地质科学

火成岩的形成涉及几个阶段：

1. 岩浆生成： 岩浆是通过地壳和地幔内岩石的部分熔化而产生的。 这可能是由高温、压力变化以及引入挥发物（水、气体）降低熔点等因素引起的。 矿物质.
2. 岩浆迁移： 岩浆的密度低于周围的岩石，会穿过地壳上升，并可能积聚在地表下方的岩浆室中。 这些腔室的大小不等，从小袋到大型储库。
3. 冷却凝固： 当岩浆移向地表或滞留在岩室内时，它开始冷却。 当它冷却时，岩浆内的矿物质开始结晶并形成固体结构。 冷却速率影响所得矿物晶体的尺寸。 正如地球表面所见，快速冷却会导致细粒岩石的形成，而地球深处较慢的冷却会导致更大的晶体。
4. 挤压和侵入： 如果岩浆到达地球表面，则称为熔岩。 当熔岩从某个地方喷发时 火山，它迅速冷却并形成火山岩或喷出火成岩。 如果岩浆仍然被困在地表以下并在那里冷却，它就会形成侵入岩或深成火成岩。

在地质学和地球历史中的重要性：

1. 地质历史： 火成岩为了解地球地质历史提供了重要的见解。 组成， 矿物学，火成岩的纹理可以揭示有关其形成过程中的条件和过程的信息。 通过使用放射性测年技术研究这些岩石的年龄，地质学家可以建立过去火山活动和构造事件的时间表。
2. 板块构造: 火成岩在板块构造理论中发挥着重要作用。 许多火成岩与板块边界有关，由于构造板块的运动和相互作用，在板块边界处发生岩浆生成和火山活动。 世界各地火成岩的分布为大陆运动和洋盆开合提供了证据。
3. 矿物资源： 一些火成岩，例如 花岗岩 和 玄武岩，被用作有价值的建筑材料。 此外，火成过程有助于形成 矿床，包括有价值的矿石，如 铜, 金及 镍.
4. 古气候重建： 火山喷发将气体和颗粒释放到大气中，影响地球的气候。 通过研究古代火山岩的矿物学和化学，研究人员可以推断过去的大气状况以及火山活动对全球气候的影响。

总之，火成岩为了解地球的过去、现在和未来提供了一个窗口。 它们提供了对地质过程、构造活动、气候历史和宝贵矿产资源的见解，这些资源塑造了地球数百万年的演化。

火成岩是通过熔融物质（称为岩浆或熔岩）的凝固和冷却形成的。 形成过程包括几个阶段：

1. 岩浆生成： 岩浆是通过部分熔化过程在地壳或上地幔深处产生的。 多种因素，例如高温、压力变化和挥发物（水和气体）的存在，都会导致岩石熔化。 当岩石融化时，密度较低的成分会上升，形成岩浆。
2. 岩浆成分： 岩浆的成分因烃源岩和部分熔融程度而异。 岩浆主要由硅酸盐矿物组成，硅酸盐矿物是硅和氧的化合物，以及其他元素，例如 铝, 铁、镁、钙和钾。
3. 岩浆迁移： 岩浆的密度低于周围的岩石，因此它往往会穿过地壳上升。 它可以垂直或横向迁移，通常积聚在地表下方的岩浆室中。 这些房间可能相对较小，如火山弧中的房间，也可能非常大，如岩基的情况。
4. 冷却凝固： 当岩浆移向地球表面或仍被困在地下室中时，它开始向周围环境散失热量。 这种冷却导致岩浆内的矿物质结晶并形成固体结构。 冷却速率显着影响矿物晶体的尺寸。 地表熔岩经历的快速冷却会产生细粒岩石，而地表下的缓慢冷却则允许较大晶体的生长。
5. 挤压和侵入： 如果岩浆到达地球表面，则称为熔岩。 熔岩在火山活动期间喷发，并在与大气接触时迅速冷却，形成喷出的火成岩。 由于快速冷却过程，这些岩石具有小晶体。另一方面，如果岩浆在地表以下冷却并凝固，就会形成侵入性火成岩。 由于冷却速度较慢，这些岩石会形成较大的晶体。 侵入岩可以通过侵蚀或隆起暴露在地表，露出岩基、岩脉和岩基等特征。
6. 分类： 火成岩根据其矿物成分和质地进行分类。 从成分上看，火成岩可分为长英质岩（富含 长石 和二氧化硅）、中间体、镁铁质（富含镁和铁）或超镁铁质（二氧化硅含量非常低）。 质地是指岩石内矿物颗粒的大小和排列，它可以是显晶质（可见晶体）、隐晶质（微观晶体）、斑状（大小晶体）、玻璃状（无晶体）或气泡状（有气泡） ）。

