原始地壳的成分

至今尚未发现原始地壳残留体，因而原始地壳成分只能通过与月球和类地行星的类比，同时借鉴太古宙早期的地质记录及地球早期地热梯度并通过地幔岩石部分熔融实验研究等间接途径来进行推断。已经提出过多种原始地壳成分的模型，其中主要有长英质岩石模型、钙长岩模型和科马提岩-玄武岩模型。

现在已很少有人支持长英质岩石模型。首先因为早期的地球有很高的热产量，导致上地幔岩石（橄榄岩类）高程度的部分熔融，从而不可能直接形成长英质岩浆；其次，尽管长英质或安山质地壳能够通过玄武岩岩浆的分异结晶作用形成，然而如果长英质原始地壳通过这样方式形成并广泛分布，由于这种地壳的密度低，它基本上不可能通过再循环进入地幔而消失，在现今地球上应有较多的残留，但事实上这种成分的原始地壳残留体迄今并未被发现。

至于对钙长岩模型或科马提岩-玄武岩模型的选择，在研究了月球和类地行星资料的基础上，Taylor和 McLennan（1985）提出了行星早期成壳的两种类型。一种类型为：早期行星内部大规模熔融（全熔）形成岩浆洋，随后岩浆发生分异结晶，橄榄石和斜方辉石晶出并在岩浆中下沉（成为堆积岩），使岩浆中的 Ca和 Al浓度足以大量结晶析出钙长石，在无水岩浆（如月球岩浆）中这些钙长石上浮将形成钙长岩质的原始地壳。例如，月球高地于大约44 亿年前形成了钙长岩质月壳；在缺水的水星上也存在着这种钙长岩质的早期壳。另一类行星成壳方式为：早期的壳是通过行星幔的部分熔融所派生的岩浆固结形成的。如在火星上广泛出现的玄武岩质火山作用一直延续至近代，其南半球仍保留着满布撞击坑的古老的玄武岩质壳；金星的壳也以玄武岩占优势，并伴有富碱质的玄武岩。根据陨石撞击坑的观察，金星表面岩石的年龄一般估计在 10亿年左右；月海区的壳则是月幔岩石部分熔融产生的玄武岩浆于大约 42 亿～25亿年前喷发形成的。综合上述，Taylor和 McLennan 将地壳的形成归属于后一类型，并认为地球的原始地壳最可能由玄武岩或科马提岩组成。

Taylor和 McLennan 提出原始地壳具有科马提岩-玄武岩成分，主要提供了以下两方面的依据：①地幔部分熔融形成的岩浆是含水的，在这种岩浆中结晶出的钙长石不可能上浮形成地壳，同时，在地球条件下斜长石的稳定线约在40 km深度上，因此发生于该深度以下岩浆中的任何对流都会阻止钙长石的形成；②地球早期具有的高热能状态可使地幔发生较高程度的部分熔融，产生科马提质或玄武质岩浆，地球上已发现的最古老的玄武岩的 Sm-Nd 同位素组成显示岩浆来自亏损地幔源区，表明很早就有亏损地幔存在，并暗示此前已有大量玄武岩浆自地幔进入地壳。地幔岩石（橄榄岩类）部分熔融的实验研究结果证明，部分熔融程度一般随温度增高而增高，岩浆的成分也随部分熔融程度的不同而变化：当熔融程度＜2%时，形成的岩浆成分相当于碧玄岩-碱性橄榄玄武岩；熔融程度为2%～25%时，岩浆成分相当碱性橄榄玄武岩-橄榄拉斑玄武岩；熔融程度为25%～40%时，岩浆成分相当苦橄质玄武岩；熔融程度 ＞40%时，岩浆成分相当科马提岩（Mysen and Kushiro，1977）。如果考虑地球早期具有的高热产率，早期地幔被加热的程度应比后来强烈，最早的地壳更可能是科马提岩质的，稍晚才是玄武岩质的。此外，科马提岩和玄武岩是太古宙早期绿岩系中最为重要的两种岩石类型，这一事实也支持原始地壳具有科马提岩-玄武岩成分的推断。

