第十二章火山碎屑岩.

第十二章火山碎屑岩•一、火山碎屑岩的一般特征•火山碎屑岩(Volcaniclasticrock)：是火山作用(包括地下火山作用)形成的各种火山碎屑，堆积后经多种成岩方式固结而成的岩石。•火山碎屑岩中除火山碎屑物外，还可含有一定数量的正常沉积物或熔岩物质(作为胶结构)。•火山碎屑岩不仅见于地表，也可见于火山管道和次火山岩体中。火山碎屑岩在各个地质时期，既有陆相的，也有水下的。•火山碎屑物：是指由于火山爆发所产生的各种碎屑物质，主要来自地下熔融为岩浆或已凝固的熔岩，经火山爆发时被粉碎或破碎而成的各种岩屑、晶屑和玻屑。有时亦可混入火山通道两侧、上伏或基底围岩的碎屑。•具内生成因特征。•火山碎屑物被喷出后，在空气或水盆地中搬运、降落、沉积，所以它又具有沉积形成的特点。•火山碎屑岩的物质成分与相应的熔岩有密切联系，尤其是向熔岩过渡的种属；在空间分布上，两者也经常是共生的。而在结构构造上有的则和正常沉积碎屑岩有相似之处，但又有很多差别。•火山碎屑多半呈棱角状，碎屑物分选很差，成分和结构构造上变化很大，常缺乏稳定的层理，只有正常沉积物增多及在水中沉积时，这些特点才逐渐消失。•故火山碎屑岩是一种介于熔岩和正常沉积岩之间的过渡类型岩石。•含有火山碎屑物50％—10％的属广义的火山碎屑岩，•狭义的火山碎屑岩则是指含火山碎屑物应在90％以上。•向熔岩过渡的火山碎屑岩，主要由熔浆胶结凝固而成；•向沉积岩过渡的则为粘土矿物、化学沉积物及火山灰次生变化产物——蒙脱石、绿泥石、沸石等胶结；•正常火山碎肩岩主要是压紧固结，部分有火山灰分解产物或化学沉积物胶结。火山碎屑岩的成岩方式：第一节火山碎屑岩的成分•火山碎屑物质按其组成及结晶状况分为：岩屑：岩石碎屑晶屑：晶体碎屑玻屑：玻璃碎屑。•此外还有一些其他的物质成分，如正常沉积物、熔岩物质等。一、岩屑岩屑形状多样，大小不一。依其物态可分为刚性和塑性两种。•刚性岩屑是已凝固的熔岩，或火山基底或管道的围岩，当火山爆发时冲碎而成。•塑性岩屑又称为塑性玻璃岩屑、浆屑或火焰石等，是由塑性、半塑性熔浆在喷出后经塑变而成，具有玻璃质结构，断面呈火焰状、撕裂状、树枝状、纺锤状、透镜状、条带状等。•火山弹是由于塑性熔浆团在空中旋转而成，形如纺锤、椭球、麻花、陀螺、梨状等，表面具有旋扭纹理和裂隙，并具有一层淬火边，大者可达数米。二、晶屑晶屑多为早期析出的斑晶随熔浆炸碎而成，大小一般不超过2～3mm，常呈棱角状，有时保持原来的部分晶形，其成分多为石英、长石、黑云母、角闪石、辉石等。石英晶屑表面极为光洁，具有不规则裂纹及港湾状熔蚀外形。黑云母和角闪石晶屑常具有弯曲、断裂及暗化现象。辉石主要出现在偏基性的火山碎屑岩中。长石晶屑主要为透长石、酸性至基性斜长石，有较高自形程度，可见沿解理破裂及明显的裂纹扫描电镜下更为清晰。三、玻屑•玻屑通常大小在0.1～0.01mm之间，很少超过2mm。2～0.01mm者称为火山灰，小于0.01mm者称为火山尘。•①刚性玻屑有弧面棱角状和浮石状两种：弧面棱角状刚性玻屑出现普遍，形状多样，镜下常用弓形、弧形、镰刀形、月牙形、鸡骨状、管状、海绵骨针状、不规则尖角状等一系列形容词来描述。综观其共同特点不外是一些不完整的气孔壁和贝壳状断口等所组成。浮石状刚性玻屑不甚普遍，是没有彻底炸碎的弧面、棱面状玻屑，内部保留较多的气孔，状如浮石，在中基性火山碎屑岩中出现较多。•②塑性玻屑是炽热的玻屑在上覆火山碎屑物的重压下，彼此压扁拉长叠置并定向排列，且相互粘连熔结在一起而成。