本文目录
- 鲍文反应原理
- 为什么矿物从岩浆中结晶出来的次序与其在地表条件下抗风化能力顺序一致
- 鲍文反应序列的基本信息
- 说明鲍温反应系列对于认识矿物共生组合规律和掌握火成岩分类特征的意义
- 岩石学及其研究意义
- 怎样理解岩浆结晶分异成矿作用与熔离成矿作用
- 为什么矿物从岩浆中结晶出来的次序与其在地表环境下抗风化能力从弱到强的顺序
- 岩浆的演化
- 鲍文 序列
- 鲍文反应原理可以解释的岩石学现象有（）
鲍文反应原理
鲍文反应原理是上世纪20年代由加拿大人鲍文（Norman Levi Bowen，1887～1956）提出来的。鲍文毕生从事实验岩石学研究，认为用玄武质岩浆的结晶分异作用可以解释全球几乎所有火成岩的形成。1928年鲍文在其经典的《火成岩的演化》一书中指出，一个地区在特定时期侵入的（从镁铁质到长英质）多种多样的岩石，其矿物成分或化学成分总是会显示某种相似性，于是通常认为它们之间有着共同的成因联系，由此他引伸出了分异作用的概念。从此，现代岩浆岩岩石学在相当大的程度上就是围绕这一科学命题展开的（引自马昌前等，2003）。鲍文认为，随着岩石中SiO2含量的增加，岩石将由玄武岩演化为安山岩、英安岩、流纹岩（相应的侵入岩由辉长岩－闪长岩－花岗闪长岩－花岗岩），其中的暗色矿物由橄榄石－辉石－角闪石－黑云母，是一种反应关系（图13.7，引自都城秋穗和久城育夫，1984）。他还指出，地球上火成岩具有多样性的原因是由于岩浆具有上述反应关系造成的（Bowen，1921，1928）。都城秋穗和久城育夫（1984）认为，火成岩的多样性不能仅归因于结晶分异作用或一般的分异作用，原生岩浆的多样性应当起了更大的作用。
鲍文对玄武质岩浆的实验研究表明，先期结晶的矿物在物理化学条件改变之后将会不稳定，与熔浆反应形成新的矿物；晶出的矿物如果与残余熔浆之间存在密度差，矿物晶体将有可能离开熔浆下沉或上浮形成堆晶层或单矿物岩；由于矿物相之间是反应关系而非共结关系，因而发生结晶分离作用是可能的。
玄武质岩浆不可能演化为中酸性岩浆，鲍文反应系列不可能是连续的。例如，从薄片中我们可以观察到橄榄石被辉石交代、辉石被角闪石交代、角闪石被黑云母交代的现象，说明随着温度的降低（以及水的带入），矿物发生了反应，成分发生了变化。正是由于橄榄石和辉石是玄武岩（辉长岩）的主要造岩矿物、角闪石是安山岩（闪长岩）的主要造岩矿物，黑云母和白云母是流纹岩（花岗岩）的主要造岩矿物，因此，鲍文把上述反应与岩浆成分的变化联系起来，认为随着温度的变化和矿物依次的替代关系，相应的岩浆可以从玄武岩转变为安山岩和流纹岩（图13.7）。问题是，上述反应一段一段看是合理的，但是，连续的变化不可能，野外天然实验室见不到从玄武岩演化为安山岩接着演化为英安岩和流纹岩的实例。因为，从玄武岩－安山岩－英安岩－流纹岩，包括了两类完全不同的成因：(1)玄武岩或玄武岩＋部分安山玄武岩（或＋部分安山岩）是地幔部分熔融的；(2)安山岩－英安岩－流纹岩是地壳部分熔融的产物（图13.7）。虽然幔源岩浆和壳源岩浆可以有SiO2重叠的区间（图13.8），但是，幔源的岩石不可能与壳源的岩石组成一个连续的演化系列则是显而易见的，尽管在某些条件下它们可以发生某种程度的混合作用（见本书第12章）。
鲍文无疑是一位伟大的地质学家，对于现代地质学有突出的贡献，但是，他的鲍文反应原理中的错误的部分不应当再使用了。
图13.8 幔源和壳源物质部分熔融形成岩浆的SiO2范围
为什么矿物从岩浆中结晶出来的次序与其在地表条件下抗风化能力顺序一致
