玄武岩
| 火成岩 | |
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| 作品 | |
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| 基本的 | 鎂鐵質：斜長石，閃石和輝石 |
| 次要 | 有時長石或橄欖石 |
玄武岩（英國： ; us ：）是一種子宮（細顆粒）擠出的火成岩，是由富含鎂和鐵（ Mafic熔岩）的低粘度熔岩的快速冷卻形成的月亮。地球上所有火山岩的90％以上是玄武岩。快速冷卻，細粒玄武岩在化學上等同於緩慢冷的粗粒gabbro 。地質學家每年大約20座火山觀察到玄武岩熔岩的噴發。玄武岩也是太陽系其他行星體的重要岩石類型。例如，金星的大部分平原（覆蓋了〜80％的表面）是玄武岩。月球瑪麗亞是洪水熔岩流的平原。玄武岩是火星表面上的一塊常見岩石。
由於其相對較低的二氧化矽含量（在45％至52％之間），熔融玄武岩熔岩的粘度低，導致迅速移動的熔岩流在冷卻和凝固之前可以散佈在很大的區域上。洪水玄武岩是許多這樣的流量的厚序列，可以覆蓋數十萬平方公里，並且構成了所有火山地層中最龐大的。
地球內的玄武岩岩漿源自上地幔。因此，玄武岩的化學為地球內部深處的過程提供了線索。
定義和特徵
玄武岩主要由矽，鐵，鎂，鉀，鋁，鈦和鈣組成。地質學家在可能的情況下按礦物含量對火成岩進行分類，而石英（晶體二氧化矽（Sio 2 ））的相對體積百分比，鹼性長石，斜長石和feldspathoid （ QAPF ）特別重要。當其QAPF餾分由小於10％的FeldSpathoid組成，小於20％Quartz時，將其岩岩（細顆粒）的火成岩分類為玄武岩，而斜長石佔其Feldspar含量的至少65％。這將玄武岩放置在QAPF圖的玄武岩/安山岩場中。玄武岩通過其二氧化矽含量不到52％，進一步與安山岩區分開。
由於其非常細的晶粒尺寸，確定火山岩的礦物質成分通常不切實際，然後地質學家隨後對岩石進行化學分類，而鹼金屬氧化物和二氧化矽（ TAS ）的總含量尤為重要。然後將玄武岩定義為火山岩，含量為45％至52％，二氧化矽含量不超過5％。這將玄武岩置於TAS圖的B場。這種組成被描述為鎂鐵質。
玄武岩通常是深灰色至黑色的顏色，這是由於其高含量的高含量或其他深色的輝石礦物質，但可以表現出廣泛的陰影。由於斜長石的含量很高，有些玄武岩具有相當淺色的顏色，有時被描述為leucobasalts 。較輕的玄武岩可能很難與安山岩區分開，但是在現場研究中使用的常見經驗法則是，玄武岩的顏色指數為35或更高。
玄武岩的物理特性反映了其相對較低的二氧化矽含量，通常是高鐵和鎂含量。玄武岩的平均密度為2.9 g/cm 3 ，而花崗岩的典型密度為2.7 g/cm 3 。玄武岩岩漿的粘度相對較低，約為10 4至10 5 cp ，儘管這仍然比水高得多（粘度約為1 cp）。玄武岩岩漿的粘度與番茄醬相似。
玄武岩通常是斑狀的，含有在擠出之前形成的較大晶體（表晶），將岩漿帶到表面，嵌入了較細粒的基質中。這些表晶通常是硫酸鹽，橄欖石或富含鈣的斜長石，它們具有典型礦物質的熔化溫度最高，可以從熔體中結晶，因此是第一個形成固體晶體的。
玄武岩通常含有囊泡，當溶解的氣體在岩漿中散發出岩漿時，在其在其表面接近時會產生，然後噴發的熔岩在氣體可以逸出之前凝固。當囊泡佔岩石體積的很大一部分時，岩石被描述為Scoria 。
