[科普中國]-玄武巖

物化性質(zhì)

玄武巖是一種基性噴出巖，其化學(xué)成分與輝長巖或輝綠巖相似，SiO2含量變化于45%～52%之間，K2O+Na2O含量較侵入巖略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量較侵入巖略低。礦物成份主要由基性長石和輝石組成，次要礦物有橄欖石，角閃石及黑云母等，巖石均為暗色，一般為黑色，有時呈灰綠以及暗紫色等。呈斑狀結(jié)構(gòu)。氣孔構(gòu)造和杏仁構(gòu)造普遍。

玄武巖體積密度為2.8～3.3g/cm3，致密者壓縮強(qiáng)度很大，可高達(dá)300MPa，有時更高，存在玻璃質(zhì)及氣孔時則強(qiáng)度有所降低。玄武巖耐久性甚高，節(jié)理多，且節(jié)理面多成五邊形或六邊形，構(gòu)成柱狀節(jié)理。性脆，因而不易采得大塊石料，由于氣孔和杏仁構(gòu)造常見，雖玄武巖地表上分布廣泛，但可作飾面石材不多。

主要成份玄武巖的主要成份是二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂(還有少量的氧化鉀、氧化鈉)，其中二氧化硅含量最多，約占百分之四十五至五十左右。

玄武巖的顏色，常見的多為黑色、黑褐或暗綠色；在騰沖火山群附近的玄武巖多為青灰色，也有暗紅色、橙色、黃色的。因其質(zhì)地致密，它的比重比一般花崗巖、石灰?guī)r、沙巖、頁巖都重。但也有的玄武巖由于氣孔特別多，重量便減輕，甚至在水中可以浮起來。因此，把這種多孔體輕的玄武巖，叫做"浮石"，在云南騰沖馬站火山群腳下附近的村寨里，人們把這些多孔體輕的玄武巖叫做“泡石”。

成分玄武巖根據(jù)其成分不同可以分為拉斑玄武巖、堿性玄武巖、高鋁玄武巖

結(jié)構(gòu)按其結(jié)構(gòu)不同可分為氣孔狀玄武巖、杏仁狀玄武巖、玄武玻璃

充填礦物按其充填礦物不同可分為橄欖玄武巖、紫蘇輝石玄武巖等。

飽和程度按SiO2飽和程度和堿性強(qiáng)弱，玄武巖被分為兩大類：

①拉斑玄武巖（即亞堿性玄武巖），是SiO2過飽和或飽和的巖石。不含橄欖石和霞石，以含斜方輝石、易變輝石為特征。它的SiO2與全堿的關(guān)系是(Na2O+K2O)/(SiO2-39)的值小于0.37。

②堿性玄武巖，SiO2不飽和,富堿。含橄欖石和副長石（如霞石）、沸石等，后兩種礦物有時與堿性長石或鉀質(zhì)中長石、鉀質(zhì)更長石一起，呈填隙物產(chǎn)于基質(zhì)中；不含斜方輝石、易變輝石，僅含富鈣的單斜輝石，即透輝石質(zhì)普通輝石。(Na2O+K2O)/(SiO2-39)的值大于0.37。

構(gòu)造環(huán)境按產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境，玄武巖分4種：

①發(fā)育于深海洋脊的玄武巖。大致以每年1.5×1010噸速率自洋脊涌出，屬拉斑玄武巖類，故又名深海拉斑玄武巖，以低含量的K2O、TiO2、全鐵和P2O5、高含量的CaO，區(qū)別于其他玄武巖。由于海底擴(kuò)張，來自洋脊的深海拉斑玄武巖成為洋殼的主要組成。

②發(fā)育于洋盆內(nèi)群島和海山的玄武巖。一般由拉斑玄武巖和堿性玄武巖復(fù)合構(gòu)成，其成因可能與上地幔熱柱活動有關(guān)。

③發(fā)育于島弧和活動大陸邊緣的玄武巖。一般近深海溝一側(cè)和早期發(fā)育的是拉斑玄武巖，規(guī)模大，分布廣，并可能是細(xì)碧角斑巖系列的組成部分；向大陸方向，堿含量增高，為堿性玄武巖，但也可以有拉斑玄武巖與之共生，它們形成于島弧和造山活動最后階段或穩(wěn)定以后，通常規(guī)模較小而零散。所謂的高鋁玄武巖以及共生的安山巖、英安巖、流紋巖等，出現(xiàn)于島弧和造山帶發(fā)育的中期。太古代晚期綠巖帶的拉斑玄武巖，在成分和產(chǎn)狀上可能相當(dāng)于新生代島弧的拉斑玄武巖。

