第8章-火山碎屑岩

1《沉积岩石学》第八章火山碎屑岩成都理工大学沉积地质研究院2第一节概述第二节火山碎屑岩组分特征火山碎屑岩的结构与构造第三节第八章、火山碎屑岩第四节火山碎屑岩的分类火山碎屑岩的成因类型及形成机理第五节第六节火山碎屑物（岩）的成岩后生变化第六节火山碎屑岩的研究方法31、什么是火山碎屑岩？火山碎屑岩是由火山爆发所产生的同期火山碎屑物质，经空气或水介质的搬运、沉积、固结而成的岩石。特殊性：介于火山岩与沉积岩之间的岩石类型第一节、概述第八章、火山碎屑岩42、时间跨度大，空间分布广从前寒武纪至第四纪均有分布，我国东部处于环太平洋火山活动地带，火山岩和火山碎屑岩分布非常广泛。中国火山分布在成因上与两大板块边缘有关：一是受太平洋板块向西俯冲的影响，形成我国东部大量的火山。另一是受印度板块碰撞的影响，形成了青藏高原及周边地区的火山的分布。第一节、概述第八章、火山碎屑岩53、矿产及油气意义（1）矿产丰富：（铁、铜、钼、镍、铂、铀等）（2）重要的油气储集体：地区盆地油田层位主要岩性储层物性特征阿南下白垩统凝灰岩、凝灰质砂砾岩粒间及不稳定火山碎屑内溶蚀孔隙，蚀变矿物晶间缝阿北上侏罗-下白垩统玄武岩、安山岩及其自碎角砾岩自碎角砾间原生、次生孔、缝，熔岩中气孔-杏仁构造残余孔，缝内蒙二连哈南石炭-二叠系蚀变凝灰岩火山碎屑粒内，粒间原生、次生孔、缝及构造裂隙临盘下第三系辉绿岩、玄武岩、凝灰岩构造裂缝，溶蚀孔-缝，次生矿物晶间微孔、微缝山东济阳滨南下第三系安山玄武质熔岩及角砾岩组合气孔、砾间孔隙及构造裂隙天津黄骅风化店上侏罗统次黑云母安山岩、辉石安山岩、辉绿岩微裂缝-孔隙为主辽东湾锦州20-2中生界中-基性熔岩，自碎角砾岩，凝灰岩砾间原生、次生孔、缝，构造裂缝，凝灰岩中溶孔，溶缝渤海海域渤中石臼陀中生界中-基性熔岩、火山碎屑岩粒间原生、次生孔、缝，晶间孔隙新疆准噶尔克拉玛依石炭-二叠系玄武-安山岩，火山碎屑岩微裂缝-孔隙为主第一节、概述第八章、火山碎屑岩6第一节概述第二节火山碎屑岩组分特征火山碎屑岩的结构与构造第三节第八章、火山碎屑岩第四节火山碎屑岩的分类火山碎屑岩的成因类型及形成机理第五节第六节火山碎屑物（岩）的成岩后生变化第六节火山碎屑岩的研究方法7物质成分（一）火山碎屑物质（二）正常沉积物（三）熔岩物质等岩屑（岩石碎屑）晶屑（晶体碎屑）玻屑（玻璃碎屑）第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩8（一）火山碎屑物质1、岩屑（岩屑形状多样，大小不一，可由微细粒至数米的巨块。）(1)刚性岩屑：成岩岩石碎屑（已凝固的熔岩、火山基底或管道的围岩，当火山爆炸时冲碎而成。）外形：不规则多角形；大小：1mm～1mm(2)塑性岩屑(塑性玻璃岩屑、浆屑或火焰石等）:熔浆冷凝岩屑(由塑性、半塑性熔浆在喷出后经塑变而成。)玻璃质结构；形状特殊：断面呈火焰状、撕裂状、树枝状、纺缍状等第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩9火山弹：是由于塑性熔浆团在空中旋转而成，形如纺缍、椭球、麻花、陀螺、梨状等，表面具旋扭纹理和裂隙，并具一层淬火边，大者可达数米。第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩102、晶屑：早期析出的斑晶随熔浆炸碎而成。大小：2mm～3mm外形：常呈棱角状，部分保持原来晶形；裂纹发育常见的晶屑：石英长石（钾长石、斜长石）黑云母、角闪石第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩11长石晶屑主要为透长石、酸性至基性斜长石，有较高自形程度，可见沿解理破裂及明显的裂纹。石英晶屑表面极为光洁，具不规则裂纹及港湾状熔蚀外形。第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩12黑云母、角闪石晶屑常具弯曲、断裂及暗化现象。长石晶屑渤海海域钻孔岩心，中生代凝灰岩（自然断面，×1200）第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩13玻屑：0.1～0.01mm，（很少超过2mm）火山灰：2～0.01mm火山尘：0.01mm3、玻屑：火山玻璃的碎屑（酸性和中酸性熔浆生成的玻屑折光率在1.48～1.51之间）弧面棱角状浮石状刚性玻屑塑性玻屑玻屑第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩14弧面棱角状玻屑出现普遍，形状多样，镜下常用弓形、镰刀形、月牙形、鸡骨状、管状、海绵骨针状、不规则尖角状等一系列形容词来描述。