（一）高位岩浆房的成分梯度和形成机制
地下深部形成的岩浆在上升过程中除一小部分可直接喷出地表外，大部分岩浆喷发前在地壳浅部聚集，形成高位岩浆房，所以岩浆的分异作用主要是在高位岩浆房中进行的，导致岩浆房成分梯度和分带性的形成。
通过对本区一些火山机构内火山作用产物，特别是火山碎屑流堆积物的详细研究发现，其矿物和化学性质在剖面上呈规律性的变化。喷发序列绝大多数表现为岩浆喷发物的演化程度（酸度）随喷发作用的进行而逐渐降低，表明喷发前岩浆房中就存在着这种梯度变化的现象。但由于岩浆房的喷发往往是从顶部开始的，所以其成分变化的序列往往与大规模火山碎屑堆积物中所见到的情况相反，即岩浆房的顶部富硅，而向下基性程度相对增大。总结本区岩浆房中成分梯度的特点，可将它们归为5种类型（图4-32）。当然，由于岩浆的喷发量在一般情况下仅是岩浆房实际体积的一小部分（一般不超过1/10），所以这里所反映的仅是岩浆房内成分梯度的那部分可直接观察到的情况。
图4-32 本区岩浆房梯度的类型及SiO2含量的变化范围
图中实线表示成分连续变化的情况，虚线和问号则表示成分可能是连续的
（1）高硅流纹质岩浆房
高硅流纹岩系指SiO2含量大于75%的火山岩（换算成无水），这类岩浆房中SiO2的变化范围很小（小于5%），但Na、K、P、Mg、Ca、Ti、Fe等元素的变化范围很大，而一些微量元素的梯度更陡，由于该类岩浆房中的粘度大，斑晶矿物的含量较低，所以矿物的分离结晶不是化学梯度形成的主要机理，而主要是元素在液态下扩散分异（包括索列特扩散和对流扩散）作用的结果。
浙江寿昌火山构造洼地Ⅱ旋回火山岩是该类成分梯度的一个典型实例，图4-33中元素的富集系数，为对比起见，图中同时绘有性质类似的美国加利福尼亚州比晓普凝灰岩中元素的富集系数。从图中可以看出，寿昌Ⅱ旋回火山岩中元素的富集特征与比晓普凝灰岩中的类似，只是富集程度总的来说偏小，这可能是由其全碱含量相对较低所决定的（前者w（K2O+Na2O）=5.65%～8.42%，而后者为8.7%～8.85%）。该类岩浆房最重要的特征是重稀土在岩浆房的上部富集，而轻稀土在下部富集，以及Na在上部富集而K在岩浆房的下部富集。
（2）高硅流纹质与流纹英安质岩浆房
该类以高硅流纹质岩浆的喷发开始，然后突然过渡到流纹英安质，中间往往有一小的成分间断（SiO2约5%），如浙江山门双尖山破火山上段，早期喷出的岩石中SiO2一般在75.2%～77.0%之间，以后突然变为SiO2为70%的组分，而缺少SiO2在70%～75%之间的岩石。这表明岩浆房中客观存在着此成分间断，高硅流纹质岩浆是以“帽子”的形式存在于该类岩浆房的顶部。相对于下部的流纹英安质岩浆而言，该高硅质“帽子”中富集K、Mn、HREE以及其他一些大离子亲石元素。特别是一些容易形成络合物的高价元素（如Nb、Mo、U、Cu等）在顶部岩浆层中强烈富集的现象表明挥发分络合作用对于此高硅流纹质岩浆层的形成具重要影响。在该高硅流纹质岩浆层的内部，Be、B、V、Zn、Cu、U、REE（Ce、Eu除外）向上部强烈富集，Ga、Zr、Sr、Na等也向上部富集（图4-33），表明挥发分络合对于其中成分梯度的形成继续起决定性影响。