玄武岩術語有時被應用於具有典型玄武岩成分的淺侵入性岩石，但是該組成的岩石具有chaneritic （更粗糙）的地質地質量，更適當地稱為糖尿病酶（也稱為dolerite），或者，當更粗糙的麥片（也稱為糖尿病酶）（超過2 mm的晶體，如gabbro 。因此，糖尿病酶和gabbro是玄武岩的hypabyssal和proutononic等效物。
在地球歷史上的Hadean ， Archean和早期的propererogic eons中，由於未成熟的地殼和軟圈的分化，岩漿的化學與當今的化學有很大不同。這些超鎂鐵質的火山岩，二氧化矽（SIO 2 ）含量低於45％，通常被歸類為komatiites 。
詞源
“玄武岩”一詞最終源自拉丁裔玄武岩，這是拉丁底漆的拼寫“非常堅硬的石頭”，它是從古希臘語βασανίτης（ Basanites ）進口的，源自βάσανος（ Basanos ，“ Touchstone ”）。現代的岩盆地玄武岩描述了熔岩衍生的岩石的特殊組成，源自喬治·阿格里科拉（Georgius Agricola）在1546年在他的《自然化石》中的使用。阿格里科拉（Agricola）將“玄武岩”應用於邁森（Meissen）史托爾彭城堡（Stolpen Castle）主教下面的火山黑岩石，認為它與公元77年的Pliny the Naturalis Historiae中的Pliny the Elder所描述的“ Basaniten”相同。
類型
在地球上，大多數玄武岩通過地幔的減壓融化而形成。上地幔中的高壓（由於上覆岩石的重量）增加了地幔岩石的熔點，因此幾乎所有的上層地幔都是固體的。然而，地幔岩是延展的（在高應力下，固體岩石緩慢變形）。當構造力使熱地幔岩石向上爬行時，上升岩石上壓力的降低會導致其熔點掉落足以使岩石部分融化。這會產生玄武岩岩漿。
減壓熔化可能在各種構造設置中發生。這些包括大陸裂谷區，中山脊，熱點上方和後弧盆地。玄武岩也在俯衝帶中產生，在俯衝帶中，地幔岩石升入降落板上的地幔楔子。通過水蒸氣和從平板釋放的其他揮發物進一步降低熔點，從而增強了這種情況下的減壓熔融。每個這樣的設置都會產生具有獨特特徵的玄武岩。
- 在鹼金屬和鋁製的鐵中， tholeiitic玄武岩相對較豐富。該類別包括海底的大多數玄武岩，大多數大洋島和大陸洪水盆地，例如哥倫比亞河高原。
- 高和低鈦玄武岩。在某些情況下，玄武岩岩石是在其高ti和低Ti品種中分類後分類的。在Paraná和Etendeka陷阱和Emeishan陷阱中，高肌和低茶玄武岩已被區分。
- 海脊玄武岩（MORB）是一種通常僅在海脊處爆發的tholeiitic玄武岩，並且在不兼容的元素中含量低。儘管所有Morbs在化學上都是相似的，但地質學家認識到，它們在不兼容的元素中的耗盡方面有顯著差異。他們沿著海脊沿著近距離的近端存在被解釋為地幔不均勻性的證據。
- E-MORB富含的MORB在不兼容的元素中相對不耗盡。曾經認為e-morb是沿冰島山脊沿岸的熱點典型的，但現在眾所周知，在大海山脊沿岸的許多地方都存在。
- N-MORB（正常醫療）的平均含量不兼容元素。
- D-Morb耗盡的MORB在不兼容的元素中高度耗盡。
- 鹼性玄武岩相對富含鹼金屬。它是二氧化矽的飽和度，可能包含長石，鹼長石，富洛甘膠和kaersutite 。鹼性玄武岩中的Augite是富含鈦的元素，而低鈣碳烯永遠不會存在。它們是大陸裂谷和熱點火山的特徵。
