠以南稍远处。默拉皮火山海拔2,911公尺，陡坡较低的两侧植被茂密。在印度尼西亚130个火山中活动最频繁。最大的喷发之一发生在西元1006年，使爪哇中部到处散布火山尘。其他大喷发分别发生在1786、1822、1872、1930和1976年。近半的默拉皮火山喷发
伴随著火成碎屑流，这是大片大片的超热气体和赤热固体粒子。1994年11月22日喷发中释放的火成碎屑流使64人丧生。折叠 3、帕卡亚火山 帕卡亚火山是一座位于危地马拉的复合型活火山，坐落在沿太平洋的中美洲火山弧上，坐标 14.381°N 90.601°W，海拔2252米，是该国33座火山中最活跃的火山之一。距世界遗产安地瓜古城和危地马拉首都拉奥罗拉国际机场的直线距离各约20公里。帕卡亚火山最早喷发于2.3万年前，自16世纪西班牙殖民中美洲以来至少已喷发过23次。在休眠了一个世纪之后，1965年又开始持续活动。其喷发活动多数属于斯通博利型，但有时也会发生普林尼式喷发。折叠 4、科利马火山 科利马火山位于墨西哥西部科利马州人口稀少的偏远地区，距墨西哥城约500公里，高度为3860米。科利马火山是墨西哥最为活跃也是潜在破坏力最强的活火山之一，近500年来已经大规模喷发了25次。被称为火的火山和烈焰火山。折叠 5、亚苏尔火山 亚苏尔火山位于瓦努阿图南太平洋的坦纳岛上，亚苏尔火山海拔高度仅仅361米，但是在400米范围内具有很多的火山口。瓦努阿图共和国亚的在苏尔火山几个世纪以来，一直在爆发。亚苏尔火山地处环太平洋火山带地震带，是世界上最活跃的活火山之一。火山喷发时，滚烫的岩浆发出嘶嘶声，拍打火山口，伴随着熔岩抛向空中。游客更
火山石介绍 目录 一、火山石简介 二、火山浮石（玄武岩）的特性 火山岩生物滤料的物理特性 火山岩生物滤料的化学特性 火山岩生物滤料的水力学特性 火山石在水族领域的作用 三、火山石使用注意事项 四、关于人造火山石（假火山石） 五、天然火山石的种类 六、火山石不同岩类性质的分类 一、火山石简介： 火山石（俗称浮石或多孔玄武岩）是一种功能型环保材料，是火山爆发后由火山玻璃、矿物与气泡形成的非常珍贵的多孔形石材，火山石中含有钠、镁、铝、硅、钙、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质和微量元素，无辐射而具有远红外磁波，在无情的火山爆发过后，时隔上万年，人类才越来越发现它的可贵之处。其应用领域扩大到建筑、水利、研磨、滤材、烧烤炭、园林造景、无土栽培、观赏品等领域，在各行各业中发挥着无法替代的作用。 二、火山浮石（玄武岩）的特性 火山岩生物滤料的物理特性 1、外观形状：无尖粒状，对水流阻力小，不易堵塞，布水布气均匀；表面粗糙，挂膜速度快，反复冲洗时微生物膜不易脱落。 2、多孔性：火山岩是天然蜂窝多孔，是菌胶团是佳的生长环境。 3、机械强度：经国家质检部门为5.08Mpa，实践证明可以耐得住不同强度的水力剪切作用，使用寿命远远长了其它滤料。 4、密度：密度适中，反冲洗时容易悬浮且不跑料，可以节能降耗。