④發(fā)育于大陸內(nèi)部的玄武巖。它包括由裂隙噴發(fā)的大規(guī)模泛流拉斑玄武巖和少量的堿性玄武巖，它們受陸殼花崗物質(zhì)混染。1

月球巖石月球玄武巖是構(gòu)成月球的主要巖石之一，由月球外層約200公里深處形成的巖泉，經(jīng)多次噴發(fā)（至少5次）在月表結(jié)晶（約1050℃）而成。是月球上最年輕的巖石，形成于距今33～37億年間，幾乎相當(dāng)于已知的地球最古老巖石。月球玄武巖細(xì)粒、多孔，主要由輝石、斜長石和鈦鐵礦組成。其中輝石含量約50～59%，普通輝石多于易變輝石;斜長石約20～29%，為培長石或鈣長石;鈦鐵礦含量約10～18%。次要礦物有橄欖石、鉻鐵礦－鈦尖晶石、隕硫鐵、鐵、方英石、金紅石、磷灰石、白磷鈣礦、銅、云母、鎳黃鐵礦及若干尚未鑒定出的礦物。月球玄武巖的化學(xué)成分變化較大,特別是Al2O3和FeO，分別變化于7～25%和5～25%之間，一般以貧硅，富鈦、鐵為特點(diǎn)。

礦物特性由于玄武巖漿粘度小，流動性大，噴溢地表易形成大規(guī)模熔巖流和熔巖被，但也有呈層狀侵入體的，如巖床等。

在高原地區(qū)常形成面積達(dá)數(shù)千至數(shù)十萬平方千米的熔巖臺地，有人稱其為高原玄武巖，如印度的德干高原玄武巖。

在海洋則構(gòu)成海嶺和火山島。與之有關(guān)的礦產(chǎn)有銅、鈷、硫黃、冰洲石、寶石等，其本身亦可作耐酸鑄石原料。

玄武巖中的柱狀節(jié)理——在玄武巖熔巖流中，垂直冷凝面常發(fā)育成規(guī)則的六方柱狀節(jié)理。

成因，一般認(rèn)為，假設(shè)在均一基性的熔巖中有均勻分布的冷卻中心（呈等邊三角形分布，冷卻中心距離彼此相等），然后，各向中心收縮，形成六方柱狀節(jié)理。

巖石結(jié)構(gòu)玄武巖結(jié)晶程度和晶粒的大小，主要取決于巖漿冷卻速度。緩慢冷卻（如每天降溫幾度）可生成幾毫米大小、等大的晶體；迅速冷卻（如每分鐘降溫100℃)，則可生成細(xì)小的針狀、板狀晶體或非晶質(zhì)玻璃。因此，在地表?xiàng)l件下，玄武巖通常呈細(xì)粒至隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，少數(shù)為中粒結(jié)構(gòu)。常含橄欖石、輝石和斜長石斑晶，構(gòu)成斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶在流動的巖漿中可以聚集，稱聚斑結(jié)構(gòu)。這些斑晶在玄武巖漿通過地殼上升的過程中形成（歷時幾個月至幾小時），也可在噴發(fā)前巨大的巖漿儲源中形成?；|(zhì)結(jié)構(gòu)變化大，隨巖流的厚薄、降溫的快慢和揮發(fā)組分的多寡，在全晶質(zhì)至玻璃質(zhì)之間存在各種過渡類型，但主要是間粒結(jié)構(gòu)、填間結(jié)構(gòu)、間隱結(jié)構(gòu)，較少次輝綠結(jié)構(gòu)和輝綠結(jié)構(gòu)。

玄武巖構(gòu)造與其固結(jié)環(huán)境有關(guān)。陸上形成的玄武巖，常呈繩狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造和柱狀節(jié)理；水下形成的玄武巖，常具枕狀構(gòu)造。而氣孔構(gòu)造、杏仁構(gòu)造可能出現(xiàn)在各種玄武巖中。

在爆發(fā)性火山活動中，熾熱的玄武質(zhì)熔巖噴出火口，隨其著地前固結(jié)程度的差異,形成不同形狀的火山彈:紡錘形火山彈、麻花形火山彈、不規(guī)則狀火山彈，以及牛糞狀、餅狀、草帽狀或蛇形和扁平狀濺落熔巖團(tuán)。2

