岩浆的形成与运移

大量的资料已经证实，在地球内部当物理和化学条件具备时，地幔及地壳的某些部位可以发生熔融。起始熔融时液相熔体仅在固相颗粒的隙间产生，比例也很少，随着熔融作用的继续，熔体的比例增加，并逐渐集中形成岩浆。岩浆上升至地表或近地表处的过程，称为岩浆的运移。本节将对这些内容作出介绍。

1岩浆的形成

现代地震波速测定表明，不少地区在上地幔100km左右的深度和中下地壳的深度存在有地震波速下降的低速带（low velocity zone，简称LVZ），被解释为在固态的岩石中存在有液态的物质，导致了地震波速的明显下降。这些液态物质主要是初始熔融的岩浆物质，它们分布在岩石的矿物颗粒之间，尽管比例不大，但表明了有熔融作用的发生。地球物理资料为我们提供了岩浆形成的大概深度和部位。在现代火山活动地区，如著名的夏威夷火山群，在火山喷发的间隙阶段，在上地幔深度（约60km处）发生了深源地震，表明这一位置相当于岩浆的源区。因此，在现代岩浆活动地区，地球物理资料可以提供较准确的现今岩浆起源深度和部位。

岩浆形成的两个最基本的条件是：①要有源区的岩石，即岩浆发生之前已经存在于地幔或地壳的岩石作为熔融岩浆的母岩；②要有足够热能的积累。

1）源区的岩石

什么类型的源区岩石（source rocks）能够产生岩浆，它们之间在成分上存在着什么关系，这是火成岩成因中的一个重要问题。根据目前研究的结果，通过3种途径可以了解岩浆源区岩石的特征，从而研究它们的成分及其对发生岩浆的制约。

一是寻找岩浆中的深源捕虏体，它们中间一部分可能代表了岩浆源区的岩石。当岩浆聚集上升时，由于速度较快，可以携带源区岩石碎块到达地表或近地表。人们利用它们的岩石类型、矿物成分、结构构造等特征来了解岩浆发生源区的深度、温度、岩石类型、化学成分以及应力状态等。国内外学者自20世纪70年代便开展了这方面的研究工作，并在碱性玄武岩类、金伯利岩等岩石中找到了大量的橄榄岩捕虏体（图2-1）。研究表明，它们中间的一部分是熔融岩浆之后残余的地幔岩石，当然也有一部分是岩浆在向上运移时从通道壁上刮落下来的偶然捕虏体。前者与岩浆有成因联系；后者则可以提供岩浆上升时途经的围岩特征。目前在玄武岩和金伯利岩中除了发现地幔橄榄岩捕虏体外，还有榴辉岩、辉石岩及麻粒岩等岩石类型，其中橄榄岩与上述两类岩浆有成因联系，其他为偶然捕虏体。玄武岩和金伯利岩都来源于地幔，金伯利岩岩浆的来源深度要大于玄武岩岩浆，玄武岩浆的源区岩石可以是尖晶石橄榄岩或石榴子石橄榄岩，而金伯利岩的源区岩石则为石榴子石橄榄岩。根据地质及高温高压实验研究，石榴子石橄榄岩平衡的深度大于尖晶石二辉橄榄岩。

图2-1 山东蒙阴金伯利岩中的地幔橄榄岩捕虏体（Per）和巨晶金云母（Phl）

第二个获得岩浆源区岩石特征的途径是通过这些火成岩的化学特征来反演源区状态。反演的基础是应用已知的来对比判断未知的。如果岩浆形成于某源区，那么岩浆和由它结晶形成的火成岩的化学成分必定反映了源区岩石的某些化学成分特征，包括主要元素、微量元素及同位素方面的特征。例如地幔橄榄岩中MgO含量高，它们的w（Mg）/w（Mg+Fe2+）值（或称Mg′值）变化于087～092之间。据实验和热力学计算，由地幔熔融形成的原生玄武岩岩浆，Mg′值变化于067～073。如果自然界出露的某地区的玄武岩，它的Mg′值在这一范围之内，那么可以初步确定它是幔源的原生岩浆。

第三个途径是通过高温高压实验研究，将不同类型的岩石作为源岩，在不同的压力（代表不同深度）、不同温度和不同的挥发分（含H2O或CO2）条件下进行熔融实验，从而获得在不同熔融比例下的岩浆类型。有了这些人工实验中形成的岩浆成分特征，可以与自然界形成的岩石成分作出对比，以推测其源区岩石及岩浆形成的条件。

2）热能的累积

只有当热能累积达到和持续保持岩石熔融的温度（固相线温度）岩浆才会产生。随着自地表至地球内部深度的增大，地温会逐渐增高，但如果没有额外的热能，一般的情况下不可能产生岩浆。目前所公认的热能来源主要有两个：一是有热流（热的物质流或热流体流）进入某地区产生热对流（thermal convection），导致热能的积累和温度上升；另一个是源区含有不移动的放射性生热元素（如K、U、Th），通过长期衰变产生热能导致该区温度升高。

3）时间累积

计算表明，若不考虑加热的方式，如果升温增长了原始温度的10%发生熔融，对橄榄岩而言，纯加热时间约需1000Ma（10亿年）。若源区放射性元素（前一节所述的第二种情况）富集程度10倍于正常地幔，则加热的时间会降低为100Ma（1亿年）。对花岗岩来说，原始温度增长10%所需的时间为53Ma，这一数据对大陆地壳来说似乎是合理的。