火山岩生物滤料的化学特性 1、生物化学稳定性：火山岩生物滤料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应。 2、表面电性与亲水性：火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快。 3、对生物膜活性的影响方面：作为生物膜载体，火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。 火山岩生物滤料的水力学特性 1、空隙率：内外平均孔隙率在40%左右，对水的阻力小，同时与同类滤料相比，所需滤料量少，同样能达到预期过滤目标。 2、比表面积：比表面积大、开孔率高且惰性，有利于微生物的接触挂膜和生长，保持较多的微生物量，有利于微生物代谢过程中所需的氧气与营养物质及代谢产生的废物的传质过程。 3、滤料形状与水的流态：由于火山岩生物滤料是无尖粒状，且孔径大多数比陶粒要大，所以在使用时对水流的阻力小，节省能耗。 火山石的特点是因孔隙多、质量轻、强度高、保温、隔热、吸音、防火、耐酸碱、耐腐蚀，且无污染、无放射性等，是理想的天然绿色、环保节能的原料。 火山石在水族领域的作用 火山石的作用1：活水。火山岩可以使水中的离子活跃（主要是增加了氧离子的含量）并且可以轻微释放a射线和红外线，这些对鱼儿包括人类都是有好处的。而火山石的消毒作用也是不可忽视的，加入水族箱中，可以有效地防治病患 火山石的作用2：稳定水质。 这里又包含了两个部分：PH的稳定，它可以适当的调节过于酸或者过于碱的水自动调整到接近中性。矿物质含量的稳定，火山石有释放矿物质元素和吸收水中杂质的双重特性，当过少或过多的时候，它的释放和吸附作用就产生了。而罗汉起头以及增色时水质PH值的稳定性，是至关重要的。 火山石的作用3：诱色。 火山石颜色鲜艳自然, 对于罗汉, 红马, 鹦鹉, 红龙,三湖慈鲷等等众多观赏鱼类都有显著的诱色作用特别是罗汉有身体与周围物体颜色相靠近的特点，火山岩的红色会诱导罗汉的颜色也逐步发红。 火山石的作用4：吸附。 火山石具有多孔，表面积大的特点，可以吸附水中的有害细菌和对生物体产生影响的重金属离子如铬、砷等，甚至包括一些水中残留的氯。在水族箱内放置火山石可以吸附过滤器吸滤不掉的残渣以及粪便保持缸内的水质清洁。
第3章岩浆作用 一、名词解释 岩浆岩浆作用喷出作用侵入作用火山火山口破火山口火山锥火山灰熔岩岩基岩株岩床岩盘烟墙捕虏体顶垂体液态分异结晶分异同化混染岩浆矿床伟晶矿床岩浆期后矿床科马提岩波状熔岩块状熔岩柱状节理红顶现象围岩 二、是非题 1.岩浆作用与变质作用是相互有着密切联系的两个作用。（） 2.溶解到岩浆中的挥发作用性物质实际上不是岩浆的物质组成部分。（） 3.地球上玄武质岩浆占所有岩浆总合的８０%。（） 4.溶解到岩浆中的气体对岩浆的性质不产生什么样的影响。（） 5.火山喷出的气体大部分是水蒸气，但是，大多数岩浆原生水的含量不超过３%。（） 6.熔岩的流动性主要取决于粘性。而粘性于主要取决于熔岩的成分，基性熔岩含铁镁成分多，比重大故粘性大不易流动。（） 7.熔岩的流动性与温度有关，温度越高，其粘性降低、因此，更易流动。（） 8.岩浆中二氧化硅的含量的多少对岩浆的粘性没有影响。（） 9.玄武岩质成分的岩浆通常流动缓慢，故多形成块状熔岩。（） 10.流纹质熔岩粘性很大所以流动缓慢。（） 11.安山质熔岩与流纹质熔岩由于岩浆粘性大，尤以酸性岩浆为甚，它们喷发时常很猛烈。（） 12.在大型复式火山锥的斜坡上可形成数个寄生锥。（） 13.有的人认为火山喷发的形式演化顺序是熔透式→裂隙式→中心式，现代火山多为中心式，而冰岛的火山是现代裂隙式火山的典型代表。（） 14.火山有活火山和死火山，一旦火山停止喷发，它就变成了死火山，永远不会再喷发了。