安山岩的矿物成分为什么与化学成分相当的闪长岩不同

安山岩、和闪长岩的矿物成分差异在于安山岩的暗色矿物以辉石和铁质氧化物为主，而闪长岩的以角闪石为主，这里面的原因在于辉石和铁质氧化物属于无水矿物，角闪石属于有水矿物。安山岩是喷出岩，形成于低压环境，而且由于和空气接触被氧化温度会有所上升，总之挥发分容易逃逸，形成含水矿物比较困难。而闪长岩属于深成岩，相对来讲相当于低温岩浆，容易形成含水矿物。

不同种类中性岩的成因模式及产出造背景存在一定的差异。这里仅简要介绍安山岩的成因及其构造环境。

大量资料表明，安山岩成分变化较大，通常不能用单一的成因过程来解释其形成机制。例如，低MgO和高MgO安山岩就可能分别代表了派生岩浆和地幔原生岩浆的产物。

许多学者用玄武质岩浆结晶分异作用来解释安山岩的形成过程。这一模式早在20世纪20年代末就由鲍文提出。玄武质岩浆通过橄榄石、辉石、角闪石、磁铁矿及斜长石等矿物的分异结晶，熔体成分就会向安山质岩浆演化。这一模式得到了野外、矿物学及地球化学等证据的有力支持。例如，野外常见安山岩与玄武岩共生，二者具有相似的微量元素及同位素比值等。

然而，单一的分异结晶过程很难解释安山岩的某些成分变化特点，故而提出了玄武质岩浆的结晶分异及同化作用相结合的模式（AFC模式）：即在玄武质岩浆结晶分异的过程中，存在岩浆对围岩的同化作用。这种情况，安山岩与玄武岩的微量元素及同位素比值也存在一定的差异。此外，在野外有时还可以观察到围岩的捕虏体，也表明了同化作用的存在。

上述两种模式产生的安山岩均是由派生岩浆形成的。一些学者认为，地幔岩石熔融也可以直接形成安山岩浆。这就要求对应的安山岩具有原生岩浆的地球化学特征，如高的MgO 、Cr及Ni含量，高镁安山岩就具有这样的地球化学属性。同位素的研究也表明，一些高镁安山岩的同位素组成，如Sr、Nd同位素等，与地幔同位素组成一致。此外，实验岩石学也表明，地幔岩石在含水条件下可以形成高镁的安山质熔体。

据研究，玄武质岩浆与流纹质岩浆通过岩浆混合作用也可以形成安山岩，这一模式得到了多种证据的支持（详见第九章）。例如，在野外，经常可以见到许多暗色微粒包体，在显微镜下可以看到矿物不平衡结构，如斜长石发育成分环带并可见熔蚀核。在地球化学上，包括全岩主量、微量及Sr－Nd等同位素，均存在两端元之间的直线变异图解。近年来锆石的Hf－O同位素研究，也为岩浆混合作用提供了有力的证据。

与玄武岩一样，安山岩也可出现在不同的构造环境中，除前述的俯冲带环境外，也有部分安山岩分布在大陆内部（如大陆裂谷）（Robyn，1979）及洋中脊（Byerly，1976；Byerset al，1983）等环境，但总的来说，俯冲带仍是形成安山岩最重要的场所。

有关俯冲带安山岩的产生，讨论甚多，这里简要介绍多数人接受的模式。大洋壳主要是由拉斑玄武岩和等化学的侵入岩（辉长岩和辉绿岩）组成的，这些岩石和上覆的沉积物在进入到俯冲带之前是直接与海水接触的，因而大都遭受过海水的蚀变作用，形成含水的岩石（其中水可以呈非结构水存在于裂隙或孔隙中，也以结构水的形式存在于绿泥石、角闪石和蛇纹石等蚀变矿物中）。洋壳在消减过程中，冷的大洋板块将随消减深度的增加而增温并发生变质和脱水作用。当俯冲深度不大时，俯冲洋壳上部的沉积岩和火山岩将发生脱碳酸和脱水反应，产生CO2、H2O和CH4等流体，并上升进入上覆楔形地幔。在80～120km的深度，消减板块下部的蛇纹石和角闪石脱水，产生的流体上升进入上部的榴辉岩区或地幔楔形区。受流体影响的榴辉岩和地幔橄榄岩将发生两种变化，其一是流体携带的元素使其物质成分发生变化，如地幔楔中的橄榄岩可因流体交代转变成辉石岩，其二是流体的加入导致熔融温度降低，岩石密度降低，并进一步诱发部分熔融。无论是变质的洋壳物质和还是受流体交代的地幔楔物质，在部分熔融过程中都可产生安山质岩浆。

