火山岩野外工作方法

火山岩的野外工作方法火山岩是指由火山作用（岩浆喷出或溢出地表）形成的岩浆岩。为细粒、隐晶质及玻璃质结构。它包括熔岩、火山碎屑岩及与火山作用的有关的次火山岩。下面我就将从熔岩、火山碎屑岩和次火山岩的肉眼分类和命名，以及它们之间的不同点和火山喷出沉积相等方面进行简要的概述。一．熔岩火山岩的岩性变化比较复杂，除了斑晶外，其余部分的矿物成分很细，很难用肉眼来辨别，所以正确的定名往往需要镜下鉴定，甚至还要做化学分析，这里提到的只是利用放大镜、小刀等简单工具来鉴定火山岩，部分补充显微镜下的特征。肉眼鉴定火山岩时，主要根据熔岩颜色、结构、斑晶和基质成分、熔岩构造，次生变化等方面。因为火山岩的岩性变化比较复杂，所以一定要综合考虑问题。例如火山岩的颜色主要反映原来岩浆的成分，基性熔岩的颜色一般较深，而酸性熔岩的颜色较浅，但也有例外的情况，如酸性的黑耀岩和某些流纹岩的颜色就比较深，甚至是黑色的，这决定于磁铁矿微粒的分布状态，另外，黑色的玄武岩受到强烈的次生变化后变成绿色，颜色也变得浅了，这时就需要观察其他的特征来进行判断。通常火山岩的斑晶成分十分重要，某些特征矿物的出现，如暗色熔岩中出现橄榄石斑晶的话，往往就可以成为玄武岩，出现似长石斑晶，则应该属于响岩类。关于熔岩进一步的分类命名，根据上面几点因素综合考虑，一般把常见的熔岩分为五类，即玄武岩类、安山岩类、粗面岩类、流纹岩类及响岩类。至于超基性的喷出岩——苦橄岩，由于很少见，同时用肉眼也很好与一般的玄武岩相区别，所以不把它单独列举出来进行赘述了。现把这五类熔岩的肉眼鉴定特征，用表格的形式表示出来（如下表）岩石名称鉴定特征玄武岩（辉绿岩）安山岩粗面岩流纹岩响岩新鲜岩石的颜色黑绿色至黑色灰紫色，紫红色浅灰色，灰紫色粉红色，浅灰紫色，灰绿色深灰色深灰绿色斑晶成分辉石和基性斜长石，有时有橄榄石辉石，中长石，有时角闪石黑云母透长石和黑云母，角闪石石英和透长石白榴石、黝方石和透长石结构和构造细粒至隐晶质、气孔及杏仁构造隐晶质有时可具气孔和杏仁构造隐晶质隐晶质玻璃质具气孔及杏仁构造，形状不规则隐晶质熔岩主要类型肉眼鉴定表1-1为了避免出现同名异岩及异名同岩现象，而又使火山岩与侵入岩名称对应，也常用下表进行分类命名。色率小于90的火山岩命名图1-2另外还必须提出的是，有些学者还应用了测井技术来区分一些火山岩，下面是他们得出的结论图表：玄武岩、英安岩和凝灰岩的测井响应特征图(S76井)1-3Fig.1-3Typicallogresponsesforthebasalt,daciteandtuff（WellS76）二．火山碎屑岩火山碎屑岩是火山作用形成的各种火山碎屑物质堆积后经多种方式固结形成的岩石，其中含少量的正常沉积物时，则是火山岩与沉积岩的过渡类型。火山碎屑岩在中酸性的火山岩系中广泛发育。它在成因上具有岩浆岩和沉积岩双重特征，所以在火山碎屑岩时，其中颜色、成分和次生变化等方面与熔岩相似外，但在结构构造上与熔岩有很大的差别，应用碎屑岩的描述方法，注意火山碎屑物的大小、成分和含量以及胶结物的性质。另一个方面，由于它的成因上具有双重性，所以它向两类岩石有一系列的过渡变种，所以进行分类命名时比熔岩要复杂。现在大多数都采用如下的表进行分类：火山碎屑岩分类表2-1（据孙善平）关于上述的分类表作以下几点说明：①正常火山碎屑岩类,火山碎屑物体积分数大于90%，正常沉积物和熔岩物质极少，按成岩作用的方式和结构构造特点，又可分为普通火山碎屑岩、层状火山碎屑岩和熔结火山碎屑岩3个亚类。