火山岩区填图的调查内容及工作方法

火山岩填图的野外调查内容与要求•岩浆岩据其形成的环境，可分为侵入岩和火山岩，不同岩类具有不同的填图方法体系侵入岩与火山岩相互关系岩浆岩——火成岩地质学火山作用与侵入作用相比较，有其特殊性，具体表现为：(1).形成的环境不同，这决定了它们具有不同的结构、构造及矿物组成；(2).火山作用的方式复杂，岩浆的成分和气体过饱和程度，决定了喷发形式的多样性；(3).火山物质的喷出、堆积和破坏的速度快，几万年内可形成高大的层火山，几年内可形成复杂的岩穹，几个小时或几天内可堆积相当厚的火山灰层；(4).火山物质搬运条件具有特殊性和复杂性受到火山喷发方式、喷发能量、喷发物性质、大气和水的影响；(5).有外来物质的加入，包括陆源物质和深源物质、化学物质、有机物质；(6).冷却和固结的速度快，而且水热蚀变广泛，例如在喷气活动区的岩钟附近，凝灰岩可全部形成膨润土。这些差异决定了火山岩填图的特殊性•火山岩填图的野外调查内容与要求一、火山岩填图要了解岩浆的主要进展1、岩浆岩的发展趋势•第一，“地球系统科学”的思想是现代地球科学的核心。既把地球当作一个统一的大系统，不仅要研究不同圈层各自的性质与特征，更要研究各圈层之间的相互关系和相互作用。岩浆岩石学的发展也离不开这个总趋势。•岩浆作用在阐明地球内部性质及动力学过程中具有极其重要的作用2、岩浆岩的地球动力学意义（1）、火山岩及其所携带的深源岩石包体被称作探测地球深部的“探针”（lithoprobe）和“窗口”(window)。反演壳幔的物质组成与结构，建立区域壳幔岩石学（柱状）剖面。•反演壳幔的热结构和热状态。•估算地壳厚度及岩石圈厚度，及其空间变化。•反演软流圈顶面埋深及起伏、软流圈的温度、压力、熔浆含量、物质状态等。•反演壳幔的氧化-还原状态。•反演壳幔深部流体特征，研究地幔交代作用。•记录壳、幔成分及上述各种性质随时间的变化，反演壳幔深部过程。（2）火成岩也是板块运动过程与大地构造事件的记录。通过火成岩的研究，可以恢复古板块构造格局，追溯大地构造演化历史。（3）确定传统大地构造环境同样离不开火成岩的重要作用3、岩石构造组合及岩石构造分析•岩石构造组合(petrotectonicassemblage)是指表示构造环境（边界或内部）特征的岩石组合。•岩石构造组合分析是恢复古板块构造格局和历史的基本手段。•火成岩岩石构造组合是指在一定构造环境下所产生的具有相似岩石化学、地球化学特征的一种或几种火山岩组合或(和)侵入岩组合的总称。岩浆岩-构造组合类型•洋中脊岩浆岩组合（早期火山岩组合）•洋岛岩浆岩组合•俯冲带岩浆岩组合•碰撞带岩浆岩组合•碰撞后陆内岩浆岩组合•大陆裂谷岩浆岩组合•克拉通岩浆岩组合岩浆岩-构造组合与板块构造的时空关系洋中脊岩浆岩组合的主要特征•主要岩石类型:N（亏或标准）-MORB(mid-oceanridgebasalts),T-MORB•很低K2O、TiO2•亏损特征明显:—很低87Sr/86Sr初始值(0.7035)—(La/Yb)Nb比低,REE为平坦型—亏损不相容元素（Nb、Zr、Y）•来源于亏损型地幔洋岛岩浆岩组合的主要特征•为富集型的海洋岩浆岩组合。岩石类型为碱性玄武岩与富集型拉斑玄武岩及相应的侵入岩。富不相容元素，（La/Yb)N比可达10，87Sr/86Sr初始值较高,可达0.707。•玄武岩之上常为灰岩覆盖。•来源于富集型地幔，与地幔柱或超级地幔柱活动有关。地幔柱岛弧岩浆岩组合俯冲带岩浆岩组合大陆边缘岩浆弧俯冲带岩浆岩组合的主要特征•岩石类型为钙碱性系列及岛弧拉斑系列火山岩组合（B-BA-A-D-R）及钙碱性系列花岗岩类岩石组合。岩浆混合作用发育。•岩石中较高Al2O3,低TiO2（在玄武岩中1%左右），亏损高场强元素（Nb,Ta,Zr,Hf)。•横跨岩浆弧方向显示成分极性。•岩浆弧类型的多样性：岛弧-陆缘弧；大洋岛弧-大陆岛弧；成熟岛弧-不成熟岛弧；压型岛弧-张性岛弧；滞后弧岩浆岩。