4）其他因素

地幔或地壳内部由于粘性剪切力的作用也可以导致局部增温诱发岩浆熔融。地幔粘度大（1020Pa·s）在剪切应力与应变速率高的地段，如在上地幔靠近俯冲带的区域或地壳内沿大断裂带的地区都有可能产生异常热能并发生不同规模的熔融作用。

2岩浆的分凝

岩浆分凝（magma segragation）是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集中的作用，控制因素有：熔体分数（即部分熔融程度）、源区岩石的渗透性、熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力、残留固相与熔体的流变性质（主要是粘度）和源区岩石的范围等。一般来说，残余固相在部分熔融的条件下，由于粘度降低具有一定的可塑性，可在静水压力下发生变形充填孔隙促使熔体分离。外界的挤压产生压滤作用促使熔体从固相中挤出，拉伸作用会使固相中的分散的熔体流到低应力区与固相发生分离。当熔融量增大，熔体可以就地（in situ）或移动上升一段距离在不同深度聚集成岩浆房（magma chamber）。岩浆房的规模变化较大，一般与熔融程度和构造部位关系密切。扩张中心、地幔柱，俯冲带、裂谷区及构造活动区的剪切带下面都可能有岩浆房发育，形状为囊状、层状、水平的盘状、席状等。岩浆数量少时，不能形成岩浆房，岩浆分凝体可以呈交叉的网状、透镜状、长的线状等形态。

3岩浆的上升和侵位（magma ascent and emplacement）

岩浆分凝后，岩浆的密度低于源区的岩石，产生重力不稳定性和浮力，导致岩浆上升。当岩浆上升至与其密度相当的围岩中时，岩浆体停止移动形成侵入岩。这一位置可称为平衡浮力高度（the level of neutral buoyancy）。然而，形成于高压条件下的岩浆，在减压时也可以上升至高于这一位置，直至喷出地表。

岩浆可以沿伴随岩浆形成而产生的断裂上升或呈底辟状上升。

随着岩浆不断形成，体积扩大导致上覆刚性岩石圈自下而上破裂，形成通道导致岩浆上升。上升的动力是密度差和由于张开裂隙而发生的减压作用。在近地表处刚性的地壳岩石与岩浆温度差异更大，热应力形成的扩张容易发生，断裂的扩大可以有利于岩浆到达地表。如果自下而上的断裂与自上而下的断裂相连，岩浆更容易上升，而且速度快。由于基性和中基性岩浆粘度低，容易沿断裂快速上升直到地表。

花岗质和中性的岩浆多以底辟体的方式上升。底辟体可呈球状、椭球状、倒水滴状。实验资料表明，在岩浆上升的过程中仍然可以继续熔融，这样有利于后续的底辟体沿上一次所途径的路线移动。在这种情况下，尽管是小的底辟体也可以较容易地上升。花岗质的底辟体相对玄武岩岩浆而言不仅粘度大而且温度低含水高。在上升到一定深度，岩浆中发生结晶作用，晶体含量愈高则岩浆粘度也随之加大，特别是由于其中的挥发分因“沸腾”而逸出后，岩浆的结晶作用更容易发生，因此花岗质岩浆的底辟体很难达到地表，往往形成不同深度的深成—浅成侵入体。岩浆上升的速度有相当大的差别，含地幔捕虏体的碱性玄武岩上升100km仅需12～06d（天），而花岗岩底辟体需32×107～32×103a（年）。岩浆怎样克服上覆围岩阻力上升和以何种方式在地壳中占据空间是岩浆侵位机制研究的两个重要问题。岩浆上升侵位的机制有以下几类：

1）底辟作用

底辟上升和底辟侵位是连续的过程。岩浆加热顶部围岩使其粘度降低，自身则因浮力上升，迫使围岩向下流动，并占据其腾出的空间。底辟侵位的主要驱动力是岩浆的浮力和热动力。底辟侵位一般可分早期穹隆阶段、中期底辟上升阶段和晚期侧向挤断3个阶段（图2-2）。底辟作用（diapirism）的关键是岩浆底辟体的热量。从同一源区早期分凝出来的岩浆体，往往上升距离不大就已耗尽能量，相继分凝出来的岩浆体，因上覆围岩被早期侵入体加热，可上升到离地表越来越近的位置。由于底辟侵位要求有较大的浮力和热能来克服围岩的阻力，因而以底辟方式侵位的岩体一般较大。底辟侵位时岩浆和围岩均处于同一应力场，形成的岩体产状及内部组构与围岩的片理产状一致，往往是无根的整合侵入体。

图2-2 岩浆底辟侵位的3个阶段

岩浆发生底辟上升后，常常以气球膨胀的方式连续侵位，这是花岗岩常见的一种侵位方式。上升的岩浆因开始结晶而粘度增大，上升速度减缓，最后被阻挡而停止上升。这时岩浆向旁侧扩展，直径增大，发生膨胀。旁侧的围岩则因岩浆扩展而遭受压扁作用，岩体内部组构也由于压扁作用由核部向边缘增强。如果还有晚期岩浆脉动补充，还会由岩体中心向外扩展，挤压早期岩浆形成的外壳，逐渐向外膨胀。北京周口店花岗闪长岩体就是一个典型的底辟式侵入岩。