- 高鋁玄武岩的氧化鋁大於17％（Al 2 O 3 ），並且中間是Tholeiitic玄武岩和鹼玄武岩之間的組成。它相對富含氧化鋁的組合物基於沒有斜長石的岩石。這些代表了鈣鹼性岩漿系列的低二氧化矽端，並且是俯衝帶上方的火山弧的特徵。
- Boninite是一種高鎂的玄武岩形式，通常在後弧盆地中爆發，其特徵是其低鈦含量和痕量元素組成。
- 海洋島的玄武岩包括tholeiites和鹼性玄武岩，在該島的爆發歷史的早期，蒂利特人占主導地位。這些玄武岩的特徵是濃度較高的不相容元素。這表明他們的源地幔岩石過去幾乎沒有岩漿（這是沒有排泄物）。
岩石學
玄武岩的礦物學的特徵是鈣斜長石長石和輝石的佔優勢。橄欖石也可能是重要的組成部分。相對較少的礦物質包括氧化鐵和氧化鐵氧化鐵，例如磁鐵礦，烏爾沃西替爾和伊利特石。由於存在這種氧化物礦物質，因此玄武岩可以在冷卻時獲得強烈的磁性特徵，而古磁研究已廣泛使用玄武岩。
在tholeiitic玄武岩中，輝石（ Augite和Orthopyroxene或Pigeonite ）和鈣-Rich斜長石是常見的表晶礦物質。橄欖石也可能是一種表晶，並且在存在時可能具有鴿子的邊緣。地面含有間質石英，三甲米石或克里斯托鹽。橄欖石錫底玄武岩具有含有豐富橄欖石的硫酸鹽和鄰苯二烯或鴿子，但橄欖石可能具有輝石的邊緣，並且不太可能存在於地原料中。
鹼玄武岩通常具有缺乏鄰苯二甲烯但含有橄欖石的礦物質組合。長石的表晶通常是納拉德岩的組成。與Tholeiitic玄武岩中的Augite相比，Augite富含鈦。礦物質，例如鹼性長石，亮岩，腎上腺，蘇達岩，磷酸雲母雲母和磷灰石。
玄武岩具有較高的液態液體和固態溫度 - 地球表面的價值接近或以上或以上是1200°C（液體），接近或以下1000°C（固相）；這些值高於其他常見火成岩的值。
大多數tholeiitic玄武岩在地幔內的深度約為50–100 km。許多鹼性玄武岩可能在更深入的深度形成，可能是150-200公里。高鋁玄武岩的起源仍然存在爭議，並且在分餾中是主要的熔體還是從其他玄武岩類型中得出的分歧。
地球化學
相對於最常見的火成岩，玄武岩組成富含MGO和CAO ，而Sio 2中的鹼和低含量與鹼氧化物（IE， Na 2 O + K 2 O） ，與TAS分類一致。玄武岩含有比Picrobasalt ，大多數玄武岩和tephrite的二氧化矽多，但小於玄武岩安山岩。玄武岩的鹼氧化物總含量低於三藻菌，大多數底層和tephrites。
玄武岩的組成通常為45-52 wt％ SIO 2，2-5 wt％總鹼，0.5-2.0 wt％ TiO 2，5-14 wt％ FEO和14 wt％或14 wt％或更多Al 2 O 3 。 CAO的含量通常接近10 wt％，MGO通常在5至12 wt％的範圍內。
高鋁玄武岩的鋁含量為17-19 wt％Al 2 O 3 ； Boninites的鎂（MGO）含量高達15％。稀有的長石- 富含富含鹼的岩石岩，類似於鹼玄武岩，可能具有12％或更多的Na 2 O + K 2 O含量。
燈籠或稀土元素（REE）的豐度可能是一個有用的診斷工具，可幫助解釋熔融冷卻後礦物結晶的歷史。特別是，與其他REE相比，Europium的相對豐度通常明顯更高或更低，並稱為Europium異常。之所以出現，是因為歐盟2+可以在斜長石長石中代替Ca 2+ ，這與其他任何趨向於形成3+陽離子的Lanthanides不同。
