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火成侵入

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  此条目介绍的是一种岩石学过程以及它所形成的岩体。关于该过程所形成的岩石种类，请见“侵入岩”。
  “侵入 (地质学)”重定向至此。关于其他用法，请见“侵入”。
一块侏罗纪粉红色二长岩侵入岩，侵入到灰色的沉积岩底部，然后被抬升曝露到地表。摄于美国犹他州House Range的Notch Peak。
盖在巨大侵入岩上的岩盖，摄于保加利亚索菲亚附近，由维托沙山正长岩和普拉纳山闪长岩拱顶成山，然后被抬升。

火成侵入[1]（英语：igneous intrusion）是指岩浆在地底侵入现存岩石，经由缓慢冷却而结晶形成侵入岩的过程。被岩浆侵入的母岩一般是良好的热绝缘体，所以岩浆冷却极其缓慢，侵入岩所含晶体粒度较粗（称为显晶矿物）。侵入岩可按其矿物质含量分类，主要的分类架构是QAPF分类图表，系依据石英、碱长石、斜长石、似长石类四种矿物对侵入岩进行分类。[2][3]。

定义

  • 火成侵入体（英语：intrusive igneous body[4]）：又称侵入岩体[5]或侵入体[6]（英语：intrusive body[7]或intrusion[8]）火成侵入形成的岩体，它是由各式各样的型态和岩石组成[7][9]。
  • 侵入岩：由火成侵入形成的岩石种类，由于在地底深处形成，因此又称为深成岩，如果形成的深度较浅[多少？]，又称为浅层岩。与它们相对的概念是火山岩与喷出岩。
  • 侵入岩套：在时间上和空间上相关的一组侵入体，侵入岩套中的岩石全都是由同一批岩浆成的[10][11]。

深成岩体

岩石学名词深成岩体[12]（pluton）虽然有时被视为火成侵入的同义词，但是定义不够精确[13]，有许多歧义：

  • 描述在地球深处形成的侵入岩石[14]。
  • 被视为所有火成侵入（体）的同义词[15]。
  • 被视为火成侵入（体）的垃圾箱类别（英语：Dustbin category），尤指大小或特性还不确定的侵入体[16]。
  • 指一个非常大的侵入体[17]。
  • 指已结晶的岩浆房[18]。

侵入围岩、并遮蔽围岩与邻近岩石之间接触[需要更深入解释]的岩体称为缝合深层岩体（stitching pluton）。

分类

火成侵入的基本型态：
1. 岩盖
2. 小岩脉
3. 岩磐
4. 岩脉
5. 岩床
6. 火山颈、火山管
7. 岩盆.

火成侵入体大致分为整接侵入（英语：concordant intrusion）和不整接侵入[19]（英语：discordant intrusion）两种。前者的形成方向与母岩的层理（英语：bedding (geology)）或组构（英语：fabric (geology)）平行，后者则与之相交[20]。然后可再它们根据它们的大小、形状和来源进一步分类，如下所述。

不整接侵入

岩脉

主条目：岩脉、环状岩脉和锥状岩板

岩脉是一种平板状（tabular）或片状（sheet-like）的不整接侵入体[21]。 岩脉比母岩更不容易受侵蚀，因此当母岩被侵蚀殆尽以后，岩脉在地形上常常很突出，成为天然障壁。岩脉的厚度从1毫米到超过300米不等，每片的面积可以达到12,000平方公里。组成上也有很大差异。

岩脉的形成通常发生在母岩的裂隙（英语：Fracture (geology)）中，当岩浆充填充裂隙时，这些裂隙会因为岩浆的水力压裂而扩大[7]。就分布而言，岩脉在地壳扩张（英语：Tension (geology)）地区比较常见[22]。

环状岩脉和锥状岩板[23] 是特殊形式的岩脉，与陷落火山口的形成有关[7]。

火山颈与火山管

主条目：火山颈和火山管

火山颈又称火山栓，是被侵蚀而暴露的输送岩浆管道[需要解释]。一般呈圆柱形，在深处通常变成椭圆形甚至三叶草形。火山颈常有辐射状岩脉，这表明火山颈是在岩浆通道受阻最少的交汇处形成[24]。