俯冲带中常见岩浆混合花岗岩碰撞造山带及有关岩浆活动碰撞带岩浆岩组合陆壳碰撞带岩浆岩组合的主要特征•特征岩石：高Al2O3、高SiO2、高K2O酸性火山岩。高铝花岗岩，尤其是含白云母花岗岩；高87Sr/86Sr初始值，低Nd值，表明陆壳组分的显著贡献。•常与磨拉石建造相伴。碰撞后陆内岩浆岩组合的特征•特征岩石：高钾火山岩（H-CA到SHOSHONITE系列）；大面积浮岩流堆积（熔结凝灰岩）；碰撞后（滞后型）弧火山岩等。•同位素、微量元素地球化学显示出陆壳组分对岩浆的明显贡献。•区域地质的综合分析表明为碰撞后陆内环境(构造变形的磨拉石建造)。大陆裂谷岩浆岩组合大陆裂谷岩浆岩组合的主要特征•早期岩浆岩富碱、富不相容元素，随着裂谷的发展，碱度及富集程度逐渐降低，最后可达MORB（洋脊）。•常出现双峰式岩浆岩组合。•岩石呈对称分布：两侧老、富碱；中央新、贫碱。4、岩浆岩与金属、非金属矿产的关系•许多金属与非金属矿产与岩浆岩的密切关系，有些矿产直接赋存在特定岩浆岩中，如铬铁矿床、铜-镍矿床、铂族元素矿床、金刚石等。绝大多数热液矿床都直接或间接地与岩浆活动有关。•因为岩浆活动是壳-幔间物质和能量交换的重要形式，岩浆活动参与成矿流体的形成，驱动流体的循环，促进各圈层物质与能量的再分配，从而有利于有用元素的活化、萃取、迁移与富集。一个大的岩浆旋回的晚期，往往是极有利于成矿的时期。（1）岩浆作用与成矿关系•岩浆作用具备了成矿作用的基本要素：－成矿金属物质来源－成矿流体（热液）来源－驱动成矿流体循环的热源（热机）－造成金属沉淀富集的物理化学条件－控矿构造及容矿岩石•研究岩浆作用与成矿关系，就是要运用各种方法，揭示与阐明岩浆作用在上述成矿要素中的作用。•“三江”十几条主要岩浆－构造带及其对铜金多金属成矿的控制。•华北地台北缘多金属•长江中下游•秦祁昆等（2）.岩浆岩研究与油、气资源的关系•岩浆岩的研究有助于阐明油气盆地的地球动力学背景，估算盆地的拉张系数。•岩浆活动对油气田成熟度有重要影响。•岩浆岩、尤其火山岩，本身也是一种重要的储层类型。•白垩纪发生的与超级地幔柱有关的全球巨量火山喷发（“大火成省事件”），造成全球性黑色页岩缺氧事件，成为重要的油气形成时期。•地球的放气作用与天然气的形成二、火山学与火山地质学是研究深部岩浆经过火山管道喷出地表或侵位于近地表过程中所发生的一系列作用和变化的科学。①岩浆的形成与演化；②岩浆从岩浆房经过火山管道到达地表的火山喷发方式与过程；③喷出物在不同环境下搬运、堆积定位方式和岩浆近地表侵位形式；④与火山活动有关的构造；⑤喷出物定位后经过冷却、熔结、固结、逸气等作用形成各类火山岩；⑥伴随火山活动的资源（矿产、地热、热泉和地貌景观等）；⑦火山环境与灾害1、火山作用研究现状深部岩浆依照一定的方式经过火山管道喷出地表或侵位于近地表，从而形成各类火山产物的过程，称为火山作用。•火山作用与岩石圈结构•火山作用过程与喷发机制的研究•岩浆物理和火山喷发柱演化的动力学过程研究•火山喷发物体积、能量与大气圈、水圈相互关系,水污染，对臭氧层的破坏，气候的影响等（火山作用是一个系统，可影响地球的多个圈层。是地球内部能量释放的一种重要形式，也是地球内部物质与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈相互作用的典型实例）•火山机构多维框架及高分辨率时间记录•火山岩浆的物质组成和形成演化的深部过程研究（反演源区组成、部分熔融、混合作用、高位岩浆房的滞留和分异）2、火山资源、环境与灾害研究•近年来资源、环境、灾害与可持续发展问题引起了社会的广泛重视，火山作用与资源、环境及灾害的关系是其中的重要方面，是火山地质学研究的一个热点，许多学者从宏观上研究了火山、岩浆作用与资源环境的关系，火山活动与天文周期的关系。注意到了火山活动的短期降温效应，同时也探讨了长周期火山活动与温暖期相对应的情况。这不仅是因为温暖期的诸多因素是火山活动增强的原因，而且火山活动本身对全球增温也有重大贡献。•火山资源包括矿产资源、火山地热资源和火山景观-旅游资源等。