但下伏流纹英安质主岩浆体内成分梯度的变化特征几乎与上覆高硅流纹质岩浆“帽子”内的情况完全相反，Be、V、Zn、Zr、Ba、Sr、Pb、U以及稀土元素都是向下部富集，这与斜长石、角闪石、锆石等矿物含量向下增加的现象是相协调的，表明矿物的分离结晶对这部分岩浆中成分梯度的形成起重要作用。上、下两个岩浆体内成分梯度形成的机理完全不同，成分梯度的形式也完全相反，这是本类型的一个最重要的特征。
图4-33 高硅流纹质岩浆房中元素的富集系数
图中实线为寿昌Ⅱ旋回火山岩，虚线为比晓普凝灰岩
（3）流纹质到英安质岩浆房
这种类型的岩浆喷发以流纹质开始，随火山作用的进行而过渡为相对贫硅而富斑晶的英安质，有些晚期未见明显的英安质岩浆喷发而显示单调的低硅流纹质，如浙东Ⅱ旋回山头郑破火山口陷落后的火山碎屑流堆积物。而另外一些早期可有少量的高硅流纹质岩浆喷发，这表明：①那类仅有高硅流纹质喷发的岩浆房也可能下伏有较贫硅的岩浆，只是没有喷发而已。基于这一点，那些有大规模高硅流纹质岩浆喷发的岩浆房应是成熟度最高的。②那些以英安质为主的岩浆房，若条件允许，在其顶部可分异出流纹质，甚至是高硅流纹质的岩浆。
浙江寿昌火山构造洼地Ⅰ旋回所代表的是流纹英安质岩浆房顶部分异出少量（较薄）的高硅流纹质岩浆的一个典型实例。岩石中SiO2含量总的来说自下而上逐渐降低，仅局部层位有些重叠，如第四阶段的上冷却单元下部岩石中SiO2含量较下冷却单元上部SiO2的含量要高些，表明下冷却单元喷出后残留于岩浆房较深部位的岩浆进一步发生了分异，在顶部又一次形成了相对富硅质的岩浆。Al2O3含量在剖面上的变化曲线与SiO2的曲线形状很类似，只是梯度情况完全相反，因而在图上显示出Al2O3与SiO2近于轴对称的图式。同样K2O和Na2O含量在剖面上的变化也呈互为消长的关系，但全碱（K2O+Na2O）含量的变化较小，自下而上（随SiO2的降低）仅有微弱的增加趋势，TiO2、P2O5含量在剖面上自下而上也有增加的趋势。微量元素Ba、Sr含量几乎无例外地都是自下而上增加的（但第四期喷发的两个单元间有些重叠，同样表明下部单元喷发以后，岩浆房又经历了短暂时期的分异）。所有这些元素成分梯度变化的情况都与斜长石、钾长石斑晶含量向上增加，副矿物锆石、磷灰石向上略有增加（特别是在第四期火山岩中），石英斑晶含量向上降低的现象是一致的。表明岩浆房中这些斑晶矿物的结晶沉降（斜长石、钾长石、少量的磷灰石和锆石）和上浮（石英）是引起岩浆房成分梯度的主要机理。
在w（Ce）/w（Yb）与δEu的关系图上（图4-34），从英安质经流纹英安质到高硅流纹质岩石，其中w（Ce）/w（Yb）值几乎保持不变，而δEu有较大的变化，同样表明长石（斜长石和钾长石）的分离结晶对岩浆房中成分梯度的形成起重要影响。
图4-34 浙江寿昌火山构造洼地Ⅱ旋回火山岩的w（Ce）/w（Yb）与δEu的关系图
（4）高硅偏碱性岩浆房
这种类型与第一类的高硅流纹质岩浆房相似，所不同的是它的碱度更高，且钠的含量接近甚至大于钾，以至于出现特征的碱性暗色矿物——钠铁闪石。
