火成岩的诞生记：地幔岩浆冷却如何形成花岗岩与玄武岩-转运信息网

我们来梳理一下火成岩家族中两位重要成员——花岗岩和玄武岩的“诞生记”，看看它们是如何从炽热的地幔岩浆一步步演化而来的。核心在于岩浆的来源、成分和冷却环境。

火成岩的诞生基础：岩浆

起源： 故事始于地球深处的地幔。由于高温、压力变化（如地幔柱上升）、或加入水分（如俯冲带），地幔岩石会发生部分熔融。想象一下，一大块巧克力在热源下，只有部分融化成液体（岩浆），剩下的固体矿物（如橄榄石、辉石）作为残余物留下。 岩浆成分： 熔融出来的这部分液体就是原始岩浆。它的成分主要取决于被熔融的“源岩”成分以及熔融程度。

熔融程度高： 通常产生基性岩浆（富含镁、铁，二氧化硅含量较低，约45-52%）。这更像是地幔岩石的“精华液”。
熔融程度低： 可能产生超基性岩浆（镁铁含量更高，二氧化硅更低）。

上升： 岩浆形成后，因为密度比周围固体岩石小，会沿着裂隙或薄弱带向上运移。

关键的分水岭：冷却环境

岩浆在上升途中会遇到不同的“冷却车间”，这决定了最终形成什么岩石。

场景一：深埋地下，缓慢冷却
- 环境： 岩浆侵入到地壳深处（几公里到几十公里），被厚厚的、温度较高的上覆岩层包围。
- 过程： 热量散失非常缓慢，岩浆有充足的时间（数千年甚至百万年）慢慢冷却结晶。
- 结果： 花岗岩 诞生了！
  - 为什么是花岗岩？ 这种缓慢冷却的环境，使得岩浆中的矿物有足够的时间生长。形成的矿物晶体颗粒粗大，肉眼清晰可见。主要矿物是石英、钾长石、斜长石（通常是钠长石），以及少量的黑云母、角闪石。这赋予了花岗岩典型的“花斑状”或“盐椒粒”外观。
  - 岩浆来源： 形成花岗岩的岩浆通常是酸性岩浆（二氧化硅含量高，>63%），粘稠。它很少直接来自地幔。更常见的是：
    - 大陆地壳重熔： 已有的地壳岩石（可能是更老的沉积岩、变质岩或火成岩）在地壳深处被加热熔融，产生花岗质岩浆。
    - 岩浆分异： 基性岩浆在上升或停留过程中，发生结晶分异作用（早期形成的铁镁矿物沉降分离），使得残余岩浆变得富含二氧化硅，成分向花岗岩靠近。
    - 岩浆混合： 不同成分的岩浆混合。
  - 分类： 花岗岩属于深成侵入岩。
场景二：喷出地表，快速冷却
- 环境： 岩浆成功冲破地壳，到达地表（陆地或海底），以熔岩流或火山碎屑的形式暴露在空气或水中。
- 过程： 接触到相对低温的环境（空气、海水），热量迅速散失，冷却速度极快。
- 结果： 玄武岩 诞生了！
  - 为什么是玄武岩？ 快速冷却使得矿物晶体没有足够的时间长大。形成的矿物晶体非常细小（通常肉眼难以分辨单个晶体），甚至形成玻璃质（非晶质）。在显微镜下，可以看到细小的斜长石、辉石，有时还有橄榄石。
  - 岩浆来源： 形成玄武岩的岩浆通常是直接来自地幔部分熔融的基性岩浆（二氧化硅含量较低，约45-52%），流动性好（粘度低），易于喷发。它常出现在：
    - 洋中脊： 海底扩张的中心，大规模玄武岩喷发形成新的洋壳。
    - 热点： 如夏威夷火山。
    - 大陆裂谷： 如东非大裂谷。
    - 岛弧/活动大陆边缘： 俯冲带上方，地幔楔部分熔融产生玄武质岩浆（也可能进一步演化）。
  - 分类： 玄武岩属于喷出岩（火山岩）。

总结：花岗岩与玄武岩的对比

特征花岗岩玄武岩 岩石类型 深成侵入岩喷出岩（火山岩） 形成深度 深部地壳（几公里至几十公里）地表 冷却速度 极慢 (数千年以上) 极快 (几小时至几天) 晶体大小 粗大 (肉眼可见矿物颗粒) 细小 (显微镜下可见，或含玻璃质) 主要矿物 石英、钾长石、斜长石、云母斜长石、辉石、橄榄石 二氧化硅含量 高 (>63%) 低 (45-52%) 颜色浅色 (灰白、肉红等) 深色 (黑、灰黑、暗绿) 岩浆来源 主要来自地壳重熔或分异主要直接来自地幔部分熔融 常见环境 大陆地壳内部洋中脊、热点、岛弧、裂谷等

地幔岩浆冷却的完整路径图：

地幔部分熔融 (高温、减压、加水) ↓ 产生 **基性岩浆** (低SiO₂, 流动性好) ↓ 岩浆上升... │ ├── **路径A：侵入地壳深处** → 缓慢冷却 → 结晶分异可能发生 → **花岗岩** (最终产物，但非直接来自地幔基性岩浆) │ (此路径中，基性岩浆可能演化成酸性岩浆) │ └── **路径B：喷出地表** → 快速冷却 → **玄武岩** (直接产物)

核心要点：