这是因为位于鲍温系列上部的造岩矿物是在高温、高压的条件下结晶出来的，与它后来所处的地表温度和压力条件相差很大，因此容易风化。反之位于下部的造岩矿物形成的温度和压力条件与后来地表的温度、压力条件差距较小而难以风化。
鲍文反应序列的基本信息
加拿大地质学家、岩石学家、矿物化学家。1887年6月21日生于加拿大安大略省金斯顿。1906年在金斯顿女皇大学攻读化学、矿物学和地质学，后转入美国波士顿麻省理工学院。1907－1912年曾利用假期在加拿大安大略省矿业局工作，并为加拿大地质调查局在不列颠哥伦比亚太平洋铁路沿线工作。1910－1911年，他又在华盛顿卡内基学院地球物理研究室从事过多种矿物实验研究。1912年取得博士学位以后，回到该研究室，并在那里断续工作了40年。鲍文在年仅28岁时就在岩石学极关键的问题上，完成了一系列实验性的研究，并写成重要论文“火成岩演化的晚期阶段”，开始确立了他在岩石学上的国际地位。
说明鲍温反应系列对于认识矿物共生组合规律和掌握火成岩分类特征的意义
鲍文反应序列： 橄榄石 富钙长石 辉石 钙钠长石 角闪石 中性长石 黑云母 碱钠长石 钾长石 白云母 石英由上自下示意矿物在岩浆中的先后结晶，上面两列中对应的矿物平行结晶。矿物由下自上，在酸性岩中出现的几率减小甚至没有，在基性岩中出现的几率增高。上下相距不远的矿物更容易出现于同一岩石中，距离太远的矿物一起出现的几率则较小。例如基性岩中的主要矿物为橄榄石、辉石、角闪石、黑云母和斜长石类；酸性岩中矿物为石英、白云母、钾长石类；而石英与橄榄石则不可能出现于同一岩石之中。我的认识就这些，希望对你有用。
岩石学及其研究意义
岩石学（petrology，来自希腊文petra—岩石，和logos—论述和解释）作为研究岩石的学科，在地球科学中占有重要地位。岩石学主要研究岩石的产出方式、组成特征、分类命名、岩石成因、形成环境和资源背景，包括岩相学（petrography，lithology）和岩理学（petrogenesis）两方面。传统上，岩相学主要是在野外地质调查的基础上，在显微镜下对岩石进行系统描述和分类命名，属于描述岩石学范畴。随着科学技术的进步，岩相学的研究已经拓展到将显微镜观察与现代分析测试技术相结合，全面研究岩石的矿物组成、化学成分和物理性质（光性矿物学、岩石化学、矿物化学、岩石物理、矿物物理等）。岩理学又称为成因岩石学，主要研究岩石的成因和形成过程：就是在深入的岩相学研究基础上，结合实验研究和理论分析，通过比较、归纳、演绎深入认识岩石的形成过程，理解地球上发现的（以及来自其他星球的）各种各样岩石的多样性的起因，分析人类难以直接观察的地球内部岩石物质的性质，进而为探讨地球和行星系统动力学过程提供知识储备和理论支撑。岩相学是岩理学的基础，也是地质类大学生首先要掌握的内容，因此，本书将把讨论的重点放在岩相学部分。岩理学是岩相学的深化，也是现代地球科学理论的基石。正如Philpotts ＆ Ague（2009）在 《火成岩和变质岩岩石学原理》 一书中指出的，自然界提供的有关岩石形成事件和过程的证据是零碎的，这就要求岩石学家把这些零碎的证据组合起来，才能构成一个连贯的故事。
由于岩石是地质历史时期发生的地质事件的产物，是地球和行星历史的实物 “档案”。因此，对岩石的特征、时空分布规律、形成时的物理化学环境和岩石成因过程的研究，可以为解决有关地球乃至太阳系形成和演化历史的重大问题作出贡献。另一方面，矿石也是岩石，人类社会赖以生存的矿产资源就赋存在岩石之中，而岩石的性质对人类赖以生存的地下水、油气资源的赋存状态以及地表的地质作用、地质灾害都有重要影响。因此，对各类岩石的研究，不仅是认识地球的需要，也是实现资源的永续利用、预防和减轻地质灾害、保护人类的生存环境、促进人类社会可持续发展的需要。
