火山岩
火山岩（Volcanic rock）是火成岩的一种类型。它是由火山喷出的岩浆在地表迅速冷却凝固后形成的岩石，因此也称为喷出岩（extrusive rock）。火山岩包含长石、石英、角闪石、斜辉石等类型的矿物，主要化学成分为二氧化硅，其次为铝、铁、镁、钙、钠、钾、钛和锰的氧化物，少量的金属硫化物和氧化物以及水和各种挥发组分及多种微量元素等。有火山喷发的地方就有火山岩，从世界范围来看，约有82%左右的火山分布在太平洋及爪哇地区，18%左右分布在非太平洋地区。
火山岩结构按火山岩的结晶程度，可分为全晶质结构、玻璃质结构、半晶质结构；而火山岩常见的构造有多种，如绳状构造、熔块构造、波状构造、块状构造等。火山岩的主要类型有流纹岩、英安岩、安山岩、玄武岩等。
火山岩用途广泛，在建筑领域，火山岩是一种珍贵的多孔形石材，常被用于高档建筑的内外墙装饰，如酒店、别墅、市政道路园林等；在环境污染处理领域，火山岩可用于制作滤料，能够处理市政污水、河湖环境水、可生化的有机工业废水、生活杂排水等。
主要特征
矿物组成
火山岩中常见的高温矿物有：透长石、高温培长石、高温石英、贫钙单斜辉石、富钙斜方辉石、褐色角闪石、玄武角闪石、棕红色黑云母、白榴石、黝方石以及火山玻璃等。随着内外条件（如温度、压力、时间、气体包体等）的改变，这些原生的高温矿物是不稳定的，它会随着发生变化，逐渐向稳定矿物转变。
火山岩的化学分析表明，岩浆的化学成分主要为二氧化硅，其次为铝、铁、镁、钙、钠、钾、钛和锰的氧化物，少量的金属硫化物和氧化物以及水和各种挥发组分等，还含有Li、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、Ta、Th等多种微量元素。
物理特征
火山岩多为层状，它是火山物质经搬运、堆积和固结形成的，同时，它也记录了火山喷发活动的特点。
颜色分层：火山岩的颜色也是分层的，一般来说，一层岩石具一种一致的颜色。对于有一定喷发间隔的一层陆相火山岩层来说，常具红顶和绿底的颜色差异，这是因为这一层火山岩上部暴露于空气易氧化，故呈红、紫红等颜色；下部接触基面，处于相对还原的环境，故多呈绿色。红顶绿底的分层适用于所有陆相层状火山岩，尤其是熔岩。对于海相火山岩或陆相火山岩中没有喷发间断的火山岩来说，红顶绿底分层的原则就不大适用了。
熔岩气孔构造分层：理想的一次喷发的玄武岩层常常进一步分为顶部气孔带、中间致密层和底部气孔带3小层。顶部气孔带相对较厚，气孔小而密度大；底部气孔带较薄，气孔大而稀疏，且这3小层是渐变过渡的。对于海相喷发的玄武质熔岩，顶、底气孔带很难分辨，这是因为熔岩层的下一层顶部气孔带与上一层的底部气孔带是连续过渡的。
结构特征
结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态以及组合方式所反映出来的岩石内部构成上的特点，结构的形成受岩浆结晶平衡系统的物理化学条件因素所控制，具体来说受结晶速度和结晶次序的控制，而结晶速度与结晶次序又取决于岩浆的最初温度、成分、气体含量以及粘度等因素，同时还取决于岩浆凝固时所处的压力环境。按火山岩的结晶程度，可将火山岩结构大体分为三种：