（） 15.火山活动对于人类来讲是百害而无一利。（） 16.火山灰很容易风化形成较为肥沃的土壤。（） 17.地下的岩浆活动可能触发毁灭性地震。（） 18.火山喷发的尘埃悬浮在大气中可以保持许多年。（） 19.现在所有的热泉都与火山作用有密切关系。（） 20.含水的岩石其熔点低于不含水的岩石。（） 21.上地幔的成分很像在蛇绿杂岩体中所见到的橄榄岩。（） 22.安山质和流纹质的岩浆只能从陆壳物质的部分重熔中分异出来。（）
火山石使用注意事项 火山石（俗称浮石或多孔玄武岩）是一种功能型环保材料，是火山爆发后由火山玻璃、矿物与气泡形成的非常珍贵的多孔形石材，火山石中含有钠、镁、铝、硅、钙、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质和微量元素，无辐射而具有远红外磁波，在无情的火山爆发过后，时隔上万年，人类才越来越发现它的可贵之处。我公司已将其应用领域扩大到建筑、水利、研磨、滤材、烧烤炭、园林造景、无土栽培、观赏品等领域，在各行各业中发挥着无法替代的作用。 火山石使用注意事项 1.由于火山石在大块破碎和运输过程中，会因摩擦撞击产生部分残渣和混入其他杂物粉体，直接入缸会造成水体浑浊，请先使用清水浸泡24 小时，然后经过数次淘洗，将石孔中的矿物等残渣，以及包装过程中的其他化学成分滤净，就可以放入缸中使用。 2.火山石一般情况下有着软化PH值碱性的功效总体来说偏酸。但也不排除与特殊水质以及其他滤材石料产生碱性的情况,放置初期请时常 测试缸内PH值，以免出现特殊情况对鱼儿幼苗造成伤害。一般情况下火山石对水PH值的影响为0。3-0。5之间。 3.使用3-6个月后，由于火山石内矿物质的消耗，建议更换新的火山石。也可以用饱和盐水将使用后的火山石浸泡30个小时，再用清水充分淘洗净杂质后继续使用。这就是所谓的火山石再造过程。（饱和盐水就是指在不断往水中加入食盐，食盐不断融化，直到加入食盐不再融化为止时的水与盐的混合溶液。）
火山石、麦饭石与吸氨沸石作为无毒无异味的天然非金属过滤矿物材料，可以自由搭配组合使用，或针对专门鱼种放置使用，已经在观赏水族领域逐渐普及。现阶段，火山石被水族玩家主要在培养硝化菌和过滤及为鱼体营造自然增色环境造景等方面使用。可以作为底砂直接铺在缸底或者将其装在过滤循环系统中使用。使用数量可以根据鱼的种类、鱼的数量多少、其他过滤材料比例、鱼缸大小等问题决定。不能过于迷信和依赖某种过滤材料，应多种搭配组合使用。
3 岩浆作用、变质作用与板块构造 岩石圈内发生的三种相关的地质作用——岩浆作用（侵入和喷发）、变质作用和变形作用大都与板块的分裂、俯冲和碰撞有着密切的联系。 3．1 岩浆作用与板块构造 地球内部的温压条件与岩浆的形成有着明显的关系。岩浆是一种炽热的，具有极强活动力的熔融体。通常在地下深处高温高压下岩浆形成时，与周围环境处于平衡状态。但岩石圈一旦发生破裂或产生压力差，平衡被打破，岩浆就会上升。由于受到上覆地壳的挤压，一部分岩浆在地壳深处缓慢冷却结晶，一部分可以达到离地表较近的浅处较快冷却结晶，或者冲破地壳以火山的方式喷溢出来迅速冷却。 地质学家把这种岩浆的形成（熔融）、运移和冷凝的整个过程中，岩浆自身的变化以及对周围岩石影响的全部地质过程叫做岩浆作用。包括有侵入作用和火山作用两种类型。 （1）侵入作用 由结晶粗大的矿物组成的花岗岩是怎样形成的呢？