岩浆是岩石熔化成的,是什么产生高温将岩石熔化的.

实验岩石学是在实验室控制的物理化学条件下，研究矿物岩石体系相平衡和动力机理的学科。欧美习惯把矿物和岩石的高温高压实验研究统称实验岩石学，即广义的实验岩石学。

用实验方法研究矿物和岩石的尝试已有一百多年的历史。英国物理学家霍尔首次做了玄武岩熔化结晶的高温高压实验，因而被称为实验岩石学之父。华盛顿卡内基地球物理实验室于1907年建立，一般把它作为现代实验岩石学发展的起点。20世纪开始了严格受控条件下硅酸盐体系的实验研究，早期以干体系的实验为主。

美国实验岩石学家鲍温，在硅酸盐干体系实验基础上提出了“矿物反应系列”。第二次世界大战后，高温高压技术的进步使实验岩石学有了较大的发展。1948年美国实验岩石学家塔特尔设计出了冷封高压容器，改进型可用于700～900℃和四亿帕的实验。1952年美国实验岩石家约得研制的内加热高压容器能获得1500℃的高温和十亿帕的高压。这两种流体介质的高压设备成功地用于研究岩浆作用和变质作用，导致了花岗岩深熔理论和玄武岩成因理论的建立。

二十世纪50年代后，实验岩石学进入到以超高压为特征的发展时期。以1955年首次人工合成出金刚石为契机，各种超高压设备迅速发展起来，出现以固体为压力介质的各种压机，能产生高达三百亿帕的超高压。1976年美国毛河光等研制出的钻石高压腔达到了一千二百亿帕的压力，经改进后又获得了二千八百亿帕的超高压，相当于地核内部的压力。

实验岩石学不仅研究火山作用、岩浆作用和变质作用等成岩过程，而且还研究地球深部的物态和物相转变，研究矿物岩石在高温高压下的形变、波传播、磁性、电导等物性。实验资料不仅可以核查和补充地质观察，而且可作为推论人们无法观察的深部地质过程的旁证。

实验岩石学也应用于研究月岩学和陨石学。此外，实验岩石学中的高温高压技术和方法，还用于研制工业和技术的新原料，如人工合成金刚石、半导体和激光晶体、压电和光电晶体，以及耐火、陶瓷等合成材料。

研究火成岩的成因，比较有成效的是花岗岩成因研究。代表花岗岩的钠长石-正长石-二氧化硅-水体系的实验表明，其液相面随水蒸气压的升高而降低。当压力为五千万帕时熔化温度为770℃，五亿帕时共熔温度降至640℃。

把钠长石+正长石+二氧化硅，组分大于80%的天然花岗岩的成分点投影到钠长石+正长石-二氧化硅相图上，则绝大多数花岗岩的成分点都集中在共结点附近。这说明花岗岩主要是由熔融体共结形成的，大量天然花岗岩以及沉积岩、变质岩的熔化实验结果也表明，在有水存在及水蒸气压约四亿帕条件下，这些岩石的熔化温度也多在640～700℃之间。

所有这些实验结果都说明，地壳上部的硅铝质岩石因构造运动下降到20～25公里深度时，会发生部分或全部含水熔化，其生成熔体的成分就相当于花岗岩或花岗闪长岩。因此，大陆中大量的花岗岩是由地壳岩石经深熔和再结晶作用形成的，这个结论已被大多数岩石学家接受。

基性岩的成因与花岗岩不同。橄榄石-透辉石-二氧化硅体系高压实验表明，橄榄岩或辉橄岩在二十亿帕下发生无水部分熔化，产生的熔体成分相当于二氧化硅略不饱和的玄武岩浆。据此认为，玄武岩浆是超镁铁质上地幔岩石在高压下无水部分熔化形成的。

当岩石受到变质作用时，它们的矿物组分和结构构造会发生重结晶和改造，其新生成的矿物组分取决于变质的温度、压力等物理化学条件。岩石学家把相近温度压力条件下形成的、代表一定变质岩石的矿物组合划分成组，叫变质相。