弧面棱角状玻屑（据赵澄林，1993）具暗影者示轻微磨蚀现象，张家口－宣化一带中生界凝灰岩第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩15浮石状玻屑不甚普遍，是没有彻底炸碎的弧面棱面状玻屑，内部保留较多的气孔，状如浮石，在中基性火山碎屑岩中出现较多。浮石状玻屑（据赵澄林，1993），张家口－宣化一带中生界凝灰岩第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩16塑性玻屑是炽热的玻屑在上覆火山碎屑物的重压下，彼此压扁拉长叠置定向排列，且相互粘连熔结在一起而成。强烈塑变玻屑显流纹状，通称假流纹构造。塑性玻屑，假流纹构造福建，永泰，下白垩统，石帽山组第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩17（二）正常沉积物、熔岩物质等一般以填隙物的形式出现熔岩物质－向熔岩过渡正常化学沉积物质－向沉积岩过渡第二节、火山碎屑岩组分特征第八章、火山碎屑岩18第一节概述第二节火山碎屑岩组分特征火山碎屑岩的结构与构造第三节第八章、火山碎屑岩第四节火山碎屑岩的分类火山碎屑岩的成因类型及形成机理第五节第六节火山碎屑物（岩）的成岩后生变化第六节火山碎屑岩的研究方法191、结构通用的粒级划分火山集块（＞64mm）火山角砾（64～2mm）火山灰（2～0.01mm）火山尘（＜0.01mm）粒度是主要的结构参数火山碎屑物的分选和磨圆都很差火山灰由岩石、矿物、火山玻璃碎片组成，直径小于2毫米。火山灰不同于烟灰，它坚硬、不溶于水。第三节、结构构造特征及颜色第八章、火山碎屑岩20集块结构(火山集块＞50%)集块岩火山角砾结构(火山角砾＞75%)火山角砾岩凝灰结构(火山灰＋火山尘＞75%)凝灰岩专属火山碎屑岩的结构：塑变碎屑结构(主要由塑变碎屑组成)碎屑熔岩结构(基质为熔岩结构)沉凝灰结构(指混入正常沉积物而言)碎屑形态特点：第三节、结构构造特征及颜色第八章、火山碎屑岩212、构造：假流纹构造：由塑性的玻屑、浆屑平行排列形成的类似流纹的一种构造。主要出现在流纹质熔结凝灰岩中。根据塑性玻屑可见燕尾状分叉，在刚性碎屑边部可见塑变不强的弧面棱角状外形，“假流纹”延伸不远，一般无气孔及杏仁体等，而有别于流纹构造。第三节、结构构造特征及颜色第八章、火山碎屑岩22火山泥球构造：（包括火山泥球、火山豆石、凝灰岩球、火山雹石等）：呈球状，内部为较粗的火山灰屑或晶屑，边部为极细的火山尘等所构成的同心纹层构造。成因机制可能有四种：1、喷发的细小火山碎屑物围绕降落的雨滴粘聚增大而形成。这种泥球大小不一，多产在凝灰岩中，其成分和凝灰岩相同。2、火山碎屑围绕某一质点滚动、粘聚增大而形成。3、在海盆波浪的作用下，极细的火山碎屑物与水体中分散存在的硅胶，及较大的晶屑和玻屑为核心，滚动粘聚增大而成。4、具有层状多圈的同心纹状的包壳的泥球，多数是陆上喷发物围绕雨滴降旋转而凝聚成小的泥球之后，被大风吹入远离火山口的湖盆或者海盆中，再经波浪搅动，加积增大而成。第三节、结构构造特征及颜色第八章、火山碎屑岩23层理构造:火山碎屑岩通常不显层理，但在水携或风携的火山碎屑沉积中，也可出现小型和大型交错层理以及平行层理，有时也可见到粒序层理。如果呈浮岩块喷发物，堆积在空气介质中，较大的浮演化堆积在离火山口不远的地方，所形成的火山碎屑岩自下而上粒度变小，可形成正粒序层理；如降落到水盆地中，浮岩碎块可以在相当长的时间内漂浮在水面，比那些粒径小且不含或者少含气孔的火山碎屑物沉积推迟，便形成逆粒序层理。松散层构造:在熔结凝灰岩之下，经常出现一些松散层，这是熔结凝灰岩的特征。其成因是由于熔结凝灰岩底部散热快，而凝灰物质未经熔结而成；或为凝灰物喷发降落之前原基岩风化的产物。第三节、结构构造特征及颜色第八章、火山碎屑岩24除上述构造外，有时还见气孔、杏仁构造、斑杂构造（火山碎屑物在颜色、粒度、成分上分布不均，且无排列性，而表现出的一种杂乱构造）等，甚至在某些火山细屑岩中还见有生物搅动构造及实体化石。第三节、结构构造特征及颜色第八章、火山碎屑岩25火山碎屑岩常具有特殊鲜艳的颜色，如浅红、紫红、嫩绿、浅黄、灰绿等。它是野外鉴别火山碎屑岩的重要标志之一。