岩石学在解决地质学重大科学问题方面的作用，可以从以下例子中体现出来。
◎岩石圈组成和深部过程的岩石学探针：对于大陆岩石圈组成和深部过程，人类难以直接观察，就需要结合岩石学探针技术和地球物理方法来间接进行研究。岩石学探针技术是通过对各种岩石样品的综合研究，分析岩石所处地质时期的岩石圈组成、结构和深部过程。主要的研究对象包括：(1)产于火山岩中的深源捕虏体（Pearson et al.，2003），例如，我国辽宁复县古生代金伯利岩，道县、信阳和阜新中生代火山岩，以及汉诺坝、鹤壁、山旺、女山等地新生代玄武岩中，都存在上地幔橄榄岩、下地壳麻粒岩的捕虏体（郑建平，2009）；(2)因构造运动抬升剥露到地表的高级变质地体以及中下地壳甚至上地幔剖面，例如，意大利下地壳剖面（马昌前，1998）；(3)火成岩的源区示踪和岩浆房过程分析，其中，镁铁质－超镁铁质岩石主要反映地幔组成和过程，长英质岩石主要反映地壳的组成及其内部过程，而中性岩往往是地壳分异－混合和壳幔相互作用的产物。在研究方法上，不相容元素和同位素比值反映了岩浆源区化学成分的变化；而相容元素反映了矿物稳定性的变化，可提供有关地壳和地幔深处压力、温度和流体条件的信息。地球物理资料反映的是现今岩石圈的深部结构，代表了晚近时期地质作用留下的综合信息，主要包括岩石波速测量（路凤香等，2006）、现今地表热流测量（Rudnick ＆ Gao，2003）等。例如，我国开展的深部探测技术与实验研究，利用深地震反射技术，了解地壳底部30km以上的精细的地壳结构（董树文等，2011）。地球物理模型与岩石学模型的结合，将对岩石圈结构和组成提出更全面的约束。
◎大地构造环境的岩石学分析：20世纪60年代中期建立的板块构造理论，发端于大陆漂移、海底扩张和地幔对流假说和模式。这一理论不仅解释了地震、火山、山链的分布样式，而且解释了大陆和海底的形成机制，也为地质历史时期不断变化着的地球气候及其对生物演化过程的影响提供了新解释（NRC，2008）。有些岩石类型和岩石组合，只有在特定的大地构造环境中才能出现（莫宣学等，2009），因此，结合其他的地质标志，就能从岩石学上分析有关岩石产出的古构造环境。例如，钙碱性岩浆岩常常出现在与大洋板块俯冲有关的岛弧和陆弧环境中，而碱性岩或双峰式岩浆岩则代表了与地壳伸展有关的构造环境。在沉积岩中，碳酸盐岩和石英砂岩通常形成于稳定的构造环境内，而长石砂岩、杂砂岩则形成于构造活动强烈的地区；在克拉通内部形成的碎屑沉积岩富含石英和长石，而在活动大陆边缘则多形成富含岩屑和长石的碎屑沉积岩。又如，麻粒岩是大陆下地壳的代表性岩石，而蓝片岩、榴辉岩等高压－超高压变质岩则是板块俯冲－碰撞环境的产物。
◎盆－山关系的岩石学印迹：地质学上最初争论最大的问题就来自对沉积岩的观察。英国地质学家、火成学派的创始人詹姆斯·郝顿（James Hutton，1726～1797年）就曾根据沉积地层的厚度、沉积岩的各种特征以及沉积岩中化石的存在，推测过地球的年龄（Hutton，1788）。今天，对盆地中沉积岩的观察仍然是认识造山带的演化过程和盆－山关系的切入点。盆地和山岭是陆地表面的两个基本构造单元，它们在时间和空间上相互依存，在物质和能量上相互交换，二者具有密切的耦合关系。在碰撞造山带，构造活动直接控制盆地的发育和演化过程。一个典型的实例是印度板块与欧亚板块在始新世的碰撞，造成了青藏高原的隆升和周缘盆地的形成（许志琴等，2007）。