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玄武岩

玄武岩(basalt),洋壳主要组成,属基性火山岩。是地球洋壳和月球月海的最主要组成物质,也是地球陆壳和月球月陆的重要组成物质。1546年,G.阿格里科拉首次在地质文献中,用basalt这个词描述德国萨克森的黑色岩石。汉语玄武岩一词,引自日文。日本在兵库县玄武洞发现黑色橄榄玄武岩,故得名。

玄武岩是一种基性喷出岩,其化学成分与辉长岩辉绿岩相似,SiO2含量变化于45-~52-之间,K2O+Na2O含量较侵入岩略高,CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。矿物成份主要由基性长石辉石组成,次要矿物有橄榄石角闪石黑云母等,岩石均为暗色,一般为黑色,有时呈灰绿以及暗紫色等。呈斑状结构气孔构造杏仁构造普遍。

玄武岩体积密度为2.8~3.3g/cm3,致密者压缩强度很大,可高达300MPa,有时更高,存在玻璃质及气孔时则强度有所降低。玄武岩耐久性甚高,节理多,且节理面多成五边形或六边形,构成柱状节理。性脆,因而不易采得大块石料,由于气孔和杏仁构造常见,虽玄武岩地表上分布广泛,但可作饰面石材不多。

玄武岩的主要成份是二氧化硅三氧化二铝氧化铁氧化钙氧化镁(还有少量的氧化钾氧化钠),其中二氧化硅含量最多,约占百分之四十五至五十左右。


  玄武岩的颜色,常见的多为黑色、黑褐或暗绿色;在腾冲火山群附近的玄武岩多为青灰色,也有暗红色、橙色、黄色的。因其质地致密,它的比重比一般花岗岩石灰岩沙岩页岩都重。但也有的玄武岩由于气孔特别多,重量便减轻,甚至在水中可以浮起来。因此,把这种多孔体轻的玄武岩,叫做"浮石",在云南腾冲马站火山群脚下附近的村寨里,人们把这些多孔体轻的玄武岩叫做“泡石”。

玄武岩根据其成分不同可以分为拉斑玄武岩碱性玄武岩高铝玄武岩

按其结构不同可分为气孔状玄武岩杏仁状玄武岩玄武玻璃

按其充填矿物不同可分为橄榄玄武岩紫苏辉石玄武岩等。

按SiO2饱和程度和碱性强弱,玄武岩被分为两大类:

拉斑玄武岩(即亚碱性玄武岩),是SiO2过饱和或饱和的岩石。不含橄榄石霞石,以含斜方辉石易变辉石为特征。它的SiO2与全碱的关系是(Na2O+K2O)/(SiO2-39)的值小于0.37。

②碱性玄武岩,SiO2不饱和,富碱。含橄榄石和副长石(如霞石)、沸石等,后两种矿物有时与碱性长石或钾质中长石、钾质更长石一起,呈填隙物产于基质中;不含斜方辉石、易变辉石,仅含富钙的单斜辉石,即透辉石普通辉石。(Na2O+K2O)/(SiO2-39)的值大于0.37。

按产出的构造环境,玄武岩分4种:

①发育于深海洋脊的玄武岩。大致以每年1.5×1010吨速率自洋脊涌出,属拉斑玄武岩类,故又名深海拉斑玄武岩,以低含量的K2O、TiO2、全铁和P2O5、高含量的CaO,区别于其他玄武岩。由于海底扩张,来自洋脊的深海拉斑玄武岩成为洋壳的主要组成。

②发育于洋盆内群岛和海山的玄武岩。一般由拉斑玄武岩和碱性玄武岩复合构成,其成因可能与上地幔热柱活动有关。

③发育于岛弧和活动大陆边缘的玄武岩。一般近深海沟一侧和早期发育的是拉斑玄武岩,规模大,分布广,并可能是细碧角斑岩系列的组成部分;向大陆方向,碱含量增高,为碱性玄武岩,但也可以有拉斑玄武岩与之共生,它们形成于岛弧和造山活动最后阶段或稳定以后,通常规模较小而零散。所谓的高铝玄武岩以及共生的安山岩英安岩流纹岩等,出现于岛弧和造山带发育的中期。太古代晚期绿岩带的拉斑玄武岩,在成分和产状上可能相当于新生代岛弧的拉斑玄武岩。

④发育于大陆内部的玄武岩。它包括由裂隙喷发的大规模泛流拉斑玄武岩和少量的碱性玄武岩,它们受陆壳花岗物质混染。 [1]

