第五章　火成巖區的地質旅行

一、巖漿和巖漿作用的基本概念

在地殼表面出露的巖石中，除了沈積巖占據最大的面積以外，火成巖要數得上第二位了。因此，在地質旅行中仍有較多的機會跟火成巖打交道，對它們的容貌、內在特征，以及與人類生活的關系諸方面，不能不做一些基本了解，特別是許多重要的金屬礦產資源還是火成巖的"親家"呢！

什麽是火成巖？可以用一句最簡單而明確的話語概括--火成巖是地下的巖漿或火山噴溢的熔巖冷凝結晶而成的巖石。

那麽，什麽是巖漿呢？地質學家研究大量資料以後認為：巖漿是自然形成於地球深處一種熾熱的、黏度較大的矽酸鹽質的熔融體。只有極少數情況，出現過碳酸鹽質的熔融體。例如本世紀60年代初，曾在坦桑尼亞奧多依尼倫蓋火山口發現了噴出的具有碳酸鹽成分的巖漿；在智利，還見到過噴溢出鐵流的火山。

當地殼一旦有所變動，產生一些破裂時，這些位於地殼深處的巖漿熔融體就沿著裂縫上升，在地殼的某個地段冷凝並結晶為巖石，如在深部成巖，稱為深成巖；如在地殼的淺部成巖，則稱為淺成巖。深成巖和淺成巖合稱為侵入巖。如果巖漿繼續沿著裂隙上升，順火山通道而噴溢出地面，冷凝而成為巖石，則稱為噴出巖。而實際上，巖漿在地下深處有自行物質分異作用，也就是說，一般情況下，重的、難熔的組分留在深部；而輕的、易熔的組分則遷移到地球的外層來。前者是侵入巖，後者就是噴出巖。

我們把巖漿的分異、運移、噴溢、冷凝等全過程概括起來，可將其稱為巖漿活動或巖漿作用。一部分巖漿活動只將巖漿侵入到地殼中而未暴露出來（現在看到的是經過後來的風化剝蝕作用而暴露出來的）的，叫做巖漿的侵入作用；而另一部分的巖漿活動噴出於地表，則稱火山作用，或噴出作用。巖漿的侵入作用在地下進行，人們無法直接觀察；而火山作用，是人們能直接看到的地質現象。對於火山噴發，許多史書上也都有詳細的記載，例如意大利的維蘇威火山，於公元79年爆發，使龐貝和赫古拉農姆兩座城鎮被埋沒於火山灰之下。美國聖海倫斯火山，休眠了123年以後，於1980年3月27日連續大爆發，噴出的火山灰達40多億噸。我國黑龍江的五大連池火山群，於1719、1720年噴發，熔巖流溢地面。由火山噴發物堆成現今的高達516米的老黑山和高達393米的火燒山，同時形成五個堰塞湖。

當我們了解巖漿和巖漿作用的基本概念以後，應該進一步認識由這種作用而產生的火成巖了。關於火成巖的具體名稱，迄今已達1000余種，而實際上，叫出1000余種的名稱是很困難的，也沒有這個必要。通常在野外地質旅行時，只能把這千余種的名稱歸納為幾大類，然後掌握若幹類就可以了。

怎樣歸納呢？其基本條件，無非是考慮巖石中所含的礦物成分、化學成分、結構和構造、產出的形式等幾個方面。其中最關鍵的指標是巖石中二氧化矽的含量、長石的性質及其含量。可分為五大類：

