第8章-火山碎屑岩

1、沉积岩石学 第八章 火山碎屑岩,成都理工大学沉积地质研究院,第一节,概述,第二节,火山碎屑岩组分特征,火山碎屑岩的结构与构造,第三节,第八章、火山碎屑岩,第四节,火山碎屑岩的分类,火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第五节,第六节,火山碎屑物（岩）的成岩后生变化,第六节,火山碎屑岩的研究方法,1、什么是火山碎屑岩？ 火山碎屑岩是由火山爆发所产生的同期火山碎屑物质，经空气或水介质的搬运、沉积、固结而成的岩石。 特殊性：介于火山岩与沉积岩之间的岩石类型,第一节、概述,第八章、火山碎屑岩,2、时间跨度大，空间分布广 从前寒武纪至第四纪均有分布，我国东部处于环太平洋火山活动地带，火山岩和火山碎屑岩分布非常

2、广泛。,中国火山分布在成因上与两大板块边缘有关：一是受太平洋板块向西俯冲的影响，形成我国东部大量的火山。另一是受印度板块碰撞的影响，形成了青藏高原及周边地区的火山的分布。,第一节、概述,第八章、火山碎屑岩,3、矿产及油气意义 （1）矿产丰富： （铁、铜、钼、镍、铂、铀等） （2）重要的油 气储集体：,第一节、概述,第八章、火山碎屑岩,第一节,概述,第二节,火山碎屑岩组分特征,火山碎屑岩的结构与构造,第三节,第八章、火山碎屑岩,第四节,火山碎屑岩的分类,火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第五节,第六节,火山碎屑物（岩）的成岩后生变化,第六节,火山碎屑岩的研究方法,物质成分,（一）火山碎屑物质,（二

3、）正常沉积物,（三）熔岩物质等,岩屑（岩石碎屑） 晶屑（晶体碎屑） 玻屑（玻璃碎屑）,第二节、火山碎屑岩组分特征,第八章、火山碎屑岩,（一）火山碎屑物质,1、岩屑 （岩屑形状多样，大小不一，可由微细粒至数米的巨块。）,(1)刚性岩屑：成岩岩石碎屑（已凝固的熔岩、火山基底或管道的围 岩，当火山爆炸时冲碎而成。） 外形：不规则多角形； 大小：1mm 1mm,(2) 塑性岩屑 (塑性玻璃岩屑、浆屑或火焰石等）:熔浆冷凝岩屑 (由塑性、半塑性熔浆在喷出后经塑变而成。) 玻璃质结构； 形状特殊：断面呈火焰状、撕裂状、 树枝状、纺缍状等,第二节、火山碎屑岩组分特征,第八章、火山碎屑岩,火山弹：是由于塑性熔

4、浆团在空中旋转而成，形如纺缍、椭球、麻花、陀螺、梨状等，表面具旋扭纹理和裂隙，并具一层淬火边，大者可达数米。,第二节、火山碎屑岩组分特征,第八章、火山碎屑岩,2、晶屑 ：早期析出的斑晶随熔浆炸碎而成。 大小：2mm3mm 外形：常呈棱角状，部分保持原来晶形；裂纹发育 常见的晶屑： 石英 长石（钾长石、斜长石） 黑云母、角闪石,第二节、火山碎屑岩组分特征,第八章、火山碎屑岩,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。,石英晶屑表面极为光洁，具不规则裂纹及港湾状熔蚀外形。,第二节、火山碎屑岩组分特征,第八章、火山碎屑岩,黑云母、角闪石晶屑 常具弯曲、断裂及

5、暗化现象。,长石晶屑 渤海海域钻孔岩心，中生代凝灰岩 （ 自然断面 ， 1200）,第二节、火山碎屑岩组分特征,第八章、火山碎屑岩,玻 屑： 0.10.01mm，（很少超过2mm） 火山灰： 20.01mm 火山尘： 90%) 向沉积岩过渡类型（火山碎屑物质90%-10%） 第二步：按碎屑物质相对含量和固结成岩方式五种岩石类型 火山碎屑熔岩 熔结火山碎屑岩（以塑变碎屑为主） 火山碎屑岩 （无或很少塑变碎屑） 沉火山碎屑岩（火山碎屑物质90%-50%） 火山碎屑沉积岩（火山碎屑物质50%-10%）,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,第四步：按碎屑物态、成分、构造等依次作为形容词命名

6、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 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、变质流纹质晶屑凝灰岩等。,第三步：按照碎屑粒度和各粒级组分的相对含量划分为三个基本种属 集块岩 火山角砾岩 凝灰岩（之间的过渡型为凝灰角砾岩、角砾凝灰岩等）,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,二、 主要岩石类型及其特征 1、火山碎屑熔岩 刚喷出地表的、炙热的、还呈熔融状态的岩浆中（70%-50%)落入3050%的火山碎屑物质，即：火山碎屑物质落入熔浆中而成的一类火山碎屑熔岩。(是火山碎屑岩向熔岩过