根据花岗岩与周围沉积岩之间截然不同的岩性和不协调的接触关系，以及与花岗岩接触处的沉积岩的矿物成分和结晶程度发生显著的热力烘烤现象，可以证明花岗岩是来自地下深部炽热的熔融物质所形成。当这些熔融的岩浆上升到离地表不远的深处（3公里以下），由于十分缓慢的冷却，矿物有充分的时间来形成自己的晶形。最后形成规模较大的岩基，有时也有规模较小的称为岩株，岩株常在深部与岩基相连。 除了深成的花岗岩之外，岩浆也可以上升到更接近地表的地方（＜ 3km），但规模要小得多，冷却得更快，因此结晶颗粒比深成岩要细，常呈斑状或似斑状结构。岩体与周围岩石不协调的侵入关系可形成岩墙（岩脉），此外与围岩的协调侵入关系还可形成岩床和岩钟（图5-17）。 陆壳板块内的侵入作用常形成富硅铝的花岗岩，洋壳板块内的侵入作用则形成富含铁镁质的橄榄岩、辉长岩和中性的闪长岩，但规模都远比花岗岩小。 （2）火山作用 火山喷发是十分壮观的地球内部能量-物质突然释放事件（图5-18）。一次大规模的火山喷发所释放的能量远远超过原子弹爆炸。如1980年5月18日美国圣海伦斯火山爆发，其释放能量相当于1945年美国投向广岛的第一颗原子弹的500倍。如果从体积和质量上来看，显然海底火山更为重要，它是大洋盆地海底地貌形成的重要作用过程。
岩石的观察与描述及实例 (2011-06-10 15:26:47) 转载▼ 标签： 石英晶 安山 斜长石 斑状结构 黑云母 杂谈 岩石的观察与描述及实例 岩浆岩的观察和描述 对各类岩浆岩的观察和描述，要从以下方面入手： l．颜色 岩浆岩的颜色大致可分为浅色、中色和暗色几种。观察时，应分出原生色（即新鲜面的颜色） 及次生色（即经过次生变化后风化面的颜色）。原生色可反映岩石的成分及形成环境，次生色可 反映岩石的经历过程。 深成岩的颜色深浅，是暗色矿物含量和浅色矿物含量比率的反映。辉长岩、撖榄岩为深色； 闪长岩为中色；花岗岩、霞石正长岩为浅色。 浅成岩的颜色深浅，多受矿物拉度大小。结晶程度的影响，如微晶和隐晶质岩石比相同成分 的深成岩颜色深。 喷出岩的颜色深浅，则受到岩石成分、次生变化、结晶程度等方面的影响。此外，还受到强 烈氧化燃烧作用的影响。通常玄武岩类多呈黑、黑绿色、蚀变后呈中绿～浅绿色；安山岩类呈深 灰、暗紫～紫红色；流纹岩类呈浅灰～粉红色。 描述岩石颜色时，应分出新鲜面（原生色），风化面（次生色），分别加以描述。2．结构 显晶质岩石，其主要造岩矿物粒度大致相等时，应写出粒度与习惯用结构名称。如中粒辉长 结构、粗粒花岗结构、中粒二长结构、粗粒半自形结构等； 隐晶质至玻璃质岩石，应写明隐晶质结构或半晶质结构，或玻璃质结构。 具隐晶质至玻璃质的岩石，以及其它显微结构的岩石，只有在岩石薄片鉴定的情
沉下，才能 定出其具体结构。 3．构造 最常见的岩浆岩构造的种类不多，只须准确描述即可。侵入岩多具块状、斑杂状、条带状构 造；喷出岩则多具气孔、杏仁、流纹构造等。 4．矿物成分 对矿物成分的观察和描述应包括以下内容：矿物名称、物性特点、粒度大小、百分含量等。 对显晶质等粒结构的岩石，应描述主要矿物、次要矿物、副矿物、次生矿物。描述时应按含 量多的先描述，含量少的后描述，即“先多后少”的顺序。 对矿物特征的描述应包括以下几方面：颜色、形态及鉴定特征（包括可反映岩石的结构、构 造等特征）、粒度、目估百分含量等。 岩石具斑状或似斑状结构时，应首先指明斑晶矿物在整个岩石中的目估百分含量，然后以斑 晶矿物含量“先多后少”的顺序描述其特征。