颜色主要取决于物质成分：如绿泥石化－－绿色蒙脱石化－－赤灰白、浅红色3、颜色：中基性－－色深，为暗紫红、墨绿等色中酸性－－色浅，常为粉红、浅黄等色颜色其次也取决于次生变化：第三节、结构构造特征及颜色第八章、火山碎屑岩26第一节概述第二节火山碎屑岩组分特征火山碎屑岩的结构与构造第三节第八章、火山碎屑岩第四节火山碎屑岩的分类火山碎屑岩的成因类型及形成机理第五节第六节火山碎屑物（岩）的成岩后生变化第六节火山碎屑岩的研究方法27第一步：按物质来源和生成方式－三种成因类型向熔岩过渡类型(熔岩物质70%-50%；火山碎屑物质30%-50%)火山碎屑岩类（火山碎屑物质90%)向沉积岩过渡类型（火山碎屑物质90%-10%）第二步：按碎屑物质相对含量和固结成岩方式－五种岩石类型火山碎屑熔岩熔结火山碎屑岩（以塑变碎屑为主）火山碎屑岩（无或很少塑变碎屑）沉火山碎屑岩（火山碎屑物质90%-50%）火山碎屑沉积岩（火山碎屑物质50%-10%）第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩28第四步：按碎屑物态、成分、构造等依次作为形容词命名如：晶屑凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩、含火山球流纹质玻屑凝灰岩等次生变化也常作为命名的形容词如：硅化凝灰岩、蒙脱石化凝灰岩、沸石化凝灰岩、变质流纹质晶屑凝灰岩等。第三步：按照碎屑粒度和各粒级组分的相对含量－划分为三个基本种属集块岩火山角砾岩凝灰岩（之间的过渡型为凝灰角砾岩、角砾凝灰岩等）第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩29第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩30二、主要岩石类型及其特征1、火山碎屑熔岩刚喷出地表的、炙热的、还呈熔融状态的岩浆中（70%-50%)落入30～50%的火山碎屑物质，即：火山碎屑物质落入熔浆中而成的一类火山碎屑熔岩。(是火山碎屑岩向熔岩过渡的一个类型。)集块熔岩角砾熔岩凝灰熔岩碎屑成分：岩屑、晶屑为主，玻屑少见基质主要为火山玻璃或火山岩结构构造：具碎屑熔岩结构，块状构造按主要粒级碎屑划分为：第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩31基性火山喷发形成的地形为熔岩流和熔岩被第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩32第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩332、熔结火山碎屑岩以熔结(焊结)方式而形成的一类火山碎屑岩。火山碎屑物质达90%以上，其中以塑变碎屑为主。（主要是火山碎屑的自熔结、焊结作用，或后来又有少量熔浆灌入其中，起熔结、焊结作用。）碎屑成分：塑性的玻屑、岩屑为主，少量晶屑成因：爆发相火山碎屑大量就近或一定距离搬运后沉积下来分布：主要产于火山颈、破火山口、火山构造洼地和巨大的火山碎屑流与侵入状的熔结凝灰岩体中。熔结集块岩熔结角砾岩熔结凝灰岩（分布最普遍）按主要粒级碎屑划分为：第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩34第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩35第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩36熔结火山岩类第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩37弱熔结流纹质熔结凝灰岩：在长石(Fl）、辉石(Px)晶屑间分布着棱角状(C)、扁平状(P)玻屑，一些玻屑在晶屑附近出现弯曲变形，显示了轻度熔结特征。单偏光。第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩38强熔结凝灰岩：在透长石晶屑（San）、斜长石晶屑（Pl）周围分布着被明显拉长定向的塑变玻屑，玻屑的两端呈火焰状、分叉状，浅黄色的玻屑熔结在一起定向分布并缠绕在晶屑周围，具假流纹构造。产地：浙江余杭，单偏光。第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩39强熔结凝灰岩凝灰岩中塑性玻屑环绕着刚性的晶屑构成假流纹构造第四节、火山碎屑岩的分类第八章、火山碎屑岩403、（狭义）火山碎屑岩火山碎屑占90%以上，（无或