全晶质结构：岩浆结晶作用的条件比较良好，岩石全部由结晶矿物组成，几乎不含火山玻璃。这种结构在次火山岩或一些基性火山熔岩中比较常见。按结晶矿物的晶面的完整程度可分自形、半自形和它形三种。按结晶矿物的大小也可以大致分为三种：A.显晶质——矿物成分肉眼可以观察到，B.显微晶质——在显微镜下可以明显地见到矿物颗粒，C.显微隐晶质——在显微镜下只能断定它是完全结晶的，但不能辨认矿物颗粒的界线和鉴别矿物的种类。
玻璃质结构：岩石几乎完全由火山玻璃组成，结晶矿物含量通常<10%。这种结构是岩石凝固时处在极不良好（迅速冷却）的条件下进行的产物。它在新鲜的一些火山岩（特别是酸性火山熔岩）中较为常见。火山玻璃在自然界中稳定性较差，它随时都有转化为晶体以达到稳定平衡的趋向。因此随着外界环境的变化，就会发生脱玻化作用，岩石由玻璃质逐渐转变为半晶质或全晶质。在脱玻化过程中常出现一些细小的生成物叫雏晶（未发育完全的晶体胚胎），按它们的外形可以分球维晶、串珠雏晶、发雏晶、针雏晶、棒雏晶、树枝雏晶和羽雏晶等若干种。
半晶质结构：组成岩石的物质既有结晶矿物，也有火山玻璃。形成这个结构的岩石，其结晶作用的条件介于前两者之间。这种结构以新鲜的中性火山熔岩最为常见。
构造特征
构造是指岩石不同组成部分（矿物集合体）在空间位置上的相互关系以及充填方式所决定的特征的综合。而构造的形成则以地质因素为主要条件。所谓地质因素，它包括内力因素、外力因素和变质因素，也就是破坏物理化学平衡的外部作用。火山岩常见的构造有以下几种：
绳状构造：这指的是熔岩流表面的形态特征。粘度较小，容易流动的基性熔岩，当它凝固时，在其表面常常具有显示熔岩特征的形似绳状或索状的凝固物，这种凝固物表面有时光滑闪亮，夏威夷人称它为绳状熔岩。它反映的外观形态，相应地称为绳状构造。这种绳状构造常见于基性熔岩表面，在基性熔岩发育的夏威夷王国地区十分常见。中国黑龙江省“五大连池风景区”的第四纪基性火山岩中也能见到，“绳”的直径为几厘米，大的达几十厘米，当地人称它为石龙。
熔块构造：它与绳状构造一样，指的是熔岩流表面的形态特征。其特点是熔岩流表面由无数大小不一的棱角状熔岩碎块堆积而成，夏威夷人最早称这种熔岩为“块状熔岩”，中国黑龙江五大连池一带当地人形象地把它叫做“翻花石”。由于它杂乱无章地突出在熔岩流表面，形似丘状，因此沃尔弗逊又把它称之为“熔岩丘”。这种熔岩碎块堆积物通常是在粘稠熔岩的顶部和前缘首先冷凝成一层薄壳，由于它导热性较差，薄壳内熔浆尚未冷凝，在流动过程中，使顶部冷凝薄壳发生破裂并相互摩擦、挤压、碰撞、翻滚而形成的，因此它一般出现在较酸性的熔岩流表面。
气孔构造和杏仁构造：处于地下深处的岩浆多数都富含气体(即挥发分)，但当岩浆喷出地面时，由于压力减小，气体便立即逸散，因而在许多熔岩中都会产生气孔构造。气孔的数量在不同的熔岩或熔岩的不同地方相差较大。如果气孔总体积占熔岩总体积30%以上，则可称为多孔构造。要是气孔再增多超过50%时，可称为熔渣构造，在气孔多到致使熔岩能漂于水面时，这就称为浮岩构造。
气孔的形态是多种多样的，有圆形、椭圆形、圆柱形和其他不规则形。气孔大小一般为几毫米，有的达几十毫米。如果气孔被次生矿物所充填，则称为杏仁构造，充填成杏仁体的最常见的次生矿物是方解石、玉髓(或石英)、沸石以及无定形水化镁铁硅酸盐。