7、渡的一个类型。),集块熔岩 角砾熔岩 凝灰熔岩,碎屑成分： 岩屑、晶屑为主，玻屑少见 基质主要为火山玻璃或火山岩,结构构造： 具碎屑熔岩结构，块状构造,按主要粒级碎屑划分为：,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,基性火山喷发形成的地形为熔岩流和熔岩被,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,2、熔结火山碎屑岩 以熔结(焊结)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。（主要是火山碎屑的自熔结、焊结作用，或后来又有少量熔浆灌入其中，起熔结、焊结作用。）,碎屑成分： 塑性的玻屑、岩屑为主，少量晶屑,成 因：

8、 爆发相火山碎屑大量就近或一定距离搬运后沉积下来,分 布：,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。,熔结集块岩 熔结角砾岩 熔结凝灰岩（分布最普遍）,按主要粒级碎屑划分为：,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,熔结火山岩类,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,弱熔结流纹质熔结凝灰岩： 在长石(Fl）、辉石(Px)晶屑间分布着棱角状(C)、扁平状(P)玻屑，一些玻屑在晶屑附近出现弯曲变形，显示了轻度熔结特征。单偏光。,第四节、火山碎屑岩的分类

9、,第八章、火山碎屑岩,强熔结凝灰岩：在透长石晶屑（San）、斜长石晶屑（Pl）周围分布着被明显拉长定向的塑变玻屑，玻屑的两端呈火焰状、分叉状，浅黄色的玻屑熔结在一起定向分布并缠绕在晶屑周围，具假流纹构造。产地：浙江余杭，单偏光。,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,强熔结凝灰岩,凝灰岩中塑性玻屑环绕着刚性的晶屑构成假流纹构造,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,3、（狭义）火山碎屑岩 火山碎屑占90%以上，（无或很少塑变碎屑）经压积或压实作用成岩。如不加特殊说明，一般指的就是这类火山碎屑岩。,按粒度大小分为:,集块岩,角砾岩,凝灰岩 （粒径75）,进一步成分分类加修饰词,玄

10、武质、安山质、流纹质、碱质（粗面质）岩,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,（1）集块岩,成分： 火山弹、熔岩碎块、围岩岩屑,颜色： 多样,结构、构造： 集块结构；构造不太明显，可发育大型层理,分布： 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。,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,集块岩：火山集块占整个岩石体积的50%以上，被细小的碎屑固结而成的岩石。集块成分主要为熔岩碎块(岩屑)，部分为火山弹、火山渣。填隙物是角砾级和凝灰级的火山碎屑物，主要是岩屑、晶屑、玻屑及火山尘。,台湾台东三仙台风景区，由火山喷发形成的集块岩构成,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎

11、屑岩,（2）火山角砾岩,形成方式： 熔岩角砾（被火山灰充填）经压实、胶结而成。,结构： 火山角砾结构，分选差,构造： 层理不明显,分布： 分布于口附近集块岩外侧、外围,火山角砾岩，辽东湾，第三系,火山角砾岩，北京昌平，侏罗系,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,火山角砾岩：火山角砾碎屑物占整个岩石体积的75%以上，被细小碎屑固结所形成的岩石。碎屑带棱角，分选差，无层理。火山角砾岩亦分布在离火山口不远的火山斜坡上，时间上往往在喷发旋回的开始阶段，集块岩堆积之后形成。,火山角砾岩，基质由暗色矿物构成,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,（3）凝灰岩,定义： 粒径小于2mm的火山

12、碎屑含量超过75%的火山碎屑岩。,成分： 火山灰,结构： 凝灰结构,构造： 可发育层理、假流纹构造,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,晶屑凝灰岩 产地：德国萨克森,晶屑凝灰岩 产地：德国南部,玻屑凝灰岩 产地：德国莱茵,玻屑凝灰岩 产地：美国科罗拉多,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,流纹质玻屑凝灰岩,流纹质晶屑-玻屑凝灰岩,多屑凝灰岩,主要由弧面棱角状玻屑组成，单偏光50,晶屑为石英、长石及黑云母，见熔蚀现象单偏光50,由岩屑、晶屑、玻屑三种物态组成的流纹质凝灰岩，单偏光50,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,安山质晶屑玻屑凝灰岩：凝灰结构，主要成分为玻屑

13、（Bx)、斜长石晶屑（Pl）和极细的火山尘。产地：浙江嵊县，正交偏光,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,4、沉火山碎屑岩 是火山碎屑岩和正常沉积岩间的过渡类型，火山碎屑物质9050%，其它为正常沉积物质，经压积和水化学物胶结成岩。常显层理，故有时也称层火山碎屑岩类。,沸石化沉凝灰岩,沉凝灰岩,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,5、火山碎屑沉积岩,以正常沉积物为主，火山碎屑物质占5010%，岩性特征基本同于正常沉积岩。,凝灰质砂岩,凝灰质泥岩,凝灰质石灰岩或凝灰质白云岩,凝灰质粉砂岩,凝灰质砂岩：由长石、石英质火山碎屑及正常沉积物（流纹质岩屑）组成，粘土杂基（福建，石帽山