图2-3 岩浆顶蚀侵位示意图

2）顶蚀作用

热的岩浆上升，引起顶部围岩被挖蚀、炸裂，在顶部围岩炸裂块体下沉的同时，岩浆侵入到裂隙中，如此反复，岩浆体可实现向上迁移、侵位（图2-3）。靠顶蚀作用（stoping）侵位的岩体与围岩层理面的产状相切，形成不整合侵入体。岩体边缘带可见不规则状、棱角状的围岩捕掳体。另外，如果岩浆的温度及围岩的成分适当，还会发生岩浆同化捕掳体、混染围岩的作用，在侵入体中形成外来矿物的条带或斑点。由于需要大量的岩浆来填充下沉岩块间的空隙，这种侵位机制不可能使岩浆产生较大的上升距离（Marsh，1984）。

3）岩墙扩展作用

岩墙扩展作用（dike propagation）指的是岩浆在压力的驱驶下注入围岩裂隙，并通过挤压围岩使其扩展成狭窄的岩浆通道（岩墙），并沿该通道上升。上述机制主要发生在张性断裂带，如洋壳中的辉绿岩岩墙群和玄武岩，就是在洋中脊伸展构造环境下沿张性断裂上升、侵位的。这一侵位机制主要受到岩浆通道中热损失的制约，由于岩墙中岩浆与围岩的接触面积比球形岩浆体（如底辟体）与围岩的接触面积大得多，通过围岩扩散的热损失速度也快得多，因此，等体积、同样温度的岩浆要上升到地表，通过岩墙通道上升的速度比球形岩浆体上升的速度快104倍。研究表明，在相对较冷的上地壳中，岩浆沿岩墙通道以1m/s的速度上升，在几小时后就会失去活动性，上升距离也只有几公里。

4火口沉陷作用

火口沉陷作用（cauldron subsidence）是代表环形杂岩体特征的一种侵位机制。在近地表地区，如果已就位的岩浆房因岩浆喷发作用而变得空虚，上部的岩层就会断裂成块体发生沉陷，围岩中形成环状裂隙，岩浆则趁虚而入形成环状杂岩体。

侵位机制又可据侵位时的动力学特点分为主动侵位和被动侵位两大类，其中底辟和气球膨胀属主动侵位，多形成具等轴形态的整合侵入体，区域性构造走向与接触面相适应，岩体内部定向组构与围岩的变形相适应，主动侵位的岩体往往是同构造运动期的岩体。顶蚀、火口沉陷、岩墙扩展属被动侵位，岩体一般为不整合侵入体，是构造岩浆活动中较晚的岩体，在侵位期间围岩没有遭受变形，岩体形态不规则，内部定向组构不发育。

所有的侵位机制中，岩浆的密度大小始终是控制岩浆上升的最重要的因素，从重力角度考虑，将岩浆在地表以下能够稳定停留的位置称为中浮面（Walker，1991），在中浮面之上ρm＞ρr，在中浮面之下ρm＜ρr。中浮面可出现在沉积盖层之下、基底岩石之下、酸性岩浆房之下、地壳底部等岩石密度有较大改变的位置，在这些地方容易集中上升的岩浆并形成岩浆房。

岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体[1]，按照一定的方式结合而成。是构成地壳和上地幔的物质基础。按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。其中岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石，也称火成岩或喷出岩；沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石；变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。 地壳深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。 岩石学主要研究岩石的物质成分、结构、构造、分类命名、形成条件、分布规律、成因、成矿关系以及岩石的演化过程等。它属地质科学中的重要的基础学科。

[编辑本段]岩石的性质

岩石工程性质无怪乎就是物质成分（颗粒本身的性海边岩石质）、结构（颗粒之间的联结）、构造（成生环境及改造、建造）、现今赋存环境（应力、温度、水）这几个方面的因素。如果是岩体，则取决于结构面和岩块两个方面，在大多数情况下，结构面起着控制性作用。