山岭的隆升和剥蚀产生了大量的碎屑沉积物，这些沉积物分布于印度板块及其边缘海盆地中，如孟加拉扇新生代以来沉积物的总体积就达到了12×106km，这就要求大气中有氧存在。这些铁矿中所含的氧化铁物质是一开始就有的（原生）？还是后来随大气中自由氧的增多而逐渐氧化而来的（Blatt et al.，2006）？(3)地球现今的大气圈很适于生物生存，但对早前寒武纪岩石的研究表明，在地球形成初期，大气中几乎没有氧气，而富含甲烷。大气中氧气的增多和甲烷的减少是内在因素，还是外在因素造成的？是由于地球深部活动的变化引发的，还是与地外天体的撞击有关？(4)新元古代，在全球范围内广泛沉积了一套冰成岩系，这些沉积记录表明当时地球曾经历了一次极其严重而漫长的冰期，不仅陆地全部被冰川覆盖，而且海洋也被完全冻结，称为雪球地球（Snowball Earth）。“雪球地球” 是如何形成的，又是如何消失的？这些问题的答案记录在相关的岩石中。(5)大规模的火山活动可能只延续几天，但火山喷发出的大量气体和火山灰对气候的影响可能达数年之久。例如，1991年6月15日菲律宾的Pinatubo火山喷发，据估计就有2000万吨的SO2和火山灰颗粒喷发到了20km高的大气中。含硫酸的气体会转化为硫酸盐气溶胶，那些微米级的液滴中75％是硫酸。火山喷发之后，这些气溶胶颗粒会在平流层中停留3～4年。这些火山物质减少了太阳辐射到达地球表面的量，降低了对流层的温度，于是会对大气环流产生明显影响。因此，研究地质历史时期熔结凝灰岩大爆发（ignimbrite flare－up）对全球变化和生命演化的影响，有着十分重要的意义。
◎地外岩石研究对早期地球和太阳系演化的启示：据认为，月球是在一次对地球的撞击事件中形成的，撞击会抹去地球更早的岩石记录，所产生的热量甚至会使地球成为一个熔融的星球。加上后来地球表面始终不断的板块构造运动的改造，对古老岩石的保存产生了不利的影响。目前，在地球上发现的最老的岩石大约为40亿年，大陆壳中老于36亿年的岩石只占0.0001％（Nutman，2006）。在岩石 “档案” 中，从45.3亿年撞击产生月球到地球上保存的最古老岩石（40亿～38亿年）的这段时间里，地球上保留的历史记录几乎为零。与地球上缺少最早期的岩石不同，在太阳系形成的初始阶段之后，许多陨石基本上完好地留在围绕太阳不停运行的轨道上。因此，陨石（包括后来从月球和火星上落下的一些岩石）就成了这个起始阶段的主要实物档案。需要指出的是，在澳大利亚西部30亿年老的石英岩中，找到了地球上最老的矿物——碎屑锆石。测年显示，最老的锆石年龄达到了44亿年，这些锆石的稀土元素以及氧和铪同位素的研究表明，在距今45亿～42亿年之时，地球上就有花岗质陆壳甚至有大洋存在（Harrison et al.，2005）。近年来，地球上发现的38亿年之后的记录越来越多。例如，在我国北方的鞍山地区就发现了大量36亿～38亿年的岩石和锆石，在冀东、信阳、焦作及其他地区也有始太古代－古太古代的岩石和锆石存在（刘敦一等，2007）。
怎样理解岩浆结晶分异成矿作用与熔离成矿作用
现在回答不知道会不会晚了点。 刚刚学到。我的理解是结晶分析过程就是矿物晶体析出的过程，鲍文反应序列就是这个过程。 它是从液态岩浆中晶出固体，如糖水析出糖。 熔离作用则是在特定的物化条件下，岩浆会分离成两种不同成分的岩浆，液液分离，如同油水的分离。希望对你有帮助。
为什么矿物从岩浆中结晶出来的次序与其在地表环境下抗风化能力从弱到强的顺序
矿物从岩浆中结晶出来的次序与其在地表环境下抗风化能力从弱到强的顺序一致的原因如下：
