侵入火成岩

侵入火成岩是指巖漿在地表下，經由緩慢冷卻而結晶形成的火成岩， 它具有各種形狀和組合物。例如紐約和新澤西的帕利塞德岩床、猶他州的亨利山脈、南非布什維爾德複雜火成岩、新墨西哥州希普羅克、蘇格蘭阿德納默亨角侵入岩和加州內華達巖磐。被巖漿侵入的一般圍巖是好的絕緣體，所以巖漿冷卻極其緩慢，形成的火成岩是粗粒度礦物晶體。侵入火成岩通常按其礦物質含量分類。主要為石英，鹼性長石，斜長石，和似長石 等礦物。巖漿侵入到圍巖時必須從圍巖中擠出空間才能入侵。至於如何擠出空間乃是目前乃是一個爭論問題。岩石名詞pluton定義不精確，有時被用於描述在地球深處形成的侵入岩石。也有被用作侵入火成岩的同義詞，但無指定大小或特性。或指一個非常大的侵入體。或指已結晶的巖漿室。分類.侵入火成岩大致分為整合和不整合兩種。 前者為與圍巖層理或構造平行，後者則與其相交。然後再它們根據它們大小、形狀和式進一步分類。侵入岩石組是指在同一時間和空間上的侵入火成岩，它們藉由同一巖漿不整合侵入火成岩.巖脈是一種板片狀的不整合侵入體。 不易被侵蝕，因此它們在地形上常脫穎而出成為天然牆壁。它們的厚度從1毫米到超過 300 米不等，面積可以達到 12,000 平方公里。組成上也有很大差異。通常巖脈的形成是巖漿充填在圍巖中的裂隙時冷卻而成。裂隙也因為高壓巖漿的侵入而擴張。巖脈在地殼擴張地區形成最多。環形巖脈和錐型巖板環形巖脈和錐型巖板是具有特殊形式的堤壩，與陷落火山口的形成有關。火山頸是被侵蝕而暴露的輸送巖漿管道。一般呈圓柱形，在深處通常變成橢圓形甚至丁香葉形。火山頸常有輻射狀巖脈，這表明火山頸是在巖漿通道受阻最少的交匯處形成。火山管和角礫巖管是由爆炸性噴發形成的管狀角礫巖體。火山管，有時被稱為maar-diatreme火山，是由氣體爆炸形成的火山通道。 當巖漿透過地殼裂縫上升並與淺層地下水接觸時，會造成熾熱的水蒸氣，它和火山氣體一起的快速膨脹，引起一系列爆炸。 而留下了一個相對較淺的低平火山口（maar)。原來地殼裂縫的通道也最後被岩石充滿。當火山管 突破地表時，一般形成陡峭的倒錐形火山錐。火山管一詞亦可指由爆炸或靜水壓力造成的、任何由破碎岩石形成的凹形體。無論它是否與火山作用有關，這個詞來自古希臘語。角礫巖管，也被稱為煙囪，是由角礫巖，組成的的圓柱狀巖體或不規則巖體。在地表面時，角礫巖管看似一個鐵製的旋鈕，直徑從幾英尺到幾百英尺不等。 角礫巖管被矽化程度不一。 它們通常由母巖被二氧化矽膠結組成。膠結物也可能是母巖的巖粉。角礫巖管通常是礦石沉積的宿主，尤其是銅和鈾礦。它們很容易被氧化，由於它們的多孔性，氧化作用可遠達地表的深度。 未出露地球表面的角礫巖管被稱為“盲管”。巖冠的侵入火成岩。它與巖磐成因相似但比巖磐規模小。巖冠與其侵入的岩石之間的接觸是不整合面。 許多巖冠是埋在地下巖磐的的露出的圓頂。。圓形或橢圓形的巖冠可能是火山栓的頂 。Boss是指小巖冠。巖磐是一種不整合不侵入火成岩，暴露於地表面積超過 100 平方公里。它們的底部很少暴露在地表。例如，秘魯的海岸巖磐長 1,100 公里。它們通常由富含二氧化矽的巖漿形成，很少含輝長巖或其他富含鎂鐵質礦物的岩石但一些巖磐幾乎完全由斜長巖組成。整合侵入火成岩.岩床是一種板狀的一致侵入體，通常平行於沉積層面。除此外它類似於巖脈。岩床大多數是鎂鐵質成分，二氧化矽含量相對較低，因而粘度低，這利於它們穿入沉積層面。巖蓋是一種具有平底和圓頂狀的侵入體。 通常形成於淺層，小於 3 公里。它們通常由富含二氧化矽的巖漿形成，很少含輝長巖或其他富含鎂鐵質礦物的岩石，但一些巖磐幾乎完全由斜長巖組成。巖盆是具有碟形的一侵入體，有點類似於倒置的巖蓋，但它們更大，所以冷卻非常緩慢，這會產生一種異常的礦物分離，稱為層狀侵入岩。層狀侵入岩是大型的岩床狀火成岩，具有垂直方向的分層或成分和質地的差異。這侵入岩的面積可以達到數公里，覆蓋範圍從大約 100 平方公里，其他年齡亦有，例如格陵蘭島東部的新生代 Skaergaard 層狀侵入岩或蘇格蘭的 Rum 層狀侵入岩 。儘管大多數成分為超鎂鐵質至鎂鐵質，但格陵蘭島的 Ilimaussaq 層狀侵入岩體是一種鹼性質。