岩浆黏性对混合作用的限制

混合取决于岩浆的物理性质，主要是岩浆的黏性和密度（Blake and Ivey，1986a，1986b）。岩浆的黏性对于岩浆具有重要的作用，不仅影响岩浆的分凝和上升，而且影响岩浆的流动和分异，晶体的生长和沉降以及渗滤压和岩浆冷凝速率等（赵海玲，1995）。岩浆的黏性与岩浆的成分、温度和挥发分含量有关（Carmichael et al.，1982），其中尤以SiO₂和水的贡献最大。一般来说，岩浆中组成四面体的SiO₂和Al₂O₃的量越高，黏性越大，而Fe、Mg、Ca、Sr、Ba、Li、Na、K、Rb等金属的含量越高，岩浆的黏性越小。玄武质岩浆的黏性在10，000黏度单位左右，流纹质岩浆的黏度单位在100，000，000左右，相差约1000倍（图12.1）。喷出地表的熔岩与其说像水（黏度为1×10－2泊，据Carmichael et al.，1982），还不如说像沥青（黏度1×108泊，出处同上）。水对岩浆黏性的影响反映在水对岩浆硅氧四面体的聚解作用上，水能使硅氧四面体中的O变为（OH）－，使其失去聚合能力而大大降低其黏性（引自从柏林，1978）。夏威夷橄榄玄武岩流的黏度为4.5×104泊，平均流速为1 km/小时。由于黏性小，流动性大，玄武岩流往往以平静的喷溢型式出现，形成巨大的熔岩被，覆盖可达数万至数十万平方公里的面积（如德干高原）。反之，酸性岩浆具架状、环状的络阴离子多，黏性大，流动性差。如黑耀岩的黏度为1×1012泊，比玄武岩大得多（Car－michael et al.，1982）。熔岩的黏度随温度增加而减小，随压力增加而增加。计算表明，压力增加17千巴（相当于50km深度），黏度增加104倍（从柏林，1978）。

下列一些常见的现象可能与岩浆的黏性有关：

（1）基性岩和酸性岩的全球分布。地球上出露的基性岩以喷出的玄武岩为主，而侵入的辉长岩很少；相反，地表出露的酸性岩以侵入的花岗岩居多，而喷出的流纹岩较少。说明基性岩浆温度高，黏性低，岩浆运动的速度快，运移的距离远，岩浆在移动的过程中热量损失小，容易到达地表；而酸性岩浆的黏性大，温度低，岩浆流速慢，运移容易受阻，运移中由于热量不断的损失使黏性越发增大，故大多被限制在地壳的中上部位，地表较少看见。

（2）火山喷发的型式。基性岩浆黏性低，故玄武岩大多以喷溢的熔岩流形式出现，常常形成熔岩平原或盾状火山；而酸性火山岩黏性大，不易流动，大多为剧烈的爆发式喷发，形成陡峻的层状火山锥或穹形火山，常伴以大量的火山碎屑物质。

（3）堆晶岩的产出。基性和超基性的堆晶岩是常见的，如层状侵入体（有的规模巨大形成大火成岩省）、蛇绿岩中的堆晶岩、环状的阿拉斯加型侵入体等，堆晶矿物由橄榄石、辉石和斜长石等组成。相反，很少见到有酸性岩浆的堆晶岩出现，说明酸性岩浆黏性大，即使有先晶出的自形晶矿物，也难以克服巨大的黏性下沉形成堆晶岩。

（4）花岗结构与辉长结构。玄武质岩浆由于黏性低，晶体生长的阻力较小，可以在岩浆房中自由长大，形成由自形的辉石和斜长石组成的辉长结构；而花岗岩的花岗结构则是由它形的石英和半自形的长石组成的，暗示岩浆的黏性大，限制了长石晶体的生长。

（5）斜长石的结晶习性。辉长岩和玄武岩中的斜长石呈板状或板条状产出，闪长岩和安山岩中的斜长石大多也是自形的，而花岗岩中的斜长石则多为半自形晶。上述现象通常认为与斜长石的结晶习性有关，实际上主要受岩浆黏性的制约。

图12.2 埃达克质岩浆与地幔楔混合示意图（据Mac－pherson et al.（2006）简化）