[编辑本段]岩石的历史

地球形成之初，地核的引力把宇宙中的尘埃吸过来，凝聚的尘埃就变成了山石，经过风化，变成了岩石。接着就变成陨石，在没有落入地球大气层时，是游离于外太空的石质的，铁质的或是石铁混合的物质，若是落入大气层，在没有被大气烧毁而落到地面就成了我们平时见到的陨石，简单的说，所谓陨石，就是微缩版的小行星“撞击了地球”而留下的残骸。几亿年过去了，世界上就有了无数岩石。现在人类 在岩土工程界，常按工程性质将岩石分为极坚硬的、坚硬的、中等坚硬的和软弱的四种类型。正在向定量方向发展。 古老岩石都出现在大陆内部的结晶基底之中。代表性的岩石属基性和超基性的火成岩。这些岩石由于受到强烈的变质作用已转变为富含绿泥石和角闪石的变质岩，通常我们称为绿岩。如1973年在西格陵兰发现了同位素年龄约38亿年的花岗片麻岩。1979年，巴屯等测定南非波波林带中部的片麻岩年龄约39亿年左右。 加拿大北部的变质岩—阿卡斯卡片麻岩是保存完好的古老地球表面的一部分。放射性年代测定表明阿卡斯卡片麻岩有将近40亿年的年龄，从而说明某些大陆物质在地球形成之后几亿年就已经存在了。 最近，科学家在澳大利亚西南部发现了一批最古老的岩石，根据其中所含的锆石矿物晶体的同位素分析结果，表明它们的“年龄”约为43亿至44亿岁，是迄今发现的地球上最古老的岩石样本，根据这一发现可以推论，这些岩石形成时，地球上已经有了大陆和海洋。在地球诞生2亿至3亿年后，可能并不象人们所认为的那样由炽热的岩浆所覆盖，而是已经冷却到了足以形成固体地表和海洋的温度。地球的圈层分异在距今44亿年前可能就已经完成了。 目前在中国发现的最古老岩石是冀东地区的花岗片麻岩，其中包体的岩石年龄约为35亿年。 澳大利亚西部Warrawoona群中的微化石在形态结构上比较完整。它们究竟是蓝藻还是细菌目前尚难确定。通常认为，早期叠层石是蓝藻建造的，叠层石是蓝藻存在的指示。如果35亿年前就已经出现蓝藻，则说明释氧的光合作用早就开始了，这便引出一个问题：为什么直到20亿年前大气圈才积累自由氧呢？从35亿年前到20亿年前中间相隔15亿年之久，为什么氧的积累如此缓慢？对此当然有不同的解释。例如近年来已经发现叠层石也可能完全由光合细菌建造，或甚至由非光合细菌建造。 最古老生命存在的间接证据中较重要的是格陵兰西部条带状铁建造(BIF)和轻碳同位素。如果证据成立，则由此可推断在38亿年前的地球上已经出现进行释氧光合作用的微生物，即类似蓝藻的生物。根据Cloud的解释，BIF是由光和微生物周期性地释氧而引起亚铁氧化为高价铁沉积下来的。轻碳同位素也是光合作用的间接证据。但反对的意见认为，BIF形成所需的氧可以通过大气中的水分子的光分解来提供，而轻碳同位素可能来自碳酸盐的热分解。 十八世纪末岩石学从矿物学中脱胎出来而发展成一门独立的学科。在岩石学发展的初期，主要研究的是火成岩，到了十九世纪中叶才开始系统地研究变质岩，而沉积岩直到二十世纪初才引起人们的注意。目前岩石学正沿着岩浆岩石学、沉积岩石学和变质岩石学三个主要的分支方向发展。

[编辑本段]岩石的应用

一、做建材的岩石 1 大理岩：大理岩的岩面质感细致，常用来作为壁面或地板。由于大理岩是由石灰岩变质而成，主要成分为碳酸钙，因此也是制造水泥的原料。大理岩材质软而细致，是很好的雕塑石材，许多有名的雕像都是由大理岩作成的，如著名的维纳斯像。其他如墙面或摆饰，也常是由大理石加工琢磨而成，如花瓶、烟灰缸、桌子等家用品。 2 花岗岩：本土的花岗岩只有在金门才看得到，因此金门的老房子几乎都是用花岗岩做成的。台湾的寺庙所用的花岗岩，是来自福建，多用于寺庙里的龙柱、地砖、石狮。 3 板岩：因其容易裂成薄板状，且在山区极易取得，故原住民至今仍使用板岩作为建材，筑成石板屋或围墙。 4 砾岩：有些砾岩含有鹅卵石及砂，而且胶结不良，容易将它们分散开来，例如：台湾西部第四纪的头嵙山层中就是这种砾岩，其中卵石和砂都是建材。 5 石灰岩：台湾最常见的石灰岩是由珊瑚形成的，通称为珊瑚礁石灰岩。在澎湖，珊瑚礁石俗称「石」，居民用以作为围墙建材，以遮蔽强烈的东北季风，保护农作物。 6 泥岩：由于其主要成分是黏土，自古就被作为砖瓦、陶器的原料。 7 安山岩：由于材质坚硬，亦常用来作庙宇的龙柱、墙壁的石雕、墓碑、地砖等。 二、可提炼金属的矿物 1 金矿：含金的岩石经过风化和侵蚀作用，金会被分离出来而成自然金，因为金比泥沙重得多，容易沉积下来，经过淘洗，就成为黄金。 2 黄铜矿：黄铜矿是提炼铜最主要的矿物。 3 方铅矿：方铅矿呈现铅灰色，有立方体的解理，是最重要的含铅矿物。 4 赤铁矿：赤铁矿外观颜色呈现铁灰色或红褐色，是最重要的含铁矿物。 5 磁铁矿：磁铁矿属含铁矿物，具有磁性，吸附含铁物质。 三、珍贵的宝石 矿物若具有坚硬、稀有、耐久、透明且颜色美丽的特点，即常被用来作为装饰品，一般称为宝石，以下是常见的宝石简介： 1 钻石：即俗称的金刚石，有许多种颜色，如淡黄、褐、白、蓝、绿、红等，其中以无色透明的价值最高。 2 刚玉：刚玉也有许多不同的颜色，如：红色的刚玉俗名红宝石，蓝色的刚玉叫做蓝宝石。其化学成分为三氧化二铝。 3 蛋白石：一般为无色或白色，有些具有特殊的晕彩。 4 水晶：纯石英单晶称为水晶，水晶内因含不同杂质而呈现不同颜色，如：黄水晶、紫水晶等。石英的纤维状显微晶聚合体称为玉髓；石英的粒状显微晶聚合体称为燧石，这两种矿物是台东县重要的玉石。 四、做为颜料 有些矿物具有特别的颜色，可用来作成颜料，如蓝色的蓝铜矿，绿色的孔雀石，红色的辰砂。 五、其他用途 1 石英：石英是制造玻璃及半导体的主要原料，如：苗栗县汶水溪的上福基砂岩中的石英砂即为制造玻璃的主要材料。 2 方解石：方解石存在于大理岩及石灰岩中，是制造水泥的主要原料。 3 白云母：白云母因不导电、不导热且具有高熔点的特性，因此经常被用来作为电热器中绝缘体的材料。 4 石墨：硬度低，且具有油脂光泽，条痕为黑色，常用于制造铅笔芯，此外石墨还可以做成润滑剂、电极、坩埚等。 5 硫磺：火山地区的温泉中即含有**的硫磺。 6 石膏：石膏一般用于固定骨折受伤处，或做成塑像，也用于建筑工业。 7 磷灰石：用于制造农业用磷肥。 8 蛇纹石：含有镁的成分，可用于炼钢工业上。 9 滑石：硬度低，有滑腻感；通常被研磨成粉末，以制造颜料、爽身粉、去污粉、化妆品等。

