地球上各种岩石都是怎么来的?( 二 )


第二种火山活动是火山岛(Oceanic Islands或Volcanic Islands , 最典型的是夏威夷群岛,其余还有大溪地、毛里求斯、法罗群岛和佛得角群岛等) 。

地球上各种岩石都是怎么来的?

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【地球上各种岩石都是怎么来的?】这种火山活动位于板块的中心 。在那些地方 , 高温的地幔热柱(mantle plume)从地幔深处向上升起 , 形成热点(hot spot) 。因其温度特别高(比正常岩浆高200摄氏度左右),而得以穿过海洋板块的岩石圈 , 冷却后在海洋中间形成火山岛 。由于它的岩浆是来自于比较深的地幔,因此它的化学成分和形成于大洋中脊的岩石有所区别 。比如它含有更多的钾、钡、锆、钛等元素 。这些岩浆在地球表面形成的火成岩堆积隆起至海平面以上 , 就形成了火山岛 。
火山岛的岩石根据钾、纳、铁等元素的含量,可分为两大系列 。第一种系列以夏威夷群岛为典型 , 含有较多的铁,统称为拉斑玄武岩系列(tholeiitic trend) , 其来源岩浆分为橄榄玄武岩(olivine normative basalt)、石英玄武岩(quartz normative basalt),冰岛玄武岩(basaltic icelandite)、冰岛岩(icelandite)等种类 。第二种系列可以在大多数其它火山岛上找到 。该系列和拉斑玄武岩相比,地幔的部分融化(partial melt)程度较小 , 含有更多的碱金属,且有碳酸钙参与反应 。该系列名为碱性玄武岩系列(alkaline trend),可以分为橄榄粗安玄武岩(mugearite)、夏威夷岩(hawaiite,虽然它在夏威夷群岛的含量很小,却以夏威夷命名)和粗面岩(trachyte)等多种岩石 。由于板块在移动而地幔热柱的位置并不随之移动 , 因此火山岛经常成串出现(原理类似于打点计时器) 。至于地幔热柱的产生原因,学术界尚有争议 。有人认为是纯粹的热力学原理,有人认为和地球自转有关,也有人认为是俯冲到地幔的板块搅动地幔所致 。在比较特殊的时候,大洋中脊和地幔热柱会重合(例如加拉帕格斯群岛和冰岛) 。这样,由地幔热柱形成的火成岩会被大洋中脊再次融化 。由于原火成岩在初次融化和凝结的形成过程中已经让硅含量升高(典型冰岛岩的硅含量为60%-70%),再次融化和凝结会产生出硅含量更高的流纹岩(rhyolite,硅含量可达到74%) 。
第三种火山活动是火山弧,和板块俯冲有关 。
地球上各种岩石都是怎么来的?

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火山弧又分为两种:当一个海洋板块俯冲到另一个海洋板块之下 , 会形成岛屿火山?。?典型的如阿留申群岛、斯科特群岛和马里亚纳群岛等;当一个海洋板块俯冲到一个大陆板块之下 , 会形成大陆火山弧,典型的如安第斯山脉、勘察加半岛和美国卡斯凯德山(包括圣海伦火山和雷尼尔火山的山脉)等 。其中,大陆火山弧所产生的火成岩就组成了现有的大陆板块 。其分层和形成机理如下:
俯冲入地底的海洋板块受热熔化(其板块中包含的水也降低了它的熔点)形成岩浆 。岩浆里的矿物有不同的熔点,在冷却的过程中开始分批结晶,形成岩石 。其中 , 含硅最少的岩浆会在大陆地壳的最下部分形成辉长岩 。但是和海洋板块的辉长岩不同,由于高温的超临界水的作用,这里的辉长岩会发生不同程度的变质作用,从而含有角闪石,故被称为角闪石辉长岩(hornblende gabbro) 。含硅稍多一点的岩浆会在辉长岩的上方形成一层闪长岩(diorite),即为大陆地壳的中间层 。有时候,炽热的岩浆会通过下层地壳中的裂缝侵入闪长岩层,将闪长岩部分熔化,形成含硅更多的熔体(melt) 。这些熔体会流向闪长岩的上方,在那里结晶凝固,进而形成含硅更多的花岗闪长岩(granodiorite)和英云闪长岩(tonalite),组成大陆地壳的顶层 。如果这些熔岩从火山口喷出地表并迅速冷却 , 会形成相应的喷出型火成岩(即火山岩),包括安山岩(andesite)和英安岩(dacite)等 。