①超基性巖。二氧化矽的含量小於45％，幾乎全由鐵鎂礦物組成，矽鋁礦物含量極少。如橄欖巖。

②基性巖。二氧化矽的含量為45％～52％，主要由鐵鎂礦物和基性斜長石組成。如玄武巖。

③中性巖。二氧化矽的含量為52％～65％，主要由中性斜長石或堿性長石與鐵鎂礦物組成。如閃長巖、安山巖、粗面巖。

④酸性巖。二氧化矽的含量大於65％，由石英、長石和鐵鎂礦物組成。如花崗巖、流紋巖。

⑤堿性巖。含堿金屬很高（K{2}O{2}，Na{2}O）和一定數量的副長石和堿性深色礦物。如霓霞巖、霞石正長巖。

二、火成巖的結構與構造

火成巖的名稱，固然與其所含的礦物成分、化學成分有密切的關系，但了解這些物質組分的形態面貌也十分重要，後者用專門術語來說就是巖石的結構和構造。火成巖命名時的另一基本原則，就要考慮它的結構和構造。這是因為同樣的礦物成分、化學成分的巖漿，當其沿裂隙上升到某一部位時，冷凝後表現出來的結構和構造也是不同的，這樣，巖石的名稱也就自然有差別了。例如在酸性巖類中，正長石、斜長石、石英等基本礦物形成晶體時，呈粒狀結構，就稱為花崗巖；而當其噴溢出地面，雖然其物質組分相同，但顆粒結構不清楚，有時還出現流動的帶狀構造，這樣，就不能稱做花崗巖，而叫流紋巖了。

由此可見，火成巖的野外定名，不可不註意其結構和構造。

什麽是巖石的結構？簡單地說，是指巖石物質組分的結晶程度、顆粒大小、形態特征以及它們之間的相互關系等。

什麽是火成巖的構造？是指組成巖石的各部分（集合體）在形成巖石時，在排列充填其空間方式上所構成的巖石特點；或者也可以說，是集合體的排列、配置與充填方式的關系。

具體地怎樣認識火成巖的結構與構造呢，現分別予以闡述，先談結構，主要應從以下幾方面去認識。

①巖石的結晶程度。我們把巖石中的礦物形成晶體的，稱為結晶物質，簡稱晶質；把另一種未能形成晶體的物質，稱為玻璃質，簡稱非晶質。所謂巖石的結晶程度，即指晶質與非晶質之間的比例關系。

此種比例關系，大體分為三大類：

全晶質結構--巖石中的礦物，全部都形成晶體，例如花崗石。

玻璃質結構--巖石中的礦物全部都是非晶質的，跟玻璃十分相似，主要見於某些火山噴出巖，如黑耀巖。

半晶質結構--巖石中既有礦物晶體，又有玻璃物質，火山噴出巖類頗為常見，如流紋巖、安山巖、玄武巖等。

②礦物顆粒的形狀。這是由於礦物的習性和結晶空間約束的變化，使晶體形成不同形態的顆粒。這些顆粒的形狀有：粒狀（如石英），柱狀（如角閃石及輝石），板狀（如長石），片狀（如雲母和綠泥石），針狀（如金紅石），纖維狀（如蛇紋石）。放射狀，這是纖維狀和針柱狀的礦物作放射狀排列而成（如電氣石和磷灰石）。

③礦物顆粒的大小。指肉眼能分辨得出來的顯晶質顆粒的體積而言，按其直徑分為：

粗粒＞5毫米中粒5～1毫米

細粒1～0.1毫米微粒＜0.1毫米

如果礦物晶體的顆粒更細小，肉眼難以分辨，需要放在顯微鏡下才能看得清楚的，則稱為隱晶質。如果比隱晶質更小，一般顯微鏡底下也難以辨認的，即見不到晶體形狀的，則稱為非晶質。

在野外觀察礦物結晶顆粒的大小，隱晶質和非晶質均無實際意義，只有顯晶質才有用處。這樣，為方便我們描述火成巖特征起見，把顯晶質礦物的大小歸納為三種情況，即三種顆粒結構類型：

等粒結構--同種礦物顆粒的大小大致相等，多見於侵入巖類。

不等粒結構--同種礦物顆粒的大小不等，多見於侵入體的邊緣及淺成侵入巖類。

斑狀或似斑狀結構--巖石中的礦物顆粒很清楚地分為兩大群類，大晶體明顯可見，小晶體十分微小，但細心觀察也能見到（巖石學稱之為基質），因此，晶粒在基質的襯托之下，呈現出斑狀結構，多見於淺成侵入體或噴出巖類中。