混合岩化和花岗岩化等作用的发生条件和机理，也能借助于实验阐明。当存在粒间溶液时，岩石的液相面位置与有效水的含量有密切关系。当有过剩水时角闪岩、云英闪长岩和花岗岩的初熔曲线彼此分开不远，表明混合岩形成于同大多数地壳岩石相当的深度中。这个混合岩形成的温压条件已是区域变质作用的极限条件。因此区域变质作用的通常产物是粒间花岗岩熔体，而达不到闪长岩的水平。

人们可根据地表出露的深成岩研究地壳物质的化学和矿物成分，但要了解几十、几百公里以下地球深部的物质就困难了。利用地震测量和高温高压实验等方法，可对地幔物质进行探索。地震波在地球里传播速度的研究表明，地幔是固态物质组成的，且随深度增加物质密度不连续地增大。

地幔物质究竟以什么物相的形式存在以及它们如何随深度而变化，这长期以来一直是个谜。超高压下的实验研究发现，镁橄榄石在1000℃和一百三十亿帕下相变为变尖晶石，在三百三十亿帕以上又转变为尖晶石和方镁石；斜方辉石在超高压下亦变成密度更大的尖晶石和超石英；在更高的冲击波压力下，硅酸盐矿物趋于转变为密度更大的氧化物。如橄榄石在1500℃和二百六十亿帕下变为钙钛矿、尖晶石和方镁石等。现已查明地幔是由超镁铁质的固相物质组成的，其物相随深度而变化。上地幔物相有辉石、橄榄石、石榴子石等，它们组成的岩石被称作地幔岩。

实验岩石学有一定的局限性。实验室的条件较之自然过程总是大大简化了，实验时间与漫长地质过程亦无法比拟。不过这些局限性会随着实验技术的完善而逐步缩小。

现在，实验岩石学正朝着更复杂，因而更接近自然条件的多元体系，和含多种挥发组分的复合体系的实验研究方向发展，朝着探索地球更深部秘密的超高温超高压实验发展。热力学、动力学与实验研究的结合可以互相补充和订正许多数据资料，从而把实验岩石学推向更精确的定量阶段。地质地球化学过程的动力学可能成为这个领域未来探索的主要课题。

地质学其他分支学科

地质学概述、构造地质学、板块构造学、矿物学、成因矿物学、矿床地质学、地层学、层序地层学、地震地层学、生物地层学、事件地层学、冰川地质学、地震地质学、水文地质学、海洋地质学、火山地质学、煤地质学、石油地质学、区域地质学、宇宙地质学、地史学、古生物学、古生态学、古地理学、沉积学、地球化学、岩石学、实验岩石学、工程地质学

用实验方法研究矿物和岩石的尝试已有一百多年的历史。英国物理学家霍尔首次做了玄武岩熔化结晶的高温高压实验，因而被称为实验岩石学之父。华盛顿卡内基地球物理实验室于1907年建立，一般把它作为现代实验岩石学发展的起点。20世纪开始了严格受控条件下硅酸盐体系的实验研究，早期以干体系的实验为主。

二十世纪50年代后，实验岩石学进入到以超高压为特征的发展时期。以1955年首次人工合成出金刚石为契机，各种超高压设备迅速发展起来，出现以固体为压力介质的各种压机，能产生高达三百亿帕的超高压。1976年美国毛河光等研制出的钻石高压腔达到了一千二百亿帕的压力，经改进后又获得了二千八百亿帕的超高压，相当于地核内部的压力。超高压实验有力推动了地幔物态和结构的研究。

毛河光七岁时随其家庭去台湾。1959年进入台湾大学地质系并于1963年取得学士学位。1964年他到美国罗泽斯特大学研究院成为· 巴西特和 高桥的研究生。当时他的两位导师正计划把刚刚由美国国家标准局· 瓦尔根布尔格等人发明的金刚石窗口压腔移植过来, 并建立一个研究矿物在高温高压下的性质的实验室。毛河光对这一新技术很有兴趣并立即显示出他的出色的工作才能, 使他的导师大为赞赏。

