Question

-2-B 火山岩相分类标准与术语

Answer 1

一、火山岩相的概念

火山岩相(volcanic facies)是指:一定环境下火山活动产物特征的总称;而相模式则是对具体岩相的实际资料之概括,用以说明火山产物在侧向或垂向特征变异的纲领性图式,必须有三个功能:①对比较目的而言,必须起到相标准的作用;②对预测观察而言,必须起到提纲和指南的作用;③对新区工作而言,必须起到预测作用。

二、火山岩相的分类

根据我国陆相火山岩区长期地质调查取得的丰富火山岩相资料,可划分出16种类型(表F4-2-8):

表F4-2-8 火山岩相分类方案

(据陶奎元,1994)

值得一提的是:

1)有必要时,也可划分出火山口湖相,特指大型火山口或破火山口内的喷发沉积相。

2)在火山机构填图中,还可区分出近源相和远源相,以表示火山堆积物的空间展布特征。

3)中国东部还存在一种熔离成因的“熔结凝灰岩”或“凝灰熔岩”,本质上是熔岩,但含碎屑物,可列为爆发—喷溢相,作为两种喷发形式之间的一种过渡类型,主要地质特征是:①单层厚度变化很大,从几十cm到1~2km,这与典型火山碎屑流不符,因为薄层火山碎屑流无法达到强熔结程度;②与流纹岩等熔岩和碎屑熔岩可呈过渡关系。与通常意义上的熔结凝灰岩之区别见表F4-2-9。

表F4-2-9 熔结凝灰岩与熔离成因“熔结凝灰岩”对比表

三、火山岩相术语与代码:

(一)术语

1)喷溢相(efusion facies)

2)爆溢相(explosive-overflow facies)

3)爆发相(explosion facies):包括①爆发空落相(air-fall facies)、②火山碎屑流相(pyroclastic lfow facies)、③涌流相(surge facies)(地面涌流(ground surge)/干涌流、基底涌流(base surge)/湿涌流)、④火山泥石流相(lahar facies)、⑤爆发崩塌相(explosion-collapse facies)

4)侵出相(extrusion facies)

5)(中央)侵入相(central intrusion facies)

6)火山颈相(volcanic neck facies)

7)潜火山相(subvolcanic facies)

8)隐爆角砾岩相(subexplosive breccia facies)

9)喷发沉积相(erupiton-sedimentary facies)

10)对于海相火山岩而言,可分为深水相(水深>500m)、浅水相和海陆交互相等3种。

(二)术语解释

1.喷溢相(溢流相)

指火山岩浆以溢流形式流出火山口的一种喷发方式,形成各类熔岩,但根据其化学成分与黏度等的不同,喷发方式也有所不同,如基性岩浆黏度较小,以较平静的溢流式喷发为主,而酸性岩浆因富挥发分且黏度较大,则常以喷溢的方式流出火山口。

2.爆发空落相

是一种富含挥发组分的岩浆爆发类型,火山物质被从火山口喷射出的气流带到高空,形成喷发柱和蘑菇状灰云体,受气流和风化作用而在空中扩散运移,同时又受自身重力而自然分选降落,形成爆发空落相不同粒级的凝灰岩;远源处遇水体就形成喷发沉积相沉凝灰岩或凝灰质岩石。此种爆发类型的堆积物之总体特征是:碎屑粒度细,含大量玻屑和部分浮岩屑、浮岩状玻屑,异源碎屑较少,能形成喷发柱,但不形成碎屑流。可形成包括下部粗碎屑和高密度碎屑混合堆积亚相、上部细碎屑和低密度浮岩状玻屑堆积亚相、尾端过渡为喷发沉积相的二相或三相模式。可分为两种类型:

(1)弹射坠落式(trajectory-fall type)

堆积体分相不明显,碎屑物质大小混杂,分选性差,但总体上仍可分为下部的粗、细混合堆积亚相(以粗碎屑占多,有时近火山口处有集块或火山弹)、上部的细屑堆积亚相(以细屑为主,顶部有时有灰云降落物堆积形成的细屑层);由火山口源向堆积体尾端,由粗到细、由厚到薄的相变较明显,呈楔状堆积体;堆积作用绕火山口及其附近分布,受风力影响较小;碎屑棱角状为主,玻屑、浮岩屑保持刚性状态。

(2)喷射降落式(ejective-fall type)

火山爆发物以火山口为中心向外散布,如受强风力作用,则可呈定向展布;堆积体近源厚,远源处薄至尖灭,呈似层状体,远源处遇水体则转为水下堆积,形成沉凝灰岩或凝灰质岩石;组分以晶屑、浮岩屑、玻屑、火山尘为主,且随距火山口远近而有粗细、多少之分;在岩相单元上部,有时出现火山泥球凝灰岩,甚至出现含凝灰岩球凝灰岩;呈下粗上细的正粒序结构,但对低密度的浮岩屑来说,可出现在岩相单元上部;火山碎屑形态多为撕裂状、弧面多角状、弓状等刚性状态。