接着描述基质中矿物的特征，如矿物粒度呈细粒时， 其描述顺序与要求同前述。当基质粒度小于细粒时，只要求指明主、次要矿物．不要求作详细描 述。 2 玢岩和斑岩的区别：由基性斜长石和暗色矿物作斑晶的岩石称为：××玢岩；以钾长石和石 英作斑晶的岩石称为：××斑岩。 岩浆岩描述实例 1 ．深成岩——橄揽辉长岩 肉眼描述：新鲜面暗灰色，风化面暗褐色。中粒辉长结构，颗粒均匀，颗粒直径在2－5mm。 块状构造。岩石比较新鲜。暗色矿物主要为黑色的辉石，呈近于短轴状的颗粒，有时可见解理。 其次，可见少量黄绿色（或暗绿），油脂光泽的橄榄石和具珍珠光泽的黑云母。暗色矿物含量约 50％。浅色矿物为斜长石，呈长板状，白色至灰色，玻璃光泽，含量约50％。镜下描述：岩石新鲜，未经蚀交。主耍矿物为普通辉石、基性斜长石，次要矿物为橄榄石、 黑云母。辉长结构。 岩石定名：橄榄辉长岩 2 ．浅成岩——闪长玢岩 肉眼描述：浅灰色，斑状结构，块状构造。斑晶成分为灰白色板状斜长石和绿色柱状角闪石，
第七章岩浆作用与变质作用 第一节岩浆作用 通过对火山的观察、岩浆岩的研究和地球物理资料的分析认为，在地壳深部或上地幔的局部地段中存在一种炽热的、粘度较大并且富含挥发分的硅酸盐熔融物质。这种处在1 000度左右高温下的物质在常压下将呈液态，但在几千兆帕斯卡的压力下很可能处于潜柔状态，具有极大的潜在膨胀力。一旦构造运动破坏了地下平衡使局部压力降低时，炽热物质立刻转变为液态，同时体积膨胀形成岩浆。可见，岩浆（magma）是在地壳深处或上地幔形成的、以硅酸盐为主要成分的、炽热、粘稠并富翁挥发分的熔融体。 岩浆形成后，沿着构造软弱带上升到地壳上部或喷溢出地表．在上升、运移过程中。由于物理化学条件的改变，岩浆的成分又不断发生变化，最后冷凝成为岩石，这一复杂过程称为岩浆作用（magmatism），所形成的岩石称为岩浆岩（magmanc rock）。根据岩浆是侵入地壳之中或是喷出地表，岩浆作用可分为侵入作用和喷出作用；相应地，所形成的岩石分别称为侵入岩和喷出岩（或火山岩）。 根据SiO2含量，岩浆可分为四种基本类型，即酸性岩浆（SiO2>65％）、中性岩浆（52%～65％）、基性岩浆（45％～52％）和超基性岩浆（<45 ％）。随着Si02含量减少，岩浆中MgO、FeO含量增多，岩浆的颜色加深，相对密度增大，粘度变小。 一、喷出作用 （－）火山喷发现象与喷发类型 喷出作用又称为火山作用（volcanism）。火山喷发过程极为复杂，在不同地区以及不同的岩浆作用阶段，所喷出的物质和喷发类型备不相同。有的喷发很平静，岩浆沿裂隙通道上升，缓慢地流出地表，边流动边冷凝；有的非常强烈，岩浆喷出时具有猛烈的爆炸现象，可将大量的气体、岩浆团块和固体碎屑喷射到火山口以外，在火山口上空形成巨大烟柱。 1985年11月13日，哥伦比亚托马利省一座沉睡了400年的内瓦多德尔鲁伊斯火山突然爆发，周围几个城镇被七八米厚的岩浆、石块和火山灰掩埋，造成两万多名居民死亡。我国较晚的一次大规模火山活动是黑龙江省德都县五大连池的火山喷发，始于1719年，l 720～1721年大量喷发，结果造成熔岩阻塞白河河道，集水形成五个相互联系的堰塞湖，即五大连池。 随着地球演化和地壳加厚，火山活动有逐渐减弱的趋势。