Question

火山岩类型与构造环境

Answer 1

一、火山岩类型

1.火山岩分类与命名

火山岩又称喷出岩，属于岩浆岩(火成岩)的一类，是火山作用时喷出的岩浆冷凝而成的一系列产物，经过成岩、压实等作用形成，与沉积岩在形成条件、发育环境、分布规律等方面有很大差异。

根据火山岩类型和储层研究需要，本章采用1989年国际地科联推荐的火山岩分类方案，按照岩石结构-成因，将其划分为火山熔岩与火山碎屑岩两大类。

火山熔岩采用化学成分分类命名方案。根据熔岩中SiO₂、Na₂O+K₂O、CaO等氧化物的质量关系命名。首先，按照SiO₂含量，划分为苦橄岩、玄武岩、安山岩、粗面岩和流纹岩5类，其间可有过渡类型，如玄武安山岩、英安岩、流纹英安岩等。其次，根据碱性程度，即SiO₂与全碱(Na₂O+K₂O)的关系，再细分为钙碱质、弱碱质和碱质3个系列(表7-1)。

火山碎屑岩分类，首先根据火山物质来源和生成方式、胶结类型，划分为火山碎屑熔岩、正常火山碎屑岩和火山-沉积碎屑岩3类，然后根据粒级组分划分为集块岩、火山角砾岩和凝灰岩，再以火山碎屑物态、成分和结构给予详细定名(表7-2)。

表7-1 火山熔岩分类

(据国际地科联推荐火山岩TAS分类方案，1989)

表7-2 火山碎屑岩分类

(据国际地科联推荐火山碎屑岩分类方案，1989)

2.中国含油气盆地火山岩类型

中国含油气盆地火山岩储集层岩石类型多，东部盆地中生代火山岩以酸性为主(图 7-1)，新生代火山岩以中基性为主; 西部盆地火山岩以中基性为主(图 7-2)。熔岩主要有玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩和粗面岩等; 火山碎屑岩主要包括集块岩、火山角砾岩、凝灰岩和熔结火山碎屑岩等。

图7-1 松辽盆地深层火山岩TAS图

松辽盆地火山岩岩石类型主要有流纹岩、安山岩、英安岩、玄武岩、玄武安山岩、粗安岩、流纹质角砾凝灰岩、流纹质火山角砾岩、英安质火山角砾岩、玄武安山质火山角砾岩、安山质晶屑凝灰岩、沉火山角砾岩，其中中酸性岩占 86%，基性岩占 14%，主要属于碱性和钙碱性系列。

渤海湾盆地火山岩主要为玄武岩、安山岩、粗面岩，如辽河盆地中生代火山岩以安山岩为主，古近纪火山岩以玄武岩和粗面岩为主。冀中坳陷侏罗系以暗紫红色、灰色安山岩为主，夹凝灰岩，顶部为玄武岩、安山质角砾岩、火山碎屑砂岩; 白垩系下部为杂色火山角砾岩，上部为灰色凝灰质砂砾岩、砂岩、安山质角砾岩。东营凹陷广泛发育有基性火山岩、潜火山岩及火山碎屑岩，主要岩石类型为橄榄玄武岩、玄武岩、玄武玢岩、凝灰岩和火山角砾岩等。黄骅坳陷风化店地区火山岩主要为碱流岩、英安流纹岩、流纹岩和流纹英安岩。南堡凹陷主要为基性火山碎屑岩、中性火山碎屑岩和玄武岩。

图7-2 新疆北部地区石炭系火山岩TAS图解

新疆北部火山岩以中钾中基性为主(图7-3)，准噶尔盆地陆东-五彩湾地区主要有玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩、火山角砾岩、凝灰岩等;西北缘地区石炭系岩性主要为安山岩、玄武岩、安山玄武岩、火山角砾岩、凝灰角砾岩、熔结角砾岩、凝灰岩和集块岩等。三塘湖盆地石炭系主要有玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩、凝灰岩和火山角砾岩等。

图7-3 新疆北部地区石炭系火山岩含钾量划分图

二、火山岩岩相类型与特征

火山岩岩相是研究火山作用过程中的火山产物类型、特征及其堆积类型的总和。尽管不同研究者的定义有一定差异，如“岩体生成条件不同而产生的不同的岩石和岩体总特征”(邱家骧，1985)、“反映火山岩生成条件的岩石特征”(孙鼐，1985)、“一定环境下火山活动产物特征的总称”(邱家骧，1996)、“一定环境、条件下火山活动产物特征的总和”、“火山岩形成条件及其在该条件下所形成的火山岩岩性特征的总和”(赵澄林等，1999)等，总体来看，火山岩岩相包括岩石形成条件和岩石特征，是火山喷发类型的真实记录，是火山作用最本质、最重要的地质实体，它反映了火山喷发类型、搬运介质及方式、堆积环境与气候等综合地质特征(邹才能等，2008)。

