地质旅行 -作者:夏树芳-第12部分

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　　第五章　　火成岩区的地质旅行
　　一、岩浆和岩浆作用的基本概念
　　在地壳表面出露的岩石中，除了沉积岩占据最大的面积以外，火成岩要数得上第二位了。因此，在地质旅行中仍有较多的机会跟火成岩打交道，对它们的容貌、内在特征，以及与人类生活的关系诸方面，不能不做一些基本了解，特别是许多重要的金属矿产资源还是火成岩的“亲家”呢！
　　什么是火成岩？可以用一句最简单而明确的话语概括——火成岩是地下的岩浆或火山喷溢的熔岩冷凝结晶而成的岩石。
　　那么，什么是岩浆呢？地质学家研究大量资料以后认为：岩浆是自然形成于地球深处一种炽热的、黏度较大的硅酸盐质的熔融体。只有极少数情况，出现过碳酸盐质的熔融体。例如本世纪60年代初，曾在坦桑尼亚奥多依尼伦盖火山口发现了喷出的具有碳酸盐成分的岩浆；在智利，还见到过喷溢出铁流的火山。
　　当地壳一旦有所变动，产生一些破裂时，这些位于地壳深处的岩浆熔融体就沿着裂缝上升，在地壳的某个地段冷凝并结晶为岩石，如在深部成岩，称为深成岩；如在地壳的浅部成岩，则称为浅成岩。深成岩和浅成岩合称为侵入岩。如果岩浆继续沿着裂隙上升，顺火山通道而喷溢出地面，冷凝而成为岩石，则称为喷出岩。而实际上，岩浆在地下深处有自行物质分异作用，也就是说，一般情况下，重的、难熔的组分留在深部；而轻的、易熔的组分则迁移到地球的外层来。前者是侵入岩，后者就是喷出岩（图5。1　）。
　　我们把岩浆的分异、运移、喷溢、冷凝等全过程概括起来，可将其称为岩浆活动或岩浆作用。一部分岩浆活动只将岩浆侵入到地壳中而未暴露出来（现在看到的是经过后来的风化剥蚀作用而暴露出来的）的，叫做岩浆的侵入作用；而另一部分的岩浆活动喷出于地表，则称火山作用，或喷出作用。岩浆的侵入作用在地下进行，人们无法直接观察；而火山作用，是人们能直接看到的地质现象（图5。2　）。对于火山喷发，许多史书上也都有详细的记载，例如意大利的维苏威火山，于公元79年爆发，使庞贝和赫古拉农姆两座城镇被埋没于火山灰之下。美国圣海伦斯火山，休眠了123　年以后，于1980年3　月27日连续大爆发，喷出的火山灰达40多亿吨。我国黑龙江的五大连池火山群，于1719、1720年喷发，熔岩流溢地面。由火山喷发物堆成现今的高达516　米的老黑山和高达393　米的火烧山，同时形成五个堰塞湖。
　　当我们了解岩浆和岩浆作用的基本概念以后，应该进一步认识由这种作用而产生的火成岩了。关于火成岩的具体名称，迄今已达1000余种，而实际上，叫出1000余种的名称是很困难的，也没有这个必要。通常在野外地质旅行时，只能把这千余种的名称归纳为几大类，然后掌握若干类就可以了。
　　怎样归纳呢？其基本条件，无非是考虑岩石中所含的矿物成分、化学成分、结构和构造、产出的形式等几个方面。其中最关键的指标是岩石中二氧化硅的含量、长石的性质及其含量。可分为五大类：①超基性岩。二氧化硅的含量小于45％，几乎全由铁镁矿物组成，硅铝矿物含量极少。如橄榄岩。
　　②基性岩。二氧化硅的含量为45％～52％，主要由铁镁矿物和基性斜长石组成。
　　如玄武岩。
　　③中性岩。二氧化硅的含量为52％～65％，主要由中性斜长石或碱性长石与铁镁矿物组成。如闪长岩、安山岩、粗面岩。
　　④酸性岩。二氧化硅的含量大于65％，由石英、长石和铁镁矿物组成。如花岗岩、流纹岩。
　　⑤碱性岩。含碱金属很高（K｛2｝O｛2｝，Na｛2｝O）和一定数量的副长石和碱性深色矿物。如霓霞岩、霞石正长岩。
　　二、火成岩的结构与构造
　　火成岩的名称，固然与其所含的矿物成分、化学成分有密切的关系，但了解这些物质组分的形态面貌也十分重要，后者用专门术语来说就是岩石的结构和构造。
　　火成岩命名时的另一基本原则，就要考虑它的结构和构造。这是因为同样的矿物成分、化学成分的岩浆，当其沿裂隙上升到某一部位时，冷凝后表现出来的结构和构造也是不同的，这样，岩石的名称也就自然有差别了。例如在酸性岩类中，正长石、斜长石、石英等基本矿物形成晶体时，呈粒状结构，就称为花岗岩；而当其喷溢出地面，虽然其物质组分相同，但颗粒结构不清楚，有时还出现流动的带状构造，这样，就不能称做花岗岩，而叫流纹岩了。
