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火山巖是福建省地表和近地表極其常見的一類重要火成巖石。從元古代(可能有太古代)開始到第四紀晚期以來漫長的地質歷史時期中,地表以下的巖漿沿著斷裂或其他薄弱地段快速涌出或噴發到海洋與陸地表面。有的在地表或水中流動冷卻成火山熔巖,有的巖漿或巖石、礦物的碎屑從空中降落到地面形成火山碎屑巖。以這兩種巖石為主所組成的巖石即為習稱的火山巖。在陸地氧化環境形成的火山巖稱陸相火山巖。在海水中還原環境下形成的火山巖為海相火山巖。因而兩類火山巖各具不同的特征。泥盆紀以前主要是海相火山巖,如前震旦紀、震旦紀、早古生代火山巖。其后主要為陸相火山巖。已知活動規模大小及時間長短不等的火山活動達15次之多。持續時間為22~26億年。 火山巖按二氧化硅含量可分為超基性、基性、中性、酸性四大巖類。其中以酸性火山巖(流紋巖、英安流紋巖)為主,約占85%;中性火山巖(英安巖、安山巖)約占10%;基性火山巖(玄武巖)小于5%;超基性火山巖罕見。按堿性組分含量,僅在明溪等地超基性火山巖中有堿性火山巖—玻基橄輝巖。已變質成片巖的堿性火山巖有南平、建甌、尤溪一帶的細碧巖和角斑巖。 (一)中生代以前的火山巖為海相噴發 主要分布于閩北、閩西元古界、震旦系和部分古生界等地層中,多呈夾層產出,已變質形成變粒巖、片巖,巖石有斜長(二長)變粒巖、鈉長變粒巖、斜長角閃巖、綠泥片巖、角閃片巖、綠色片巖等。原巖為玄武巖、細碧巖、石英角斑巖、英安巖、英安質凝灰熔巖、流紋巖、流紋質凝灰巖及火山碎屑沉積巖等。 (二)中、新生代火山巖 1.晚三疊—早、中侏羅世火山巖 零星分布于福建西部少數斷陷盆地。呈中心式噴發。多為夾層。巖性有玄武巖、玄武安山巖、安山巖、安山質凝灰熔巖、熔結凝灰巖、英安斑巖及少量流紋巖、火山碎屑巖等。厚10~253米。主要屬拉斑玄武巖系列。 2.晚侏羅—白堊紀火山巖 以政和—華安一線為界,分成閩東與閩西兩個火山活動亞帶。閩西亞帶的火山巖零星分布于光澤、浦城、泰寧、明溪、沙縣、永安、大田、上杭等地。閩東亞帶可分為福安—南靖、壽寧—德化等北東向展布的火山巖帶及北西向的寧德—浦城火山噴發帶。在各個地區,均已發現規模大小與噴發情況不同的各種類型的火山構造。如德化石牛山環狀破火山洼地、福清鳳跡火山穹窿、沙縣大佑山沉積火山洼地等。 (1)晚侏羅世火山巖 分布廣泛,尤以東部為最。組成長林組—南園組和坂頭組下段—上段兩個沉積—噴發旋回。巖性沿中性—中酸性—酸性演化。長林組火山巖呈夾層產出,下部夾安山巖,上部夾流紋質凝灰熔巖、凝灰巖,為晚侏羅世大規模火山噴發的前奏;南園組以中酸性—酸性熔巖、火山碎屑巖為主,沉積夾層極少,為火山噴發的鼎盛時期,下部為安山巖、英安巖夾火山碎屑巖:中下部為流紋質凝灰熔巖、熔結凝灰巖、流紋巖、凝灰巖夾火山碎屑沉積巖,中上部為英安巖、流紋英安質凝灰熔巖、熔結凝灰巖夾少量酸性熔巖、凝灰巖,局部熔巖與粒狀碎斑熔巖過渡,上部為流紋質晶屑凝灰巖、熔結凝灰巖、流紋巖,局部夾多層火山碎屑沉積巖及中酸性熔巖;坂頭組在西部為凝灰質粉砂巖、凝灰巖、多呈夾層,在東部火山活動較強,下部為正常碎屑巖、凝灰巖夾薄層酸性溶巖,上部為流紋質凝灰巖、流紋巖、凝灰熔巖夾砂礫巖、頁巖,自下而上組成一個完整的沉積噴發旋回。