形成過程是由火山噴發(fā)出的巖漿冷卻后凝固而成的一種致密狀或泡沫狀結(jié)構(gòu)的巖石。它在地質(zhì)學(xué)的巖石分類中，屬于巖漿巖（也叫火成巖）。巖漿巖分侵入巖和噴出巖兩種。其中侵入巖是地下巖漿在內(nèi)力作用下侵入地殼上部，巖層冷卻凝固而形成巖石，它的礦物結(jié)晶顆粒較大，代表巖石有花崗巖。噴出巖是地下巖漿在內(nèi)力作用下，沿地殼薄弱地帶噴出地表冷凝而形成巖石，它的礦物結(jié)晶顆粒細(xì)小，有的有流紋或氣孔構(gòu)造，代表巖石就是玄武巖。

火山爆發(fā)流出的巖漿溫度高達(dá)攝氏一千二百度，因有一定的粘度，在地勢平緩時，巖漿流動很慢，每分鐘只流動幾米遠(yuǎn)；遇到陡坡時，速度便大大加快。它在流動過程中，攜帶著大量水蒸汽和氣泡，冷卻后，便形成了各種變異的形狀。3

主要用途玄武巖，是生產(chǎn)"鑄石"的好原料。"鑄石"是將玄武巖經(jīng)過熔化鑄造、結(jié)晶處理，退火而成的材料。它比合金鋼堅硬而耐磨，比鉛和橡膠抗腐蝕。玄武巖還在一種鑄鋼先進(jìn)工藝中，起到"潤滑劑"的作用，可以延長鑄膜壽命。同時，玄武巖還可以抽成玻璃絲，比一般玻璃絲布抗堿性強(qiáng)，耐高溫性能好。

其中多氣孔狀的玄武巖，也稱為浮石，其氣孔多，質(zhì)地堅硬，可以將將它攙在混凝土里，可以使混凝土重量減輕，不僅堅固耐用，同時有隔音、隔熱等特點(diǎn)，是高層建筑輕質(zhì)混凝土的良好骨料。浮石還是很好的研磨材料，可用來磨金屬、磨石料；在工業(yè)上還可做過濾器、干燥器、催化劑等。同時也被廣泛用于園林景觀之中，主要用作假山，盆景等等，同時也用于家庭裝飾之中。

玄武巖出色的抗壓抗折條件性能，而且耐磨性好，吸水率低的原因，其也是非常好的建筑裝飾材料，能廣泛用于室內(nèi)外裝飾，而且主要用作戶外石材，其花色自然，能很好的和周遍景觀協(xié)調(diào)，非常適合用于戶外景觀建設(shè)，特別是地鋪石材的最佳選擇。不過就像前面介紹的，玄武巖易形成六方柱狀節(jié)理，而且易脆，所以石材荒料普遍不大，缺乏大料，不容易生產(chǎn)大規(guī)格板材。

玄武巖的用途十分廣泛，其應(yīng)用并不僅局限在建筑行業(yè)中，比如玄武巖是生產(chǎn)"鑄石"的好原料，其經(jīng)過熔化鑄造、結(jié)晶處理，退火等工序，可以形成合金鋼堅硬而耐磨，比鉛和橡膠抗腐蝕的一種新型材料；玄武巖還可以在一種鑄鋼先進(jìn)工藝中，起到"潤滑劑"的作用，可以處長鑄膜壽命；以及玄武巖還可以抽成玻璃絲，制作成的玄武巖玻璃絲布比一般玻璃絲布抗堿性強(qiáng)，耐高溫性能好。4

玄武巖是修理公路、鐵路、機(jī)場跑道所用石料中最好的材料，具有抗壓性強(qiáng)、壓碎值低、抗腐蝕性強(qiáng)、瀝青粘附性玄武石，玄武石具有耐磨、吃水量少、導(dǎo)電性能差、抗壓性強(qiáng)、壓碎值低、抗腐蝕性強(qiáng)、瀝青粘附性等優(yōu)點(diǎn)，并被國際認(rèn)可，是發(fā)展鐵路運(yùn)輸及公路運(yùn)輸最好的基石。

一些藝術(shù)家，根據(jù)浮石多孔和皺、漏的特點(diǎn)。用來建造園林中的假山，或雕成小巧玲瓏的盆景。

噴發(fā)方式玄武巖的產(chǎn)狀表現(xiàn)為兩種噴發(fā)方式：

裂隙式噴發(fā)