[编辑本段]岩石的产地

地球形成之出，地核的引力把宇宙中的尘埃吸过来，凝聚的尘埃就变成了山石，经过风化，变成了岩石。接着就变成陨石，在没有落入地球大气层时，是游离于外太空的石质的，铁质的或是石铁混合的物质，若是落入大气层，在没有被大气烧毁而落到地面就成了我们平时见到的陨石，简单的说，所谓陨石，就是微缩版的小行星“撞击了地球”而留下的残骸。

[编辑本段]岩石的种类

① 火成岩 也称岩浆岩。来自地球内部的熔融物质，在不同地质条件下冷凝固结而成的岩石。当熔浆由火山通道喷溢出地表凝固形成的岩石，称喷出岩或称火山岩。常见的火山岩有玄武岩、安山岩和流纹岩等。当熔岩上升未达地表而在地壳一定深度凝结而形成的岩石称侵入岩，按侵入部位不同又分为深成岩和浅成岩。 花岗岩、辉长岩、闪长岩是典型的深成岩。花岗斑岩、辉长玢岩和闪长玢岩是常见的浅成岩 。根据化学组分又可将火成岩分为 超基性岩 （SiO2 ，小于45％）、 基性岩 （SiO2 ，45％～52％）、 中性岩 （SiO2 ，52％～65％）、 酸性岩 （SiO 2 ，大于65％）和 碱性岩 （含有特殊碱性矿物，SiO 2 ，52％～66％）。火成岩占地壳体积的647％。 ② 沉积岩 。在地表常温、常压条件下，由风化物质、火山碎屑、有机物及少量宇宙物质经搬运、沉积和成岩作用形成的层状岩石。按成因可分为 碎屑岩 、 粘土岩 和化学岩(包括生物化学岩)。常见的沉积岩有 砂岩 、凝灰质砂岩、 砾岩 、粘土岩、 页岩 、 石灰岩 、 白云岩 、 硅质岩 、 铁质岩 、 磷质岩 等。沉积岩占地壳体积的79％，但在地壳表层分布则甚广，约占陆地面积的75％，而海底几乎全部为沉积物所覆盖。 沉积岩有两个突出特征：一是具有层次，称为层理构造。层与层的界面叫层面，通常下面的岩层比上面的岩层年龄古老。二是许多沉积岩中有“石质化”的古代生物的遗体或生存、活动的痕迹-----化石，它是判定地质年龄和研究古地理环境的珍贵资料，被称作是纪录地球历史的“书页”和“文字“。 ③ 变质岩 。原有岩石经变质作用而形成的岩石。根据变质作用类型的不同，可将变质岩分为5类：动力变质岩、接触变质岩、区域变质岩、混合岩和交代变质岩。常见的变质岩有 糜棱岩 、碎裂岩、 角岩 、板岩、 千枚岩 、 片岩 、 片麻岩 、 大理岩 、 石英岩 、角闪岩、片粒岩、榴辉岩、 混合岩 等。变质岩占地壳体积的274％。 岩石具有特定的比重、孔隙度、抗压强度和抗拉强度等物理性质，是建筑、钻探、掘进等工程需要考虑的因素，也是各种矿产资源赋存的载体，不同种类的岩石含有不同的矿产。以火成岩为例，基性超基性岩与亲铁元素，如铬、镍、铂族元素、钛、钒、铁等有关；酸性岩与亲石原素如钨、锡、钼、铍、锂、铌、钽、铀有关；金刚石仅产于金伯利岩和钾镁煌斑岩中；铬铁矿多产于纯橄榄岩中；中国华南燕山早期花岗岩中盛产钨锡矿床；燕山晚期花岗岩中常形成独立的锡矿及铌、钽、铍矿床。石油和煤只生于沉积岩中。前寒武纪变质岩石中的铁矿具有世界性。许多岩石本身也是重要的工业原料，如北京的汉白玉（一种白色大理岩）是闻名中外建筑装饰材料，南京的雨花石、福建的寿山石、浙江的青田石是良好的工艺美术石材，即使那些不被人注意的河沙和卵石也是非常有用的建筑材料。许多岩石还是重要的中药用原料，如麦饭石（一种中酸性脉岩）就是十分流行的药用岩石。岩石还是构成旅游资源的重要因素，世界上的名山、大川、奇峰异洞都与岩石有关。我们祖先从石器时代起就开始利用岩石，在科学技术高度发展的今天，人们的衣、食、住、行、游、医……无一能离开岩石。研究岩石、利用岩石、藏石、玩石、爱石已不再是科学家的专利，而逐渐变成广大群众生活的组成部分。 岩石的风化 岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。导致上述现象的作用称风化作用。分为：①物理风化作用。主要包括温度变化引起的岩石胀缩、岩石裂隙中水的冻结和盐类结晶引起的撑胀、岩石因荷载解除引起的膨胀等。