沉积岩石学-第6章 火山碎屑岩

1第六章火山碎屑岩第1节概述第2节火山碎屑岩组分特征第3节火山碎屑岩的结构构造第4节火山碎屑岩的分类与命名第5节火山碎屑岩的类型及特征2冰岛火山位于冰岛南部亚菲亚德拉冰盖的艾雅法拉火山，2010年4月14日凌晨1时北京时间9时，火山开始喷发34喷发出的火山灰直冲数公里的高空，15日的猛烈爆发形成了高10000米的混杂有岩石的火山灰柱。55月6日上午，美国宇航局“TERRA”卫星上的中分辨率成像光谱仪捕捉到艾雅法拉火山所喷出的浓厚的火山灰云正在向东南方向吹去。678据路透社统计，火山灰迫使约10万架次航班取消，打乱1000万旅客行程，航空业损失达17亿美元左右。910111213第1节、概述概念火山碎屑岩是由火山爆发产生的同期火山碎屑物质，经空气或水介质的搬运、堆积、固结而形成的岩石。火山碎屑岩是介于火山岩与沉积岩之间的岩石类型，因此在形成作用、岩性特征、分布规律等方面具有双重性，并存在与二者的过渡类型。14研究火山碎屑岩的意义了解火山活动和构造运动历史；了解地壳、上地幔的成分、结构及岩浆起源；火山碎屑岩中蕴藏着重要的矿产；火山碎屑岩的堆积具有等时性，可作为划分对比地层的依据。15一火山碎屑的来源依据物源的不同，可将火山碎屑分为浆源来源于火山爆发前的岩浆和其中的结晶物质。同源来源于先期喷发的已固结的同源火山岩。异源来源于火山基底的岩石或火山通道的非同源岩石。第2节火山碎屑的组分特征16二火山碎屑的类型及特征火山碎屑物质按其组成及结晶状况分为岩屑包括塑性、半塑性和刚性岩屑、晶屑和玻屑塑性玻屑。17（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大类。1刚性岩屑已固结的熔岩、火山基底或火山通道的围岩等，在火山喷发时，被崩碎而成的岩石碎屑。岩屑在粗火山碎屑岩中较常见，尤以酸性火山喷发中最常见。岩屑常呈棱角状、不规则状，粒度变化范围较大。18刚性岩屑19202塑性岩屑（浆屑）（也可分为塑性和半塑性两类）火山喷出的熔浆团，在堆积时仍未固结，保持塑性状态，后经塑变而成。塑性岩屑纵断面呈火焰状、撕裂状、树枝状、纺缍状、透镜状、条带状等，横断面常呈压扁状、饼状，片状。内部具玻璃质结构，可含少量斑晶和气孔，常呈定向排列。2122半塑性岩屑喷发时未完全固结，空中飞行时形态可发生变化，降落时已完全固结，外形常呈纺锤形、梨形等，表面具有旋扭纹理和裂隙，并具有一层淬火边。粒度一般2MM，内部可有斑晶、气孔等。火山弹个体较大，大者可达数米。外形常呈纺锤形、椭球形、梨形、麻花形及各种不规则状，表面常有飞行过程中扭曲而成的纹理和裂隙。内部空心或多孔状，气孔从内到外由多到少，由大变小，有时呈同心状分布。23麻花状火山弹24（二）晶屑火山喷发时被崩碎的熔浆中早期结晶的斑晶或已固结岩石所含矿物晶体的碎屑。晶屑的形态受矿物本身的晶体习性和解理等性质的影响。一般呈不同程度的尖角状、港湾状，裂纹发育。25石英晶屑表面光洁，具港湾状熔蚀边、不规则裂纹发育，有时残存六方双锥和短六方柱外形；长石晶屑有较高自形程度，沿解理面或双晶面破碎，局部呈阶梯状、尖角状；黑云母晶屑常呈撕裂状、不规则锯齿状，被弯曲、扭折，具暗化边等。根据晶屑的矿物组合，可以判断岩浆的性质，如酸性火山喷发可出现石英、长石和黑云母的矿物组合。26石英晶屑27石英晶屑28石英晶屑29长石晶屑有较高自形程度，常沿解理面或双晶面破碎，局部呈阶梯状、尖角状。30透长石晶屑31正长石晶屑32斜长石晶屑33长石晶屑34黑云母晶屑常被弯曲、扭折，两端呈撕裂状、不规则锯齿状，具暗化边结构等。35黑云母晶屑36角闪石晶屑37（三）玻屑火山喷发时，压力降低，气体骤然膨胀，炸碎形成的玻璃质碎屑。玻屑的粒度一般较小，通常在01001MM左右。玻屑可分为刚性玻屑和塑性玻屑。1刚性玻屑玻屑的形态取决于炸碎前气孔壁的原始形状，一般呈各种形态的弧面棱角状和浮石状。38弧面棱角状刚性玻屑镜下常呈弓形、弧形、镰刀形、月牙形、鸡骨状、管状、海绵骨针状、不规则尖角状，其共同特点是具不完整气孔壁的特征。