Question

火山岩的产状和相

Answer 1

（一）火山岩的产状

火山岩的产状主要与岩浆上升到地表的喷发方式（即喷发类型）有关，其方式不同，其产状亦有所不同。

1.火山岩的喷发类型

常见的喷发类型有3种，即中心式喷发、裂隙式喷发（有时还见中心-裂隙式喷发）和蚀顶喷溢。

蚀顶喷溢（deroofing eruption）又称区域喷溢，是一种古老的火山活动方式，现代火山活动已无此类型。戴利等认为，侵入上升的岩浆，由于过热和高化学能，将顶部围岩熔透，广泛溢出地表而形成，分布面积大，并提出美国黄石公园大面积分布的流纹岩属该类型，但以后被证实上述流纹岩并非此类。久野久（1978）则认为日本的纪伊半岛的花岗斑岩更类似这种喷发方式。总之这种喷发方式即使现代还存在，也很少见。因此目前多数学者认为火山喷发类型主要为裂隙式喷发和中心式喷发。

裂隙式喷发（fissure eruptions）岩浆沿大断裂（裂隙）成线状喷发，火山口多呈串珠状排列。产状常为熔岩被、熔岩流、熔岩高原或熔岩台地等，分布面积大。以溢流为主，火山碎屑岩少见。我国河北汉诺坝玄武岩、峨眉山玄武岩以及黑龙江五大连池老黑山的玄武质熔岩台地属此类型；东非埃塞俄比亚裂谷系两侧沿裂隙喷发形成玄武质熔岩高原，覆盖了埃塞俄比亚全部面积的2/3。在地球历史上这类喷发很常见，而现代火山喷发中，此类型只有冰岛还可见到。

中心式喷发（central-vent eruptions）是指岩浆沿一定的颈状管道喷发，平面上表现为点状，故又称之为点状喷发，是现代火山活动的主要形式，其特点是形成火山锥。

火山锥（volcanic cone）是火山喷出物在火山口周围堆积成的山丘。根据火山喷发形式及其组成物质的不同，进一步分为3种类型，碎屑锥、熔岩锥和复合锥。碎屑锥（fragment cone）亦称火山渣锥（cinder cone），其喷发形式以爆发为主，主要由火山碎屑组成，其含量约为95%，其成分多为玄武质和安山质，锥体较陡，30°左右，如新疆于田由火山渣组成的碎屑锥；当以宁静式喷发为主时，形成熔岩锥（lava cone）或称熔岩穹丘，即主要由熔岩组成，而火山碎屑物则＜10%，其形态受熔岩性质影响：易流动的基性熔岩流多形成坡度小的盾形火山；黏度大的酸性熔岩流多聚集于火山口，形成穹窿状火山丘。如云南腾冲可见由玄武质熔岩流组成的盾形熔岩锥；复合锥（mixed cone）又称混合锥，以爆发式和宁静式相间喷发为其特点，形成火山碎屑物与熔岩互层的混合锥，其成层性明显，又称层火山（图1-5），日本富士山、我国吉林省长白山等属此类。

图1-5 层火山（混合锥）剖面图

火山口（crater）是火山喷发时岩浆或火山碎屑物喷出地表的通道口，根据火山口分布特点，进一步分为3类：喷发火山口，位于圆锥状火山锥顶部的火山口，火山口直径一般为200 m以上，但多不超过1000 m。位于火山锥侧面者，称为寄生火山口（侧火口）；爆炸火山口，为玛尔式低平的小火山口，其底部有时可能为金伯利岩筒；破火山口，即沉降火山口，由于岩浆大量喷溢，或发生猛烈爆炸，使岩浆房萎缩，再加上上覆堆积物的重量，使火山口向下凹陷，形成一漏斗状或锅形洼地，故称破火山口（照片1-7）。其直径可＞3000 m。

火山口湖（crater lake）当火山口或破火山口内大量积水时，构成火山口湖（火口湖）。长白山主峰白头山是叠置在玄武岩盾状火山锥上的复式火山锥，其顶部有一巨大的破火山口湖——天池（面积约9.8 km²），如照片1-8所示。