14、组，单偏光，23）,第四节、火山碎屑岩的分类,第八章、火山碎屑岩,第一节,概述,第二节,火山碎屑岩组分特征,火山碎屑岩的结构与构造,第三节,第八章、火山碎屑岩,第四节,火山碎屑岩的分类,火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第五节,第六节,火山碎屑物（岩）的成岩后生变化,第六节,火山碎屑岩的研究方法,根据火山喷发环境、搬运介质、沉积环境及方式,不同成因类型的火山碎屑岩：,火山碎屑岩按陆上、水下环境划分的成因类型（据松田、中村，1966）,根据火山喷发环境：,海相火山碎屑岩系 陆相火山碎屑岩系,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八章、火山碎屑岩,海相火山碎屑岩系,海水中爆发沉积，最主要代表：细

15、壁角斑岩系,（1）广泛钠长石化，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。 （2）枕状构造十分发育。有韵律性层理，即不同粒级的火山碎屑物互层产出，有下粗上细的正韵律，也有下细上粗的反韵律。 （3）各个夹层的厚度和粒度一般较稳定。 （4）可见凝灰岩向沉凝灰岩和凝灰质砂岩（或泥岩）过渡的现象。 （5）火山岩系和下伏海相沉积岩系多呈整合接触，其中有海相夹层。如：海相石灰岩、碧玉岩及岩屑砂岩等，常含有孔虫、放射虫和硅藻等海相动植物化石。,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八章、火山碎屑岩,海相火山碎屑岩系,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

16、岩层多呈现不整合或假整合接触。,（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 （多为湖泊）,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八章、火山碎屑岩,根据主要搬运和沉积作用方式：,三种成因类型,（一）降落型火山碎屑岩沉积（降落灰）,火山喷发在大气中，经风力分异而形成的产物,（二）重力型火山碎屑流沉积,陆上火山碎屑流沉积火山灰流、砂流沉积 水下火山碎屑流沉积重力型火山碎屑沉积,（三）水携型火山碎屑沉积,火山碎屑物

17、质经过流水搬运后发生沉积而形成,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八章、火山碎屑岩,(一)降落型火山碎屑沉积（降落灰） 通常又称降落灰沉积，主要指的是火山喷发物在大气中经风力分异而形成的产物。,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八章、火山碎屑岩,形成机理：当火山物质顺风搬运时，颗粒因降落速度不同而分离。颗粒和密度是控制降落速度的主要因素，而风向、风速、扰动性以及碎屑物的喷射高度是控制散落形态的重要因素。,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八章、火山碎屑岩,典型的降落灰沉积以好至极好的分选性为标志(如图)，并有发育的水平层理。,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八

18、章、火山碎屑岩,（二）重力型火山碎屑流沉积 重力流型火山碎屑沉积按其沉积环境又可分陆上和水下两种沉积类型。,1、陆上的火山碎屑流沉积，或火山灰流、砂流沉积，是熔结火山碎屑岩类的主要形成方式。特点：熔结成岩；粒序层理不明显；柱状节理及定向排列的 “火焰石”。,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八章、火山碎屑岩,2、水下重力型火山碎屑沉积：主要由火山喷发碎屑物组成的高密度底流，当在水下流动时，由于流速降低后而形成沉积。,特点：,成层性较好 粒序构造明显（主要标志）重力分异作用形成 分选性较好，熔结性差，具明显“基质”支撑结构 浮石和火山渣气孔少 粒序层之上的流动层表现明显的水携沉积特点，如

19、可见交错层理、波痕、叠瓦构造及颗粒定向排列等。,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八章、火山碎屑岩,（三）水携型火山碎屑沉积,火山碎屑物质经过流水搬运后发生沉积作用而形成。,1、具明显水携沉积特点，常具正常碎屑沉积岩的各种构造 （分布广、沙床形式搬运）,3、貌似岩屑砂岩或长石砂岩 （碎屑成熟度很低，可见玻屑，暗化黑云母、角闪石、具环边新鲜长石）,2、分选差、磨圆差,火山陆源岩：（侵蚀成因）其成分主要来自早期形成的火山岩系，是经过剥蚀、搬 运、再沉积的产物。,第五节、火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第八章、火山碎屑岩,第一节,概述,第二节,火山碎屑岩组分特征,火山碎屑岩的结构与构造,第三节,第八章、火山碎屑岩,第四节,火山碎屑岩的分类,火山碎屑岩的成因类型及形成机理,第五节,第六节,火山碎屑物（岩）的成岩后生变化,第六节,火山碎屑岩的研究方法,脱玻化作用,火山碎屑物中的火山玻璃碎屑是一种准稳定物质，在成岩作用及交代蚀变作用中及易发生变化。最常见的包括：脱玻化作用、水化及水解作用、交代蚀变作用,火山玻璃经脱玻化后，常具微弱光性，形成霏细结构或微晶长石、石英。塑性岩屑的内部脱玻化程度常比边部高些，同一剖面内，处于中部比顶部的脱玻化程度高。,第