各种矿物的风化稳定性，取决于化学成分，晶体构造。矿物的键强度总数越大，其风化稳定性越高。从鲍文反应来说，就是取决于各种矿物氧和阳离子之间的总数。总的来说，在鲍文反应系列下端的矿物，其键强度总数较大。
结晶顺序遵循鲍文反应序列，与岩浆结晶分异作用有关，如重力分异，铁镁矿物密度大，在岩浆底部，同时由于温度因素，所以率先结晶。铁镁矿物颜色深容易吸热，易物理风化，同时含有二价铁离子，易化学风化，所以铁镁矿物最易风化。sio2最后析出，最难风化。
确定岩石中矿物结晶顺序的一般原则有：
1、遵循鲍温反应序列，即暗色矿物先结晶，浅色矿物后结晶，铁镁质矿物先结晶，硅铝质矿物后结晶。
2、根据岩石中各种矿物之间的穿插关系或包裹关系，被包裹矿物一般先结晶，后结晶的矿物一般是包围在先结晶的矿物周围或者穿插于先结晶的矿物中。
3、判断岩石中各种矿物的结晶先后顺序应综合多方面信息，不能片面。
4、根据岩石中矿物的自形程度，结晶好，自形程度高的矿物一般是先结晶。后期结晶的矿物充填于先结晶的矿物间隙，其自形程度往往较低，一般都是半自形或他形。
岩浆的演化
一、原生岩浆和派生岩浆
◎原生岩浆:是由已经存在的地壳或地幔物质经过熔融或部分熔融作用产生的、未经过任何演化的岩浆。有的学者将直接由原始地幔岩石(原始地幔岩石是指其形成以后，从未遭受过熔融与交代作用，成分未发生过演变)熔融或部分熔融产生的岩浆，称为原始岩浆。
著名岩石学家鲍文(N.L.Bowen)通过实验岩石学研究，于1928年提出原生岩浆一元论观点，即自然界中的原生岩浆只有玄武岩浆一种，其他岩浆是由玄武岩浆分离结晶演化而来。但由于自然界大规模花岗岩难以用此模式解释，列文生－列信格和戴里在20世纪30年代提出原生岩浆有玄武岩浆和花岗岩浆两种类型的二元论观点。随着研究的不断深入和认识水平的提高，地质学家逐渐认识到原生岩浆是多种多样的，如金伯利岩岩浆、碱性玄武岩浆、拉斑玄武岩浆、安山岩浆、花岗岩浆、碳酸岩浆，等等。
◎派生岩浆:或称次生岩浆是指原生岩浆经过多种演化作用派生出来的岩浆。那么，原生岩浆到底经过怎样的演化过程产生不同的派生岩浆，进而形成不同成分的岩石呢?这就是岩浆的演化机制，或称岩浆演化过程。岩浆演化过程可以概括为两类:封闭体系和开放体系，前者包括晶体－熔体的分离作用(包括重力分离结晶作用、流动分异、压滤作用、对流熔体分离作用)、熔体－熔体的分离作用(熔离作用)和熔体－流体的分离作用，后者包括岩浆混合作用和同化混染作用。
二、岩浆的演化
(一)晶体－熔体的分离作用———分离结晶作用
分离结晶作用又称结晶分异作用，发生在岩浆结晶作用阶段，是指早结晶的高熔点矿物与熔体分离聚集，或者被略晚生成的矿物将其与熔体隔开，使之不能与熔体充分反应，由此导致剩余岩浆成分发生连续变化。如此既可以形成不同成分的堆晶岩，又使剩余岩浆的成分不断向富SiO2、K2O、Na2O和TFeO/MgO比值增高的方向演化。分异程度越大，残余岩浆的酸度就越高。
在分离结晶作用中一些造岩矿物之间存在着反应关系，鲍文(1928)根据自然界一些硅酸盐矿物间的反应关系和实验资料，提出了著名的鲍文反应系列(图8－4)。鲍文反应系列由连续反应系列和不连续反应系列组成。右侧为连续反应系列，温度由高到低矿物依次由钙质斜长石向钠质斜长石变化;左侧为不连续反应系列，从高温到低温依次形成橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石和黑云母。两个系列在下部汇合，下部为不存在反应关系的钾长石、白云母和石英三种矿物。鲍文反应系列实际上反映是低压下，钙碱性火成岩中矿物的结晶顺序与相互关系。