②化学风化作用。包括：水对岩石的溶解作用；矿物吸收水分形成新的含水矿物，从而引起岩石膨胀崩解的水化作用；矿物与水反应分解为新矿物的水解作用；岩石因受空气或水中游离氧作用而致破坏的氧化作用。③生物风化作用。包括动物和植物对岩石的破坏，其对岩石的机械破坏亦属物理风化作用，其尸体分解对岩石的侵蚀亦属化学风化作用。人为破坏也是岩石风化的重要原因。岩石风化程度可分为全风化、强风化、弱风化和微风化4个级别。 大约在200年前，人们可能认为高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不变的特征。可现在我们已经知道高山最终将被风化和剥蚀为平地，湖泊终将被沉积物和植被填满，沙漠会随着气候的变化而行踪不定。地球上的物质永无止境地运动着。暴露在地壳表面的大部分岩石都处在与其形成时不同的物理化学条件下，而且地表富含氧气、二氧化碳和水，因而岩石极易发生变化和破坏。表现为整块的岩石变为碎块，或其成分发生变化，最终使坚硬的岩石变成松散的碎屑和土壤。矿物和岩石在地表条件下发生的机械碎裂和化学分解过程称为风化。由于风、水流及冰川等动力将风化作用的产物搬离原地的作用过程叫做剥蚀 地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分也不新矿物的作用称物理风化作用。如矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐分结晶等作用均可使岩石由大块变成小块以至完全碎裂。化学风化作用是指地表岩石受到水、氧气和二氧化碳的作用而发生化学成分和矿物成分变化，并产生新矿物的作用。主要通过溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式进行。 虽然所有的岩石都会风化，但并不是都按同一条路径或同一个速率发生变化。经过长年累月对不同条件下风化岩石的观察，我们知道岩石特征、气候和地形条件是控制岩石风化的主要因素。不同的岩石具有不同的矿物组成和结构构造，不同矿物的溶解性差异很大。节理、层理和孔隙的分布状况和矿物的粒度，又决定了岩石的易碎性和表面积。风化速率的差异，可以从不同岩石类型的石碑上表现出来。如花岗岩石碑，其成分主要是硅酸盐矿物。这种石碑就能很好地抵御化学风化。而大理岩石碑则明显地容易遭受风化。 气候因素主要是通过气温、降雨量以及生物的繁殖状况而表现的。在温暖和潮湿的环境下，气温高，降雨量大，植物茂密，微生物活跃，化学风化作用速度快而充分，岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层。在极地和沙漠地区，由于气候干冷，化学风化的作用不大，岩石易破碎为棱角状的碎屑。最典型的例子，是将矗立于干燥的埃及已35个世纪并保存完好的克列奥帕特拉花岗岩尖柱塔，搬移到空气污染严重的纽约城中心公园之后，仅过了75年就已面目全非。 地势的高度影响到气候：中低纬度的高山区山麓与山顶的温度、气候差别很大，其生物界面貌显著不同。因而风化作用也存在显著的差别。地势的起伏程度对于风化作用也具普遍意义：地势起伏大的山区，风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露，加速风化。山坡的方向涉及到气候和日照强度，如山体的向阳坡日照强，雨水多，而山体的背阳坡可能常年冰雪不化，显然岩石的风化特点差别较大。 剥蚀与风化作用在大自然中相辅相成，只有当岩石被风化后，才易被剥蚀。而当岩石被剥蚀后，才能露出新鲜的岩石，使之继续风化。风化产物的搬运是剥蚀作用的主要体现。当岩屑随着搬运介质，如风或水等流动时，会对地表、河床及湖岸带产生侵蚀。这样也就产生更多的碎屑，为沉积作用提供了物质条件。 岩石在日光、水分、生物和空气的作用下，逐渐被破坏和分解为沙和泥土，称为风化作用。沙和泥土就是岩石风化后的产物。