该类岩浆作用的产物在本区分布较少，主要见于部分火山机构内第Ⅲ旋回火山喷发的晚期。典型实例见于福建永泰云山破火山顶部，这里SiO2的变化范围小，从75%到76.7%，但K2O和Na2O出现成倍的变化。K2O由早期的6.0%变化到晚期的2.8%，而Na2O由2.3%变化到4.2%，反映到岩浆房中，K2O在顶部富集而Na2O向下部富集，这是与第一类岩浆房中Na2O在顶部富集而K2O在顶部亏损特征的一个最重要的差别。次要元素、微量元素在该类岩浆房中都显示出陡峻的成分梯度（图4-35），这种情况显然不能用矿物的分离结晶来解释，因SiO2含量的变化太小，少量的矿物分离结晶不可能造成K2O、Na2O及其他元素含量如此大的变化，而只能归因于元素在液态下的扩散分异以及挥发分的络合作用。这类岩浆房中还有一个重要的特征，即随着碱度的增加，SiO2含量略有下降，这表明有多种分异机制在联合作用。
图4-35 高硅偏碱性岩浆房中的成分梯度（福建永泰）
由于这种类型的岩浆作用见于流纹质—玄武质双峰式火山作用的环境下，所以有理由认为，这种高硅碱性流纹岩是由低硅次碱性岩浆分异，并加入了较多的Na（和Fe）演化而成的，这些Na和Fe的加入可能与拉张环境下大量玄武岩浆在深部结晶过程中排出并向上运移的气体有关。
（5）流纹质-玄武质岩浆
流纹质和玄武质岩浆从同一火口或在同一地区交替喷发的现象主要见于本区的Ⅲ旋回，这种类型的岩浆作用与本区早白垩世开始的较明显的拉张作用是密不可分的，这是由于未经拉张的地壳不利于地幔部分熔融所形成的玄武岩浆大量地向地壳中渗透，即使渗透到地壳中的玄武岩浆在此环境下也容易与地壳物质发生同化混染或地壳部分熔融所形成的酸性岩浆混合而改变其性质。严格地讲，这种极端双峰式成分的火山岩不属于成带岩浆房喷发的一种类型，因为在绝大多数情况下，玄武岩浆与流纹岩浆并没有共存于同一岩浆房内，玄武岩浆往往是在地壳的更深部位聚集，它为硅质岩浆的形成仅仅提供了热源。至于有些双峰式的酸性端员成分变化也具规律性，其原因可能是地壳物质边熔融，熔融产物边喷发所造成的，而非岩浆房内成分梯度的反映。如福建永泰云山破火山发育早期酸性岩浆与基性岩浆从同一火口中交替性地喷发，组成多个韵律。其SiO2从约78%变化到约70%，但每个韵律中酸性喷发物的规模（厚度）都不大（约100m），而玄武岩层类似，表明地壳物质部分熔融所形成的酸性岩浆在未发生明显聚集的条件下即喷出地表，或虽有聚集但其规模还没有大到足以称之为“岩浆房”的程度。也只有如此，上地幔来源的基性岩浆才能和地壳部分熔融所形成的酸性岩浆从同一火口中交替性地喷发，因上部的酸性岩浆若大量聚集形成岩浆房，将会阻止下伏的玄武岩浆喷发。从图4-36中也可清楚地看出，该酸性端员中成分变化的特征主要是由部分熔融所造成的。
图4-36 双峰式酸性端员的La/Sm-La图解
图中箭头代表火山岩形成从早到晚的方向
（二）关于火山岩中成分变化的反序问题
虽然火山岩中正常的成分变化序列符合岩浆房中成分变化的一般规律性和岩浆房喷发是自上而下逐层排出这种理想化的常规现象，但在剖面上时有发现相反的成分变化序列，其原因可能有下列几种。
1.喷出物的重力分选