枕状构造：这是海相玄武质熔岩的重要标志。它是熔岩流喷出火山口后在一个较陡的海底斜坡的水体中分离而形成的椭球状实体。这种实体因淬火而表面玻璃化，有时这些表面的玻璃与实体脱落而形成橙玄玻璃。在野外，有人易把枕状熔岩的岩枕与球形风化的球体相混淆。须知岩枕具一定的内部结构和堆积特点。横切岩枕断面可以观察到，岩枕外壳光滑且多为橙玄玻璃或隐晶质；岩枕内侧为橄榄石斑晶的玄武质岩石，并有细小的气孔环绕椭球体分布；岩枕核部多为多斑的玄武质岩石，而且常具一个大的空腔。
柱状节理：柱状节理是热的均一岩浆体经历冷却固结时在垂直于冷却平面方向从上向下具规则破裂而成的柱体。这种柱体的横断面应为具最低能态的正六边形，但有时因岩浆体的非均一性或冷却速度的变化，也可形成非六边形的柱体。
柱状节理多见于玄武质熔岩，但在流纹质火山岩、熔结火山碎屑岩中也有发育。柱状节理常在溢流相的喷出岩中出现，但在次火山岩相、火山口堆积相甚至不协调的板状侵入体（脉岩）中也可见到。
此外，火山岩还有熔岩空洞构造、波状构造、块状构造、流状构造、流纹构造和似流纹构造、珍珠构造和假珍珠构造、石泡构造和球泡构造、异离斑杂构造和旋涡构造等构造。
形成原因
火山岩是炽热岩浆通过火山喷发至地表（或接近地表）迅速冷却而形成的。地下深处的岩浆喷出到地表，或喷出到地表附近而固结成岩石。从岩浆到生成岩石这段时间要经过各种过程。作为火成岩源的岩浆即初始岩浆，通常认为具有玄武岩的成分，很可能发生在硅镁带，因局部压力的减少或温度的上升，硅镁带的固体逐渐变为液体状态。
在陆相地区，由于硅镁带的上限距地表约30-50公里，岩浆上升时要通过大陆的硅铝层，由于和更低温的岩石相接触，所以岩浆本身也因冷却而产生结晶作用，或者把硅铝带的物质掳入到岩浆中而加以同化，或者由于其他作用的影响，使岩浆的化学成分逐渐发生变化。因此，喷到地表的岩浆很少是初始岩浆原来的成分。大洋上的岛屿多由玄武岩质熔岩所构成，它们未经硅铝带而直接喷出到地表，所以其成分与初始岩浆较为接近。
分布区域
有火山喷发的地方就有火山岩，从世界范围来看，约有82%左右的火山分布在太平洋及爪哇地区，如安第斯山脉、墨西哥、西印度群岛、阿拉斯加州、阿留申群岛、堪察加半岛、千岛群岛、日本、菲律宾群岛、印度尼西亚群岛、新西兰等，18%左右分布在非太平洋地区。火山不但分布于太平洋的边缘，并且也分布在洋中海岛上。同样的，火山不但分布在阿拉伯半岛，零星地发生在中大西洋海岭，与卡尔斯伯格海岭的一部分，并且也发生在非洲大陆上。如加迈因岛、亚速尔群岛、佛得角群岛和阿森松群岛等岛屿和亚平宁半岛、西西里岛及东非裂谷带。世界火山岩分布草图如下图所示。
分类与命名
大类划分
所谓火山岩，就是指成因上与火山作用密切有关的岩浆岩。由于火山作用的阶段和火山喷发的强度不同，因而火山岩形成的条件和产出的方式也不完全一样。它反映在岩石的结构和构造上就会产生较大的差异。根据这些差异，可将火山岩大致划分成如下三个大类：
火山熔岩：通称熔岩。它是液态岩浆喷溢出地表的产物。结晶程度一般较低，通常呈半晶质或全玻质。虽然全晶质也不难发现，但矿物粒度很细，以显微晶质或隐晶质为多见。构造以流状构造和气孔杏仁构造为主。
火山碎屑岩：它是火山强烈喷发(爆发)的产物。主要由火山碎屑物质堆积而成。凝灰结构很普遍，火山角砾结构和集块结构也较常见。在火山碎屑沉积中存在3种碎屑：（1）新生熔岩的碎屑（如浮石和火山渣）和玻屑。（2）单个晶体是由新生熔岩中的斑晶因碎屑化作用而释放出来的晶体。（3）岩屑来自老地层中任何岩石（通常是指熔岩）的碎屑。