2.中心式喷发形成的主要火山类型

中心式喷发形成的火山类型一般常见的有盾形火山、穹状火山、复合火山和玛尔式火山。

盾形火山（shield volcano）火山表面平坦，坡度角小，不超过10°。火山外形似盾牌故得名。火山主要由易流动的玄武岩浆冷凝堆积而成。

渣火山（pyroclastic volcano）坡度角大，一般30°左右。主要由基性碎屑（火山渣、火山弹）组成，截面呈圆形。

穹状火山（dome-shaped volcano）火山锥外形呈穹窿状，主要由黏度大的酸性熔岩构成，内部可见流动构造。

层火山（stratovolcano）又称复合火山（composite volcano）由复合火山锥形成的火山，其成层性明显，主要由中-基性或少量酸性火山碎屑物和熔岩相互成层堆积而成，常形成大型火山。

玛尔式火山（maar volcano）为蒸气岩浆喷发（phreatomagmatic eruption）产物，即指炽热的岩浆在上升过程中与地下水（或地表水）相遇发生爆炸而形成的火山。其典型标志是在地表形成圆形或近圆形低平火山口并有基浪堆积物环绕于周围。火山口底部常低于潜水面，往往形成火山口湖，被称之为玛尔湖。近年来在北美、日本、西欧、韩国以及我国（吉林龙岗、广西涠洲）等地都有报导。对玛尔湖成因机理的研究不仅为预防火山灾害提供了重要信息，而且其堆积物可反映高分辨率的古气候和古环境信息。

3.熔岩流及其在地表的常见形态

熔岩流（lava flow）是岩浆从火山口或溢出口（裂隙）流出，沿地形流动、固结而成的熔岩。根据熔岩形成后的表面特征，熔岩流可分为两种主要类型，一为绳状熔岩，二为渣状熔岩。

绳状熔岩（pahoehoe lava）有人译为结壳熔岩。熔岩具有淬火玻璃外壳，表面光滑，表明熔岩流表层未破碎，以此区别于渣状熔岩。常见的有绳状熔岩、波状熔岩（wavy lava）和板状熔岩（slab lava）（照片1-17）等。其中绳状熔岩最常见，它是黏度小、流动性大的基性熔岩流，在地形平缓的地区流动所形成的熔岩，其形态类似绳索盘绕或呈波浪起伏状。在黑龙江五大连池可见较大面积的绳状熔岩（照片1-18～20），同时还可见这些流动性大的熔岩流遇到较陡的地形时，所形成的熔岩瀑布或象鼻状熔岩。

渣状熔岩（aa lava）巨厚的熔岩流在流动过程中，已冷凝的表层被破碎，造成表面凹凸不平，布满渣块、气孔等，这是近火山口处的熔浆多次活动或构造作用的结果。五大连池的翻花熔岩（flower lava）和块状熔岩（block lava）属此类型。二者区别是前者碎块不规则，呈翻花状（照片1-21），表明此时构造活动频繁；后者碎块较规则，呈块状（照片1-22）。

除此之外，根据熔岩形态还常见石龙熔岩、木排状熔岩（照片1-23）等，其中石龙熔岩（stone dragon lava）是五大连池火山区以其形态命名的熔岩，熔岩呈长龙状分布，其表面光滑（为绳状熔岩）或凹凸不平（为渣状熔岩）。以上所述为陆地常见熔岩类型。水下常见类型主要为枕状熔岩（pillow lava），具枕状构造，多呈椭球状或枕状外形（详见“枕状构造”描述，照片1-15）。

火山活动晚期，熔岩流表面凝固，而其内部仍有熔浆活动，此时若它们遇到水体就会产生大量气体，当这些含大量气体的熔浆达一定压力时，就会沿裂隙喷出地表。经多次喷溢，形成熔岩喷气锥（fumarolic cone-in-cone）。一个锥常由几十层熔岩饼叠加，构成熔岩喷气叠锥。五大连池可见此现象（照片1-24）。