强烈塑变玻屑显流纹状，通称为假流纹构造。第二节火山碎屑岩的结构、构造特征及颜色•一、结构按火山碎屑的粒级划分为：集块(＞100mm);火山角砾(100～2mm)火山灰(2～0.01mm);火山尘(＜0.01mm)。火山碎屑岩结构有：集块结构（火山集块大于50％）火山角砾结构（火山角砾大于75％）凝灰结构（火山灰大于75％）。可视碎屑形态特点，塑变碎屑结构(主要由塑变碎屑组成)、碎屑熔岩结构(基质为熔岩结构)、沉凝灰结构(指混入正常沉积物而言)，以及凝灰砂状、凝灰粉砂状、凝灰泥状等过渡类型结构。火山碎屑物的分选及圆度都很差，这是由于未经长距离搬运或就地堆积所致。二、构造1）层理构造：火山碎屑岩通常不显层理，但在水携或风携的火山碎屑沉积中，可出现交错层理及平行层理。2）递变层理：系陆上或水下火山碎屑重力流以悬浮和递变悬浮搬运和沉积作用所致，如有正递变、反递变以及叠覆递变层理，是反映重力流水道微环境。3）斑杂构造：是火山碎屑物在颜色、粒度、成分上分布不均，且无排列性，而表现出来的一种杂乱构造。4）平行构造：泛指由伸长形的火山碎屑物，如透镜体、饼状体、熔岩团块和条带等定向排列所组成的构造。5）假流纹构造：主要出现在流纹质熔结凝灰岩中，塑性玻屑可见燕尾状分叉。在刚性碎屑边部可见塑变不强的弧面棱角状外形，“假流纹”延伸不远，一般无气孔及杏仁体等而有别于流纹构造。有时还见气孔、杏仁构造、火山泥球及豆石构造等，甚至在某些火山细屑岩中还见有生物搅动构造及实体化石。•火山碎屑岩为浅红、浅黄、灰紫、淡绿、灰绿等各种色调，一般具有特殊鲜艳的颜色。•颜色主要取决于本身的物质成分，其次决定于次生变化。•如中基性的火山碎屑岩颜色深，为暗紫红色、墨绿色。中酸性火山碎屑岩颜色较浅，常为粉红色、淡黄色。•如凝灰岩的绿色与绿泥石化作用有关，而含铁少的凝灰岩，蒙脱石化后则呈灰白色或粉红色。三、颜色第三节火山碎屑岩的分类及命名•广义的火山碎屑岩类的分类和命名原则如下：•1）首先根据物质来源和生成方式，划分为火山碎屑岩类型、向熔岩过渡类型和向沉积岩过渡类型三种成因类型。•2）再根据碎屑物质相对含量和固结成岩方式，划分为火山碎屑熔岩、熔结火山碎屑岩、火山碎屑岩、沉火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩等五种岩类。•3）再根据碎屑粒度和各粒级组分的相对含量，划分为三个基本种属，即集块岩、火山角砾岩和凝灰岩，之间的过渡型为凝灰角砾岩、角砾凝灰岩等。•4）最后再以碎屑物态、成分、构造等依次作为形容词，对岩石进行命名，如晶屑凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩、含火山球流纹质玻屑凝灰岩等。•5）次生变化也常作为命名的形容词，如硅化凝灰岩、蒙脱石化凝灰岩、沸石化凝灰岩和变质流纹质晶屑凝灰岩等。第四节主要岩类及其特征•一、火山碎屑熔岩类•火山碎屑熔岩类是火山碎屑岩向熔岩过渡的一个类型，熔岩基质中可含90％～10％的火山碎屑物质，具有碎屑熔岩结构、块状构造、气孔杏仁构造。•火山碎屑主要是晶屑及一部分岩屑，玻屑少见。当成分相近时，往往不易区分岩屑与熔岩基质；而误认为熔岩。•按主要粒级碎屑划分为集块熔岩、角砾熔岩和凝灰熔岩。•二、熔结火山碎屑岩类•熔结火山碎屑岩类是以熔结方式而形成的一类火山碎屑岩。火山碎屑物质达90％以上，其中以塑变碎屑为主；主要产于火山颈、破火山口、火山构造洼地和巨大的火山碎屑流与侵入状的熔结凝灰岩体中。