形成.空間問題.巖漿的上地幔和下地殼岩石的部分熔融。部分熔融造城的巖漿，其密度低於其源巖的密度。例如，二氧化矽含量高的花崗質巖漿的密度為 2.4 Mg/m3，遠低於高度變質巖的 2.8 Mg/m3。這就造成巖漿的浮力，因此一旦積累了足夠的巖漿，巖漿就會上升。然而，需要有多少巖漿才能夠將圍巖推開為自己騰出空間仍然是一個研究問題。目前被廣泛接受的方法有頂蝕，底闢和膨脹三種。頂蝕.巖漿的垂直運動是由重力驅動的。當圍巖碎塊向下掉入巖漿時，就會發生頂蝕。頂蝕可以在是各種構造環境中進行，已被廣泛用於解釋不協調的巖體接觸。 最常見的頂蝕特徵是巖漿和圍巖之間的速變不整合接觸以及圍巖缺乏韌性變形。 其他特徵包括巖漿中存在捕獲巖、捕獲巖的旋轉和汙染巖漿的地球化學證據。 頂蝕的解釋遭遇一個捕獲巖的量和巖漿置入的容積問題。在巖漿未置入以前，相同巖漿容積的圍巖要比巖漿中的捕獲巖容積大很多。膨脹.膨脹是一種置入球形的巖漿方法，這個模型推論是，當巖漿上升直到它失去熱量，並在最外緣形成結晶時，巖漿的較熱尾部繼續上升，衝裂並擴大已經結晶的外緣。底闢.底闢是由熱的巖漿流體軟化圍巖一層薄壁而移動。 底闢發生僅限於具有高溫和韌性岩石的地幔和下地殼。巖漿和圍巖的組成以及圍巖的應力影響侵入型別。例如，在地殼伸展的地方，巖漿很容易上升到上地殼的張性裂縫中，而形成巖脈。在地殼受到壓縮的地方，在淺層的巖漿往往會形成，會穿透較不堅硬的層理面，形成巖蓋。環形巖脈和錐型巖板也在地殼淺的地區形成，它的上覆的圍巖塞可以升高或降低。只有巖漿具有高度的矽質和浮力時，大量巖漿才能向上移動形成巖磐。並且很可能從具有韌性的深地殼中，造成底闢上升竄入到脆性的上地殼中。多重和復合侵入火成岩.侵入體可能由單次或幾次巖漿侵入形成。尤其大型侵入體，一般是多次形成。例如，Palisades Sill 從來就不是一個 300 米厚的巖漿體，而是由多次注入的巖漿形成的。當一個侵入體由重複注入相似成分的巖漿形成時，它被描述為多個，當由重複注入不同成分的巖漿形成時，它被描述為複合體。複合堤防可以包括與花崗巖和輝綠巖一樣不同的岩石。雖然在岩石露頭上通常很難看出有巖漿侵入證據，但地球化學資料可以證明。例如根據鋯石的分佈區域就可提供巖漿多次侵入的證據。大的長英質侵入岩很可能是由上地幔的鎂鐵質巖漿侵入的加熱，而造成熔融下地殼形成的。長英質和鎂鐵質巖漿的密度不同，因而矽質巖漿浮在鎂鐵質巖漿上。使巖漿混合有限，也導致了在花崗巖和花崗閃長巖中發現的少量鎂鐵質岩石夾雜物。冷卻.當巖漿侵入到圍巖時，其熱量透過熱傳導擴散給周圍的圍巖。巖漿靠近周圍部分會迅速冷卻，而靠近接觸點的圍巖會迅速加熱，而遠離接觸點的區域，巖漿的冷卻或圍巖的加熱的速度要慢得多。因此，在接觸區域的侵入岩石常有冷邊緣，而在圍巖側則有接觸光環。在冷卻邊緣，侵入岩的晶體細小，並且在成分上可能不同，事實上這代表是侵入岩的原始成分。後期的分級結晶、圍巖同化或其他的巖漿注入。 均能改變侵入岩的原始成分。入體的初始成分。 需要指出的是巖漿對流可以改變這種理想冷卻過程，它會減少冷卻邊緣的厚度。侵入岩與圍巖接觸的結構，可以反應巖漿侵入時的環境。高成帶狀侵入岩的接觸光環厚度大，其中漸變到侵入岩，表明侵入岩與圍巖之間的化學反應相當大，通常具有廣闊的混合巖帶。若侵入岩和圍巖都具有大致平行的葉片狀層理，在圍巖亦有構造變形。這多半指是高深度侵入岩。在中成帶狀侵入岩的接觸光環內，其變質作用程度較低，圍巖與侵入岩的接觸清晰可辨。混合巖稀有，圍巖變形中等。屬中等深度侵入岩。淺成帶狀侵入岩與圍巖是不整合接觸，冷邊緣很明顯。在接觸光環中只有低度的變質作用。並且通常含由圍巖碎片祖成的捕虜巖。這種侵入岩屬於淺層侵入，通常與火山岩及火山塌陷結構有關。火成堆積巖.火成堆積巖是由巖漿中的晶體透過沉降或漂浮積聚而成的火成岩。火成堆積巖以其紋理命名；晶體積聚的紋理可以推論它們形成條件。火成堆積巖可以堆積在其他不同成分和顏色的火成堆積巖之上，造成火成堆積巖具有層狀或帶狀的外觀。火成堆積巖的固體晶體是從巖漿室經過分離結晶過程中沉澱出來後，通常在巖漿房的底部堆積。但鈣長石，斜長石比較輕，能夠漂浮在比較緻密的鎂鐵質熔體頂部堆積。