根据火山活动的时间，可将火山分为：死火山，即人类历史以来不再活动的火山；休眠火山，是在人类历史上曾有过活动而近百年来停止活动的火山；活火山，是现在正在活动或近百年来有过活动的火山。死火山也有可能再度活动而变为活火山。我国台湾屏东县的鲤鱼山火山（1980年7月7日爆发）即为活火山。 由于岩浆的化学成分、物理性质、火山通道的形状及喷发环境等的不同，因此，喷发类型是多种多样的。按火山通道的形状，可分为裂隙式喷发和中心式喷发。 l. 裂隙式喷发（fissure eruption） 岩浆沿一个方向的大断裂或断裂群上升，喷溢出地表，称为裂隙式喷发。这种喷发火山口不呈圆形，而是长达数十公里以上的断裂带，或者火山口沿断裂带成串珠状排列，往下可连成墙状通道。裂隙式喷发以粘性小、流动性大的基性熔浆为主，多表现为沿裂隙缓慢溢出，然后沿地面向各个方向流动而形成熔岩被，面积可达几十万平方公里，厚达几百米甚至超过千米。在地质历史早期，由于地壳较薄，因而火山喷发以裂隙式为主。现代或近代裂隙式喷发主要局限在大洋中脊和大陆裂谷带上。大洋中脊上的裂谷，是全球规模的张裂系统，由于其反复裂开和玄武质岩浆的喷发与充填，构成了洋壳的一部分。大陆上的裂隙式喷发，如四
火山石的作用及使用方法详解 关于火山石的特性什么的我就不做过多介绍了，大家可以看下火山石，这里我只针对火山石在水族领域的作用及使用方法和注意事项给广大鱼友做下介绍。 一、火山石生物滤料的物理特性： 1、外观形状：无尖粒状，对水流阻力小，不易堵塞，布水布气均匀；表面粗糙，挂膜速度快，反冲洗时微生物膜不易脱落。 2、多孔性：火山岩是天然蜂窝多孔，是菌胶团最佳的生长环境。 3、机械强度：经国家质检部门为5.08Mpa，实践证明可以耐得住不同强度的水力剪切作用，使用寿命远远长于其它滤料。 4、PH值为6。5左右，中性偏弱酸性 二、火山岩生物滤料的化学特性：化学成份如下： 化学成分 SiO2 CaO MgO Fe2O3 FeO Al2O3 TiO2 K2O Na2O 含量 % 53.82 8.36 2.46 9.08 1.12 16.89 0.06 2.30 2.55 1、生物化学稳定性：火山岩生物滤料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应。 2、表面电性与亲水性：火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快。 3、对生物膜活性的影响方面：作为生物膜载体，火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。火山岩石材抗风化、耐气候、经久耐用；吸声降噪有利于改善听觉环境；古朴自然避免眩光，有益于改善视觉环境；吸水防滑阻热有益于改善体感环境。
三、火山石在水族领域的作用： 1、活水 火山岩可以使水中的离子活跃（主要是增加了氧离子的含量）并且可以轻微释放a射线和红外线，这些对鱼儿包括人类都是有好处的。而火山石的消毒作用也是不可忽视的，加入水族箱中，可以有效地防治病患 2、稳定水质 这里又包含了两个部分：PH的稳定，它可以适当的调节过于酸或者过于碱的水自动调整到接近中性。矿物质含量的稳定，火山石有释放矿物质元素和吸收水中杂质的双重特性，当过少或过多的时候，它的释放和吸附作用就产生了。而罗汉鱼起头以及增色时水质PH值的稳定性，是至关重要的。 