电气石陶瓷球能使水更美味的作用 一般从水源地的水流到自来水公司水处理厂的过程中，会受到许多有害物质的污染，因此，净水厂利用过滤或沉淀等方式去除污物，在使用氯杀死各种细菌，其后去除氨、锰、有机物等。要求送到各用户的水氯的浓度年均为01ppm(一升水中含有01毫克的浓度)以上，夏季细菌容易繁殖，氯的浓度会更高。高浓度的氯含有强烈的漂白水臭，一点也不美味，氯会使水分子束增大，失去水的滑口感，另外，自来水还含有净水厂无法去除的重金属等不纯物，也会使水分子束增大，是造成水难喝得另一个原因。 氯和存在水中的滤系列有机物结合，就会产生致癌性物质总三卤甲烷。氯的含量越高三卤甲烷的生成氯就越高。因此，基于上述理由，许多人会安装去除氯和污水的净水器，不过一般的净水器（活性炭式、中空丝膜式、陶瓷式）只能消除氯，无法去除有机物及其他有害人体的化学物质，同时也去除了能使水变的好喝的钙、镁等矿物质成分。 但是如果用电气石陶瓷球处理过的水就能解决各种问题，制造出安全且美味的水。 美味水以下特征 （1）不含有害物质。 （2）无异臭、混浊，呈透明状。 （3）钙、媄的含有量（硬度）为50－100 ppm 。钙镁的比列最理想的是四比一。 （4）PH值为65-75 。 （5）氧含有量为5－6 ppm 。 （6）二氧化碳含有量约 20 ppm 。 （7）水分子束较小（5－6个）。 （8）为活性水（利用氧化还原电位的还原水）。 活用电气石陶瓷球处理过的水，可以发挥各种重组现象，使自来水变成理想的水（机能水）。其效果叙述如下： （1）缩小水分子束（5－6个）。 （2）PH值调整为65－75 (以原水的PH值为标准)。 （3）降低氧化还原电位。 （4）赋予界面活性作用（提高水的去污性、渗透性、降低表面的张力）。 （5）赋予除臭、杀菌作用（消除微生物臭、金属臭、化学臭）。 （6）提高保持鲜度的效果（如可使鲜花开的更长久等）。 （7）提高防止氧化的效果。 （8）氯的安定（固定）化（消除氯臭及异味）。 （9）金属的钝化（预防红色铁锈的生成及红水）。 （10）去除及防止硅的附着。 （11）赋予有益健康的离子化有效矿物质（镁、铁、硅等）。 （12）去除黏着物（微生物集合体）。 （13）赋予医疗效果（变化为免疫水）。 上述作用，使自来水成为分子束较小的还原水。安定化的氯，不会产生氯臭。电气石矿物质溶出，使自来水变成美味健康水。 电气石陶瓷球能够将有机物分解为二氧化碳与水等，并吸收有害金属离子，成为不会再溶出的安全金属，完全符合安全条件。 电气石陶瓷球处理过的水。符合食品安全法所规定的安全水的水质标准。 水质基准项目共有46种，另有监测项目（26项）及舒适水质项目（13项）。监测项目是监视检出量较少的物质，包括有害化学物质、甲苯等有机物或镍等无机物。舒适水质项目是美味水的必要条件，此外。自来水中含有的有害化学物质超过了400种。因此，能够广泛处理有害物质的电气石陶瓷球处理水，确实是安全的饮水。 具有重整效果的电气石陶瓷球处理水不仅可当成饮水，也可以当成工业用水、食品加工原料水、养鱼用水、农业用水、畜产用处理水及其他产业用水。此外，电气石陶瓷球处理水的优点就是即使用于加工食品中，也能够使其中的水重整，发挥非常好的效果，此重整效果，对于化妆品使用的水或使用水系原料及化学品类的商品，能够发挥相同的效果。 电气石及电气石陶瓷球等电气石产品具有良好的除臭效果，能大幅度减轻液体中臭味。 产品规格 电气石陶瓷球 3-4mm/7-8mm 产品优点 （1） 电气石陶瓷球会产生两种负离子（羟离子与水合氢离子），利用此作用，可将自来水管仲红色铁锈变成黑色铁锈，黑色铁锈不会继续生锈，所以，自来水管不会出现变化，一般家庭，如果一日用一吨水，则一日只需500克的电气石陶瓷球，就能防止水管出现红水，如果十家住户，则需要5公斤；如果20家住户，则需要8-9公斤，而且电气石陶瓷球耐用年限甚至比自来水管和住宅楼的所限还长，即使电气石陶瓷球消耗尽，效果依然维持不变，电气石陶瓷球同时还能改变水质，活用电气石陶瓷球，不会去除能有效杀菌的氯，反而具有安定氯的作用。因此，不必担心臭味，制造出美味的饮用水，电气石陶瓷球不仅能去除金属，同时具有将水变成矿物质离子水的优点，活用电气石陶瓷球所获得的功效都是净水器没有的，自来水龙头只要安装有电气石陶瓷球的小型装置，就能起到上述的效果。 （2） 利用电气石澡改善异位性皮肤炎 用电气石陶瓷球处理过的水也是理想的泡澡水，只需将电气石陶瓷球放入浴缸中，就能享受不亚于温泉的电气石澡，含有氯的水会刺激皮肤，对患有异位性皮肤炎等敏感性皮肤的人而言，洗澡是一件很痛苦的事，氯加热后会形成具有刺激性的游离氯，使用电气石陶瓷球处理过的水会使氯安定化，不具有刺激性，十分温和，皮肤较敏感的人也能享受泡澡之乐，氯还会刺激头发和头皮，伤害程度以游离氯为最甚，只要消除该物质，就能保持头发的健康。 事实上，电气石能够放出的远红外线，即使泡温水，体内也会涌现温暖的感觉，产生具有放松作用的负离子，短时间泡澡，可以温暖身体不会着凉，电气石还具有抑菌除菌除臭等功效。同时，洗澡水不仅不易积存水垢，即使水垢附着也能轻易去除，因此，如温泉、公共澡堂、桑拿浴等场所部分已经开始活用电气石陶瓷球或电气石原石。 （3） 大型锅炉的经费格外便宜 大型锅炉使用的水，通过饮水制造装置不能百分之百去除钙和镁，而且也不能去除硅，部分钙、镁和硅会附着在热交换管内，一年内必须清扫锅炉数次，大型锅炉如果使用电气石，则钙、镁和硅不会附着，因此在通过饮水制造装置后，使用电气石陶瓷球，可以轻松打扫锅炉，节省许多经费，已其轻松去除，而且防止再度出现附着的现象，除了能够防止钙、镁和硅的附着外，亦能缩小水分子束，提高热交换系数，少许的热量就能使水沸腾，节省经费。