安山岩创名于南美安第斯山，对安山岩并没有严格的定义，继后的一些欧美文献中对安山岩一词的运用亦不严格，其中常包含了粗面岩、粗安岩、石英玄武岩和英安岩的组成。按照国际地科联1988推荐的分类方案，安山岩定义为SiO2含量介于52%～63%之间的亚碱性系列火山岩，即在化学成分上与对应的侵入相闪长岩相同(表2－8)。除了对SiO2含量的限制外，安山岩中TiO2含量低，而富Al2O3(15%～19%)，这是消减带火山岩的典型特征，安山岩的碱含量(K2O+Na2O)一般<7%，且Na2O>K2O，含量变化较大，一是随SiO2含量增加而增加，二是具从消减带向大陆内部增加的趋势，第二种变化趋势常伴随有K2O/Na2O比值的增加，从亚碱性系列的安山岩转变为钾玄岩系列的安粗岩和粗安岩;MgO含量低是大多数安山岩的典型特点，但玻古安山岩(boninite)的MgO含量可大于8%，是安山岩中富MgO的变种。

表2－8 安山岩的化学成分(wB/%)

1安山岩(黎彤等);2安山岩(北京西山);3辉石安山岩(中国台湾);4安山岩(宁芜);5安山岩(鲁东);6辉石安山岩(山东蒙阴);7安山岩(宁芜龙王山组，4个平均);8安山岩(诺科尔兹，49个平均)。

安山岩的颜色比玄武岩浅些，常呈红褐色、褐**、浅紫色、灰绿色等，岩石呈致密块状，有时具气孔构造。具斑状结构，无斑隐晶质结构少见，斑晶为辉石、角闪石、黑云母和斜长石(中性斜长石)等，其中斜长石多呈自形宽板状、近等轴形的厚板状，有时显环带构造，基质颗粒很细，在新鲜的岩石断面上，强光照射下可以看到反光的针状斜长石晶粒;基质中更致密的部分是隐晶质和玻璃质。

在喷出岩特别是安山岩中，角闪石和黑云母常生成暗化边。这是由于岩浆喷出地表后压力突然降低，在地表高温氧化条件下因氧化作用失去水分，角闪石不稳定而发生熔蚀、分解形成的;它们是磁铁矿和辉石的细粒集合体，有时整个晶体可被“暗化”产物所代替，经次生变化后变成棕色氧化铁。经“暗化”后的角闪石、黑云母皆呈棕色，性脆，易从岩石中剥落。

安山岩在热液作用下常蚀变而成青磐岩。此种蚀变产物是绿帘石、绿泥石、钠长石、绢云母、石英和碳酸盐矿物的细粒集合体，它是铅、锌、银矿的重要找矿标志。

安山岩和玄武岩之间往往呈现过渡关系，在产状上也常共生，用肉眼、化学分析或显微镜鉴定方法区分它们均比较困难，这时可把这种过渡性岩石定为玄武－安山岩或安山－玄武岩。

1矿物成分及其特征

安山岩的矿物组合基本上与侵入相的闪长岩相同，但因结晶条件不同，在矿物组合基本不变的情况下，其固溶体矿物的端员组成有一定的变化。

斜长石 在斑晶和基质中都有，斑晶斜长石和微晶斜长石的An牌号相差较大，前者可达65，明显高于闪长岩中的斜长石An(<50)牌号。斑晶断面呈方形或矩形，环带发育是其显著特征，一般为正环带或韵律环带，核心是培长石或拉长石，外缘则为中长石或更长石，平均成分相当于中长石。斑晶的外缘可见熔蚀现象。微晶为中长石或更长石，常与环带斜长石斑晶的外缘成分相近。

角闪石 多为褐色的普通角闪石，绿色者少见，自形长柱状，常有熔蚀现象。主要形成斑晶，一般不在基质中出现，角闪石斑晶常见暗化边。

辉石 较闪长岩中常见，斜方辉石主要是紫苏辉石，单斜辉石为透辉石、普通辉石和易变辉石。其中紫苏辉石多呈斑晶，而易变辉石只存在于基质中;普通辉石和透辉石则在斑晶和基质中都有。

黑云母 主要呈斑晶产出，也常有暗化现象。

碱性长石 在安山岩中很少见，常见种属为透长石、歪长石，多呈他形晶充填于基质中其他微晶矿物之间，或在斜长石斑晶边缘形成环边。

在较基性的安山岩中有时可见少量橄榄石，玻古安山岩中橄榄石和辉石(包括单斜辉石和斜方辉石)则是主要的斑晶矿物。

常见副矿物有磁铁矿、磷灰石和榍石等。

2结构及其特征

安山岩一般都为斑状结构，基质结晶程度一般较玄武岩差，这是因为安山质岩浆具较高的SiO2，黏度较大的缘故。基质的结构据微晶斜长石与其他组分(辉石、磁铁矿、火山玻璃等)的关系分为三种常见类型:交织结构、玻基交织结构、玻璃质结构。