对于空落相凝灰岩，由于它们在空中滞留的时间相对较长，有利于重力分选作用的发生。除一些粗粒级的碎屑外，晶屑的比重相对较大，下落速度较快，倾向于堆积在凝灰岩单元的下部，而玻屑、火山尘的含量则向上部增加。如浙东Ⅳ旋回鼻下许锥火山内空落相凝灰岩单元的下部晶屑含量约20%，主要为黑云母和斜长石，向上晶屑含量渐减且变成以石英为主，相应地化学成分也呈规律性变化（见表4-21），其中最特征的是自上而下SiO2含量逐渐减小而Na2O、K2O、Rb、Ba、Eu等含量不断增加，但这并不反映喷发前岩浆房中的情况。
表4-21 鼻下许锥火山内空落相凝灰岩成分
注：氧化物质量分数单位为%，微量元素质量分数单位为10-6。
2.特殊的岩浆喷发方式
a.侧喷发。通常岩浆房呈上小下大的“馒头”状，最富硅质的岩浆层以“帽子”的形式存在于岩浆房的顶部，在该岩浆房大规模喷发前，若有断裂通过其边部，由于避开了顶部的富硅岩浆层而直接连通了岩浆房的较深部位与地表，而引起岩浆房下部局部层位的岩浆先喷发，紧接着或稍后该岩浆房直接打开其上的顶盖而喷出更富硅的岩浆并覆盖于早先侧喷发的产物之上，造成剖面上局部的反序现象。
b.穿刺式喷发。一个具成分分带的岩浆房，尽管最富硅的岩浆层位于最上部而倾向于先喷发，但不能排除下部岩浆穿过上覆硅质“帽子”先喷发或同时喷出的可能性。因下伏的岩浆相对贫硅，岩浆的粘度较小，更易于向上运动。下伏岩浆能否“刺穿”上覆岩浆先喷发取决于：上覆岩浆层的厚度，厚度越小越易被“刺穿”；上、下岩浆层的粘度差，差值越大越利于“穿刺式”喷发作用的发生。周伟栋（1988）曾用该机理来解释临海石岸头破火山内的反序现象。
c.岩浆房内局部存在反梯度现象。上部强烈富水的岩浆房中，随深度的增加，由于挥发分的含量渐减，熔体的聚合度不断增加，但当到一定程度时由于水含量变化的幅度变小，同时由于温度的升高，铁镁质组分的增加，聚合度又逐渐减弱，结果在岩浆房的中部形成了一个最大聚合度的岩浆层，该层之上的富挥发分部分，挥发分络合作用是成分梯度形成的主要机理，而下部元素含量的梯度主要取决于熔体的结构梯度。由于存在着最大聚合度的中间层，以及上、下两部分梯度形成的机理完全不同，可引起成分梯度的间断或局部的反梯度现象。黄光昭等人（1989）曾用该机理来解释广东潮安火山机构内Ⅱ旋回喷发物的成分变化特征。
d.岩浆边喷发边分异。只有当岩浆房的体积有一定规模，且在较长的时间内处于相对稳定状态下，岩浆房内才有可能发生充分的分异而形成明显的成分梯度。若在此之前有部分岩浆先喷出地表，而成分与之类似的另一部分岩浆在岩浆房内经分异，在顶部可形成较先前喷出物更富硅的岩浆体，这部分岩浆喷发并覆盖于前者之上则造成一种反序现象。需要说明的是，由于存在着较长的时间间隔，剖面上两岩层间往往有一沉积夹层。如浙江山门双尖山破火山早期发育的是一套成分相对较均匀的流纹英安质岩石，其上为100m厚的沉凝灰岩，接着才发育具正常成分梯度的高硅流纹质岩石。
e.开放体系间隙性喷发。有些火山的喷发是断续进行的，且持续的时间较长，前一次喷发后残留于岩浆房内的岩浆，包括一部分新加入的岩浆继续分异，在岩浆房的顶部可形成较前一次喷发物更富硅的岩浆层。这种作用可连续地多次发生而造成剖面上成分韵律性变化的特征，如桐庐五期灰流内的成分变化现象。