图8－4 鲍文反应系列(Bowen，1928)
鲍文反应系列可以解释以下岩石学现象:
(1)岩浆中矿物结晶顺序。位于反应系列上部的矿物结晶温度高、结晶早，下部的矿物结晶温度低、结晶晚。
(2)火成岩中矿物共生规律。两个系列结晶温度相当的矿物可以共生，如辉石和基性斜长石共生，黑云母与中－酸性斜长石共生。
(3)解释了暗色矿物之间的反应边结构和斜长石正环带结构。若早结晶矿物与熔体反应不彻底，在左侧不连续反应系列中形成反应边，如橄榄石具有斜方辉石反应边;在右侧连续反应系列中则形成斜长石正环带结构。
(4)玄武岩浆经分离结晶作用将逐渐形成酸性岩浆，这也正是鲍文原生岩浆一元论观点的由来。
分离结晶作用的主要方式有重力分异、流动分异和扩散对流分异作用等。
1.重力分异作用
很长一段时间，人们认为岩浆中结晶出的矿物晶体与熔浆之间存在密度差，密度大的矿物晶体下沉，堆积在岩浆房底部，形成似层状的堆晶岩，使剩余岩浆成分发生改变。但岩浆能否发生重力分异，不仅仅与晶体和熔体间的密度差有关，还与岩浆的黏度、屈服强度和晶体大小有关。只有当晶体足够大时，才能克服岩浆的屈服强度而下沉(马昌前，1989)。岩浆成分越酸性，屈服强度和黏度就越大，发生重力分异作用就越困难。有人认为花岗岩浆不大可能发生分离结晶作用(张旗等，2007);而屈服强度小、黏度小的基性和中性岩浆则容易发生重力分离结晶作用。
2.流动分异作用
含矿物晶体的岩浆在流动时，尤其是在管状通道中流动(如岩墙和岩脉)时，岩浆与通道壁围岩间的摩擦作用，使流速由通道中心向边缘降低产生流速梯度，早结晶的晶体向流速高的管道中心集中，导致岩浆分异作用的发生。流动分异作用的影响十分有限，可能只在宽度小于100m的岩体中有效(路风香等，2002)。
3.扩散对流分异作用
由于岩浆体内部与边部存在温度差，即温度梯度，内部温度高，边部因与围岩接触而温度低，因此，岩浆房边部高熔点矿物先结晶，高熔点组分(Mg、Fe、Ca)从内部不断向边部迁移扩散，形成暗色矿物含量高的冷凝边。岩浆房内部岩浆结晶晚，低熔点组分(Si、K、Na)不断向内部迁移扩散，中心的岩浆成分逐渐变酸性，导致分异作用(图8－5)。同时，由于岩浆房顶部温度低、晶体含量高，因密度大于下部岩浆而产生重力不稳定，顶部较冷密度大的岩浆体沿着边缘带下沉，下部密度小的岩浆上升，产生岩浆对流，对流的结果就是早结晶的晶体(高熔点矿物)黏附在较冷的接触带侧壁上，形成较基性的岩体边缘。
图8－5 扩散对流分异作用示意图(Winter，2001)
此外，人们还提出了“层状对流岩浆房中的分异作用”，即岩浆房中存在密度梯度和上低下高的温度梯度，密度梯度主要由组分的扩散作用产生。随温度下降，岩浆由上向下逐渐冷却结晶，结果顶部岩浆密度变大出现密度倒置，密度大的上部岩浆向下流动，下部岩浆向上流动，产生对流层。岩浆房中由上至下可以产生多个类似的对流层，结果岩浆房变成了具有多个对流单元的层状岩浆房(图8－6)。在即便没有矿物结晶时也可以造成岩浆成分的分异。在分离结晶过程中，矿物在每个对流层底部集中，最终形成了层状侵入体，并在其岩石中形成了层理和韵律层理构造。
(二)熔体－熔体的分离作用———熔离作用