交织结构 其特点是在大量平行或半平行斜长石微晶间分布着辉石、磁铁矿的细小颗粒。玻璃质及显微隐晶质很少见。这种结构是流动的岩浆在冷却不太快的情况下固结形成的。

玻基交织结构其 特点是在玻基中无定向的散布着许多斜长石微晶，微晶之间有较多的玻璃质或隐晶质充填。这是安山岩中的常见结构，因此也称为安山结构(图2－21)。

图2－21 安山岩、粗面岩、流纹岩和珍珠岩及其结构

玻璃质结构 由于熔岩喷出地表，冷却速度很快，全部由未结晶的火山玻璃质组成的岩石的结构。手标本为致密块状，具玻璃光泽及贝壳状断口。玻璃质不稳定，随时间和物理条件的变化会转变为结晶质。

安山岩中最常见的构造是气孔构造和杏仁构造。气孔大小不一，形态不同，一般为圆形或长圆形，当其含量多时也可构成熔渣构造。气孔可被碳酸盐、硅质、绿泥石、绿帘石等充填，形成杏仁构造。

3种属划分及其特征

安山岩进一步命名的依据是斑晶暗色矿物的种类和特征的结构构造。根据斑晶暗色矿物种类可分为:辉石安山岩、角闪安山岩、黑云母安山岩和橄榄安山岩。根据特征的结构构造命名有如玻基安山岩、杏仁安山岩等。

辉石安山岩(pyroxene andesite) 较常见，具斑状结构，斑晶为拉长石，环带发育。辉石斑晶为紫苏辉石或普通辉石。基质为更长石和辉石(图2－22)。大多数辉石安山岩具较低的SiO2含量(53%～56%)，亦称为玄武安山岩(basalt andesite)，是向玄武岩过渡的种属，其矿物组成与玄武岩较接近，一般不出现钾长石和石英，较安山岩含较多的橄榄石，斜长石牌号较高，色率也高些，据SiO2含量>53%，色率(CIPW标准矿物计算)<40%，微晶斜长石牌号平均<50等特征与玄武岩区别。

角闪安山岩(hornblende andesite) 常见，SiO2含量一般在56%～63%之间，由角闪石和中长石组成，斑状结构。角闪石斑晶常具暗化边或全部暗化，仅保留其假象。斜长石环带发育(图2－23)。

图2－22 辉石安山岩(河北宣化下花园，单偏光，d=48mm)

图2－23 角闪安山岩(北京昌平，单偏光，d=24mm)

黑云母安山岩(biotite andesite) 少见，斑状结构，斑晶由黑云母和更长石组成。黑云母斑晶常具暗化边，有少量角闪石斑晶。黑云母安山岩一般具较高的SiO2含量(63%～66%)，是向英安岩过渡的类型。基质中可出现少量的钾长石和石英，因此也称石英安山岩。

4安山岩的次生变化

在含矿热液作用影响下，安山岩变为淡绿色或暗绿色的青磐岩(变安山岩)，其中原来的暗色矿物可全部为绿泥石、绿帘石、次闪石代替。斑晶和基质斜长石为钠长石、绢云母、碳酸盐、绿泥石、绿帘石等交代，并伴有少量黄铁矿。在表生作用下，安山岩可转化成含绿泥石和高岭土的混合物。

5安山岩的分布和产状

安山岩是与闪长岩相当的钙碱性熔岩，分布面积仅次于玄武岩，特别是在环太平洋的岛弧地带和大陆边缘产出最多，常常形成典型的火山锥或呈岩流、岩穹、岩钟。在活动大陆边缘、造山带及现代岛弧地区广泛分布，因此被认为是板块聚敛边缘的典型岩石，多伴生有玄武岩、英安岩、流纹岩，有时还伴生有安粗岩和其他火山岩，一般形成厚大的岩流或岩被。环太平洋新生代火山的喷发产物主要是玄武岩－安山岩－流纹岩组合，其中安山岩占优势，因此有安山岩线之称。而太平洋中的火山岛上则仅分布着玄武岩和碱性熔岩，几乎无安山岩。大西洋和地中海的安山岩也从不与碱性熔岩共生，这是安山岩分布上一个突出的特点。我国东部，北自大、小兴安岭，南达鲁、苏、浙、闽、粤诸省广泛分布着中生代形成的安山岩。安山岩可以与玄武岩共生，也可以与流纹岩共生，也常为中性喷出岩－次火山杂岩体的喷出岩相部分。