•较粗粒的熔结集块岩和熔结角砾岩分布不广，主要组成近火山口相。•细粒的熔结凝灰岩分布很广，可组成厚度大的火山碎屑岩层。它主要由小于2mm的塑性玻屑和岩屑组成，也有一定数量晶屑，具有熔结凝灰结构、假流纹构造，碎屑以相互熔结压紧成岩。•三、火山碎屑岩类•火山碎屑岩类即狭义的火山碎屑岩类，火山碎屑占90％以上，经压积或压实作用成岩。其按粒度大小分为集块岩、火山角砾岩和凝灰岩。•1.集块岩：由火山弹及熔岩碎块堆积而成，也常混入一些火山管道的围岩碎屑，一般未经过搬运而呈棱角状，由细粒级角砾、岩屑、晶屑及火山灰充填压实胶结成岩。多分布于火山通道附近构成火山锥，或充填于火山通道之中。•2.火山角砾岩：主要由大小不等的熔岩角砾组成，分选差，不具有层理，通常为火山灰充填，并经压实胶结成岩，多分布在火山口附近。•3.凝灰岩：系指主要由小于2mm的火山碎屑组成的岩石。•按碎屑粒级，进一步分为粗（2～1mm）、细（1～0.1mm）、粉（0.1～0.01mm）和微（0.01mm）四种凝灰岩。•碎屑成分主要是火山灰，按其物态及相对含量，分为：•单屑凝灰岩（玻屑凝灰岩、晶屑凝灰岩或岩屑凝灰岩）•双屑凝灰岩（两种物态碎屑均在25％以上）•多屑凝灰岩（三种物态碎屑均在20％以上）。•其中以玻屑凝灰岩、晶屑－玻屑凝灰岩最常见，具有典型凝灰结构，熔岩成分多为流纹质。岩屑凝灰岩主要由熔岩碎屑组成，较少见，有时易与岩屑砂岩相混，需视有无搬运磨圆、有无玻屑存在加以区分。四、沉火山碎屑岩类沉火山碎屑岩类是火山碎屑岩和正常沉积岩间的过渡类型，火山碎屑物质占90％～50％，其他为正常沉积物质，经压积和水化学物胶结成岩。常显层理，故有时也称为层火山碎屑岩类。它与陆源火山碎屑沉积物的区别是新鲜、棱角明显、无明显磨蚀边缘及风化边缘。正常沉积物除陆源砂泥外，还可有化学及生物化学组分，以及生物碎屑等。五、火山碎屑沉积岩类火山碎屑沉积岩类以正常沉积物为主，火山碎屑物质占50％～10％，岩性特征基本与正常沉积岩相同。当主要为陆源的砂时，称为凝灰质砂岩；主要为泥时，称为凝灰质泥岩；主要为碳酸盐时，称为凝灰质石灰岩或凝灰质白云岩等一系列过渡类型岩石。第五节火山碎屑岩的成因类型及其标志•火山可能是大陆喷发，也可能是水下喷发，其搬运和沉积方式也不尽相同，因此可以划分出不同成因类型的火山碎屑岩。•一、陆相与海相火山碎屑岩系的区别标志•二、不同方式形成的火碎屑岩系及其特点一、陆相与海相火山碎屑岩系的区别标志1.海相火山碎屑岩系：最主要代表是细碧－角斑岩系。其特点是广泛的钠长石化作用，火山玻璃分解为含水的硅酸盐。由于绿帘石化和绿泥石化，岩石呈现绿色，枕状构造十分发育。由于海水中喷发－沉积的特殊环境，常具有：①韵律性层理，即不同粒级的火山碎屑物互层产出，主要为下粗上细的正韵律；②各个夹层的厚度及粒度一般较稳定；③往往可见到凝灰岩向沉凝灰岩和凝灰质砂岩（或泥岩）过渡的现象。另一特征是火山岩系和下伏海相沉积岩层多呈整合接触，或其中有海相夹层，如海相石灰岩、碧玉岩及岩屑砂岩等，其中常含有孔虫、放射虫和硅藻等海相动植物化石。2.陆相火山碎屑岩系：由于熔浆流出地表时易于氧化，因而常呈现红褐色－黑色，火山岩系和下伏岩层多呈现不整合或假整合接触。分布于其中的火山碎屑岩系的特点是：①岩相及厚度变化大；②含梨形、椭圆形、纺锤形、球形等特征的火山弹；③存在泥石流角砾岩；④熔结火山碎屑岩类比较发育；⑤凝灰岩多半比较疏松；⑥有时有陆相砂砾岩和页岩夹层，并常见植物化石和淡水动物化石（多为湖相）。