所以，讨论岩浆房的成分梯度必须以一次（或较短时期内的）喷发产物为具体研究对象，因为只有它才能近似地代表岩浆喷发时，岩浆层内成分梯度的瞬间情况，若把多次喷发作用，甚至把一个火山构造洼地发育的全过程作为一个整体来考虑，往往会歪曲岩浆房内成分梯度的真实情况。
（三）不同性质母岩浆的分异机制
从岩浆房成分梯度的讨论业已看出，低硅质岩浆（英安质及流纹英安质）内部的分异作用主要是通过矿物的结晶分异来实施的。不仅如此，英安质岩浆还可通过矿物的分离结晶分异出低硅流纹质岩浆（岩浆房梯度类型之三），但高硅流纹质岩浆的形成及其内部的分异则以对流分异和元素在液态下的扩散分异为主，亲石元素、挥发分以及与挥发分组成络合物的元素构成一个具有浮力的分界层，它们在岩浆房内固有的对流作用（因一个岩浆房，当其中没有建立起稳定的温度梯度，若斑晶含量小于50%时必然要发生对流）的驱使下沿岩浆房的周壁上升并在顶部聚集形成高硅流纹质岩浆（岩浆房梯度类型之二、一和四）。由此可见，不同性质的母岩浆其分异演化的途径和方式是有差别的。
图4-37 两个代表性的火山机构中的w（Ce）/w（Yb）与δEu图解
上火山岩系的母岩浆成分较酸性，类似于流纹英安质。以福建永泰石牛山火山构造洼地为例，在Ce/Yb-δEu图解（图4-37）上，由侵入相的钾长花岗斑岩经流纹质碎斑熔岩最后到高硅流纹质火山碎屑岩，其δEu值几乎保持不变，表明其中没有明显的长石分异。结合岩浆房成分梯度特征的研究（类型一、二、四），表明矿物的分离结晶对这种性质母岩浆的分异不起主要作用，而主要是对流分异和扩散分异的结果。
下火山岩系的母岩浆成分相对较基性，其性质类似于石英闪长岩。以浙江桐庐火山构造洼地为代表，在Ce/Yb-δEu图解上（图4-34），从石英闪长岩经英安质碎斑熔岩最后到低硅流纹质灰流凝灰岩，δEu值不断下降而Ce/Yb值几乎保持不变，这与寿昌Ⅰ旋回火山碎屑岩（岩浆房的第三种类型）中所见到的现象非常相似（比较图4-41）。表明灰流凝灰岩和碎斑熔岩主要是由母岩浆（成分类似于代表岩浆房更深部位成分的石英闪长岩）经以长石为主的矿物分离结晶演化而来的。当然通过与其他分异机制（如扩散分异、对流分异）联合作用还可分异出高硅流纹质岩浆。
为评价母岩浆演化的不同阶段矿物分离结晶的程度及分离矿物的种类和数量，我们以桐庐和寿昌火山构造洼地为代表，依据质量平衡的原理，用最小二乘法进行了模拟计算，计算分梯级进行，从最基性的岩石开始，每一次用以计算的派生岩浆又作为下一次计算的母岩浆。在桐庐火山构造洼地内由侵入相的石英闪长岩经约33%的矿物分离结晶分异成侵出相的碎斑熔岩，侵出相的碎斑熔岩又通过约34%的矿物分离结晶分异成灰流相凝灰岩，而每一阶段都以长石的分离结晶为主（钾长石和斜长石分别占分离出矿物相的85%和77%），这完全与图中的结论相符。同样，寿昌I旋回由英安岩通过39.5%的矿物分离结晶分异成流纹质英安岩，在分离出的矿物中斜长石和碱性长石分别占39.5%和41.9%，验证了岩浆房成分梯度主要是由长石的结晶分异造成的。