　根据现代火山喷溢而出的熔岩得知，硅酸盐是岩浆的主要成分。而岩浆的形成又是如何的呢下面就让我来给你科普一下岩浆怎么形成的。

岩浆形成的过程

　岩浆分为原生岩浆和再生岩浆。

　原生岩浆是地核俘获的熔融物质形成的。地核俘获熔融物质和其他一些物质形成巨厚的熔融层。这些物质其成分是不均的。原生岩浆凝固形成最原始的地球外壳。

　我们所见到的各类侵入岩，如超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩和碱性岩等，以及火山喷发出的各类岩浆，它们都是再生岩浆，只是来源深度、通道物质成分及分异程度不同而已。

　再生岩浆包括原生岩浆变异出的岩浆和重熔岩浆。

　地球液态层是由原生岩浆经变异形成的再生岩浆组成的——经过温度、成分和物态的改变而形成的。

岩浆岩的形成原因

　岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况。侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石，称为侵入岩。侵入岩固结成岩需要的时间很长。地质学家们曾做过估算，一个2000米厚的花岗岩体完全结晶大约需要64000年;岩浆喷出或者溢流到地表，冷凝形成的岩石称为喷出岩。喷出岩由于岩浆温度急聚降低，固结成岩时间相对较短。1米厚的玄武岩全部结晶，需要12天，10米厚需要3年，700米厚需要9000年。可见，侵入岩固结所需要的时间比喷出岩要长得多。

　黏度也是岩浆很重要的性质之一，它代表着岩浆流动的状态和程度。岩浆中SiO₂的含量对黏度影响最大，其次是Al₂O₃，Cr₂O₃，它们的含量增高，岩浆黏度会明显增大。酸性岩中SiO₂，Al₂O₃的含量很高，因此，黏度也最大;溶解在岩浆中的挥发份可以降低岩浆的黏度、降低矿物的熔点，使岩浆容易流动，结晶时间延长;此外，岩浆的温度高，黏度相应变小;岩浆承受的压力加大，岩浆的黏度也增大。

　岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征，比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的，造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出，形成气孔状构造。当气孔十分发育时，岩石会变得很轻，甚至可以漂在水面，形成浮岩。如果这些气孔形成的空洞被后来的物质充填，就形成了杏仁状构造。岩浆喷出到地表，熔岩在流动的过程中其表面常留下流动的痕迹，有时好像几股绳子拧在一起，岩石学家称之为流纹构造、绳状构造。如果岩浆在水下喷发，熔岩在水的作用下会形成很多椭球体，称之为枕状构造。可见，这些特殊的构造只存在于岩浆岩中。

　岩浆岩不论侵入到地下，还是喷出到地表，它们和周围的岩石之间都有明显的界限。如果岩浆沿着层理或片理等空隙侵入，常形成类似岩盆、岩床、岩盖等形状的侵入体，它们和围岩的接触面基本上和层理、片理平行，在地质学上称为整合侵入;如果岩浆不是沿着层理或片理侵入，而是穿过围岩层理或片理的断裂、裂隙贯入，这种情况形成的侵入体被称为不整合侵入体。人们通常所说的岩墙，就是穿过岩层近乎直立的板状侵入体，厚度一般为几十厘米到几十米，长度可以从几十米到数十公里，甚至数百公里。

　由于岩浆岩和围岩有很密切的接触关系，因此，围岩的碎块常被带到岩浆中，成为岩浆的捕虏体。但是生物化石和生物活动遗迹在岩浆岩中是不存在的。

　在岩浆从上地幔或地壳深处沿着一定的通道上升到地壳形成侵入岩或喷出到地表形成喷出岩的过程中，由于温度、压力等物理化学条件的改变，岩浆的性质、化学成分、矿物成分也随之不断地变化，因此，在自然界中形成的岩浆岩是多种多样、千变万化的，如基性岩、中性岩、酸性岩，还有碱性岩、碳酸盐岩等岩类，也充分说明了岩浆成分的复杂多样性

