巖漿形成、運移、演化和固結的過程。巖漿形成於地下深處,在溫度和壓力變化時,開始向壓力較小的方向運移。在運移過程中不斷演化,改變其成分和物理化學狀態。當上升到地殼的中、上部或地表時凝固,形成火成巖。巖漿作用包括侵入作用和噴出作用。侵入作用是巖漿由深處上升到淺處的過程;噴出作用是巖漿噴出或溢出地表的過程。在巖漿作用中,原來巖石成分常發生變化(演化),最重要、最普遍的演化機理是巖漿分異作用和巖漿同化(混染)作用。

  巖漿分異作用 原來成分均一的母巖漿,受溫度、壓力、氧逸度等物理化學條件的影響,形成不同成分的派生巖漿及巖漿巖的作用。巖漿分異作用的主要方式如下。

  結晶分異作用 指巖漿在冷卻過程中不斷結晶出礦物和礦物與殘餘熔體分離的過程。又稱分離結晶作用。分離的原因主要是:①重力作用。早結晶出的礦物下沉於熔體的底部,晚結晶出的礦物堆積於其上,形成有不同礦物組合的具垂直分帶現象的層狀侵入體,又稱火成堆積巖,其下部為超鎂鐵巖(橄欖巖、輝石巖等),向上依次變為輝長巖、斜長巖、閃長巖,甚至花斑巖等,具層理構造及堆積結構,剖面上常見成分重復出現的韻律層理,偶爾見交錯層理。常堆積鉻鐵礦、釩鐵磁鐵礦等礦床。重力作用在基性巖漿中較常發生。②壓濾作用。巖漿在部分結晶之後,在晶體“綱架”之間殘存未結晶的熔體,在構造應力作用下,受擠壓過濾,與晶體分離,向壓力較小的方向遷移,在張裂隙或褶皺軸部形成小侵入體。花崗巖體及其圍巖中的偉晶巖、細晶巖巖脈,石英粗玄巖中的霏細巖及花斑巖脈等,有可能就是壓濾作用形成的。③流動作用。在巖漿運移上升過程中,巖漿中早期形成的晶體,因流體力學作用,遠離通道壁部向通道中心高速帶集中。因此,在這些巖體邊緣富集晚期析出的礦物,而在中部則大量集中早期結晶的礦物。

  熔離作用 指成分均一的巖漿,由於溫度、壓力等變化,而分為兩種不混溶或有限混溶的熔體。又稱不混溶作用。這種作用可以用來解釋基性巖體中銅、鎳硫化物礦床、層狀侵入體中的鉻鐵礦、釩鈦磁鐵礦床;堿性巖與碳酸巖的共生現象;不同成分矽酸鹽巖漿巖的共生現象;還可用來解釋輝長巖中條帶構造、玄武巖中球粒構造等成因。月巖研究發現,在富SiO2K2O玻璃質中,存在大量富鐵的球體,兩者成分正好符合 FeO-Al2O3-K2O-SiO2系的液相不混溶區,這種球體在夏威夷玄武巖及其他地區玄武巖基質中也陸續有發現。實驗還證實,東格陵蘭的斯凱爾戛德侵入體中花斑巖與鐵質輝長巖的熔體,在一個大氣壓下,在一定氧分壓范圍內也是不混溶的。

  擴散作用 在巖漿侵入體的不同部位存在溫度梯度,一般邊緣較低,中心較高。巖體中的溫度梯度,會產生濃度梯度,使高熔點組分向低溫區擴散,出現低溫區高熔點組分集中現象。巖體邊緣暗色礦物較多。擴散作用的大小以單位時間內質點擴散范圍表示(平方厘米/秒),稱擴散系數,擴散系數與巖漿的溫度成正相關,而與巖漿的粘度成反相關。

  氣運作用 氣體以氣泡形式從熔體中上升,被溶解的低熔點、低密度組分,被氣體搬運、攜帶到熔體的頂部,從而產生分異作用。巖漿常含一定揮發分,其中H2O最多。在超臨界溫度和壓力很大時,揮發分的密度變大,接近於液態,並大量溶解於巖漿之中,而且溶解其他物質(尤其低熔點、低密度組分)的能力也較強。當巖漿上升到淺處,或斷裂切至巖漿房時,由於壓力驟降,當靜水壓力小於飽和蒸氣壓時,則巖漿中揮發分出現氣化沸騰與分離析出的現象,產生氣運作用。此外,由於巖漿中早期析出的晶體一般不含或很少含揮發分,因此晶體析出越多,巖漿中揮發分越多,當壓力下降時,也將使巖漿氣化沸騰、分離析出氣體。氣體搬運作用使巖體頂部的SiO2K2O、Na2O增大,富含揮發分礦物(如角閃石、雲母、磷灰石、螢石等)增多,而且能攜帶金屬元素在巖體頂部內、外接觸帶中,形成鎢、錫、鈹、鈮、鉭等礦產。

  巖漿同化作用 巖漿熔化並與圍巖及捕虜體交代的作用。與同化作用相反,巖漿吸收圍巖及捕虜體中的某些成分,使原來巖漿成分發生變化的作用,稱為巖漿混染作用。因此,隻要巖漿與圍巖及捕虜體發生過熔化、交代作用,則必然既有同化作用,也有混染作用,所以,通常統稱為同化混染作用,簡稱為同化作用或混染作用。

  巖漿可以熔化比它熔點低的巖石,而不能熔化比它熔點高的巖石。但巖漿可與比它熔點高的巖石交代、反應,形成新的礦物。

  同化混染作用不僅可改變巖漿成分,而且使巖漿降溫、晶體析出,促進分異作用。由於晶體析出引起巖漿的熱量與揮發分的增加,又促進同化混染作用的加強。因此,同化混染作用,是巖漿巖多樣性的重要原因之一。同化混染作用主要見於花崗巖類侵入巖。

  同化混染的強度主要與構造環境、巖體大小、侵入深度、巖漿成分(包括揮發分)、圍巖性質等有關。活動構造環境、巖體大、侵入深、巖漿成分酸度大、揮發分多,與圍巖成分差別大,一般同化混染也較強。

  同化作用的標志是:巖漿巖體的成分與其圍巖、捕虜體成分有關;受過改造的捕虜體發育;巖石結構、構造、成分、顏色極不均一,具斑雜構造;常見反常的結晶順序及反環帶結構;捕虜晶較多;有的巖漿巖中見有他生礦物。

  同化混染與成礦關系密切。如花崗質巖漿同化灰巖易形成鐵礦;同化錳質灰巖易形成錳礦;同化泥質巖易形成鎢礦。

  

參考書目

邱傢驤主編:《巖漿巖巖石學》,地質出版社,北京,1985。

 I.S.E.卡邁克爾等著,叢柏林等譯:《火成巖巖石學》,地質出版社,北京,1982。(I.S.E.Carmichael,et al.,Igneous Petrology,McGraw-Hill Book Co.,New York,1974..