肉眼鉴定时应注意晶屑和斑晶的区别，者往往是区分凝灰岩和熔岩的总要标志之一，晶屑常具尖棱状，形状不完整，多半具有裂纹，或解理面成参差状，通常颗粒愈大愈清晰，而斑晶一般比较完整，有时受到溶蚀变成圆形。至于玻屑，颗粒比较细小，如胶结较紧密，与熔岩基质不易区分，但它常呈杂色小斑点，质脆且易风化表面成粉末状，使其带有粉色。②向熔岩过渡的火山碎屑岩类，火山碎屑的体积分数10%~90%,变化较大，由熔浆胶结。碎屑熔岩类的成因多样：已固结的熔岩表壳在下部熔浆继续流动和逸出的气体产生爆炸的情况下，使表壳破碎再被熔岩胶结形成角砾熔岩和集块熔岩；爆发能量不够时，往往在从火山口中抛出碎屑的同时，亦有熔岩溢出，降落于熔岩中的碎屑物质被熔岩胶结成各种碎屑熔岩；当熔岩以较大的冲力从火山口喷发时，使熔岩中的斑晶大部分破碎，形成碎屑以晶屑为主的晶屑凝灰岩；岩浆在地下的隐爆作用常使内部的斑晶破碎亦可形成晶屑凝灰岩。凝灰岩中的碎屑以晶屑为主，也可有少量的刚性岩屑，但一般不出现玻屑。③向沉积岩过渡的火山碎屑岩类，这类火山碎屑岩由落入水盆中的火山碎屑物与正常的沉积物同时堆积形成的。岩石中正常沉积物的体积分数可达10%~90%，碎屑物由化学沉积物和粘土物质胶结，也可由压实固结。根据火山碎屑物的含量可分为沉积火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩亚类。往往在火山碎屑物可见到已经磨圆了的砾石和沙粒，有时还可以保存有矽化木等化石。例如河北宣化白垩纪砂砾岩中有有一层流纹质层晶屑玻屑凝灰岩，除了含有不少长石石英晶屑和玻屑外，还含有较多的石灰岩和燧石等砾石，半滚圆状，大小约为2-5厘米，多半成小的透镜状和串珠状，底部有矽化木。又如浙江衢县英安质层凝灰岩，含有暗紫色岩屑，斜长石，石英和云母晶屑，这些物质彼此沿层面排列，另一方面混入有呈次棱角状石英碎屑和岩屑。在野外它成层状，有时比较细粒的层凝灰岩外貌很像硬砂岩，肉眼不易区别。三．次火山岩次火山岩是由岩浆在非常接近地表但没有喷出地表的部位超浅成侵入形成的一种火山岩。与熔岩外貌非常相似，但不同于一般浅成岩和熔岩。常见的有三种不同等级的概念①火山通道的根部岩石；②与火山岩“四同”（基本上同空间、同时间、同外貌、同成分）的侵入产状的岩石，即与火山岩同源不同相的产物；③区域性浅成、超浅成岩，甚至更深的侵入岩。第一种概念，次火山岩局限性太大；第三种概念，则次火山岩与侵入岩不分，界限太宽，因此“四同”说法较好。当然也包括一部分火山通道根部的岩石，因为通道根部熔岩状、角砾熔岩状岩石与次火山岩不易区别，特征相似。次火山岩的常见的分类命名方法主要有三种：①与火山岩、浅成岩同名，但以产状作词尾，如外貌似玄武岩者仍称玄武岩，似闪长玢岩者仍称闪长玢岩。加上词尾，则称玄武岩床、闪长玢岩瘤等。②与火山岩、浅成岩同名，但以“次”字作词头。如次安山岩、次花岗斑岩等。③以熔岩名称作词头，斑岩或玢岩作词尾，如安山玢岩，粗面斑岩、流纹斑岩等。次火山岩的侵入深度常见的有三个相，①近地表相，侵入深度在0~0.5千米左右；②超浅成相，侵入深度在0.5~1.5千米左右。③浅成相，侵入深度在1.5~3千米左右。一般次火山岩以超浅成相为主，但有的浅至近地表相或深至浅成相。如宁芜地区的次火山岩，由浅到深常有以下变化：从玻基斑状结构，过渡为连续不等粒，再深为细粒全晶质近等粒结构，从偶见气孔、杏仁构造、流动构造发育，到致密块状构造，流动构造不发育，斑晶从碎裂、熔蚀、环带、暗化发育到不发育，从能见到含挥发分矿物到不见含挥发分矿物，斜长石有序度由低到高，磷灰石从具多色性到无色等等。