原来成分均匀的岩浆熔体因物理或化学条件的改变而分离为两种不混溶或混溶程度很低的熔体的过程，称熔离作用，也称液态不混溶作用，或称液态分异作用。从热力学的角度讲，熔离作用就是高温条件下为均一的液相，温度降低时这种均匀的液相就会分离成两种成分不同、互不混溶的液相。Roedder(1979)在橄榄石－白榴石－SiO2实验体系中，发现了在一定温度和成分范围内存在不混溶区，证实了两种不混溶液相的存在。也有人把玄武岩熔化后在玄武岩熔体加入CaF2，结果熔体分为两层，上部为酸性熔体层，下部为超基性熔体层。一些含有铜、镍的基性岩浆，在高温时铜镍硫化物熔体完全混溶于基性岩浆中，当温度下降到一定程度后，两种熔体即发生分离，铜镍硫化物密度大而富集于底部形成矿床，硅酸盐熔体在上部固结成岩石，这就是岩浆熔离矿床的成因。还有人认为，某些珍珠岩中的球粒也是由硅酸盐熔离作用造成的。
图8－6 层状对流岩浆房示意图(路凤香等，2002)
(三)熔体－流体的分离作用———气体搬运作用
实验岩石学和对岩石的观察表明，在岩浆体系中，与熔体平衡的含水流体和碳酸盐流体含有高浓度的化学组分，如Si、Na、K、Fe和很多不相容元素。因此，流体从共存熔体中出溶是一种改变熔体成分的重要方式。在很多花岗岩浆侵入体固结的最晚期阶段，伟晶岩脉(体)的形成就是含水流体相从残余的水饱和花岗质熔体中分离出来的最为典型的实例，这就是Jahns＆Burnham(1969)提出的伟晶岩形成模型(图8－7)。
图8－7 伟晶岩的示意图(Best，2006)
(四)岩浆混合作用
岩浆混合作用是指两种或两种以上不同成分的岩浆以不同比例混合，形成一系列过渡类型岩浆的作用。这种不同成分的岩浆可以是同一源区形成，也可以是不同源区形成。岩浆能否发生混合，以及混合的程度如何，取决于岩浆的物理性质和化学性质。岩浆混合可出现在岩浆产生、侵位和喷发的各个环节(路凤香等，2002)。岩浆的混合主要有岩浆注入机制和层状岩浆房对流机制。
1.岩浆注入机制
高密度的岩浆(如玄武岩浆)从下部注入上部低密度岩浆(如花岗岩浆)中而发生混合，两者的混合程度与温度、黏度等有关。当高温的基性岩浆注入到温度较低的酸性岩浆时，在两种岩浆达到化学平衡前，基性岩浆就快速淬火固结，以机械混合为主。所以，在混合产物中可以见到基性岩石团块、岩墙，混合较充分时形成混成包体，如花岗岩中的部分微粒闪长岩包体。
2.层状岩浆房对流机制
岩浆房和岩浆通道中均一成分的岩浆，由于结晶作用或液态分离作用可以形成成分不同的层状岩浆，下部偏基性、上部偏酸性。有人认为这种情况所形成的上轻下重的层状岩浆房形成了稳定的重力分层，不同岩浆层之间不发生对流，所以其混合作用难以实现(路凤香等，2002)。但Vernon(1983)认为由于成分、温度的不均衡导致岩浆在各自层内产生对流，结果是上部长英质岩浆层的对流使下部镁铁质岩浆团被带上来并淬火冷凝，下部镁铁质岩浆层对流则拖拽长英质岩浆发生均一混合(图8－8)。
图8－8 岩浆混合作用的层状岩浆房对流机制(Vernon，1983)
岩浆混合作用发生的地质标志是出现复合岩流或熔岩条带、侵入酸性岩端元的基性岩墙及机械混合带和成分过渡带、网脉状杂岩，但最普遍的是出现岩石包体(徐夕生和邱检生，2010)，如花岗岩中的微粒闪长岩、基性岩包体和岩墙被普遍认为是岩浆混合作用形成。微观上可以出现矿物不平衡现象，如基性和酸性斜长石共存，结构上基性岩包体中出现淬火结构。还可以从岩石的主要元素、微量元素和同位素方面加以区分。
(五)同化混染作用
岩浆在岩浆房或上升过程中，熔化围岩和捕虏体，或与其发生反应，导致岩浆成分发生改变的作用，即是同化混染作用。①当岩浆熔化围岩和捕虏体，或与其发生反应完全彻底时，称为同化作用;②当岩浆熔化围岩和捕虏体，或与其发生反应不彻底，使部分围岩和捕虏体残留在岩浆中时，称为混染作用。同化混染作用的强度和规模与岩浆和围岩的温度、成分有关。