火山碎屑岩筒和角砾岩管

主条目：火山碎屑岩筒和角砾岩管

火山碎屑岩筒和角砾岩管是由爆炸性喷发（英语：Explosive eruption）形成的管状（pipe-like）不整接侵入体，为角砾岩体 [25]。当它们到达地表时，它们确实是喷出体，但尚未喷发的时候，则是属于侵入体；不过受到侵蚀之后，两者可能很难区分开来。[需要更深入解释]

岩株与岩磐

主条目：岩株和岩磐

岩株和岩磐都是指露出地表的不整接入侵体。两者成因相似，区别在于规模；面积小于100平方公里者称为岩株，大于100平方公里者称为岩磐。很多岩株其实是岩磐的岩钟[26][27]


整接侵入

岩床

主条目：岩床

岩床是一种板状的一致侵入体，通常平行于沉积层面。除此外它类似于岩脉。岩床大多数是镁铁质成分，二氧化矽含量相对较低，因而粘度低，这利于它们穿入沉积层面。

岩盖

主条目：岩盖

岩盖是一种具有平底和圆顶状的侵入体。 通常形成于浅层，小于 3 公里（1.9 英里），在地壳压缩区域较多岩磐是一种不整接不侵入火成岩，暴露于地表面积超过 100 平方公里。它们的底部很少暴露在地表。例如，秘鲁的海岸岩磐，长 1,100 公里（680 英里），宽 50 公里（31 英里）。它们通常由富含二氧化矽的岩浆形成，很少含辉长岩或其他富含镁铁质矿物的岩石，但一些岩磐几乎完全由斜长岩组成[7]。

岩盖

主条目：岩盖

岩盆是具有碟形的一侵入体，有点类似于倒置的岩盖，但它们更大，所以冷却非常缓慢，这会产生一种异常的矿物分离，称为层状侵入岩。

层状侵入体是大型的岩床状火成岩，具有垂直方向的分层或成分和质地的差异。这侵入岩的面积可以达到数公里，覆盖范围从大约 100 平方公里（39 平方英里）到超过 50,000 平方公里（19,000 平方英里），厚度从几百米到超过一公里（3,300 英尺）不等[9]。 虽然大多数层状侵入岩的年龄是太古宙到元古代（例如，古元古代布什维尔德复合体Bushveld complex），其他年龄亦有，例如格陵兰岛东部的新生代 Skaergaard 层状侵入岩或苏格兰的 Rum 层状侵入岩[9] [28]。尽管大多数成分为超镁铁质至镁铁质，但格陵兰岛的 Ilimaussaq 层状侵入岩体是一种碱性质。

形成

空间问题

岩浆的来源是上地幔和下地壳岩石的部分熔融。部分熔融造城的岩浆，其密度低于其源岩的密度。例如，二氧化矽含量高的花岗质岩浆的密度为 2.4 Mg/m3，远低于高度变质岩的 2.8 Mg/m3。这就造成岩浆的浮力，因此一旦积累了足够的岩浆，岩浆就会上升。然而，需要有多少岩浆才能够将围岩推开为自己腾出空间（学界称为空间问题）仍然是一个研究问题[24]。目前被广泛接受的方法有顶蚀，底辟和膨胀三种。

顶蚀

岩浆的垂直运动是由重力驱动的。当围岩碎块向下掉入岩浆时，就会发生顶蚀[29][30]。顶蚀可以在是各种构造环境中进行，已被广泛用于解释不协调的岩体接触。 最常见的顶蚀特征是岩浆和围岩之间的速变不整接接触以及围岩缺乏韧性变形。 其他特征包括岩浆中存在捕获岩、捕获岩的旋转和污染岩浆的地球化学证据[31]。 顶蚀的解释遭遇一个捕获岩的量和岩浆置入的容积问题。在岩浆未置入以前，相同岩浆容积的围岩要比岩浆中的捕获岩容积大很多[32]。

