岩浆的性质

   岩浆是化学复杂的流体体系，与普通溶液有许多不同之处，其中水是溶剂和主要成分。它们可以被认为是相互解决或融化的岩石成分，这些成分各不相同离子，配合离子和离子基团以及分子。常见岩浆中最为丰富的简单离子是单电荷和双电荷的阳离子如Na +，K +，Ca 2 +，Mg 2+和Fe 2+。因为这些离子可以在系统中相当自由地移动，所以它们相对于存在的其他离子不占据固定的位置。相反，更小和更高电荷的阳离子，特别是Si 4+，Al 3+和（较低程度）Fe 3+被O 2-离子和其它阴离子（负离子）包围或筛选以形成部分（SiO 4）4 -，（AlO 4）5 - 和（FeO ）等相对稳定的络离子6）9-。简单包括F -，Cl -，O 2-和（OH）-在内的阴离子通常以少得多的量存在。水，盐酸（HCl）中，氟化氢（HF），二氧化碳（CO 2），和其它挥发性分子物质发生，以及，通常在平衡具有离子形式，例如（OH）- ，氯-，F - ，和（CO 3）2-。
   由于硅和氧结合的键非常强，即使在极高的温度下，（SiO 4）4-离子在岩浆中也是稳定的。他们也倾向于彼此合作，或者聚合，形成更复杂的阴离子基团，这种倾向在更多的硅质岩浆中特别好。通过在相邻硅离子之间共享氧离子来形成Si-O-Si桥，如在许多硅酸盐和硅铝酸盐矿物中那样形成Si-O-Si桥; 在最简单的情况下，结果是（Si 2 O 7）6-离子。由于（AlO 4）5-离子也具有很强的聚合倾向，因此岩浆中的大部分离子基团可能含有硅离子和铝离子。这些类似于许多形成岩石的矿物的框架，但几何上不规则，显着影响粘度和结晶的岩浆。
   岩浆的粘度跨越很大的数值范围，影响它们的流动行为，晶体的运动和异物内含物的扩散，扩散通过它们的材料，晶体的生长以及喷发的爆炸性（当靠近表面的气泡增长时）。熔岩流动对于低粘度岩浆来说很薄而且很快，但对于粘性流动来说很厚很慢。流体岩浆促进大晶体的生长，例如在伟晶岩中发现的晶体，但在粘性岩浆中防止晶体生长，其通常以玻璃形式淬火。在圣海伦火山发生的爆炸性爆发通常是由于气泡成核，生长和高粘性岩浆上升所致。在热力学上可以证明，在气泡生长和上升过程中产生的超压（超压岩石压力）与它们的半径成反比。在流体岩浆中，气泡尺寸变大并迅速上升，这导致其压力消耗; 因此，在地表仅观察到一股壮观的热熔岩喷泉。相反，粘性岩浆阻止气泡的生长，使其在缓慢升高的同时保持过高的压力; 结果，相关的火山猛烈爆发。在这种爆炸中释放的能量相当于几枚核弹产生的数量。随着温度的降低，粘度显着增加，而随着压力的增加粘度显着下降。它也可以部分地由任何固体物质或气体存在的气泡的量和分布来控制，这两者都倾向于增加粘度。最后，在不同总成分的岩浆之间差异很大，主要是因为Si-O和Al-O聚合度的差异。从而，高硅酸岩浆通常比镁铁质岩浆粘度大几个数量级，这与流纹岩和玄武质熔岩喷发行为的差异反映了差异。在1100°C的玄武质岩浆在室温下的粘度至少是水的100,000倍，而800°C的流纹岩浆比室温下的水粘度至少高1000万倍。挥发物的存在成分可显着地增加岩浆的流动性，即使是那些富含的SiO 2。这种效应已经通过离子如F的替代归属于Si-O-Si桥的断裂-和（OH）-共享ö 2-离子的聚合的基团的元素。
   一个典型的岩浆可以广泛地看作是一个相对较大且密集的氧离子集合体，其中一些阳离子具有相当大的流动性; 其他人，如Si 4+和Al 3+，倾向于占据固定位置。然而，整个系统是一个动态系统，甚至最大的Si-O和Al-O离子团体随着债券断裂和新的债券建立而不断变化的形式和位置。如果岩浆迅速失去热能并冷却到玻璃，这些内部运动受到严格限制，各种组成部分基本上冻结在适当位置。如果冷却速度较慢，则所包含的络合离子和聚合离子基团有时间呈现更规则的排列并且通过适当大小，电荷和其他性质的阳离子来稳定。由此形成结晶固体。它们规则的内部结构相对节省空间，因此它们的比重比它们所营养的岩浆稍高。