3.广义火山碎屑流相

中国东部火山岩系中广泛发育,特别是破火山机构内火山碎屑流堆积厚度大,冷却单元多,且火山碎屑相流岩石绝大部分属火山灰流堆积产物即火山灰流凝灰岩,少部分为熔结角砾岩。组成一个冷却单元的广义火山碎屑流相堆积从下到上可分为三个堆积亚相:

(1)火山灰云亚相(ash cloud subfacies)

即狭义的爆发空落相,位于冷却单元上部,分布广,一般可超载碎屑流堆积亚相的分布范围,分选性好,形成显层理构造,岩石类型主要为未熔结凝灰岩,包括玻屑凝灰岩、晶玻屑凝灰岩、含浮岩屑凝灰岩、含角砾凝灰岩等。玻屑脱玻结构是本堆积亚相的标志性结构。

(2)碎屑流堆积亚相(狭义)(pyroclasticl fow subfacies)

即狭义的火山碎屑流相,是大规模火山碎屑流爆发产物,形成碎屑流堆积亚相,是冷却单元主体,中部主体层为熔结凝灰岩,往上和往下逐渐过渡为弱熔结凝灰岩,顶部常有浮岩屑富集层;各种火山碎屑物被火山尘胶结。浮岩屑与浆屑的区别,在于其内部保存大量完整气泡(球状或管状)而成为浮石状体,保留了火山爆发时泡沫状熔浆物质的原始性状。由凝灰级塑性变形碎屑和火山尘等构成的熔结凝灰结构是本亚相标志性结构,在中部最为发育。

(3)地面涌流堆积亚相(ground surge subfacies)

是普林尼式火山爆发形成的一种涌流相,位于冷却单元下部,与下伏地层呈冷接触,特点是分布范围小,一般见于近火山口附近,厚度薄,变化大,对古地貌有填平作用;岩石类型从下往上为凝灰质碎屑岩、沉凝灰岩或涌流凝灰岩、晶玻或玻晶屑凝灰岩,有时有火山泥球凝灰岩(泥球有压扁特征);岩石组分复杂,包括岩屑、晶屑、玻屑、火山尘、陆源碎屑等,粒度细;作为一种低密度流,运移前进时又有较高前峰,故堆积体常有低角度斜层理或交错层理构造;一般不具熔结特征,较松软易风化,外貌酷似沉积碎屑岩。

上述三种亚相即构成典型的三相成因模式,为普林尼型喷发柱式爆发所特有,由喷发柱崩塌形成碎屑流堆积经熔结冷却而形成。

4.爆溢相

爆溢相形成于低压条件下的超沸腾爆溢喷发作用(或称爆发性溢流作用),是一种重要而特殊的“似碎屑流”岩相,形成的主要火山岩类型为凝灰熔岩,是一种介于熔岩和火山碎屑岩之间的岩石类型。作为一个冷却单元,凝灰熔岩层从边缘向内部具有分相特征,边缘相为具流动构造的凝灰熔岩,内部相为凝灰熔岩,两者呈渐变过渡关系。一个冷却单元凝灰熔岩层分布面积可达数十到数百平方千米,且岩性单一,变化极小,岩石为灰色块状,碎屑形成连续不等粒碎屑状结构,胶结物为熔岩物质,这是边缘相和内部相的共同特点,不同点是:边缘相基质内含有较多大小不等、形态各异的熔离塑性体,定向排列散布于玻璃基质中,向岩层内部,熔离塑性体逐渐消失而过渡为基质均一的凝灰熔岩。

5.涌相流

分地面涌流(干涌流)、基底涌流(湿涌流)两种。地面涌流主要出现于普林尼式喷发堆积物的顶部。基底涌流则是蒸汽岩浆爆发产物以急流形式紧贴地面向四周流动扩散堆积形成,一般可分为上、下两种亚相,下部爆发角砾岩堆积亚相主要由破碎围岩的不规则碎块被火山灰胶结而成的角砾凝灰岩组成,岩层倾角平缓;上部薄层状堆积亚相由若干涌流单元组成,每个涌流单元又由若干层涌流凝灰岩组成,每个涌流单元之间被空落凝灰岩分开,岩石为含角砾玻晶屑凝灰岩、浮岩屑凝灰岩、玻晶或晶玻屑凝灰岩、玻屑凝灰岩、增生火山砾凝灰岩等组成,外观酷似沉积碎屑岩。