3、诱色 火山石颜色鲜艳自然, 对于罗汉, 红马, 鹦鹉, 红龙,三湖慈鲷等等众多观赏鱼类都有显著的诱色作用特别是罗汉有身体与周围物体颜色相靠近的特点，火山岩的红色会诱导罗汉的颜色也逐步发红。 4、吸附 火山石具有多孔，表面积大的特点，可以吸附水中的有害细菌和对生物体产生影响的重金属离子如铬、砷等，甚至包括一些水中残留的氯。在水族箱内放置火山石可以吸附过滤器吸滤不掉的残渣以及粪便保持缸内的水质清洁。 5、嬉戏道具 绝大多数鱼儿特别是罗汉都不是多只混养，它们也会孤单寂寞，并且罗汉有喜欢摆弄石头营造家园的习性，所以，重量轻盈的火山石成了它嬉戏的良好道具。 6、促进新陈代谢 火山石释放的微量元素可以促进动物细胞的代谢，并且带出体内的有害卤化物，清理细胞中的脏东西。 7、优化生长 火山石还可以使动物体内的蛋白质合成提高，并且增强免疫能力，并且在一定程度上增加罗汉的运动性。这一点在罗汉起头时也有很大的作用。 8、硝化细菌的培养 火山石的多孔性产生的高表面积是培养水中硝化细菌的良好温床，并且其表
第四章岩浆作用与火成岩 岩石是由矿物组成的，地壳是由岩石组成的，地壳中的岩石种类繁多，按成固分为三大类。 岩石：岩浆岩——岩浆冷凝形成的 沉积岩——由外力作用在地表条件下形成 变质岩——由变质作用形成 不同的矿产往往何某种岩在有成固上的联系，三大类岩石中均蕴藏有丰富的矿产资源，某些岩石本身就是重要矿产。通过学习重点要求了解三大岩类的形成过程，基本特征何识别鉴定方法，达到能识别常见岩石的要求。 第一节喷出作用与喷出岩 一、岩浆岩浆作用岩浆岩 1、岩浆 是在地下深处形成的具高温、高压并富含挥发份的硅酸盐熔融体。 2、岩浆作用 岩浆的形成、运移直至冷凝成岩石的全过程。 岩石作用侵入作用——岩浆在地下不同深度冷凝成岩的过程。 喷出作呕你岩浆喷出地表，形成火山的作用。 3、岩浆岩 由岩浆冷凝而形成的岩石 岩浆岩:①、侵入岩——由侵入作用形成 ②、喷出岩——由喷出作用形成 二、喷出作用与喷发产物 岩浆的作用冲破上覆地层，喷出地表形成火山的做偶那个叫喷出作用。又称 火山作用，其喷发的产物主要有三类。 1、气体喷发物 气体以水蒸气为主，含量常达60℅以上，此外含有CO2 H2S 、S 、CO 、H2、 HCL、NH3、NH4CL、HF等。 2、固体喷发物 气体为光冷凝的岩浆物质；未冷凝的岩浆喷射到空气中冷凝成固体，被气体冲 破的围岩三部分构成，统称为火山碎屑物质。按大小和物质分为： ⑴、火山灰粒径〈2 mm 的火山碎屑物质 ⑵、火山角粒径〈2—50mm的火山碎屑 ⑶、火山弹〉50mm 在空中动态下冷凝，外形有纺锤型、麻花型 ⑷、火山集块〉50mm 块状、大小悬殊、棱角分明 3、液体喷发物（熔岩） 失去了大量气体的岩浆称熔岩，从火山口中流出，呈舌状，沿地面斜坡和山谷 流动，称熔岩流，大面积分布称熔岩被遇地形成陵玖形成熔岩瀑布等 三、岩浆的化学成分，主要由O、Si、AL、Fe、Mg、Ca、K、Na、Mn、Ti等，此外 含H2O、CO2、SO2等挥发，均呈氧化物存在，最多的是SiO2氧化铁、氧化镁等 随SiO2含量变化而变。 根据SiO2的含量，分四种类型：超基性岩浆 SiO2〈45℅ 基性岩浆 SiO2 45—52℅ 中性岩浆 SiO2 52—65℅