次火山岩：是火山作用的地下生成物。外貌上很像熔岩，但结晶程度往往比熔岩要高一些，通常呈全晶质斑状结构，火山玻璃很少存在。气孔杏仁构造不如熔岩发育。
按化学成分分类命名
国际上广泛使用的火山岩化学成分分类原则主要依据常量元素含量进行分类，通过采用化学方法进行分析，且根据其相对于二氧化硅的总碱（钠和钾）作图，从而得出全碱-硅质图或TAS图。火山岩是根据其化学成分和结构命名的，根据化学成分用TAS图解命名火山岩。
TAS图中用w(SiO₂)/%和w(K₂O+Na₂O)/%分别作为横纵坐标将火山岩分为15种类型：流纹岩、英安岩、安山岩、玄武安山岩、玄武岩、苦橄玄武岩、粗面岩（标准矿物石英 Q<20%）或粗面英安岩（Q>20%）、粗面安山岩、玄武粗安岩、粗面玄武岩、响石、碱玄质响岩、响岩质碱玄岩、碱玄岩（标准矿物橄榄石Q<20%）或碧玄岩（Q>20%）、副长石岩。
对其中高镁 MgO>18%火山岩划分为麦美奇岩（TiO₂>1%）和科马提岩（TiO₂<1%）：MgO>8%和 TiO₂<0.5%的火山岩称为玻（质）古（铜）安山岩。根据钾钠相对含量还可划分出夏威夷岩与钾质粗面玄武岩，橄榄粗安岩与橄榄玄武粗安岩，歪长粗面岩与安粗岩6个亚种。根据Al和Fe的相对含量又分出钠闪碱流质和碱流质2类。
按是否有某种矿物或矿物群分类
按照是否有某种矿物或矿物群，火山岩可分为四个系列，不过每个系列中都含有铁镁矿物。
(1)只含准长石的系列：但有时含10%以下的长石；
(2)含准长石和长石(10%以上)的系列；
(3)只含长石的系列：但有时含10%以下的硅酸矿；
(4)含长石和硅酸矿物(10%以上)的系列。
按着(1)-(4)的顺序，对SiO2的饱和度逐渐增加，同时对SiO2的碱含量比逐渐减少。
按酸度分类（以熔岩为例）
按照 SiO₂含量的多少，可把熔岩分为超基性熔岩、基性熔岩、中性熔岩、中酸性熔岩、酸性熔岩。
超基性火成岩：SiO₂含量小于44%，代表岩石为苦橄岩、霞石岩、科马提岩等；
基性火成岩：SiO₂含量44%~53%，代表岩石为玄武岩；
中性火成岩：SiO₂含量53.5%~62%，代表岩石有安山岩、粗安岩、粗面岩、响岩等；
中酸性火成岩：SiO₂含量62%~70%，代表岩石为英安岩；
酸性火成岩：SiO₂含量大于70%，代表岩石有流纹岩、英安流纹岩等。
类似的，火山碎屑岩也可分为超基性碎屑岩到酸性碎屑岩几种类型，次火山岩也可分为超基性次火山岩到酸性次火山岩几种类型。
火山岩的力学行为
火山岩的力学行为与其微观结构密切相关，如孔隙度、孔径分布等。火山岩通常含有微裂纹和孔隙，孔隙形状比较复杂，孔隙度可以从0到1不等，孔隙度、孔径的大小、形状以及蚀变情况会对火山岩的单轴抗压强度产生影响，而且水的存在、应变速率和温度也会影响单轴抗压强度。火山的力学行为包括火山的脆性行为和韧性行为，脆性行为的典型特征是剪切断裂的形成以及孔隙度和渗透性的增加。韧性变形可以是分布式的（碎屑孔隙塌陷）或局部的（压实带），其特征是孔隙率和渗透率降低。
应用领域
建筑材料
火山岩是一种珍贵的多孔形石材，含有丰富的钠、镁、铝、硅、钙、锰、铁、磷、镍、钴等几十种矿物质。因其表面均匀，布满气孔，色泽颇有古韵，又兼具抗风化、耐磨抗腐、阻热耐高温、吸声降噪、吸水防滑、导电系数小、无放射性等特性，且能够调节空气湿度，改善生态环境，常被用于高档建筑的内外墙装饰，如酒店、别墅、市政道路园林等。