晚侏羅世火山巖屬鈣堿性系列,是擠壓構造環境下形成的產物。在火山作用過程中形成的礦產有:鉛、鋅、金、銀、銅、硫鐵礦、葉臘石、明礬石、高嶺土地開石等。 (2)白堊紀火山巖 多呈火山噴發沉積盆地,廣泛見于下白堊統石帽山群中,巖性為紫紅色火山碎屑巖、玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖、石英粗面巖和鉀長流紋巖,組成3 ~4個沉積—噴發旋回,由中(基)性—中酸性—酸性(酸偏堿性)變化。沙縣組中火山巖多成夾層,以紫紅色火山碎屑巖及火山碎屑沉積巖為主,少量安山巖、流紋巖。巖石屬鈣堿性系列,是地殼由擠壓轉變為拉張狀態的火山活動產物。與火山作用有關的礦產是:銅、金、銀、鈾、鉬、硫鐵礦、明礬石、地開石、珍珠巖、膨潤土、沸石、葉臘石等。 3.晚第三紀火山巖 見于佛曇群中。為陸相超基性、基性火山巖及少量火山碎屑巖。呈中心式噴發。巖石為拉斑玄武巖、玻基輝橄巖、堿性橄欖玄武巖、苦橄(玢)巖等。已知礦產有藍寶石,石榴石、鑄石、石材等。 4.第四紀火山巖 分布于明溪、漳浦、龍海等地,主要為陸相,在漳浦沿海間有海相,巖性為玄武巖。
由于地殼的保溫作用,越向地心其溫度越高。地核因高壓呈固體狀態。而地殼之下的高溫物質呈液體狀態就是巖漿。根據現代火山噴溢而出的熔巖得知,硅酸鹽是巖漿的主要成分。其中SiO2的含量在80—30%之間;金屬氧化物如Ai2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O等占20—60%。其它如重金屬、有色金屬、稀有金屬及放射性元素等,它們的總量不超過5%。此外,巖漿中還含有一些揮發性組分,其中主要是H2O、CO2、H2S、F、Cl等。
1、外觀形狀:無尖粒狀,對水流阻力小,不易堵塞,布水布氣均勻;表面粗糙,掛膜速度快,反沖洗時微生物膜不易脫落。
2、多孔性:火山巖是天然蜂窩多孔,是菌膠團是佳的生長環境。
3、機械強度:經 質檢部門為5.08Mpa,實踐證明可以耐得住不同強度的水力剪切作用,使用壽命遠遠長了其它濾料。
4、密度:密度適中,反沖洗時容易懸浮且不跑料,可以節能降耗。
三、物理結構特點
火山巖濾料(高效掛膜輕質濾料)在物理微觀結構方面表現為:表面粗糙多微孔,這些特點特別適合于微生物在其表面生長、繁殖,形成生物膜。火山巖濾料使曝氣生物濾池不僅能處理市政污水,以及可生化的有機工業廢水、生活排水、微污染水源水等,也可在給水處理中取代石英砂、活性炭、無煙煤等用作過濾介質,同時還可對已經過污水處理廠二級處理工藝后的尾水做深度處理,其處理出水達回用水標準后可作中水回用。
四、化學結構特點
火山巖生物濾料在化學微觀結構方面表現為:
1、微生物化學穩定性:火山巖生物濾料抗腐蝕,具有惰性,在環境中不參與生物膜的生物化學反應。
2、表面電性與親水性:火山巖生物濾料表面帶有正電荷,有利于微生物固著生長,親水性強,附著的生物膜量多且速度快。
3、對生物膜活性的影響方面:作為生物膜載體,火山巖生物濾料對所固定的微生物無害、無抑制性作用,實踐證明不影響微生物的活性。