总之，火成岩的形成涉及岩浆或熔岩中矿物质的结晶。 这些岩石的具体成分、质地和位置提供了有关地质过程、构造活动和地球历史的宝贵信息。

火成岩根据其矿物成分、质地和其他特征进行分类。 地质学中常用的分类系统将火成岩分为两大类：侵入岩（深成岩）和喷出岩（火山岩）。 这些组根据矿物成分和质地进一步细分。 以下是分类的基本概述：

1. 侵入（深成）火成岩： 这些岩石由岩浆形成，岩浆在地表下冷却并凝固。 较慢的冷却速度有利于可见矿物晶体的生长。 侵入岩往往具有粗粒结构。

1.1. 花岗岩： 富含 石英 与长石、花岗岩一样，是常见的侵入岩。 它颜色浅，常用于建筑。

1.2. 闪长岩: 闪长岩的成分介于花岗岩和花岗岩之间 长袍。 它包含 斜长石, 辉石， 而有时 闪石.

1.3. 辉长岩： 辉长岩是一种主要由辉石和富钙斜长石组成的镁铁质岩石。 它相当于玄武岩的侵入体。

1.4. 橄榄岩: 橄榄岩是一种超镁铁质岩石，由以下矿物组成 黄绿 和辉石。 它经常出现在地幔中。

2. 喷出（火山）火成岩： 这些岩石是由喷发到地球表面的熔岩形成的。 快速的冷却速率导致细粒结构，但一些喷出岩也可以表现出斑状结构，较大的晶体（斑晶）嵌入更细的基质中。

2.1. 玄武岩： 玄武岩是一种常见的喷出岩，呈深色，富含铁和镁。 它经常形成火山地貌和洋壳。

2.2. 安山岩: 安山岩的成分介于玄武岩和英安岩之间。 它含有斜长石、角闪石和辉石。

2.3. 流纹岩: 流纹岩是一种富含二氧化硅的细粒火山岩。 它是花岗岩的挤压物，通常呈浅色。

3. 火山碎屑火成岩： 这些岩石是由火山爆发时喷出的火山灰、灰尘和碎片形成的。 它们可以具有多种成分和纹理。

3.1. 凝灰岩: 凝灰岩是由固结的火山灰组成的岩石。 它的成分和质地可能会有所不同，具体取决于灰烬颗粒的大小。

3.2. 火成岩: 火凝灰岩是一种由热火山碎屑流形成的凝灰岩。 由于沉积过程中的高温，它通常具有焊接纹理。

值得注意的是，火成岩的分类不仅限于这些例子。 每个类别中都有一系列具有不同成分和纹理的岩石类型。 此外，现代地质学还考虑矿物学和化学分析，以及岩石形成和地质历史的背景，以完善火成岩的分类。

火成岩主要由熔融物质（岩浆或熔岩）结晶而成的矿物质组成。 火成岩的矿物成分在确定岩石的性质、外观和分类方面起着重要作用。 以下是火成岩中发现的一些常见矿物：

1.石英： 石英是火成岩中的常见矿物，特别是在花岗岩和流纹岩等长英质岩石中。 它由硅和氧组成，通常呈透明玻璃状晶体。

2.长石： 长石是一组矿物，是许多火成岩的重要组成部分。 两种主要类型是：

• 正长石 长石： 正长石常见于长英质岩石和中间岩石中，可以使岩石呈现粉红色、微红色或灰色。
• 斜长石： 斜长石在中基性岩石中更为常见。 其成分多种多样，从富含钙（calcic）到富含钠（sodic）的品种，从而产生一系列颜色。

3.橄榄石： 橄榄石是一种在橄榄岩和玄武岩等超镁铁质岩石中发现的绿色矿物。 它由镁、铁和二氧化硅组成。

4. 辉石： 辉石矿物，如 辉石 和 角闪石，常见于镁铁质和中间岩石中。 它们颜色深，富含铁和镁。

5.角闪石： 角闪石等角闪石矿物存在于中间岩石和一些镁铁质岩石中。 它们的颜色较深，通常与岩浆形成过程中水的存在有关。

6. 黑云母 和 白云母: 这些是类型 小 常在长英质岩石中发现的矿物。 黑云母呈深色，属于镁铁质矿物组，而白云母呈浅色，属于长英质矿物组。

7. 长石： 这些矿物的成分与长石相似，但二氧化硅含量较少。 例子包括 霞石 和 白云石。 它们存在于某些富含碱的火成岩中。

8. 磁铁矿 和 钛铁矿: 这些矿物质是铁和 钛 存在于镁铁质和超镁铁质岩石中。

这些矿物的特定组合及其相对比例决定了火成岩的总体矿物成分。 这种成分以及质地（矿物的粒度和排列）有助于地质学家对岩石的起源和地质历史进行分类和了解。 此外，含量较少的副矿物也可以提供有关岩石形成条件的重要线索。