膨胀

膨胀是一种置入球形的岩浆方法[33]，这个模型推论是，当岩浆上升直到它失去热量，并在最外缘形成结晶时，岩浆的较热尾部继续上升，冲裂并扩大已经结晶的外缘。

底辟

主条目：底辟作用

底辟是由热的岩浆流体软化围岩一层薄壁而移动[34]。 底辟发生仅限于具有高温和韧性岩石的地幔和下地壳。

岩浆和围岩的组成以及围岩的应力影响侵入类型。例如，在地壳伸展的地方，岩浆很容易上升到上地壳的张性裂缝中，而形成岩脉[7]。在地壳受到压缩的地方，在浅层的岩浆往往会形成，会穿透较不坚硬的层理面（例如页岩），形成岩盖[35]。环形岩脉和锥型岩板也在地壳浅的地区形成，它的上覆的围岩塞可以升高或降低[7]。只有岩浆具有高度的矽质和浮力时，大量岩浆才能向上移动形成岩磐。并且很可能从具有韧性的深地壳中，造成底辟上升窜入到脆性的上地壳中[7]。

多重侵入体和复合侵入体

侵入体可能由单次或几次岩浆侵入形成。尤其是大型侵入体，一般是多次侵入形成的[36][37]。就像是美国的帕利塞德岩床（英语：Palisades Sill）不是一个 300 米（980 英尺）厚的岩浆体，而是由多次注入的岩浆形成的[38]。当一个侵入体由重复注入相似成分的岩浆形成时，称为多重侵入体（multiple intrusion），当由重复注入不同成分的岩浆形成时，称为复合侵入体（composite intrusion）。一个复合侵入体可以同时包括花斑岩（英语：granophyre）和辉绿岩差异如此巨大的岩石[39]。

虽然在岩石露头上通常很难看出有岩浆侵入证据，但地球化学资料可以证明[40]。例如根据锆石的分布区域就可提供岩浆多次侵入的证据。

大的长英质侵入岩很可能是由上地幔的镁铁质岩浆侵入的加热，而造成熔融下地壳形成的。长英质和镁铁质岩浆的密度不同，因而矽质岩浆浮在镁铁质岩浆上。使岩浆混合有限，也导致了在花岗岩和花岗闪长岩中发现的少量镁铁质岩石夹杂物[41]

冷却

当岩浆侵入到围岩时，其热量通过热传导扩散给周围的围岩。岩浆靠近周围部分会迅速冷却，而靠近接触点的围岩会迅速加热，而远离接触点的区域，岩浆的冷却或围岩的加热的速度要慢得多[42]。因此，在接触区域的侵入岩石常有冷边缘（英语：chilled margin）[43]，而在围岩侧则有接触光环。在冷却边缘，侵入岩的晶体细小，并且在成分上可能不同，事实上这代表是侵入岩的原始成分。后期的分级结晶、围岩同化或其他的岩浆注入。 均能改变侵入岩的原始成分。入体的初始成分[44]。 需要指出的是岩浆对流可以改变这种理想冷却过程，它会减少冷却边缘的厚度[7]。

侵入岩与围岩接触的结构，可以反应岩浆侵入时的环境。高成带状侵入岩的接触光环厚度大，其中渐变到侵入岩，表明侵入岩与围岩之间的化学反应相当大，通常具有广阔的混合岩带。若侵入岩和围岩都具有大致平行的叶片状层理，在围岩亦有构造变形。这多半指是高深度侵入岩。在中成带状侵入岩的接触光环内，其变质作用程度较低，围岩与侵入岩的接触清晰可辨。混合岩稀有，围岩变形中等。属中等深度侵入岩。浅成带状侵入岩与围岩是不整接接触，冷边缘很明显。在接触光环中只有低度的变质作用。并且通常含由围岩碎片祖成的捕虏岩。这种侵入岩属于浅层侵入，通常与火山岩及火山塌陷结构有关[9]。

案例


火成堆积岩

主条目：火成堆积岩

火成堆积岩是由岩浆中的晶体通过沉降或漂浮积聚而成的火成岩。火成堆积岩以其纹理命名；晶体积聚的纹理可以推论它们形成条件。火成堆积岩可以堆积在其他不同成分和颜色的火成堆积岩之上，造成火成堆积岩具有层状或带状的外观。

火成堆积岩的固体晶体是从岩浆室经过分离结晶过程中沉淀出来后，通常在岩浆房的底部堆积。但钙长石，斜长石比较轻，能够漂浮在比较致密的镁铁质熔体顶部堆积

参见

参考文献

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延伸阅读

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  • Young, Davis A. (2003). Mind Over Magma: the Story of Igneous Petrology. Princeton University Press. ISBN 0-691-10279-1.
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