首先他接受了对铁和铁镍合金的压缩作进一步的测量的任务。他有条不紊地默默工作, 发现导师们先前的工作是错的。他纠正了这一错误并且继续把测量范围延伸到更高的压力和扩大到其它的成份。这使他很快于年获得了硕士学位并完成了两篇重要著作, 论述了如果地核主要是由铁合金组成的话, 那么就能够予期地核有些什么性质。接着他开始攻读他的博士学位。其研究课题是丫相橄榄石的压缩系数的测量。他创造了在很短时间内完成一项重要工作的记录, 并提交了一篇论文, 为建立一系列地慢模型提供了有价值的资料。与此同时他的导师们对很感兴趣, 这不仅在于这是一个很好的压力内标, 而且在于已有报道说它在很低的压力下一千巴发生相变。于是他们在这一压力范围内努力寻找相变的证据, 但是一无所获。当他们几乎要发表这一否定的结果时, 毛河光注意到在使用作为压力内标的实验中, 有一些额外的线条出现在某些样品的射线衍射上。他测量了这些线条，发现竟是的高压相。但是这一相变并不是发生在一千巴之内, 而是接近千巴。在当时这一压力是在静态高压装置中所达到的最高压力之一。 毛河光，利用高压让“钻石快速长大”的专利方法实验，五月间在日本及美国公开发表了一颗十克拉的钻石，震惊学术界和珠宝界。

过去号称要百万年才能结晶的昂贵钻石，总是伴随着美丽浪漫的传说，彩钻甚至被形容为与彩虹相伴的星星坠入凡尘。不过毛河光却有点杀风景的说：“牛粪就可以做钻石。”颠覆了一般人对钻石的价值观。 毛河光预言：“廿一世纪是钻石的年代！廿世纪最重要的发明是电脑，廿一世纪最重要的发明是会长大的钻石！有一天，价廉物美的钻石会取代矽在半导体的角色，矽谷会变成钻石谷，将使人类科技进入另一世界。”

犹如古代点石成金的术士般带动风潮，当三年前他们公开发表CVD钻石的研究申请专利后，全世界有百家实验室一窝蜂投入这种CVD（Chemical Vapor Deposition化学气象沈淀）钻石研发，但因无法突破钻石生长的速度，后来纷纷退出，毛河光等人则是耗费百万美元不断实验，终于发现了钻石迅速长大的秘方。今年五月他们先在日本举办的第十届国际新钻石科技会议发表了一颗十克拉、透明无色的CVD钻石，接着以Very Large Diamonds Produced Very Fast“大钻石量产快”的标题，在美国的实用钻石会议上发表，媒体立刻大幅报导，因为过去研究以CVD方法长出来的钻石，普遍带棕、**，无法做高级珠宝，且做三克拉都很难，但他们却大突破做到十克拉无色的透明钻石，等于是CVD钻石的大跃进。九月间他来自台湾的学生颜志学博士将一颗二克拉的钻石，在华盛顿拿给一位具有GIA美国宝石学院珠宝鉴定资格的专家鉴定，那名专家研究了半天，好奇地问他钻石是从哪儿来的，因为那带有稀有的粉红闪光，而切割的方式也很特别，专家语带保守的估计“应该要廿万美金吧！” 颜志学得意的告诉他这是颗CVD钻石，让跌破眼镜的专家张口结舌，忙追问他们大概成本多少，他随口回答：“大概五千美元吧！”那位专家难掩内心的激动，原本拿着镊子钳着钻石观察，当下手剧烈的颤抖到握不住镊子。

其实这颗钻石直接的成本甚至不到五千美元，除了以一块成色不错、厚度五毫米的天然钻裸石为母石外，他们利用高纯度甲烷（可由牛粪或垃圾等物产生的沼气）、加上氢、氮等气体辅助，在微波炉中以高压方式，让甲烷中与钻石一样的碳分子不断累积到钻石原石上，钻石就一层层增生，长高长厚了。