研究火山岩岩相，对于恢复火山作用过程，重现地质构造作用，了解火山岩岩性及成岩期后变化对储集物性的影响，确定有利火山岩储层发育区具有重要意义。

1.火山岩岩相类型与模式

在我国含油气盆地火山岩岩相综合研究的基础上，结合盆地火山作用方式或喷发(搬运)方式，针对火山活动与火山岩分布特点，按照岩性-组构-成因划分标准，将火山岩岩相划分为4相组、6相、10亚相。该分类方案主要基于岩性和岩石组构等用岩心或岩屑可以观测和准确标识的基本地质属性，强调盆地火山岩相研究中的可操作性，注重岩相与储层的物性关系(表7-3;图7-4)。

表7-3 火山岩岩相主要特征

(据邱家骧，1991;王璞珺等，2007;修改)

2.中国含油气盆地火山岩喷发方式与岩相特征

中国陆上含油气盆地火山岩以中心式喷发为主，主要为层火山;有陆上和水下两种喷发环境，岩石类型主要为基性、酸性岩类，少量为中性和碱性岩类。

松辽盆地营城组火山岩单个火山机构主要由中心式喷发形成，整体上又受区域大断裂控制而呈串珠状平面分布;但也有观点认为裂隙式喷发、中心式喷发在营城组火山岩中均有发育，其横向厚度变化较大，火山岩相以喷溢相、火山沉积相为主，常发育火山锥。火石岭组火山岩以裂隙喷发方式为主，横向上分布范围广，厚度变化相对较均匀，多发育层火山机构，火山岩相以喷溢相为主。

渤海湾盆地辽河坳陷火山岩沿断裂分布，属于水下间歇性、多次沿断裂喷溢，古近纪火山活动以房身泡组沉积期最为强烈，根据喷发强度和火山岩时空分布，可分出4期12次喷发;南堡凹陷火山岩喷发分为5期，为中心式喷发、裂隙式喷发和沿断裂的溢出;东营凹陷火山岩以熔岩流、熔岩被为主，以喷溢相为主，爆发、侵出相极少;喷发环境以陆相为主，也有水下喷发，以中心式喷发为主;少数受断裂控制，呈线状排列，断裂复合处是火山活动最强烈的喷发中心。

准噶尔盆地西北缘石炭系火山喷发为裂缝-中心式;腹部石西地区广泛分布的角砾熔岩中，褐色、红褐色火山岩所占的比例高，为喷发时遇大气降水或浅水下喷发形成;东部五彩湾凹陷基底以晚古生代石炭纪火山岩(熔岩与火山碎屑岩交替出现)为主，多为灰绿色，角砾熔岩、熔结角砾岩很少，夹薄层泥岩、砂岩，沉积岩层中含海相化石，属陆表海沉积环境，呈大陆间歇性火山喷发，属陆表海火山-沉积环境，以深水下喷发为特点，火山岩在水体深部喷发;自西向东火山岩喷发环境有从水上向水下转换的趋势。

三、火山岩形成的构造环境

板块运动直接受深部作用过程的制约，火山喷发或侵入是上地幔、深部地壳对流在地表或浅部地壳的表现。以大地构造背景为前提来研究火山岩的分布与特征具有重要的意义。从板块构造学说来讲，一般火山作用容易发生在盆地边缘、岛弧等与板块构造有密切关系的环境中(图7-5)。

图7-4 火山岩岩相模式

图7-5 板块构造环境示意

裂谷带是地表最主要的构造活动带之一，是沿大致平行断裂发育的凹陷地形，属于一种影响深、延展长的大型伸展构造(马杏垣，1982);由于热地幔或岩浆的上涌，岩石圈在伸展进程中变薄，首先发生拱起作用，形成大型穹窿构造或三联构造以及众多的断块，此阶段伴随大面积陆相碱性和次碱性玄武岩喷发。俯冲带的岩浆活动主要发生在岩浆弧的范围内，距海沟轴约150～300km，平行于海沟成弧形展布;主要岩石系列有岛弧拉斑玄武岩系列、钙碱系列及岛弧碱性系列(或钾玄岩系列)。大洋中脊以产生拉斑玄武岩和缺乏安山岩为特征，岩浆沿洋中脊、地震活动产生于较浅的深度形成贫碱拉斑质玄武岩浆(Jokat et al.，1992)。大陆克拉通火成岩与某种板内拉张性构造环境有关，在没有明显构造痕迹的地区，岩浆活动往往与热点或地幔上升的热柱有关。大洋盆地范围内的岩浆喷发主要是由火山岛和洋底火山显示出来，具有火山岛链和孤立火山岛两种基本产状。被动陆缘岩浆活动不发育，除保留了早期大陆裂谷及陆间裂谷阶段形成的火成岩组合外，还可出现少量与地幔热点或地幔羽有关的岩浆活动，形成类似于板内(大陆板块及大洋板内)火成岩组合类型，以镁铁质、超镁铁质侵入活动及脉岩活动为主，并可伴随部分中心式或裂隙式火山喷发作用。