(1)岩浆能熔化熔点比自己温度低的围岩和捕虏体。如基性岩浆通常可以熔化酸性岩石，使岩浆成分变得酸性;而温度较低的酸性岩浆不能熔化基性岩石。岩浆在熔化围岩或捕虏体时损失热能，使岩浆温度降低，促进岩浆的结晶作用;而矿物的结晶又会释放出结晶热能使得岩浆损失的热量得以补偿，为同化作用补充热能。因此，同化混染作用与结晶分异作用是同时进行的，即是岩浆的同化混染－分离结晶作用，简称为AFC作用，这是岩浆开放体系中成分变化机理的重要作用。
(2)岩浆不能熔化熔点比自己温度高的围岩和捕虏体，只能通过反应作用改变围岩和捕虏体成分，使之与岩浆达到平衡，反应作用主要是以离子交换方式进行。例如，酸性岩浆同化基性玄武质岩石时，岩浆中的Si、Na、K、H2O等物质交代围岩或捕虏体中的矿物，而围岩或捕虏体中的Fe、Mg、Ca等成分向岩浆中迁移。结果基性围岩中的矿物转变成酸性岩浆中正在结晶的矿物(如基性斜长石转变为酸性斜长石，辉石转变为角闪石等)，同时岩浆的成分发生某些改变。
由岩浆同化混染作用形成的火成岩具有如下特征:①在岩体与围岩之间形成渐变过渡带;②岩石出现斑杂构造，含有围岩的捕虏体和捕掳晶，中酸性岩石中暗色矿物不均匀分布;③岩石中出现不平衡矿物和不平衡结构，如花岗岩中出现基性斜长石、硅灰石、石榴子石、红柱石，玄武岩中出现石英，在石英周边出现辉石反应边结构;④岩石中矿物结晶顺序不明显，岩石结构不像典型的岩浆结晶结构。
三、火成岩多样性的原因
自然界中的火成岩类型多种多样，其主要原因是:
(1)原生岩浆类型多样。这主要取决于岩浆源区性质的不同和岩浆形成过程中部分熔融程度的不同，如有玄武岩浆、安山岩浆、花岗岩浆、金伯利岩浆等，不同原生岩浆结晶就形成了不同的岩石类型。
(2)与原生岩浆演化有关。同一成分的原生岩浆通过结晶分异作用、熔离作用、混合作用、同化混染作用等可以派生出多种成分不同的次生岩浆，结晶后就形成不同种类的火成岩。
(3)岩浆结晶冷凝环境不同。同一成分岩浆在不同环境条件下冷凝结晶将形成不同类型的火成岩。例如，花岗岩浆侵入地下较深部位结晶时形成花岗岩，在较浅部位结晶时形成花岗斑岩，以溢流方式喷出地表形成流纹岩，以爆发方式喷出地表则形成流纹质凝灰岩。
思考题
1.岩浆的形成需要哪些条件?
2.何谓部分熔融作用、原生岩浆和派生岩浆?
3.阐述岩浆混合作用和岩浆同化混染作用鉴别的标志。
4.简述鲍文反应系列及其岩石学意义。
5.阐述火成岩类型多样性的原因。
鲍文 序列
写成专著《火成岩的演化》。此巨著主要依据他对安大略火成岩的研究和熔岩结晶的室内实验，在此巨著中生动地表述了对岩石学研究产生深远影响的调查和综合方法。他正式提出了“反应原理”，后来科学界称之为“鲍文反应序列”。就是随着岩浆温度由高到低慢慢冷凝，铁镁硅酸盐结晶序列是橄榄石→辉石→角闪石→黑云母→石英→沸石，而钙钠硅酸盐结晶序列是：钙长石→培长石→拉长石→中长石→奥长石→钠长石。各温度阶段产生的岩石序列则是：橄榄岩→辉长岩→玄武岩系→闪长岩→安山岩系→花岗闪长岩－流纹英岩系→花岗岩－流纹岩系。
鲍文反应原理可以解释的岩石学现象有（）
鲍文反应原理可以解释的岩石学现象有（） A.玄武质岩浆经过分离结晶可形成较酸性的变种。B.位于反应序列下部的矿物结晶晚，结晶温度低。C.可发生同化混染作用，较基性的岩浆能熔化较酸性的捕虏体。D.暗色矿物具有反应边。正确答案：玄武质岩浆经过分离结晶可形成较酸性的变种。；位于反应序列下部的矿物结晶晚，结晶温度低。；可发生同化混染作用，较基性的岩浆能熔化较酸性的捕虏体。；暗色矿物具有反应边。