鲍文反应系列 是地质学中的一个概念，解释了矿物质从冷却的岩浆中结晶的顺序。 它是由加拿大地质学家 Norman L. Bowen 在 20 世纪初开发的。 这个概念对于理解火成岩的矿物成分以及不同类型岩石之间的关系至关重要。

鲍文反应级数分为两个分支：不连续级数和连续级数。 这些系列代表了岩浆冷却时矿物结晶的顺序，系列中较高的矿物在较高温度下结晶。

不连续系列： 该系列涉及的矿物在从冷却的岩浆中结晶时具有明显的成分变化。 这包括：

1. Ol/Pyx 系列（橄榄石-辉石系列）： 该系列矿物为橄榄石和辉石。 橄榄石在较高温度下结晶，其次是辉石在较低温度下结晶。
2. 钙斜长石系列： 该系列涉及富含钙的斜长石的结晶，例如钙长石。 它从较高的温度开始，并随着岩浆冷却而持续。
3. 钠斜长石系列： 该系列包括富钠斜长石，例如钠长石。 它的结晶温度低于富含钙的斜长石。

连续系列： 连续系列中的矿物的成分在结晶时逐渐变化，在两个端元矿物之间形成固溶体。 连续系列包括：

1. 钙钠斜长石系列： 该系列涉及富钙斜长石和富钠斜长石之间的固溶体。 随着岩浆冷却，斜长石的成分逐渐从富含钙转变为富含钠。
2. 角闪石-黑云母系列： 该系列矿物包括角闪石（如角闪石）和黑云母。 这些矿物质的成分随着冷却而逐渐变化。
3. 钠钾长石系列： 该系列包括富钠长石和富钾长石之间的固溶体。 随着岩浆冷却，成分从富含钠转变为富含钾。

鲍文反应系列的概念有助于解释为什么某些矿物通常一起出现在特定类型的火成岩中。 当岩浆冷却时，矿物质根据其熔点和化学成分以可预测的顺序结晶。 这对于了解岩浆的矿物演化、不同岩石类型的形成以及地壳和地幔内发生的过程具有重要意义。

火成岩可以在各种环境中形成，每种环境都提供了影响岩石形成类型的独特条件。 火成岩形成的主要环境是：

1. 侵入性环境： 在这些环境中，岩浆在地球表面以下冷却并凝固，从而形成侵入岩或深成火成岩。
   • 岩基： 大量岩浆在地壳深处凝固形成岩基。 它们可以覆盖广阔的区域，并且通常由花岗岩等粗粒岩石组成。
   • 股票： 与岩基类似但尺寸较小，岩群也由粗粒侵入岩组成，通常发现于岩基附近。
   • 堤坝： 堤坝是穿过现有岩层的板状侵入体。 由于在狭窄空间内快速冷却，它们通常具有更细粒度的纹理。
   • 窗台： 岩床是注入现有岩层之间的水平侵入物。 由于深度浅且冷却速度较慢，它们也往往具有更细粒度的纹理。
2. 挤压环境： 在这些环境中，熔岩喷发到地球表面，迅速冷却并凝固，导致喷出岩或火山火成岩​​的形成。
   • 火山锥： 它们是由熔岩、火山灰和火山碎屑等火山物质的堆积形成的。 不同类型的喷出岩可能与不同类型的火山锥相关，例如盾构 火山 （玄武岩熔岩）和成层火山（安山岩到流纹岩熔岩）。
   • 熔岩高原： 大规模火山喷发可 铅 厚厚的熔岩层堆积覆盖大片地区，形成熔岩高原。 这些高原通常由玄武岩熔岩组成。
   • 火山群岛： 当水下发生火山活动时，会导致火山岛的形成。 这些岛屿通常由玄武岩等喷出岩组成。
3. 火山碎屑环境： 在这些环境中，火山爆发会产生火山灰、火山弹和其他火山碎屑物质，这些物质会积聚并凝固。
   • 卡尔德拉斯： 大型火山爆发可能导致火山顶峰塌陷，形成火山口。 然后火山口会充满火山灰，形成由火山碎屑物质组成的火成岩。
   • 凝灰岩环和马尔斯： 这些环境中的火山爆发会导致火山碎屑物质喷出，在通风口周围形成凝灰岩环（固结灰烬）。 玛尔斯是由岩浆与地下水之间的爆炸性相互作用形成的浅火山口。

在每种环境中形成的火成岩的具体类型取决于岩浆的成分、冷却速率、压力、水的存在和周围的地质环境等因素。 通过研究各种环境中形成的火成岩，地质学家可以深入了解地球的地质历史、构造过程以及不同时期的条件。

