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玄武岩怎么认:气孔、柱状节理和暗色基质三件套

山谷里一条黑色石带横切公路,敲下来是暗灰发黑的块,表面布满小孔。多数人会先把它当成炉渣或工业废料。这类石头是玄武岩,孔洞、细粒、暗色三个特征同时出现时,基本没有别的选项,最终身份还要靠结构来确认。

暗色加上细粒,先把大类定下来

玄武岩的二氧化硅含量在 45% 到 52% 之间,属于基性岩,暗色矿物常占到三成以上。基质颗粒细到一毫米以下,肉眼分不出单颗晶体,断口呈细瓷状,颜色从暗灰到纯黑都有,条带很少。敲击时声音发闷,不像石英岩那样清脆。

颜色深浅与铁镁含量有关,越黑越偏基性。风化面会变成黄褐、红褐,甚至整层变成红色土壤,这时颜色判据完全失效。新鲜断面要找采石坑壁或公路内侧刚崩落的岩块,敲掉表皮再看,内部的颜色才是本色,通常比外表深两级。

气孔是喷出岩的身份证,充填之后要改口

岩浆喷出地表时压力骤然下降,溶解在其中的气体析出,留下圆形或拉长的空洞,直径从 1 毫米到 5 厘米不等。气孔多分布在熔岩流的顶部和底部,中间致密,一层剖面上能看出明显的分带,这是熔岩流动留下的分带证据。

气孔后来被方解石、石英、绿泥石或沸石填满,就变成杏仁构造,断面上的孔成了凸起或浅色圆斑。这时岩石不再多孔,密度也回升,但圆斑的形态仍是喷出岩的证据,在野外不会被误认成斑晶,也不会被当成砾石。

柱状节理是冷凝收缩留下的,六边形最常见

熔岩冷却时体积收缩,在均质的岩体里形成规则的张裂网络。裂缝常呈六边形排列,柱径多在一米以下,柱长可达几十米,垂直冷面生长,所以柱子通常竖直。柱子的横切面多拼成蜂窝状,这是最直观的野外标志。

柱子的边数不固定,四条到七条都曾出现过,六条最常见。判断时要看三个面:柱体之间互相嵌合、横断面平整、没有穿过柱子的沉积夹层。只有一组平行裂缝的节理不算柱状节理,那只是层间裂开,与岩浆冷凝无关。

辉绿岩和安山岩是两个必须排除的对象

辉绿岩是同成分的浅成岩,颗粒在 0.5 到 2 毫米,肉眼能看出斜长石板条搭成格架,叫辉绿结构。玄武岩的基质在 1 毫米以下,两者在手标本上靠粒径就能分开,在野外找不到颗粒的就是玄武岩。辉绿岩的硬度略高,敲击声更脆。

安山岩的颜色偏灰、灰绿或暗紫红,二氧化硅含量在 52% 以上,斑晶是中性斜长石和角闪石。它的气孔很少,柱状节理也不常见,断面的颜色比玄武岩亮一个色阶,用放大镜看,斑晶更粗更大,长石呈长条状,颜色也更浅。

关键数据

以下数值用于交叉核对,只看其中一项容易误判。密度测试要排除气孔的影响,气孔率高的标本实测值明显偏低,不能直接与致密玄武岩放在同一条曲线上比较,取样时优先选致密部分,气孔少的块体才接近真值。

  • 二氧化硅含量 45%–52%,属基性喷出岩。
  • 基质粒径小于 1 毫米,密度 2.7–3.0 克/立方厘米。
  • 气孔直径 1 毫米–5 厘米,多集中在熔岩流顶底。
  • 柱状节理柱径 10 厘米–1 米,六边形最常见。
  • 辉绿岩粒径 0.5–2 毫米,具辉绿结构。
  • 安山岩二氧化硅 52%–63%,颜色偏灰绿。

边界

玻璃质玄武岩没有斑晶,也没有明显气孔,断面像黑玻璃,叫玄武玻璃或者淬火边。它出现在熔岩流表皮和海底枕状体的外层,厚度只有几厘米,取样时很容易被当成另一种岩石,需要结合产状和上下岩层判断。

柱状节理不是玄武岩独有。流纹岩、响岩、凝灰岩甚至黄土里都出现过柱状裂开,判别要看基质成分和颜色。风化后的玄武岩常呈球状剥落,一层层同心剥离,外形与枕状构造相似,在陡壁上容易混淆,两者的差别在内部结构。

参考文献

  • Le Maitre R.W. (ed.). Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms. Cambridge University Press, 2002.
  • GB/T 17412.1-1998《岩石分类和命名方案 火成岩岩石分类和命名方案》.
  • 路凤香、桑隆康 主编.《岩石学》. 地质出版社, 2002.
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文章名称:玄武岩怎么认:气孔、柱状节理和暗色基质三件套
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