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探测地球深部的探针与窗口——岩浆与岩浆岩
来源: 三秦地质 | 作者:罗婷、赵鹏彬等 | 时间:2020-04-08 14:49:53 | 人气:

前言——了解地球结构·探测地球深部

      地球是我们人类的家园,是目前发现的太阳系中最适合生命繁衍的行星。人类自出现在地球上以来,为适应自然环境,改造自然环境,从未停止过对地球深部的探索。探索地球深部奥秘,是解决人类能源、资源和生存空间问题的必由之路。

地球结构

      目前已知地球的直径约6371km,年龄45.5亿年。地球由一系列圈层构成,分为地球内部圈层和表部圈层,内部圈层从内向外依次为地核、地幔及地壳,地壳以上为地球表部圈层,包括水圈、大气圈以及生物圈。如果把地球(内部圈层)比作洋葱,那么地壳就像地球最外面的一层薄皮,只有约40公里厚(这里指大陆地壳,全球大陆地壳平均厚度为39-41km,大洋地壳只有3-10km),仅占地球总体积的0.6%。之下就是厚达2890公里的地幔,占地球总体积的83.2%。再往下,就是地球的中心,也就是地核,位于大约3000km深度以下,占地球总体积的16.2%。

       现代研究表明,地球内部圈层的地球物理性质不同,而各圈层物质组成差异是地球物理性质的重要决定因素。认识地球各种现象,查明地球内部圈层物质组成,探究其形成原因,研究地球的演化历史及未来发展趋势是当今探索地球深部的主要目的。

俯冲带、洋中脊等都是岩浆及岩浆岩的产出位置

      在地球深处,有一种熔融物质称之为岩浆,它的温度可高达800-1200℃(目前记录的喷出地表温度),起源于下地壳、上地幔或更深处,它能够将携带地球深处物质信息到达地球表层,由岩浆凝固而成的岩石称为岩浆岩或者火成岩,是地球三大岩类之一。岩浆与岩浆岩,是我们研究地球内部物质的“探针”和有利“窗口”。那么,岩浆与岩浆岩是如何形成的?今天,“三秦地质”为您一探究竟。

炽热的岩浆

       从人们观测到的火山熔岩流来看,溢出地表的岩浆,就像刚刚出炉的钢水,火红而炽热,所经之处,草木皆枯,万物覆灭。1980年美国圣海伦斯火山喷发,浓浓的烟雾充斥空气中,炽热的火山灰喷发物覆盖了周围的山区,密布的原始森林全部被燃烧成木炭,山头被削去300米。

      岩浆从源区产生,到分凝、上升、侵位于地下深处和喷出到地表,最后固结、冷凝形成岩浆岩的全过程,统称为岩浆作用。岩浆在上升的过程中可以对它穿过的不同圈层的岩石进行“采样”,并带到地壳上部甚至地表,它们可以提供地球内部的直接信息,因此岩浆与岩浆岩及其所携带的捕掳体被称作探测地球深部的探针和窗口。

 

无字天书岩浆岩

       岩浆岩是指由岩浆冷凝而成,具有一定结构构造和特定化学成分的一类矿物集合体,岩浆侵入到地下深处结晶而成的岩石被称为侵入岩,岩浆经火山口喷出到地表后冷凝而成的岩石被称为喷出岩,也叫火山岩。岩浆性质和地质环境共同控制着岩浆岩特征。其中,岩浆的温度、密度、粘度等物理性质起着至关重要的作用,而这些物理性质又与岩浆的化学成分密切相关。今天我们在地表看到的岩浆岩,是地质历史时期岩浆作用的产物。岩浆岩的成分能够部分反映当时岩浆的成分,现代火山活动为我们提供了新鲜的岩浆和岩浆岩样品,使我们可以直接获得一部分岩浆和岩浆岩的物理化学性质。

      岩浆岩作为地球三大岩类之一,占地壳岩石总体积的64.7%,是组成地壳的主要岩石,为研究地球内部物质提供了有利“窗口”。常见的岩浆岩有橄榄岩、辉长岩、闪长岩、花岗岩、玄武岩、安山岩、流纹岩等。岩浆岩的结构构造、成分都不同程度的反映了原始岩浆的性质和形成时期的地质环境,能够反演地质历史时期的地质事件。岩浆在上升的过程中所携带的捕掳体,能够提供地球内部不同圈层物质组成等的直接信息,为研究地球内部提供物质载体。

      此外,岩浆岩与许多金属和非金属矿藏的生成有密切关系,如铬、镍、钴、铂来自超基性岩和基性岩中,钨、锡、钼则与酸性花岗岩有关,斑岩铜矿与安山岩有关,对人类生产生活具有十分重要的意义。

参考文献:

[1].路凤香,桑隆康,2002,岩石学,北京:地质出版社.

[2].邱家骧,1991,应用岩浆岩岩石学,武汉:中国地质大学出版社.

[3].刘嘉麒,1999,中国火山,北京:科学出版社.

[4].刘若新,樊祺诚,郑祥身等,1998,长白山天池火山的岩浆演化,中国科学(D辑),28(3):226-231.

[5].路凤香,1988,地幔岩岩石学,武汉:中国地质大学出版社.