•火山是地球上的一种自然景观，一旦喷发，火山灰云、熔岩流、碎屑流、火山地震等的出现，不仅造成了巨大灾害，也极大地改变了周围的环境，既重塑了自然景观，也给环境带来了巨大的破坏•我国现状：我国自二十世纪90年代以来对全新世火山的研究取得了一系列成果，地震局系统做出了极其重要的贡献。吸取新理论、新技术成果和积累经验阶段第四纪以前火山火山岩组合的性质、特点与构造属性中生代火山作用的深部过程火山热液体系与成矿作用研究火山成矿体系与成矿环境研究3、火山活动方式•爆发（explosions）•岩浆型爆发；岩浆本身挥发份的持续出溶和膨胀所躯动•岩浆—射汽爆发；足够的地下水或地表水的补给，并与岩浆高度混合•射汽爆发；循环地下水在岩浆作用所产生的热的作用下，水被加热气化，而产生的爆发•溢流（effusions）•侵出（extrusions）•侵入（trusions）（潜火山岩（subvolcanicalrock和火山侵入岩）三、火山作用的特点•时间和空间上的不连续性•火山作用具多样性•火山活动的不均一性和变异性•火山作用具突发性四、火山岩区基本地质特征复杂的地质结构、构造堆积物空间分布的局限性物质成分复杂而多样火山岩产状的局部性和不稳定性喷发堆积物的间断面及产状不协调普遍存在层状与非层状岩石紧密共生火山岩区基本地质规律•火山岩岩石，岩相，火山矿产的空间分布都受火山机构控制。在机构内受火口控制五、火山岩区填图思路以现代火山学和火山地质学理论为指导，从火山物理学角度（化学、遥感）研究岩浆自形成、聚集后，在上升途中的各种变化及喷出地表、进入大气中的搬运、沉降和堆积作用（以岩浆温度、压力、粘度、密度、挥发份含量等物理参数及时间为变量），阐述火山地质特征。•具体思路：•从调查火山岩岩性—岩相开始，分析岩相空间配置关系—恢复火山机构—建立火山喷发序列，恢复火山喷发过程—分析火山成矿作用•即以火口为参照进行高分辨率火山制图，开展岩性、岩相分析，建立火山喷发序列；为其他火山学研究提供可靠的基础工作方法上，据我国地质实际，首先区分为前中生代和中生代以来两个断代火山岩；野外与室内结合：前中生代火山岩主要在槽区（造山带），主要调查火山岩岩石类型、岩石组合及构造属性、空间分布及含矿性等，火山机构的恢复十分困难中生代以来火山岩：从研究岩性、岩相及相序入手，系统研究火山产物成因类型，并充分应用物、化、遥等综合手段（资料），恢复火山机构,建立火山机构堆积序列;对不同成因类型堆积物平、剖面结构特征研究,获取有关几何参数和形成过程中动力学参数变化范围，反演火山喷发过程;研究不同火山机构之间的相互关系及组合形式，对比同期不同火山机构之间的喷发序列，进而建立火山盆地（火山群）喷发过程，研究区域火山活动规律。六、火山岩岩石调查内容准确火山岩岩石命名关于火山岩的分类命名问题遵循的原则:A统一语言,便于交流B要尽量符合客观实际(消除人为因素)C要有统一的标准(成分、结构构造等)D要简明扼要，使用方便，具有实用性但火山产物复杂，分类命名的方案多火山喷发物volcanicproducts复杂多样Effusive:熔岩lava(aa、pahoehoe、blocklava、pillowbasalt、pumice)火山碎屑物pyroclasticmaterial,rocks火山弹volcanicbomb；火山岩块blocks；岩浆碎屑magma火山渣scoria(scoriae),cinder火山砾lapilli(2-64mm)火山角砾volcanicbreccia,debris,conglomerate火山玻璃volcanicglass（lavaandPyroclastic）火山灰volcanicash,dust,tephra火山泥流lahar火山云volcanicclound火山气体volcanicgases矿物mineralRockTypesandesitebasaltdaciterhyolite分类的主要依据•岩石成分（矿物成分和化学成分）•岩石产状