基底涌流大多数情况下属于湿而冷且高度充气的火山碎屑涌流,发育层状构造及交错层、波状层、柔性变形构造、次生空洞构造等。

6.喷发沉积相

分两种类型:①破火山口湖盆喷发沉积相。空间上受破火山口构造制约,分布于破火山口中央部位,岩性—岩相变化快,边缘时有崩塌粗碎屑堆积,外来物质少,搬运距离短,分选性差,岩石主要为沉凝灰岩、沉角砾凝灰岩、凝灰质岩石,地层结构属喷发沉积型。有时也可全为正常沉积相碎屑岩。②火山湖盆喷发沉积相。包括火山机构整体性沉陷阶段所形成的火山湖盆及其之间局部沉陷形成的湖盆,分布于整个火山机构内,常与正常火山岩呈互层产出,陆源物质搬运距离较远,成熟度较高,成分较复杂。

7.侵出相

是喷溢相熔岩与潜火山岩相之间的一种岩相类型,上部在地表开放环境下,中下部在地内环境中,因此是两种成岩环境并存的过渡性地质体。一般形成于一个火山喷发旋回晚期阶段,岩石类型主要为碎斑熔岩(porphyroclastic lava)和流纹斑岩两种。

8.火山颈相

沿火山通道贯入的熔岩或碎屑熔岩称为火山颈相,标志着火山口的位置,以未出露地表而与侵出相区别,但又与地表相通,处于半开放环境下成岩,这也是其与潜火山岩相的区别所在,因此也是一种过渡型岩相,常呈管状、筒状体。

9.火山泥石流相

是火山爆发出的碎屑物质在水介质加入后,碎屑物液化流动,同时将沿途的陆源砂、泥、砾等卷入,形成火山泥石流混杂堆积,形成于地表开放环境,一般见于破火山口外缘的沟谷或低洼凹地,呈带状分布,组成岩石以沉集块角砾岩为主,次为沉角砾凝灰岩,集块(角砾)以棱角状、次棱角状为主,块径差异明显,混杂堆积,胶结物为火山碎屑和陆源砂泥质。

10.爆发崩塌相

是兼有爆发作用与崩塌作用双重因素的岩相,它是由于火山爆发作用引起盖层及火山口周边近距离范围内岩石破碎、垮塌以及就地堆积而成的岩相岩石类型。从这个意义上来说,火山爆发崩塌相岩石的分布可以圈定最确切的火山口位置。该岩相具有如下特征:

1)岩石类型以正常火山碎屑岩类的集块岩、角砾岩为主;

2)集块或(和)角砾的块径较大,磨圆度极差,棱角明显,为原地破碎堆积而成;

3)集块和角砾的成分复杂,既有岩浆来源的(同期),又有早期或更早期的(围岩);

4)火山爆发崩塌相指示火山口的存在。

11.潜火山相

形成于火山喷发旋回的中期或晚期阶段,空间上受同期火山机构制约,因此应赋予旋回—岩类的含义,岩石类型包括:花岗斑岩、闪长玢岩、安山玢岩、闪长(正长)岩类、流纹斑岩、英安玢岩、石英斑岩、花斑岩等。

12.隐爆角砾岩相

是地内隐爆作用产物,因此是潜火山相的一种特殊类型,常产于火山盆地或基底岩石内的潜火山岩侵入体顶端或内外接触带,呈筒状、似层状或不规则状,具有分带性,从内向外依次是:潜火山岩→碎裂潜火山岩→隐爆角砾岩→震碎角砾状岩石,含矿性好。

13.(中央)侵入相

指与火山活动过程有关的侵入岩类,主要为沿主喷发通道上侵形成的中央侵入体,也包括沿环形和放射状断裂等侵位的浅成侵入岩类。

(三)火山岩相代码

火山岩相类型在图面上可用不同的代码表示,部分大比例尺的预测区工作底图也可用本技术要求规定的火山岩相图例花纹进行表达。

各种火山岩相的代码主要依据其英文名称的缩写而定,具体规定如下;

1.喷溢相(溢流相):EUF

2.爆(沸)溢相:EOF

3.爆发相:EF

(1)爆发空落相:AFF

(2)火山碎屑流相:PFF

1)地面涌流堆积亚相:GSSF

2)碎屑流堆积亚相(狭义):PFSF

3)火山灰云亚相:ACSF

(3)涌流相:SF

1)地面涌流相/干涌流相:GSF

2)基底涌流相/湿涌流相:BSF

(4)火山泥石流相:LF

(5)爆发崩塌相:ECF

4.侵出相:ETF

5.(中央)侵入相:CIF

6.火山颈相:VNF

7.潜火山相:SVF

8.隐爆角砾岩相:SBF

9.喷发沉积相:ESF