月球玄武岩是构成月球的主要岩石之一,由月球外层约200公里深处形成的岩泉,经多次喷发(至少5次)在月表结晶(约1050℃)而成。是月球上最年轻的岩石,形成于距今33~37亿年间,几乎相当于已知的地球最古老岩石。月球玄武岩细粒、多孔,主要由辉石、斜长石钛铁矿组成。其中辉石含量约50~59-,普通辉石多于易变辉石;斜长石约20~29-,为培长石钙长石;钛铁矿含量约10~18-。次要矿物有橄榄石、铬铁矿-钛尖晶石陨硫铁、铁、方英石金红石磷灰石、白磷钙矿、铜、云母、镍黄铁矿及若干尚未鉴定出的矿物。月球玄武岩的化学成分变化较大,特别是Al2O3和FeO,分别变化于7~25-和5~25-之间,一般以贫硅,富钛、铁为特点。

由于玄武岩浆粘度小,流动性大,喷溢地表易形成大规模熔岩流和熔岩被,但也有呈层状侵入体的,如岩床等。

在高原地区常形成面积达数千至数十万平方千米的熔岩台地,有人称其为高原玄武岩,如印度的德干高原玄武岩。

在海洋则构成海岭和火山岛。与之有关的矿产有铜、钴、硫黄冰洲石、宝石等,其本身亦可作耐酸铸石原料。

玄武岩中的柱状节理在玄武岩熔岩流中,垂直冷凝面常发育成规则的六方柱状节理。

成因,一般认为,假设在均一基性的熔岩中有均匀分布的冷却中心(呈等边三角形分布,冷却中心距离彼此相等),然后,各向中心收缩,形成六方柱状节理。

玄武岩结晶程度和晶粒的大小,主要取决于岩浆冷却速度。缓慢冷却(如每天降温几度)可生成几毫米大小、等大的晶体;迅速冷却(如每分钟降温100℃),则可生成细小的针状、板状晶体或非晶质玻璃。因此,在地表条件下,玄武岩通常呈细粒至隐晶质或玻璃质结构,少数为中粒结构。常含橄榄石、辉石和斜长石斑晶,构成斑状结构。斑晶在流动的岩浆中可以聚集,称聚斑结构。这些斑晶在玄武岩浆通过地壳上升的过程中形成(历时几个月至几小时),也可在喷发前巨大的岩浆储源中形成。基质结构变化大,随岩流的厚薄、降温的快慢和挥发组分的多寡,在全晶质至玻璃质之间存在各种过渡类型,但主要是间粒结构、填间结构、间隐结构,较少次辉绿结构和辉绿结构。

玄武岩构造与其固结环境有关。陆上形成的玄武岩,常呈绳状构造、块状构造和柱状节理;水下形成的玄武岩,常具枕状构造。而气孔构造、杏仁构造可能出现在各种玄武岩中。

在爆发性火山活动中,炽热的玄武质熔岩喷出火口,随其着地前固结程度的差异,形成不同形状的火山弹:纺锤形火山弹、麻花形火山弹、不规则状火山弹,以及牛粪状、饼状、草帽状或蛇形和扁平状溅落熔岩团。 [2]

是由火山喷发出的岩浆冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石。它在地质学的岩石分类中,属于岩浆岩(也叫火成岩)。岩浆岩分侵入岩和喷出岩两种。其中侵入岩是地下岩浆在内力作用下侵入地壳上部,岩层冷却凝固而形成岩石,它的矿物结晶颗粒较大,代表岩石有花岗岩。喷出岩是地下岩浆在内力作用下,沿地壳薄弱地带喷出地表冷凝而形成岩石,它的矿物结晶颗粒细小,有的有流纹或气孔构造,代表岩石就是玄武岩。

火山爆发流出的岩浆温度高达摄氏一千二百度,因有一定的粘度,在地势平缓时,岩浆流动很慢,每分钟只流动几米远;遇到陡坡时,速度便大大加快。它在流动过程中,携带着大量水蒸汽和气泡,冷却后,便形成了各种变异的形状。 [3]

玄武岩,是生产"铸石"的好原料。"铸石"是将玄武岩经过熔化铸造、结晶处理,退火而成的材料。它比合金钢坚硬而耐磨,比铅和橡胶抗腐蚀。玄武岩还在一种铸钢先进工艺中,起到"润滑剂"的作用,可以延长铸膜寿命。同时,玄武岩还可以抽成玻璃丝,比一般玻璃丝布抗碱性强,耐高温性能好。

其中多气孔状的玄武岩,也称为浮石,其气孔多,质地坚硬,可以将将它搀在混凝土里,可以使混凝土重量减轻,不仅坚固耐用,同时有隔音、隔热等特点,是高层建筑轻质混凝土的良好骨料。浮石还是很好的研磨材料,可用来磨金属、磨石料;在工业上还可做过滤器、干燥器、催化剂等。同时也被广泛用于园林景观之中,主要用作假山,盆景等等,同时也用于家庭装饰之中。