火成岩由于其不同的矿物成分、耐久性、建筑适应性以及在有价值矿物形成中的作用而具有显着的经济重要性 存款。 以下是火成岩对经济做出贡献的一些方式：

1. 建筑材料： 许多火成岩因其耐用性和美观性而被用作建筑材料。 例如，花岗岩和玄武岩通常用作建筑物、纪念碑、台面和装饰目的的尺寸石材。
2. 碎石： 碎火成岩，如玄武岩和花岗岩，可用作混凝土、道路建设和铁路道碴的骨料。 这些材料为结构和运输网络提供强度和稳定性。
3. 矿藏： 某些类型的火成岩与有价值的矿藏有关。 例如，镁铁质和超镁铁质岩石可以蕴藏有价值的矿物，例如 铬铁矿, 铂金、镍和铜。
4. 贵金属和贱金属： 火成岩在形成过程中发挥着重要作用 矿床 含有黄金等贵金属， 银和铂，以及铜、铅等贱金属 锌。 这些沉积物可以通过诸如与火成岩侵入相关的热液活动等过程形成。
5. 宝石： 一些火成岩含有宝石级矿物，例如 石榴石, 锆石及 黄玉。 这些矿物质用于珠宝和其他装饰品。
6. 火山沉积物： 火山岩，包括火山灰和凝灰岩，作为陶瓷、玻璃生产等工业的原材料以及农业中的土壤改良剂（火山灰）具有重要的经济意义。
7. 地熱能源: 火成岩活动有助于产生地热能源。 岩浆加热地下水，形成地热库，可用于生产清洁和可再生能源。
8. 金属生产： 火成岩可以作为金属生产中使用的元素的来源。 例如，长英质火成岩可能含有稀有元素，例如 锂 和钽，这是现代电子产品所必需的。
9. 采石业： 开采火成岩用于各种用途，例如砾石、沙子和碎石，为采石业做出了贡献，并为基础设施发展提供了材料。
10. 休闲旅游： 火山景观等独特的地质构造吸引着游客和户外爱好者。 火山地区通常提供徒步旅行、攀岩和地质旅游的机会。

总之，火成岩在建筑、基础设施开发、采矿、能源生产和各个行业中具有重要的经济意义。 它们的矿物多样性和地质过程有助于形成推动经济增长和发展的宝贵资源。

世界各地有几个著名的火成岩地层，展示了地球的地质多样性和历史。 以下是一些突出的例子：

1. 巨人之路 （北爱尔兰）： 这个联合国教科文组织世界遗产以其由火山活动形成的独特的六角形玄武岩柱而闻名。 这些柱子是数百万年前玄武岩熔岩流冷却和收缩的结果。
2. 魔鬼塔（美国怀俄明州）： 引人注目的巨石由 phon石 斑岩，魔鬼塔是火成岩侵入的一个著名例子。 据信，它是在岩浆在地下凝固并随后通过侵蚀而暴露出来时形成的。
3. 维苏威火山（意大利）： 维苏威火山是世界上最著名的火山之一，因公元 79 年喷发并掩埋了庞贝古城而闻名。 这次喷发的火山产物和火山灰保存了城市的结构和文物。
4. 夏威夷火山国家公园 （美国夏威夷）： 该公园是基拉韦厄火山和莫纳罗亚火山等活火山的所在地，展示了持续不断的火山活动。 熔岩流和火山景观提供了对地球地质过程的深入了解。
5. 希普罗克 （美国新墨西哥州）： 船岩是一个火山颈，是一座古老火山的遗迹，它已经被侵蚀，留下了一个高耸的火山塞。 它被纳瓦霍族视为圣地。
6. 奥弗涅火山（法国）： 该地区的特点是存在一系列休眠火山，其中一些火山的历史已超过 6 万年。 多姆山 (Puy de Dôme) 是该地区的标志性山峰之一。
7. 乌鲁鲁（艾尔斯岩）和卡塔丘塔（奥尔加斯）（澳大利亚）： 乌鲁鲁和卡塔丘塔虽然不是火山，但它们是由长石岩组成的重要岩层 砂岩。 它们对阿南古原住民具有文化和精神重要性。
8. 火山口湖（美国俄勒冈州）： 这个深蓝色的湖充满了马扎马山的火山口，这座火山在数千年前的一次大规模喷发中崩塌了。 火山口和其中的湖泊是这次火山活动的结果。
9. 黄金瀑布（冰岛）： 黄金瀑布 (Gullfoss) 由赫维塔河 (Hvítá River) 形成，是位于间歇泉 (Geysir) 地热区附近的标志性瀑布。 周围的景观展示了冰岛的火山和地热活动。
10. 艾尔斯岩（乌鲁鲁）和卡塔丘塔（奥尔加斯）（澳大利亚）： 虽然不是火山，但这些巨大的砂岩地层是重要的地标，对土著阿南古人具有重要的文化意义。

这些构造凸显了火成岩过程和地质历史塑造地球表面的多种方式，留下了令人惊叹的景观和地标。