次火山岩的产状及地质特征：次火山岩为火山岩区具火山岩外貌的侵入体，因此确定次火山岩主要的根据是产状。一般说来，基性者产状多窄而长，顺层侵入者较多；酸性者多宽而短，切割层理者较多；中性者则介于二者之间，产状变化大，如宁芜地区一些中性为主的次火山岩，常见的产状就有岩墙、岩床、岩枝、岩株、岩瘤等等。四．火山喷发沉积相的确定确定火山岩系的生成条件，也就是区别海底喷发还是陆地喷发。这对寻找和勘察矿产以及了解地壳发展演化历史具有很大的意义。它们的主要区别有：陆相火山岩与下伏地层常呈喷发不整合接触，风化壳发育；而海相火山岩与下伏地层常为整合接触，风化壳不发育；陆相火山岩与陆相植物化石和陆相沉积岩共生，而海相火山岩则与海相生物化石和沉积岩共生；陆相熔岩成分变化大（基性-酸性都有），常见红色氧化顶，柱状节理发育；海相熔岩成分变化小（以基性为主），常见枕状构造，中空骸晶发育；陆相火山碎屑物在水平方向上粒度变化显著，常见火山弹、火山泥球、熔结凝灰岩、泥流角砾岩；而海相火山碎屑物在垂直方向上比重变化明显，常见熔岩遇水淬碎的玻屑等。具体的区别见下表：确定标志大陆火山喷出相海底火山喷出相岩性由厚度巨大的熔岩、凝灰岩、熔结凝灰岩及火山角砾岩互层，变化大，不稳定，熔结凝灰岩为其特征岩性分布较稳定，火山角砾岩分布较少见，岩石多遭受钠长石化而构成细角斑岩系颜色在氧化作用下，火山玻璃呈不透明红褐色海水分解下易变成绿色结构火山碎屑按大小分选。层凝灰岩及凝灰质岩中常有韵律层理火山碎屑按重力分选，具良好的层理，随正常沉积物含量增加，可相变成层凝灰岩构造通常无枕状构造通常有枕状构造化石植物化石，淡水动物化石，层凝灰岩中有矽化木海相化石—有孔虫类，放射虫类及矽藻类，有时有礁灰岩喷出特征物火山弹，火山泥球常见少或无层面形态古风化壳，冲刷坑一般层面比较平稳特殊矿物高岭石粘土岩斑脱盐，磷绿泥石接触关系构造运动后期的裂隙喷发形成，所以一般不整合在下伏岩层上，上下岩层不整合接触为地槽下沉阶段形成所以一般整合产于其他海相沉积岩中共生沉积相山麓相，残积—洪基相组，坡积组，冲积相组，湖泊—沼泽相组共生与海相地层互层，常有富矽沉积物夹层：如碧玉岩，矽化凝灰岩共生火山喷出沉积相对比表4-1综合以上的方法我们可以对在野外发现的火山岩进行较准确的分类和命名，当然有时候还需要拿到镜下进行仔细观察后才能最终确立名称。参考文献：[1]路凤香，桑隆康，岩石学，地质出版社，2006.4，42，109~111.[2]火山岩区野外工作方法经验总结，地质科学—中国地质大学学报，1960年03期[3]邱家骧，关于火山岩区工作的两个问题[J]，地质与勘探，1977，(3).[4]孙善平,李家振,朱勤文,魏海泉,国内外火山碎屑岩的分类命名历史现状，地球科学—中国地质大学学报，1987年06期[5]孙善平，刘永顺等，火山碎屑眼分类评述及火山沉积学研究展望，岩石矿物学杂志，2001年第20卷03期[6]李兆鼐，王碧香，王松产，王富宝，费文恒，火山碎屑岩的分类和命名，中国地质科学院文集（29），1994年[7]罗静兰，翟晓先，蒲仁海，何发歧，赵会涛，俞任连，周家驹，塔河油田火山岩的层位归属、火山岩岩石学与岩相学特征，地质科学，2006年03期[8][9]DonTriplehorn,BruceBohor,VolcanicAshLayersinCoal:Origin,Distribution,Composition,andSignificance,MineralMatterandAshinCoal,Chapter7,pp90–98