按建筑上的使用情况，火山岩常见如下分类：（1）按照形态和用途的不同可分为：火山岩板材、火山岩砌体、火山岩砾石料和滤料等，颜色主要有灰黑色和深红色；（2）按切面不同可分为：传统的机切面、哑光面、仿古面、刚刷面、英山红面、自然面、劈开面等；（3）按火山岩孔径大小可分为：细孔火山岩、中孔火山岩和大孔火山岩。
水处理
火山岩滤料是用在曝气生物滤池的生物填料，主要用作生物水处理的生物载体。同时也能够处理市政污水、河湖环境水、可生化的有机工业废水、生活杂排水等。
景观
具一定火山结构的火山岩，经历不同变质过程的变质岩、各种有用矿物集合体聚集而成的矿床，岩石风化后形成的风化产物以及它们构成的各种地质单元，它们在空间上有一定格局，有各自的造型功能。特别是地壳运动的作用，形成了地质构造形迹、地质块体，构成了千姿百态的形色组合和造型各异的地质景观。中国比较有名的火山岩景观有河南信阳金刚台国家地质公园世界地质公园、长白山火山景观、五大连池火山景观、腾冲火山景观、北海涠洲岛景观等。
北海涠洲岛是中国最大的死火山岛，岛上99%以上的地平线地层是由火山岩堆积而成，岛上的火山岩千姿百态，各种形状都有，其火山口景观、海蚀景观、热带植物景观、生物和天象景观已经吸引了无数游客前来观光。主要景点有绝壁览胜、龙宫探奇、平台听涛、百兽闹海等。
提供矿产资源
在与不同岩浆系列和构造条件相联系的各种火山作用过程中，含矿的火山喷气和火山热液活动，可以形成各种不同矿种、不同类型的金属和非金属矿产。在火山岩地区，含矿流体成分复杂，物理化学参数值区间宽广，火山流体具有很大活力。含矿的火山流体可以直接沉淀成矿，且又常引起围岩发生蚀变，淋滤成矿组分形成矿床；在大洋区域，洋中脊、洋中海山等地方，形成与细碧角斑岩系有关的含铜、锌、黄铁矿型矿床、铅锌硫化物矿床等；在岛弧及活动大陆边缘形成的矿床常具有过渡特征，火山成因的矿床甚为发育且类型繁多，如多金属及铅锌矿床、火山热液型铀矿床、斑岩型矿床、金一银矿床、金-黄铁矿-硫砷铜矿重晶石脉状矿床、流纹岩、流纹质凝灰岩中的浸染型萤石硅玻矿床等。
历史
自距今1.6亿年时，发生了大规模岩浆运动和火山爆发，届时也是地球火山喷发最猛烈的时期。火山喷发断断续续延续了6000万年。晚侏罗世至早白垩世时期，中国东部发生多次大规模岩浆侵入地壳和火山喷发事件。由于经历了几千万年，有些地方火山岩堆积厚度可达3~3千米，如浙江省全省大部分均为火山岩所覆盖。在距今1000万年前后，再次发生了岩浆活动，但是规模小很多，也只延续了几十万年。但却形成许多地质奇观，许多地方已成为世界地质公园。比如中国南京南面的方山，也是一个大的火山口，人们在那里可以见到火山喷发形成的火山岩，甚至还有当年火山喷发时喷出的火山弹和碎块。
参考资料
火山岩.术语在线.2024-06-04
IUGS Task Group on Igneous Rocks .www.iugs.org.2024-06-08
The mechanical behaviour and failure modes of volcanic rocks: a review.springer.2024-06-15