我国各个地质时期都有安山岩发育，如山西五台前寒武纪变质岩系中局部夹有安山岩流，中条山和东秦岭北段新元古界底部也有安山岩流，北祁连山地则分布有古生代的安山岩，其次我国东部一些中生代断陷盆地中也有安山岩的喷出物。

6有关矿产与工业用途

与安山岩有关的矿产主要是和青磐岩化相伴的金、银矿床，其次也有铁矿型铜矿与铁矿床。另外，安徽和江苏等地的一些与火山岩有关的铁矿可能也与其相关。安山岩的抗压强度为(1200～2400)×105Pa，可作建筑材料，而且也是天然的耐酸建筑材料。

五种常见的岩浆岩

1花岗岩 是分布最广的深成侵入岩花岗岩主要矿物成分是石英、长石和黑云母,颜色较浅,以灰白色和肉红色最为常见,具有等粒状结构和块状构造按次要矿物成分的不同,可分为黑云母花岗岩、角闪石花岗岩等很多金属矿产,如钨、锡、铅、锌、汞、金等,稀土元素及放射性元素与花岗岩类有密切关系花岗岩既美观抗压强度又高,是优质建筑材料

2橄榄岩 侵入岩的一种橄榄岩主要矿物成分为橄榄石及辉石,深绿色或绿黑色,比重大,粒状结构是铂及铬矿的唯一母岩,镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关

3玄武岩 一种分布最广的喷出岩矿物成分以斜长石、辉石为主,黑色或灰黑色,玄武岩具有气孔构造和杏仁状构造,斑状结构根据次要矿物成分,可分为橄榄玄武岩、角闪玄武岩等铜、钴、冰洲石等有用矿产常产于玄武岩气孔中,玄武岩本身可用作优良耐磨耐酸的铸石原料

4安山岩 喷出岩之一,分布很广,仅次于玄武岩安山岩主要矿物成分是斜长石、角闪石和少量的辉石等新鲜时呈灰黑、灰绿或棕色,具斑状结构与安山岩有关的矿产主要是铜,其次是金、铅、锌等

5流纹岩流纹岩是一种与花岗岩化学成分相当的喷出岩一般色浅,多为浅红、灰白或灰红色,具斑状结构,流纹构造流纹岩性质坚硬致密,可作建筑材料

表122 中国各类闪长岩和安山岩化学组成与元素丰度　Table122 Chemical composition and elemental abundance of different types of diorites and andesites in China

续表（Continued）

文献（Literature）：鄢明才和迟清华（1997），鄢明才等（1996），Yan and Chi（2005）。

含量单位：主成分，%；Au、Hg、Pd、Pt，10-9；Ir、Os、Rh、Ru，10-12；其他元素，10-6。

Concentration units：major elements，%；Au，Hg，Pd，and Pt，10-9；Ir，Os，Rh，and Ru，10-12；other elements，10-6

成分不一样。石灰岩简称灰岩，以方解石为主要成分的碳酸盐岩，有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，硬度一般不大，与稀盐酸有剧烈的化学反应，安山岩是中性的钙碱性喷出岩，与闪长岩成分相当，安山岩一词来源于南美洲西部的安第斯山名Andes，分布于环太平洋活动大陆边缘及岛弧地区，两者区别是成分不一样。

不同点：

玄武岩属于基性火山岩类，安山岩属于中酸性火山岩中分布较广的一种熔岩；前者SiO2含量变化于45%～52%之间，而后者变化在53%～63%；玄武岩系列可分为亚碱性系列玄武岩和碱性系列玄武岩，其中亚碱性系列玄武岩又可分为拉斑玄武系列和钙碱性系列，而安山岩属于亚碱性系列的火山岩，成分与对应的侵入相闪长岩相当；前者具有斑状结构、间隐-间粒结构，块状构造、杏仁构造等，安山岩具有斑状结构、交织结构，气孔构造、杏仁构造；

相同点：

都属于熔岩；

都产生于相同的构造环境，安山岩还产于大洋中脊和板内裂谷等非构造环境。

玄武岩和安山岩的区别：

安山岩中，SiO2含量变化较大(52～63%)﹐平均含量为58%

色泽，一般为灰、灰绿、淡紫或紫红色；特性：斑晶常呈定向排列。

玄武岩中，SiO2含量45%～52%；颜色：黑色，暗绿色。

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。

安山岩（andesite），是中性的钙碱性喷出岩。与闪长岩成分相当。安山岩一词来源于南美洲西部的安第斯山名Andes。分布于环太平洋活动大陆边缘及岛弧地区。产状以陆相中心式喷发为主，常与相应成分的火山碎屑岩相间构成层火山。有的呈岩钟、岩针侵出相产出。安山岩火山的高度最大，一般高500至1500米，个别可达3000米以上。