玄武岩出色的抗压抗折条件性能,而且耐磨性好,吸水率低的原因,其也是非常好的建筑装饰材料,能广泛用于室内外装饰,而且主要用作户外石材,其花色自然,能很好的和周遍景观协调,非常适合用于户外景观建设,特别是地铺石材的最佳选择。不过就像前面介绍的,玄武岩易形成六方柱状节理,而且易脆,所以石材荒料普遍不大,缺乏大料,不容易生产大规格板材。

玄武岩的用途十分广泛,其应用并不仅局限在建筑行业中,比如玄武岩是生产"铸石"的好原料,其经过熔化铸造、结晶处理,退火等工序,可以形成合金钢坚硬而耐磨,比铅和橡胶抗腐蚀的一种新型材料;玄武岩还可以在一种铸钢先进工艺中,起到"润滑剂"的作用,可以处长铸膜寿命;以及玄武岩还可以抽成玻璃丝,制作成的玄武岩玻璃丝布比一般玻璃丝布抗碱性强,耐高温性能好。 [4]

玄武岩是修理公路、铁路、机场跑道所用石料中最好的材料,具有抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、沥青粘附性玄武石,玄武石具有耐磨、吃水量少、导电性能差、抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、沥青粘附性等优点,并被国际认可,是发展铁路运输及公路运输最好的基石。

一些艺术家,根据浮石多孔和皱、漏的特点。用来建造园林中的假山,或雕成小巧玲珑的盆景。

玄武岩的产状表现为两种喷发方式:

裂隙式喷发

往往构成大面积的泛流玄武岩,裂隙式喷发通道经常表现为与玄武岩成分相仿的岩墙群,但它们往往被后来的岩流掩埋而不易发现。中国西南部大面积分布的峨嵋山玄武岩即是一例,它形成于晚二叠世,分布面积约26万平方公里,一般厚度为600~1500米,西部最厚处达3000米以上,属拉斑玄武岩类,显著富TiO2。在泛流玄武岩中,单个岩流平均厚度约10~100米,流动距离可达100~150公里以上。一个地区的玄武岩往往由几次或几十次喷发形成,喷发间隔时间可长可短,有的长达几十万年。

中心式喷发

构成玄武岩火山锥及其邻近的熔岩流和火山碎屑岩。中国东部,北起黑龙江,南至海南岛的广大地区,是一个以碱性玄武岩为主、兼有拉斑玄武岩的复合岩区,喷发于新生代,以中心式喷发为主,有数百座火山锥,尤以黑龙江-吉林、内蒙古高原、集宁-大同、南京地区、云南腾冲、广东雷琼地区和台湾为丰富。

福建福鼎市白琳大嶂山的玄武岩储存量50000万立方米,矿石裸露地表,呈墨黑色、色调凝重高雅,是全国罕见的高级建筑板材,属全国建筑石材基地之一,被国务院建材总局命名“福鼎黑”。

河南洛阳市蔡店乡的玄武岩呈大小圆块状,储量大,在地表以下五十公分左右分布广泛,深可达百十余米,矿石呈墨黑色,品质优良,经河南省交通规划勘察设计院、地堪实验中心、河南省公路工程试验检测中心检验各项技术指标要求,其结果表明玄武岩石料具有硬度大、强度高、耐磨性好、抗滑系数大,与沥青粘结力强等,符合高速公路沥青面层用粗集料质量要求,是高等级公路路面,机场跑道,铁路道砟的最佳石料。

黑龙江省牡丹江市镜泊湖北有瀑布状、波浪状的;莺歌岭一带有圆馒头状、宝塔状的;渤海镇和沙兰乡之间,是巨蟒状和熔岩隧道等。这里地质、地貌构造新颖、形态各异,丰富多彩。山东沂水圈里乡,呈波浪状的分布全乡35平方公里,玄武岩储量350亿吨左右,山东平邑县境内也有大量品质优良的玄武岩。

安徽明光市玄武岩矿产资源丰富,大量分布于地处明光市城西的城西街道办事处,307、309省道、104国道、蚌宁高速公路、津沪铁路贯穿全境,西徐工业区砂石专用码头可停靠500吨船只直航长江,地理位置优越,交通十分便利。现已探明的远景储量1.68亿吨,探明可开采储量3400万吨,在皖东地区储量最大,年开采加工量在100多万吨,经东南大学、同济大学科学技术检测为国家一级玄武岩。玄武岩是生产铸石的主要原料。铸石具有较高的耐化学腐蚀性和耐酸性能,具有较大的硬度和机械强度,广泛用于化工、冶金、电力、煤炭、建材、纺织和轻工等工业部门。玄武岩是生产玄武岩纸、石灰火山岩无熟料水泥、装饰板材、人造纤维的原料,还是陶瓷工业中的节能原料。 [5]

云南腾冲火山群附近也分布着大量的玄武岩。

描述:中国织金文家桥的玄武岩(Basalt)的标本照片。土黄色;无斑隐晶质结构;气孔构造 杏仁构造;主要矿物组成为斜长石、辉石。

收藏单位:中国地质博物馆

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