海脊玄武岩（MORB）及其侵入性等效物Gabbros是在中山脊中形成的特徵性火成岩。它們是總鹼和不兼容的痕量元素中特別低的底層玄武岩，並且它們具有相對平坦的REE模式，使其歸一化為地幔或軟骨值。相比之下，鹼玄武岩具有高度富集在光REE中的模式，並具有更大的REE和其他不相容的元素。由於MORB玄武岩被認為是理解板塊構造學的關鍵，因此對其組成進行了大量研究。儘管MORB組成相對於在其他環境中爆發的玄武岩的平均組成相比是獨特的，但它們並不均勻。例如，構圖隨沿中大西洋山脊的位置而變化，並且組成還定義了不同海盆中的不同範圍。中海脊玄武岩已被細分為正常（NMORB）等品種，而在不兼容的元素中稍微富集的品種（Emorb）。
已經對玄武岩中鍶，近去，鉛， hafnium和osmium等元素的同位素比進行了很多研究，以了解地球地幔的演變。貴重氣體的同位素比（例如3 He / 4 ）也具有很高的價值：例如，玄武岩的比率從中山脊的6到10範圍從6到10次（歸一化為大氣值），但至15-24對於海洋- 島玄武岩而言，這是源自地幔羽的。
形態和紋理
玄武岩的形狀，結構和質地是診斷出爆發的方式和位置的診斷，例如，無論是進入海洋，爆炸性的煤渣爆發還是蠕動的pāhoehoe熔岩流，這是夏威夷玄武岩爆發的經典形象。
次生爆發
在露天下爆發的玄武岩（即從地下上）形成三種不同類型的熔岩或火山沉積物： Scoria ；灰或煤渣（角礫岩）；和熔岩流。
底部熔岩流和煤渣錐頂部的玄武岩通常會被高度囊泡，從而使岩石賦予輕巧的“泡沫”質地。玄武岩煤礦石通常是紅色的，由富含鐵質的礦物質（例如輝石）的氧化鐵染色。
夏威夷常見的厚實粘性玄武岩熔岩的塊狀煤渣和角礫岩流的類型。 Pāhoehoe是一種高度流動的玄武岩，傾向於形成薄薄的熔岩熔岩，填充空心，有時會形成熔岩湖。熔岩管是Pāhoehoe噴發的常見特徵。
玄武岩凝灰岩或火山岩岩石不如玄武岩熔岩流普通。通常，玄武岩太熱且流暢，無法構成足夠的壓力以形成爆炸性的熔岩噴發，但偶爾會通過將熔岩捕獲到火山喉嚨內和火山氣體積聚而發生。夏威夷的Mauna Loa火山在19世紀以這種方式爆發，新西蘭塔拉維拉山（Mount Tarawera）在1886年的暴力爆發中也是如此。馬爾火山是小型玄武岩凝灰岩的典型特徵，是由玄武岩通過外殼爆炸性噴發形成的，形成了混合玄武岩和壁岩角冰塊的圍裙，以及從火山進一步出現的玄武岩tuff的粉絲。
杏仁核結構在遺物囊泡中很常見，並且經常發現精美結晶的沸石，石英或方解石。
柱狀玄武岩
在冷卻濃密的熔岩流，收縮關節或斷裂形成期間。如果流動速度相對較快，則重要的收縮力會積聚。雖然流動可以在垂直尺寸中縮小而不會破裂，但除非形成裂紋，否則它無法輕易適應水平方向的收縮。發展的廣泛斷裂網絡會導致列的形成。這些結構在橫截面中主要是六角形，但是可以觀察到三到十二或更多的多邊形。色譜柱的大小很大程度上取決於冷卻速率；非常快速的冷卻可能會導致很小的（直徑<1厘米）的圓柱，而緩慢冷卻更可能產生大型色譜柱。
海底噴發
海底玄武岩噴發的特徵在很大程度上取決於水的深度，因為增加的壓力限制了揮發性氣體的釋放，並導致爆發。據估計，在大於500米（1,600英尺）的深度，與玄武岩岩漿相關的爆炸活性被抑制。在此深度之上，海底噴發通常是爆炸性的，傾向於產生火山碎屑岩而不是玄武岩流。這些噴發被稱為surtseyan，其特徵是大量的蒸汽和氣體，並產生了大量的浮石。