在凝灰岩中普遍出现。3940刚性玻屑41刚性玻屑42浮石状刚性玻屑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。432塑性（变）玻屑形成于火山爆发的炽热火山灰流中，降落时仍呈塑性状态玻屑。塑性玻屑的形态随塑变的强度而异，弱塑变的边缘圆化，但仍保留原来的凹面棱角状的变余形态；强塑变的堆积后被压扁、拉长，常平行排列，并绕过刚性岩屑和晶屑，显示假流纹构造。44弱塑变玻屑45强塑变玻屑4647一、结构1、火山碎屑物的粒级划分集块100MM、火山角砾1002MM、火山灰2005MM、火山尘005MM。第3节火山碎屑岩的结构构造482、火山碎屑岩结构类型1）火山碎屑结构是正常火山碎屑岩的常见结构，由刚性火山碎屑物经压结而成。按照火山碎屑物的大小分为集块结构；火山角砾结构；凝灰结构。492）熔结火山碎屑结构由塑性火山碎屑物彼此平行重叠熔结而成。按照火山碎屑物的大小分为熔结集块结构；熔结火山角砾结构；熔结凝灰结构。50513）火山碎屑熔岩结构火山碎屑物被熔浆胶结而成。按照火山碎屑物的大小和含量熔岩集块结构集块熔岩结构、熔岩火山角砾结构火山角砾熔岩结构、熔岩凝灰结构凝灰熔岩结构。524）沉火山碎屑结构由火山碎屑物和陆源碎屑物胶结而成。按照火山碎屑物和陆源碎屑物的大小和相对含量分为沉集块结构凝灰砾状结构沉火山角砾结构凝灰砂状结构、沉凝灰结构凝灰粉砂状结构。533、火山碎屑岩的胶结（成岩）方式压结火山碎屑物通过压实、压紧作用固结成岩；熔结塑性火山碎屑通过熔结作用成岩；熔岩胶结火山碎屑主要由熔浆胶结成岩；化学胶结碎屑主要由化学物质或火山灰经化学分解物所胶结。54二构造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，也可出现小型和大型交错层理以及平行层理。2递变层理主要出现在沉积物重力流火山碎屑岩类中。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。有正递变、反递变以及叠覆递变层理。3假流纹构造因塑性岩屑和塑性玻屑被压扁、拉长，定向排列而显示出来的一种类似流纹的构造现象，故称假流纹构造。主要出现在流纹质熔结凝灰岩中。55递变层理假流纹构造56假流纹构造与流纹构造的区别流假纹构造流纹构造流纹的组成塑性岩屑、玻屑压扁拉长熔岩条纹、拉长气孔、杏仁，定向的斑晶流纹形态宽窄不定、断续延伸、可有分叉纹理细密、连续、不分叉气孔和杏仁无或很少常见斑晶晶屑杂、破碎、不定向，可垂直流纹成分单一、晶体完整、平行流纹分布基质由塑性玻屑组成玻璃质、微晶质、隐晶质、岩屑常见少见57塑变玻屑定向排列假流纹构造584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。它的连续性与平行性不及假流纹构造。595斑杂构造是火山碎屑物在颜色、粒度、成分上分布不均，且无定向性，而表现出来的一种杂乱构造。除上述构造外，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。60三、颜色火山碎屑岩常具有特殊鲜艳的颜色，如浅红、紫红、嫩绿、浅黄、灰绿等，它是野外鉴别火山碎屑岩的重要标志之一。颜色主要取决于物质成分。中基性火山碎屑岩色深，为暗紫红、墨绿等色；中酸性者色则浅，常为粉红、浅黄等色。其次也取决于次生变化，如绿泥石化则显绿色，蒙脱石化则显灰白或浅红色。61第4节火山碎屑岩的分类及命名广义的火山碎屑岩类的分类原则是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。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。62分类表63火山碎屑岩的命名详细名称颜色成分火山碎屑物态基本名称如灰白色安山质晶屑凝灰岩、浅肉红色流纹质玻屑熔结凝灰岩、流纹质晶屑玻屑凝灰岩等。