往往構(gòu)成大面積的泛流玄武巖，裂隙式噴發(fā)通道經(jīng)常表現(xiàn)為與玄武巖成分相仿的巖墻群，但它們往往被后來的巖流掩埋而不易發(fā)現(xiàn)。中國西南部大面積分布的峨嵋山玄武巖即是一例，它形成于晚二疊世，分布面積約26萬平方公里，一般厚度為600～1500米，西部最厚處達(dá)3000米以上，屬拉斑玄武巖類，顯著富TiO2。在泛流玄武巖中，單個巖流平均厚度約10～100米，流動距離可達(dá)100～150公里以上。一個地區(qū)的玄武巖往往由幾次或幾十次噴發(fā)形成，噴發(fā)間隔時間可長可短，有的長達(dá)幾十萬年。

中心式噴發(fā)

構(gòu)成玄武巖火山錐及其鄰近的熔巖流和火山碎屑巖。中國東部，北起黑龍江，南至海南島的廣大地區(qū)，是一個以堿性玄武巖為主、兼有拉斑玄武巖的復(fù)合巖區(qū)，噴發(fā)于新生代，以中心式噴發(fā)為主，有數(shù)百座火山錐，尤以黑龍江-吉林、內(nèi)蒙古高原、集寧-大同、南京地區(qū)、云南騰沖、廣東雷瓊地區(qū)和臺灣為豐富。

國內(nèi)分布福建福鼎市白琳大嶂山的玄武巖儲存量50000萬立方米，礦石裸露地表，呈墨黑色、色調(diào)凝重高雅，是全國罕見的高級建筑板材，屬全國建筑石材基地之一，被國務(wù)院建材總局命名“福鼎黑”。

河南洛陽市蔡店鄉(xiāng)的玄武巖呈大小圓塊狀，儲量大，在地表以下五十公分左右分布廣泛，深可達(dá)百十余米，礦石呈墨黑色，品質(zhì)優(yōu)良，經(jīng)河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院、地堪實(shí)驗(yàn)中心、河南省公路工程試驗(yàn)檢測中心檢驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，其結(jié)果表明玄武巖石料具有硬度大、強(qiáng)度高、耐磨性好、抗滑系數(shù)大，與瀝青粘結(jié)力強(qiáng)等，符合高速公路瀝青面層用粗集料質(zhì)量要求，是高等級公路路面，機(jī)場跑道，鐵路道砟的最佳石料。

黑龍江省牡丹江市鏡泊湖北有瀑布狀、波浪狀的；鶯歌嶺一帶有圓饅頭狀、寶塔狀的；渤海鎮(zhèn)和沙蘭鄉(xiāng)之間，是巨蟒狀和熔巖隧道等。這里地質(zhì)、地貌構(gòu)造新穎、形態(tài)各異，豐富多彩。山東沂水圈里鄉(xiāng)，呈波浪狀的分布全鄉(xiāng)35平方公里，玄武巖儲量350億噸左右，山東平邑縣境內(nèi)也有大量品質(zhì)優(yōu)良的玄武巖。

安徽明光市玄武巖礦產(chǎn)資源豐富，大量分布于地處明光市城西的城西街道辦事處，307、309省道、104國道、蚌寧高速公路、津滬鐵路貫穿全境，西徐工業(yè)區(qū)砂石專用碼頭可?？?00噸船只直航長江，地理位置優(yōu)越，交通十分便利?，F(xiàn)已探明的遠(yuǎn)景儲量1.68億噸，探明可開采儲量3400萬噸，在皖東地區(qū)儲量最大，年開采加工量在100多萬噸，經(jīng)東南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)科學(xué)技術(shù)檢測為國家一級玄武巖。玄武巖是生產(chǎn)鑄石的主要原料。鑄石具有較高的耐化學(xué)腐蝕性和耐酸性能，具有較大的硬度和機(jī)械強(qiáng)度，廣泛用于化工、冶金、電力、煤炭、建材、紡織和輕工等工業(yè)部門。玄武巖是生產(chǎn)玄武巖紙、石灰火山巖無熟料水泥、裝飾板材、人造纖維的原料，還是陶瓷工業(yè)中的節(jié)能原料。5

云南騰沖火山群附近也分布著大量的玄武巖。

藏品信息描述：中國織金文家橋的玄武巖（Basalt）的標(biāo)本照片。土黃色；無斑隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；氣孔構(gòu)造 杏仁構(gòu)造；主要礦物組成為斜長石、輝石。

收藏單位：中國地質(zhì)博物館