　　由此可见，火成岩的野外定名，不可不注意其结构和构造。
　　什么是岩石的结构？简单地说，是指岩石物质组分的结晶程度、颗粒大小、形态特征以及它们之间的相互关系等。
　　什么是火成岩的构造？是指组成岩石的各部分（集合体）在形成岩石时，在排列充填其空间方式上所构成的岩石特点；或者也可以说，是集合体的排列、配置与充填方式的关系。
　　具体地怎样认识火成岩的结构与构造呢，现分别予以阐述，先谈结构，主要应从以下几方面去认识。
　　①岩石的结晶程度。我们把岩石中的矿物形成晶体的，称为结晶物质，简称晶质；把另一种未能形成晶体的物质，称为玻璃质，简称非晶质。所谓岩石的结晶程度，即指晶质与非晶质之间的比例关系。
　　此种比例关系，大体分为三大类：全晶质结构——岩石中的矿物，全部都形成晶体，例如花岗石。
　　玻璃质结构——岩石中的矿物全部都是非晶质的，跟玻璃十分相似，主要见于某些火山喷出岩，如黑耀岩。
　　半晶质结构——岩石中既有矿物晶体，又有玻璃物质，火山喷出岩类颇为常见，如流纹岩、安山岩、玄武岩等。
　　②矿物颗粒的形状。这是由于矿物的习性和结晶空间约束的变化，使晶体形成不同形态的颗粒。这些颗粒的形状有：粒状（如石英），柱状（如角闪石及辉石），板状（如长石），片状（如云母和绿泥石），针状（如金红石），纤维状（如蛇纹石）。放射状，这是纤维状和针柱状的矿物作放射状排列而成（如电气石和磷灰石）。
　　③矿物颗粒的大小。指肉眼能分辨得出来的显晶质颗粒的体积而言，按其直径分为：粗粒＞5　毫米　中粒5　～1　毫米细粒1　～0。1　毫米　微粒＜0。1　毫米如果矿物晶体的颗粒更细小，肉眼难以分辨，需要放在显微镜下才能看得清楚的，则称为隐晶质。如果比隐晶质更小，一般显微镜底下也难以辨认的，即见不到晶体形状的，则称为非晶质。
　　在野外观察矿物结晶颗粒的大小，隐晶质和非晶质均无实际意义，只有显晶质才有用处。这样，为方便我们描述火成岩特征起见，把显晶质矿物的大小归纳为三种情况，即三种颗粒结构类型：等粒结构——同种矿物颗粒的大小大致相等，多见于侵入岩类。
　　不等粒结构——同种矿物颗粒的大小不等，多见于侵入体的边缘及浅成侵入岩类。
　　斑状或似斑状结构——岩石中的矿物颗粒很清楚地分为两大群类，大晶体明显可见，小晶体十分微小，但细心观察也能见到（岩石学称之为基质），因此，晶粒在基质的衬托之下，呈现出斑状结构，多见于浅成侵入体或喷出岩类中。
　　④矿物彼此之间的相互关系。这是一种比较特殊的结构，如在某些火成岩中，它表现为矿物晶体彼此之间的镶嵌关系，于是这种结构反映出由交错穿插而形成的各种花纹图像：或作条纹、或作蠕虫状、或作环带状、或作卷曲状，百态千姿，十分绚丽。
　　现在，让我们来认识火成岩的构造，比较常见的构造类型有以下几种。
　　①块状构造。这是由于岩石中的矿物组分均匀分布所造成的一种构造，十分普通，侵入岩与喷出岩类中均有所见。
　　②斑状构造。这是一种非均一的构造，由于岩石中的矿物组分在结构上或成分上均有差异而形成，特别在颜色和颗粒大小方面极不一致，于是呈现出斑驳陆离的面貌。
　　③带状构造。形成此种构造的原因与斑状构造相同，故本质上应归于斑状构造，只是其斑驳的色调具有定向性的条带而已。
　　④球状构造。这是一些矿物围绕着某些中心，呈同心状分布而形成一种球体状的构造，最多的见于一些花岗岩类岩石中。
　　⑤气孔和杏仁状构造。此种构造常见于火山喷出岩中（图5。3　），当岩浆沿地壳裂隙喷溢于地表，在流动冷凝过程中，所含的挥发物质向外逸散，留下空洞，有圆形、椭圆形及其他不规则的形状，这样，此类喷出岩就具有气孔状构造了。假如气孔特多，占总体积的90％以上者，岩石很轻，能在水面浮动，称为浮岩。有人放置于金鱼缸内，充作观赏之用；如浮岩产量较多，可开采作高层建筑的石材之用。
　　当气孔构造被后来的其他矿物（如沸石、方解石）充填，在暗色岩体上显示出白色或其他浅色的斑体，形似杏仁，故称杏仁状构造，玄武岩类、安山岩类岩石中常有所见。
　　⑥晶洞构造。侵入于地壳上部的岩浆，停留在某处冷凝过程中，岩体的内部有时会留下空隙，在此空洞周围的洞壁上发育了密集的某些矿物（最多的是石英）的晶体，形态多姿，精美绚丽，称为晶洞构造（图5。4　）。