这颗两克拉的粉红钻是经过一周“长”出来的，他们用实验室的雷射光切割后，再花了一百美元，请师傅用基本的Brilliant cut，车成一颗上圆下尖的基本款钻石。

这颗“长大”的钻石，品质与天然钻石几无二致，肉眼难辨，震惊了珠宝业界。全球知名的宝石分级、鉴定机构GIA对此大感兴趣，其研究部门的工程师一再连络他们，希望了解这种钻石的特性及鉴定方法。

连收藏最著名的温斯顿蓝钻“希望之钻”的华盛顿史密森协会，其矿物部门主管波斯特闻讯也好奇，特别跑到他们的实验室演讲。

目前已有多个国际知名的钻石大厂正在和他们洽商如何投资量产，一旦投资量产，将全面改变大家对钻石的价值观，并冲击整个钻石市场。但毛河光却说：“珠宝其实是钻石最没有价值的部分，它只是虚华的装饰品，钻石的价格都是人为炒作的，在我看来钻石价格不该那么贵，钻石大量生产后，可以更平价，有更多元的功能，钻石除了硬度最高，还是很好的导热及切割、研磨的工具，未来可以在医疗上及电子元件上有很大的用途。” 他强调钻石比矽好一千倍，未来可以取代矽在半导体里的角色。“到时候矽就会成为恐龙（历史名词）了”。

虽然国内半导体公司的工程师目前对于这样的说法，还觉得“不可思议，怎么可能用昂贵的钻石来取代矽？”但钻石大量生产后变得平价，未来谁说不可能呢？科学的演进不就因为很多伟大的梦想吗！ 毛河光和研究伙伴赫姆利，最近以建立“探测物质在超高压力下性质变化”的研究方法，并分析出物质在不同的高压下相变及电性、磁性的变化，荣获巴仁奖（Balzan Prize），并获颁一百万瑞士法郎奖金（约合新台币两千六百廿四万元）。

巴仁奖是由意大利记者巴仁的家族设立，每年由廿位欧洲的科学家和学者负责评选、颁奖，先前的得奖者包括：诺贝尔基金会、已故教宗约翰十三世、德蕾莎修女、台湾中央研究院生物组院士李文雄。毛河光还因在矿物科学方面的成就，同时获得瑞典皇家科学院爱明诺夫奖（Gregori Aminoff Prize）和美国矿物学会罗勃林奖（Roebling Medal）两项国际大奖，他也是这两项大奖的第一个得奖华人。 毛河光目前是美国卡内基研究院地球物理实验室的负责人，为了解各种物质在不同高压下，会有何变化，他使用硬度最高的钻石，做成针尖只有零点几毫米的压砧（因接触面积愈小，压力愈大，例如高跟鞋跟踩人，比皮鞋鞋跟踩人还痛），压在受测物质上，并施加超过一吨的力量，再以X光、雷射、中子束等各种方式，观察受测物质的变化。

毛河光已可做到三百万大气压的压力（地表为一大气压，一百公尺深的海底为十一大气压），相当于地下五千公里深的压力，他发现各种物质（包括气体）在这种压力下都可被压成固体；连不能导电的非金属硫也能变成金属，再加压会成为无电阻的超导体。

毛河光研究团队还研究出制造钻石的方法，他说钻石是碳元素在地底超高压下形成，可利用高压方式，让高纯度甲烷中与钻石一样的碳分子累积到原钻石上，让钻石长大，他认为这些人工钻石未来可能取代半导体产业中的矽，做出更小、更快、更省电、更耐热的晶片，把电脑主机缩小几百倍。

毛河光最近更跨入能源及生命科学领域研究，像氢气燃烧会变成水，是完全无污染燃料，但氢气要变成液体，须在摄氏零下两百五十三度，难携带，毛河光研究发现，在两千大气压下，水和氢气可结合为“水化物”，若加入一些特殊物质，可将这种水化物分解温度提高到摄氏五度，往后只要用冰箱就可携带，对能源短缺危机，将是一大福音。