　形成火成岩的熔融或部分熔融的岩石，通常由硅酸盐液体组成，也有碳酸盐和硫化物的熔体。岩浆或在深处运移，或到达地表喷出，成为熔岩。悬浮的晶体和未熔融的岩石碎片可以在岩浆中搬运，溶解于其中的挥发分可以析出成为气泡，有些液体在运移过程中可以结晶。有几种相互关联的物理性质决定了岩浆的特性，包括化学成分、黏度、溶解的气体、温度。岩浆冷却时，有顺序地形成晶体，可以最简单地用鲍恩反应系列的形式表示出来。早期的高温晶体在低温时往往可以与液体反应形成另一些矿物。

　通常认为反应系列有两种︰1不连续反应系列，从高温到低温由橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石和黑云母组成;2连续反应系列，以高温的富钙斜长石到低温的富钠斜长石为代表。结晶过程中可以发生各种变化而影响最终形成的岩石。这些变化包括︰早期晶体从液体中析出，而阻止了一种反应;岩浆冷却太快，来不及发生反应，形成这种矿物。

岩浆岩的形成条件

　在今天的地球上，如果没有板块运动，火山不会喷发(早期地球的情形除外)，地球内能仅通过岩石传导缓慢散发。随着地球自转越来越慢，板块运动和火山活动会逐渐平息，就像今天的月亮。(这是个更复杂的板块驱动力问题，这里暂不讨论)

　今天的岩浆活动发源于大陆30km,洋壳6km以下。即软流层。但软流圈的物质并不是岩浆。软流圈在巨大的岩石静压力下呈半塑性状态。只有当压力降低，如地壳裂开时才转变为岩浆并朝着压力低的方向移动，如大洋裂谷。其二，当温度升高时也能形成岩浆，并把上覆岩层熔透而形成火山喷发。

　所以岩浆作用的发源地的地质条件是

　地壳(包括洋壳)开裂处。即洋中脊大裂谷。这里因压力降低导致火山喷发。

　板块俯冲消亡带，即海沟岛弧系。这里因板块剧烈摩擦，压力、温度升高，导致火山爆发。这种火山能量极高。如印度尼西亚群岛的火山爆发。

　两个大陆板块相撞处也有岩浆活动，不过这里的地壳很厚60公里左右，岩浆以侵入岩的形式冷却，很少有火山喷发。

岩浆岩的特征

　岩浆岩有别于变质岩和沉积岩，其主要特征有。

　1：岩浆岩大部分为块状的结晶岩石，部分为玻璃质岩石。具有玻璃质的岩石，一般是岩浆岩。

　2：岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造，如霞石，白榴石等矿物和气孔构造和杏仁构造等。

　3：岩浆岩体和围岩间一般有明显界限，呈现各种各样的形态于地层中，有的平行，有的切穿围岩的层理或片理，多具淬火边。

岩浆岩的化学成分中几乎包括了地壳中所有元素，但它们的含量却相差极为悬殊，其中以O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等元素的含量最多，占组成岩浆岩元素总量的99%以上。通常以氧化物(质量分数)来计算：SiO2(5914%)、Al2O3(1534%)、FeO(380%)、Fe2O3(308%)、CaO(508%)、Na2O(384%)、K2O(313%)、MgO(349%)、H2O(115%)、TiO2(105%)。

我们可以看到，SiO2是岩浆岩中最主要的成分。根据岩浆岩中SiO2的含量，将岩浆岩分为四大类：超基性岩(45%)、基性岩(45%～52%)、中性岩(52%～65%)和酸性岩(＞65%)。

由超基性岩到酸性岩，SiO2含量逐渐增加，K、Na成分越来越多，而Mg、Fe、Ca成分则越来越少；反之亦然。另外，有少数岩石K、Na含量特别大即K2O+Na2O含量偏高，而Al2O3或SiO2的含量偏低、这类岩石称为碱性岩。