熔岩成分主要根据岩屑、晶屑的成分及其组合确定，也可根据玻屑的折射率特征确定64一、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9010的火山碎屑物质。具火山碎屑熔岩结构。熔岩物质较致密，可含斑晶，具斑状结构、气孔构造或块状构造；火山碎屑物质主要为岩屑和晶屑,按主要粒级碎屑划分为集块熔岩、角砾熔岩和凝灰熔岩。第5节火山碎屑岩的类型及特征65二、熔结火山碎屑岩类火山爆发的火山碎屑物，经熔结类似一种焊接作用形成的岩石，其中火山碎屑物含量大于90，并以塑性（变）碎屑为主。熔结火山碎屑岩的特征是较致密、外貌似熔岩，除含少量刚性岩屑外，还含较多与浅色基质形成鲜明对这的色深（暗紫、绿黑至黑色）、焰舌状、撕裂状的塑性岩屑，这些岩屑呈定向排列构成醒目的假流纹构造。熔结火山碎屑岩按粒度可分为三种主要类型熔结集块岩、熔结火山角砾岩、熔结凝灰岩。661、熔结集块岩大于2毫米的火山碎屑物占50以上，且以大于64毫米的为主。岩石具熔结集块结构、斑杂构造、假流纹构造。火山碎屑物主要是塑性岩屑、少量刚性岩屑，填隙物为不同粒级的塑性玻屑、岩屑、晶屑及火山尘，分选性很差。熔结集块岩的分布范围较小，常小于1平方公里，与熔结火山角砾岩呈过渡关系，构成火山口相的岩石。672、熔结火山角砾岩大于2毫米的火山碎屑物占50以上，且以大于264毫米的为主。岩石具熔结火山角砾结构、假流纹构造。岩性与熔结集块岩相似并常与熔结集块岩共生。熔结集块岩的分布范围也不大，一般仅几个平方公里，构成近火山口相或火山口相的岩石。683、熔结凝灰岩小于2毫米的火山碎屑物占50以上。岩石具熔结凝灰结构，假流纹构造。火山碎屑物以塑性玻屑和晶屑为主，并有少量塑性岩屑和刚性岩屑，填隙物为火山尘，分选较差。熔结凝灰岩是一种分布很广的岩石，分布面积可达几百平方公里。69熔结凝灰岩70熔结凝灰岩71三、火山碎屑岩类即狭义的火山碎屑岩类，火山碎屑占90以上（且以刚性碎屑为主），经压结或压实作用而成的岩石。按粒度大小分为集块岩、火山角砾岩和凝灰岩，以凝灰岩分布最广。按原始岩浆成分有玄武质、安山质、流纹质和响岩质等，以流纹质的最为常见。721集块岩大于2毫米的火山碎屑物占50以上，其中以大于64毫米的为主。部分为火山弹、浮岩或火山渣，填隙物为岩屑、晶屑、玻屑几火山灰。分选性极差，不具层理。集块岩分布范围不大，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。732火山角砾岩大于2毫米的火山碎屑物占50以上，其中以264毫米的为主。岩石具火山角砾结构，斑杂构造。火山碎屑物的种类及填隙物的种类与集块岩相似。火山碎屑物以棱角状、次棱角状为主，分选性差、粒度变化大。其分布也与集块岩相近74火山角砾岩753凝灰岩凝灰岩是小于2MM的火山碎屑物含量超过50组成，并被更细小的火山碎屑物（火山尘）填充压结而成的岩石。凝灰岩色浅且杂（灰白、灰绿、浅褐），具典型的凝灰结构，多孔疏松，有粗糙感，次生变化显著，晶屑多呈棱角状及因熔蚀圆化等肉眼观察特征。凝灰岩按原始岩浆成分可分为流纹质、响岩质、安山质和玄武质凝灰岩。76按火山碎屑物的物态及相对含量分类单屑凝灰岩双屑凝灰岩多屑凝灰岩玻屑晶屑岩屑505050两种均25三种均20玻屑凝灰岩晶屑凝灰岩岩屑凝灰岩晶屑玻屑凝灰岩岩屑晶屑凝灰岩岩屑晶屑玻屑凝灰岩77流纹质玻屑凝灰岩78玻屑凝灰岩798081流纹质晶屑玻屑凝灰岩82多屑凝灰岩83四、沉火山碎屑岩类是火山作用同期形成的碎屑与正常沉积物混积的产物，火山碎屑物质9050，其它为正常沉积物质，经压结和水化学物胶结成岩。属于火山碎屑岩与正常沉积岩之间的过渡类型，火山碎屑物包括晶屑、岩屑和玻屑，它们与陆源碎屑岩的区别是新鲜、棱角明显，无明显磨蚀边缘和风化边缘，常显层理构造。按粒度大小分为沉集块岩、沉火山角砾岩和沉凝灰岩84五、火山碎屑沉积岩类以正常沉积物为主，混有少量同期火山碎屑物（5010）。岩性特征基本同正常沉积岩。常见类型有凝灰质砂岩、凝灰质泥岩、凝灰质石灰岩等85火山灰86沉凝