（二）火山岩的相

由于火山作用的地质环境不同而产生的不同火山岩及其组合特征称火山岩相。火山岩相的研究对恢复古火山机构、提高填图质量、促进找矿等有实际意义。相的分类通常是按火山活动产物的产出形态及岩石特征而划分的。常见的火山岩相包括喷发（或喷出）相、火山通道相、次（潜）火山岩相和火山-沉积相。其中喷发（喷出）相又进一步分为溢流相、爆发相和侵出相。

1.火山喷发（喷出）相（volcanic eruption facies）

溢流相（effusion facies）是岩相中最常见的一种。熔岩成分从超基性到酸性、碱性皆存在。形成于火山喷发的各个时期，以强烈爆发之后出现为主。常呈面状泛流的熔岩被、线状流动的熔岩流产出，其形态多种多样，大陆上可见绳状、波状和块状熔岩并常见柱状节理；水下可见枕状、球状熔岩。有的火山以熔岩喷发为主时，可形成坡度角＜10°的盾形火山。

爆发相（explosion facies）形成于火山作用不同阶段，以火山活动早期和高潮期最发育。主要产物为火山碎屑物：火山弹（照片1-25，26）、火山集块、火山砾、火山砂、火山灰等。堆积方式不同，其产物有所不同，常见堆积方式有4种。一为空落堆积，指从火山口喷向空中的所有产物，包括岩浆喷发物，同源岩浆早期的熔岩碎屑和围岩碎屑等的堆积。空落堆积物分布广是其重要的鉴别特征。二为碎屑流堆积，主要形成一套塑性—半塑性的熔结火山碎屑岩。较全的碎屑流层分三带，自下而上为：由未熔结的火山灰组成的基底涌流带；由熔结火山碎屑岩组成的火山碎屑流带和由未熔结的火山灰组成的火山云带。三为火山基浪堆积，是蒸气岩浆喷发的产物，以火山灰和角砾为主的火山碎屑。四为火山泥流堆积，即由火山成因的各种碎屑和水的混合体构成。其岩性在火山口附近以正常火山碎屑岩为主，远离火山口时，逐渐向火山碎屑沉积岩过渡，主要为沉凝灰岩、凝灰质砂岩和粉砂岩等（有关火山爆发相的具体特征将在第五章第一节中详细说明）。

侵出相（extrusion facies）黏度大、流动性差的中-酸性岩浆，从火山通道上部或火山口旁侧裂隙中，被机械地推挤出地表，形成陡峭的穹丘（岩穹）。常呈岩钟、岩针等产出。

2.火山通道相（conduit facies）

堆积于火山通道的残余岩浆冷凝产物。产状陡，形态细而长，其横断面近圆形，因而又称岩颈、岩筒、岩管。产物为熔岩、碎屑岩、熔结火山碎屑岩、碎屑熔岩。碎屑可以是同源，也可以为异源甚至是深源产物。

3.次火山岩相（subvolanic intrusion facies）

也称潜火山岩相，它是与火山岩同源的小侵入体（详见第五章第八节次火山岩），是岩浆内部压力小于上覆静压力，使岩浆未喷出地表而定位、固结形成。侵位深度一般为0.5～3 km。在火山通道根部侵位时，岩体常呈岩株、岩枝；当岩浆沿放射状、环状裂隙侵位时，岩体常呈岩脉、岩墙。次火山岩以熔岩状岩石为主，但也可见到由于隐爆、震碎等原因形成的角砾状岩石及熔结火山碎屑岩。侵位较深的次（潜）火山岩，结晶程度较高，与浅成侵入体不易区别。

4.火山-沉积相（volcane-sedimentary facies）

是火山作用过程中所伴有的沉积作用，在火山喷发的低潮期—间隙期最发育。由火山岩、沉积火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩和沉积岩组成。层理发育，也可不发育，有时呈透镜状。

除上述火山岩相划分外，有人还进行海相火山岩和陆相火山岩、新相火山岩和古相火山岩的划分。