④礦物彼此之間的相互關系。這是一種比較特殊的結構，如在某些火成巖中，它表現為礦物晶體彼此之間的鑲嵌關系，於是這種結構反映出由交錯穿插而形成的各種花紋圖像：或作條紋、或作蠕蟲狀、或作環帶狀、或作卷曲狀，百態千姿，十分絢麗。

現在，讓我們來認識火成巖的構造，比較常見的構造類型有以下幾種。

①塊狀構造。這是由於巖石中的礦物組分均勻分布所造成的一種構造，十分普通，侵入巖與噴出巖類中均有所見。

②斑狀構造。這是一種非均一的構造，由於巖石中的礦物組分在結構上或成分上均有差異而形成，特別在顏色和顆粒大小方面極不一致，於是呈現出斑駁陸離的面貌。

③帶狀構造。形成此種構造的原因與斑狀構造相同，故本質上應歸於斑狀構造，只是其斑駁的色調具有定向性的條帶而已。

④球狀構造。這是一些礦物圍繞著某些中心，呈同心狀分布而形成一種球體狀的構造，最多的見於一些花崗巖類巖石中。

⑤氣孔和杏仁狀構造。此種構造常見於火山噴出巖中，當巖漿沿地殼裂隙噴溢於地表，在流動冷凝過程中，所含的揮發物質向外逸散，留下空洞，有圓形、橢圓形及其他不規則的形狀，這樣，此類噴出巖就具有氣孔狀構造了。假如氣孔特多，占總體積的90％以上者，巖石很輕，能在水面浮動，稱為浮巖。有人放置於金魚缸內，充作觀賞之用；如浮巖產量較多，可開采作高層建築的石材之用。當氣孔構造被後來的其他礦物（如沸石、方解石）充填，在暗色巖體上顯示出白色或其他淺色的斑體，形似杏仁，故稱杏仁狀構造，玄武巖類、安山巖類巖石中常有所見。

⑥晶洞構造。侵入於地殼上部的巖漿，停留在某處冷凝過程中，巖體的內部有時會留下空隙，在此空洞周圍的洞壁上發育了密集的某些礦物（最多的是石英）的晶體，形態多姿，精美絢麗，稱為晶洞構造。

⑦枕狀構造。基性熔巖有時在水下的火山通道噴溢出來，驟然遇到低溫，加速冷凝，在熔巖體的表層先呈半固結狀，而其內部仍高溫流動，在流動受阻的情況下出現了扁球狀、扁橢球狀的枕狀構造。如四川峨眉山二疊紀時曾發生海底火山噴發，玄武巖層形成許多枕狀構造，若萬千睡枕，成堆壘疊，蔚為奇觀。

⑧流紋狀構造。多見於火山噴出巖。當巖漿流溢於地表，由於其中的礦物具有色調的差異性，在流動過程中，造成條帶狀構造，有如行雲流水，或如飄帶飛舞，形成逗人喜愛的花紋，最典型的莫如流紋巖中所見者。如杭州西湖寶椒山所見。

⑨柱狀節理。當火成巖形成時，由於熱量的散逸，熔融體逐漸冷凝收縮，巖石就按一定的方向發生自然破裂，就形成節理，把整體的巖石分割成無數多邊形的柱體，如玄武巖常以垂直的六邊形或多邊形的柱狀節理發育為特征；也有成圓弧狀的節理，如輝綠巖常具球形節理，沿節理面風化剝落以後，使輝綠巖在野外露頭上呈現為一個個好似排列起來的石球。還有如花崗巖常呈三個方向的節理發育，當其風化以後，形成"萬笏朝天"奇觀，如蘇州天平山所見。

火山巖地區由於柱狀節理特別發育，滿山柱體林立，構成奇特的景色，往往能招徠大批遊客前來尋奇探勝，成為著名的遊覽勝地。如蘇格蘭的"神仙台階"、浙江臨海桃渚鎮海濱（當地稱珊瑚石）、江蘇六合桂子山的"火山石柱林"，都十分壯觀。