枕頭玄武岩
當玄武岩在水下爆發或流入大海時，與水接觸表面，熔岩形成獨特的枕頭形，熱熔岩通過，形成另一個枕頭。這種“枕頭”質地在水下玄武岩流中非常普遍，並且在古代岩石中發現時是水下噴發環境的診斷。枕頭通常由帶有玻璃狀外殼的細粒芯組成，並帶有徑向接頭。單個枕頭的大小從10厘米到幾米不等。
當Pāhoehoe熔岩進入大海時，通常會形成枕頭玄武岩。但是，當“ a”進入海洋時，它會形成沿海錐體，當塊狀的“ a”熔岩進入水中並從建造的蒸汽中爆炸時，形成的呈灰泥石碎片的小圓錐形積聚。
大西洋的薩爾西島是一座玄武岩火山，在1963年破壞了海面。蘇爾特西噴發的初始階段極具爆炸性，因為岩漿很流暢，導致岩石被沸騰的蒸汽吹來，形成沸騰的蒸汽以形成岩石。凝灰岩和煤渣錐。隨後，這已轉變為典型的Pāhoehoe-type行為。
可能存在火山玻璃，尤其是當熔岩流的快速冷藏表面上，並且通常（但不是只有）與水下噴發相關。
枕頭玄武岩也由一些亞冰山下火山噴發產生。
分配
地球
玄武岩是地球上最常見的火山岩類型，佔地球上所有火山岩的90％以上。海洋構造板的地殼部分主要由玄武岩組成，玄武岩是由海脊以下的上地幔產生的。玄武岩還是許多海洋島上的主要火山岩，包括夏威夷群島，法羅群島和Réunion 。地質學家每年大約20座火山觀察到玄武岩熔岩的噴發。
玄武岩是大火成岩省最典型的岩石。其中包括大陸洪水玄武岩，這是在陸地上發現的最龐大的玄武岩。大陸洪水玄武岩的例子包括印度的Deccan陷阱，加拿大不列顛哥倫比亞省的Chilcotin Group ，巴西的Paraná陷阱，俄羅斯的西伯利亞陷阱，南非的Karoo洪水盆地省以及華盛頓和華盛頓和華盛頓和華盛頓和華盛頓河高原俄勒岡州。
玄武岩在火山弧周圍也很常見，特別是那些薄皮的弧。
古老的前寒武紀通常僅在褶皺和推力帶中發現，並且通常被大量變質。這些被稱為綠色帶，因為玄武岩的低度變質作用會產生亞氯酸鹽，放陽光， epidote和其他綠色礦物質。
太陽系中的其他屍體
除了形成地殼的大部分地區外，玄武岩還發生在太陽系的其他部分。玄武岩通常在IO （木星的第三大月亮）上爆發，並且在月球，火星，金星和小行星Vesta上也形成。
月亮
地球月球上可見的黑暗區域是月球瑪麗亞（Lunar Maria ），是洪水玄武岩熔岩流的平原。這些岩石都是由船員的美國阿波羅計劃和機器人的俄羅斯露娜計劃進行了採樣，並在月球隕石中代表。
月球玄武岩與其地球的不同，主要在其高鐵含量中，通常在約17至22 wt％FEO範圍內。它們還具有廣泛的鈦濃度（存在於礦物質岩石中），範圍從小於1 wt％TiO 2到約13 wt。％。傳統上，月球玄武岩已根據其鈦含量進行了分類，其班級被命名為High-Ti，Low-Ti和非常低的TI。然而，從克萊門汀任務獲得的鈦的全球地球化學圖表明，月球瑪麗亞具有鈦濃度的連續性，最高濃度的濃度最少。
月球玄武岩表現出異國情調的質地和礦物學，尤其是衝擊變質，缺乏陸地玄武岩的典型氧化以及完全缺乏水合。月亮的大部分玄武岩大約在3到35億年前爆發，但最古老的樣本為42億年，而最年輕的流量，基於火山口計數的年齡約會方法，據估計僅爆發了12億次。幾年前。
金星
從1972年到1985年，五個Venera和兩個Vega Landers成功地到達了金星的表面，並使用X射線熒光和伽馬射線分析進行了地球化學測量。這些返回的結果與著陸點處的岩石是玄武岩，包括Tholeiitic和高度鹼玄武岩。人們認為著陸者已經降落在雷達簽名的平原上，其雷達是玄武岩熔岩流的範圍。這些構成了金星表面的80％。一些位置顯示出與不受歡迎的玄武岩一致的高反射率，這表明在過去的250萬年中，玄武岩火山症。