　　⑦枕状构造。基性熔岩有时在水下的火山通道喷溢出来，骤然遇到低温，加速冷凝，在熔岩体的表层先呈半固结状，而其内部仍高温流动，在流动受阻的情况下出现了扁球状、扁椭球状的枕状构造。如四川峨眉山二叠纪时曾发生海底火山喷发，玄武岩层形成许多枕状构造，若万千睡枕，成堆垒叠，蔚为奇观。
　　⑧流纹状构造。多见于火山喷出岩（图5。5　）。当岩浆流溢于地表，由于其中的矿物具有色调的差异性，在流动过程中，造成条带状构造，有如行云流水，或如飘带飞舞，形成逗人喜爱的花纹，最典型的莫如流纹岩中所见者。如杭州西湖宝椒山所见。
　　⑨柱状节理。当火成岩形成时，由于热量的散逸，熔融体逐渐冷凝收缩，岩石就按一定的方向发生自然破裂，就形成节理，把整体的岩石分割成无数多边形的柱体，如玄武岩常以垂直的六边形或多边形的柱状节理发育为特征；也有成圆弧状的节理，如辉绿岩常具球形节理，沿节理面风化剥落以后，使辉绿岩在野外露头上呈现为一个个好似排列起来的石球（图5。6　）。还有如花岗岩常呈三个方向的节理发育，当其风化以后，形成“万笏朝天”奇观，如苏州天平山所见。
　　火山岩地区由于柱状节理特别发育，满山柱体林立，构成奇特的景色，往往能招徕大批游客前来寻奇探胜，成为著名的游览胜地。如苏格兰的“神仙台阶”、浙江临海桃渚镇海滨（当地称珊瑚石）、江苏六合桂子山的“火山石柱林”，都十分壮观。
　　三、火成岩的产状
　　上面所谈的火成岩的结构与构造，基本上是用肉眼在一块手标本上，或者在一米见方的野外露头上就能观察到的岩石特征，可以说是一项“微观”考察吧！现在要谈的，是在比较大的范围内考察，也可说是一项“宏观”项目吧！这就是火成岩的产状。
　　所谓火成岩的产状，是指火成岩体在地壳中产出（存在）的状态，具体地说，就是野外所看到的整个岩体的模样。当然，这也是在火成岩发育地区旅行时所必须了解的内容。
　　火成岩体产状的具体内容，包括岩体的大小、形状及其与围岩之间的关系，这是由构造环境的特点所决定的。所以当我们对火成岩体的产状有所了解以后，对火成岩的成因、形成的条件等方面也就有所认识了。
　　先谈火山岩的产状，它的特点与火山的喷发方式有密切的关系。
　　如果是中心式的喷发，则形成许多锥形的火山岩堆积，组成古火山群，例如山西大同所见到的第四纪火山群就属于此种类型（图5。7　）。如果是沿着地壳的断裂带分布的火山岩，或者说是由裂隙式的火山喷发而形成的，则出现线状分布的火山群，如南京地区所见到的第三纪火山群。
　　各地火山岩组成的物质也有所不同，有的以熔岩为主，有的则以火山碎屑为主。
　　如以现代的活火山为例，勘察加汝帕华火山和夏威夷的基拉韦亚火山以熔岩为主，喷溢之时，犹如河流奔泻，或如飞瀑高悬（图5。8　）。以火山碎屑物为主者系爆炸式火山喷发而来，火山灰数量极大。有的则两者兼备，此种类型倒是比较普遍的。
　　至于侵入岩的产状，情况远比火山喷出岩复杂，因而形式也较多样，就野外所见者，基本上有以下各类。
　　①岩基。这是一种规模巨大的岩体，其面积可达60平方千米以上，其周围还有若干小岩体。当我们在这样的岩基所在地作地质旅行时，往往整天，甚至几天穿越其剖面尚未能抵达边界。岩基多由花岗岩组成，其地形外貌，或作高山峻岭，或作丘陵缓岗，逶迤起伏，连绵不绝。如我国南岭地区不少中生代的花岗岩即构成岩基，在普通小比例尺的地质图上看到的一块块标注红色的符号者，多为岩基所在地。
　　②岩株。这是一类规模中等的岩体，其面积在60平方千米以内，周围没有什么零散的小岩体，与其他围岩的接触边界，相当陡直。
　　③岩墙或岩脉。这是一类小型的侵入体，其长度自几米至几千米，宽度自几厘米至几百米。在野外视野范围内基本上看得清楚。它的存在形式有几种，或为围岩（沉积岩、火成岩或变质岩均有）发生断裂，岩浆顺裂隙侵入而成；或由另一岩体的支脉侵入而成。有的是孤单的一条岩墙，有的是多条的交错岩墙组合而成。如果遇到岩墙本身的岩石比其围岩坚硬，则在风化露头上往往构成一道延伸挺直、俨如城墙屹立、气势非凡的景色；如果岩墙本身的岩石较之围岩软弱，则往往侵蚀为一条沟壑；若岩墙与围岩的风化程度相似，无分高低时，地形特点不显，则凭