火山石 火山石（俗称浮石或多孔玄武岩）是一种功能型环保材料，是火山爆发后由火山玻璃、矿物与气泡形成的非常珍贵的多孔形石材，火山石中含有钠、镁、铝、硅、钙、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质和微量元素，无辐射而具有远红外磁波，在无情的火山爆发过后，时隔上万年，人类才越来越发现它的可贵之处。 火山石（玄武岩）的特性 火山岩生物滤料的物理特性 1、外观形状：无尖粒状，对水流阻力小，不易堵塞，布水布气均匀；表面粗糙，挂膜速度快，反冲洗时微生物膜不易脱落。 2、多孔性：火山岩是天然蜂窝多孔，是菌胶团是佳的生长环境。 3、机械强度：经国家质检部门为5.08Mpa，实践证明可以耐得住不同强度的水力剪切作用，使用寿命远远长了其它滤料。 4、密度：密度适中，反冲洗时容易悬浮且不跑料，可以节能降耗。 火山岩生物滤料的化学特性 化学成分53.82％SiO2 8.36％CaO 2.46％MgO 9.08％Fe2O3 1.12％FeO 16.89％Al2O3 0.06％TiO2 2.30％K2O 2.55％Na2O 1、生物化学稳定性：火山岩生物滤料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应。 2、表面电性与亲水性：火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快。 3、对生物膜活性的影响方面：作为生物膜载体，火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。 火山岩生物滤料的水力学特性 1、空隙率：内外平均孔隙率在40%左右，对水的阻力小，同时与同类滤料相比，所需滤料量少，同样能达到预期过滤目标。
2、比表面积：比表面积大、开孔率高且惰性，有利于微生物的接触挂膜和生长，保持较多的微生物量，有利于微生物代谢过程中所需的氧气与营养物质及代谢产生的废物的传质过程。 3、滤料形状与水的流态：由于火山岩生物滤料是无尖粒状，且孔径大多数比陶粒要大，所以在使用时对水流的阻力小，节省能耗。 它的特点是因孔隙多、质量轻、强度高、保温、隔热、吸音、防火、耐酸碱、耐腐蚀，且无污染、无放射性等，是理想的天然绿色、环保节能的原料。 物理性能指标： 性能指标单位检测结果性能指标单位检测结果 容重Kg/m 3 430-870 吸水率11.7％-17.03％ 松散容重3 520Kg/m 筒压强度1.218 Mpa 含水率1 ％机械强度5.08 Mpa 导热系数w/(m ﹒k) 0.326 软化系数无0.84 表观密度Kg/m 3 640-860/(390 Ⅹ 240 Ⅹ 190) 空心率% 48/(390 Ⅹ 240 Ⅹ 190) 火山石在水族领域的作用 火山石的作用1：活水。火山岩可以使水中的离子活跃（主要是增加了氧离子的含量）并且可以轻微释放a射线和红外线，这些对鱼儿包括人类都是有好处的。而火山石的消毒作用也是不可忽视的，加入水族箱中，可以有效地防治病患 火山石的作用2：稳定水质。 这里又包含了两个部分：PH的稳定，它可以适当的调节过于酸或者过于碱的水自动调整到接近中性。矿物质含量的稳定，火山石有释放矿物质元素和吸收水中杂质的双重特性，当过少或过多的时候，它的释放和吸附作用就产生了。而罗汉起头以及增色时水质PH值的稳定性，是至关重要的。 火山石的作用3：诱色。 火山石颜色鲜艳自然, 对于罗汉, 红马, 鹦鹉, 红龙,三湖慈鲷等等众多观赏鱼类都有显著的诱色作用特别是罗汉有身体与周围物体颜色相靠近的特点，火山岩的红色会诱导罗汉的颜色也逐步发红。