火星
玄武岩也是火星表面上的一個普通岩石，由從地球表面和火星隕石中寄回的數據確定。
維斯塔
對Vesta的Hubble空間望遠鏡圖像的分析表明，這種小行星的玄武岩外殼覆蓋著源自地殼的角質的岩石。基於地球的望遠鏡和黎明任務的證據表明，維斯塔是具有玄武岩特徵的HED隕石的來源。維斯塔（Vesta）是主要小行星帶的玄武岩小行星清單的主要貢獻者。
io
熔岩流是IO上主要的火山地形。對旅行者圖像的分析使科學家認為這些流主要由熔融硫的各種化合物組成。但是，隨後的基於地球的紅外研究和伽利略航天器的測量表明，這些流由玄武岩熔岩與鎂鐵質組成到超鎂鐵質成分。該結論基於IO的“熱點”或熱排放位置的溫度測量值，這表明溫度至少為1,300 K，有些溫度高達1,600K。最初的估計表明，這表明接近2,000 k的噴發溫度已被證明已被證明已被過度ipatiestates。錯誤的熱模型用於建模溫度。
玄武岩的改變
風化
與在地球表面暴露的花崗岩岩石相比，玄武岩露頭的天氣相對較快。這反映了它們的礦物質含量，這些礦物質在更高的溫度和水蒸氣較差的環境中與花崗岩較差。這些礦物質在地球表面的較冷，更濕的環境中穩定。玄武岩和火山玻璃的細晶粒大小有時在穀物之間也會加速風化。玄武岩的高鐵含量會導致潮濕氣候中風化的表面積聚赤鐵礦或其他氧化鐵和氫氧化物的厚地殼，從而染成岩石呈棕色至銹紅色。由於大多數玄武岩的鉀含量低，因此風化會將玄武岩轉化為富含鈣的粘土（蒙脫石），而不是富含鉀的粘土（ Illite ）。進一步的風化，尤其是在熱帶氣候下，將蒙脫石轉化為高嶺石或吉布斯特岩。這會產生獨特的熱帶土壤，稱為後礦石。最終的風化產品是鋁土礦，鋁的主要礦石。
化學風化還可以釋放出鈣，鈉和鎂等水溶性陽離子，從而使玄武岩區域具有強大的緩衝能力，可抵抗酸化。玄武岩釋放的鈣結合了從形成Caco 3的大氣中起作用的CO 2 ，因此作為CO 2陷阱。
變質
強烈的熱量或巨大壓力將玄武岩轉化為其變質岩石當量。根據變質的溫度和壓力，這些可能包括綠色，閃石或葉綠石。玄武岩是變質區域內的重要岩石，因為它們可以提供有關影響該地區的變質的重要信息。
變形玄武岩是多種熱液礦石的重要宿主，包括金，銅和火山生成的巨大硫化物。
玄武岩上的生活
水下火山玄武岩的常見腐蝕特徵表明，微生物活性可能在玄武岩和海水之間的化學交換中起重要作用。玄武岩中存在的大量鐵，Fe（II）和錳（II）的大量減少，為細菌提供了潛在的能源。一些從鐵硫化物表面培養的Fe（II）氧化細菌也能夠以玄武岩作為Fe（II）來源而生長。 Fe-和Mn-氧化細菌已從Kama'ehuakanaloa seamount （以前是Loihi）的風化潛艇玄武岩中培養。細菌對改變玄武岩玻璃（以及海洋殼）和海水的化學成分的影響表明，這些相互作用可能導致水熱通風孔應用於生命的起源。
用途
玄武岩用於施工（例如作為構建塊或基礎工作），製作鵝卵石（來自柱狀玄武岩）和製作雕像。加熱和擠出玄武岩可產生石羊毛，具有出色的熱絕緣子。
已經研究了玄武岩中的碳固化，作為從大氣中消除人類工業化產生的二氧化碳的一種手段。水下玄武岩沉積物散佈在全球各地的海洋中，它的額外好處是將CO 2重新釋放到大氣中的屏障。