实验岩石学对解决某些争论不休的岩石学疑难问题，显示出强大的生命力。

旨在直接解决云英岩成因的高温高压岩石学实验几乎空白。但是，某些旨在解决花岗岩成因的岩石学实验，却为探讨云英岩的岩浆成因间接或直接地提供了有益的启示。

近10来年，花岗岩-H2O-RF（R=Li、Na、K、Rb、Cs和H+等，下同）体系的岩石学实验，有了长足进展。所获成果（图2-6-2,2-6-3和表2-6-1）对于正确认识包括云英岩在内的某些酸性岩的成岩、成矿机理，具振聋发聩的借鉴作用。这主要有：①RF水溶液添加剂，可大大降低硅酸盐岩浆的固相线，当总压力为1000×105Pa时，固相线可降至300℃以下。与此同时，液相线也相应下降。同一般酸性岩浆比较，其结晶温度区间扩大了200～500℃；②RF水溶液添加剂能促使酸性岩浆发生熔离。熔离出氟化物熔体相和贫挥发分的硅酸盐熔体相（图2-6-2,2-6-3）；③RF水溶液添加剂能改变酸性岩浆矿物结晶的次序及其共生组合。随着岩浆中氟含量适度增加，钾长石的晶出受到抑制，钠长石、石英和黄玉优先晶出（图2-2-3,2-6-2）。以此可圆满解释面型小龙岩之下的浅色云母钠长花岗岩的岩浆成因。当氟的含量进一步增加，钠长石的晶出也受抑制。这时，岩浆主要晶出物是石英和黄玉。换言之，云英岩类岩石中的黄英岩可从熔浆中直接晶出。而其他组分则残留于熔体—溶液内。此时，其内至少有两相：一相为F、Al、K等含量升高，Si含量下降（就成分而言，该相与黄玉云英岩相当）；另一相为Si含量大大升高（与石英云英岩相当）。因此，成岩实验提供了石英核（脉）、黄玉云英岩可以从富F的酸性岩浆中直接形成的可能性。图2-6-2还清楚表明，典型的石英、云母矿物组合，即狭义的云英岩，也可从富F、Li的低熔浆液中直接析出；④从富F、稀碱元素的酸性岩浆中可直接晶出钠长石、富锂浅色云母、黄玉和萤石等。实验还显示，前述矿物，既能自硅酸盐熔体中结晶，也可从水盐溶液中析出，还可从交代先期结晶矿物的溶液中晶出。它们取何种方式生成，主要取决于这些矿物结晶时的化学成分、温度和压力；⑤随着固相组分所占比例不断增加，溶液的分额相应增多，低熔岩浆逐渐演化成热水溶液；⑥F能络合多种成矿元素富集于残余的富F低熔岩浆中。把前述岩石学实验的若干重要成果辑要成表2-6-1。

表2-6-1　花岗岩-H2O-RF体系（P总≈1000×107Pa）实验结果

Q—石英；Le—锂云母；Fl—萤石，Kf—钾长石；Ab—钠长石；To—黄玉；Ⅹ—未知结晶相；G1—玻璃；L1—硅酸盐熔体；L2—氟化物熔体；V—超临界水溶液或水溶液。

图2-6-2　花岗岩-H2O-LiF体系相关系图[26]

Ⅰ—Kf+Ab+Q+Bi+V；Ⅱ—Kf+Ab+Q+Bi+LiF+V；Ⅲ—Kf+Ab+Q+Mi+LiF+V；Ⅳ—Ab+Q+Le+LiF+V；Ⅴ—Kf+Ab+Q+Mi+V；Ⅵ—Ab+Q+Le+L2+V；Ⅶ—Kf+Ab+Q+Bi+L1+V；Ⅷ—Kf+Ab+Q+Mi+L1+V；Ⅸ—Ab+Q+Le+L1+V；Ⅹ—Ab+Q+Le+L1+L2+V；Ⅺ—Q+Le+L1+L2+V；Ⅻ—Fel+Q+L1+V；ⅩⅢ—L+V;XⅣ—L1+L2+V

图2-6-3　翁冈岩—H2O-HF相关系图[25]

Ⅰ—Ab+Kf+Q+To+V；Ⅱ—Ab+Kf+Q+To+Mi（）+L+V；Ⅲ—Ab+Kf+Q+L+V；Ⅳ—Ab+L+V；Ⅴ—Q+L+V；Ⅵ—Ab+Q+L+V；Ⅶ—Q+To+L+V；Ⅷ—Q+To+Ab+L+V；Ⅸ—L+V

上图和左图注解中符号为：Fel—长石（Kf—钾长石；Ab—钠长石）；Q—石英；Мi—云母（Bi—黑云母；Le—锂云母）；To—黄玉；L—熔体（L1—硅酸盐熔体；L2—氟化物熔体）；V—水溶液