浅谈火山喷发类型与火山岩相分类

浅谈火山喷发类型与火山岩相分类xbs内容提要：本文根据前人工作简要分析、整理并总结了火山的喷发类型，火山岩相及其分类，以及中国东南火山的火山-侵入岩相的分类三分方案。全文分为两个部分，即火山与火山喷发类型、火山岩相及分类方案。旨在共同学习和激发兴趣。关键词：火山；火山喷发；火山岩相火山岩是岩石学研究的重要领域之一，此项工作对寻找和开发相关矿产有着密切的联系。而火山岩的产生自然离不开火山与火山作用。现在讨论的问题是火山岩的喷发类型，火山岩相的含义、类型与识别。重点为后者。火山岩相研究方面，前苏联学者提出相、亚相分类（或成因类型），普遍的应用于古火山岩地区。美国学者对于近代火山喷发产物的研究提出了火山碎屑流相模式。但由于划分标准的不统一，不论是火山喷发类型，还是火山岩相的分类，都还众说纷纭。为了方便非专业人士的了解和参考，笔者就世界主流观点做了一些分析和总结，并以中国东部火山来进行分类。一、火山与火山喷发类型 火山，炽热地心的窗口，是地球上最具爆发性的力量。早在东汉时的《神异经》中就有“荒外有火山，风吹不强，猛雨不灭”的相关描述。“火山”（volcano）这一名词来源于拉丁语vulcanus或volcanus，与希腊神话密切相关，意指地壳上的一个开口，炽热的物质通过它被抛出形成的“山”。而火山和火山喷发的现代定义为：高温的地下熔体流体经地下通道喷出地表，谓之火山喷发；由这些喷发出的喷出物形成的地貌景观，称之为火山，为火山作用产物。一般说来，只有活火山（包括休眠火山）才会喷发。火山喷发（volcaniceruption）是一种奇特的地质现象，是地壳运动的一种表现形式，也是地球内部热能在地表的一种最强烈的显示。是岩浆等喷出物在短时间内从火山口向地表的释放。因岩浆性质、地下岩浆库内压力、火山通道形状、火山喷发环境（陆上或水下）等诸因素的影响，使火山喷发的形式有很大差别。按岩浆的通道分为裂隙式喷发和中心式喷发两大类。裂隙式喷发又称冰岛型火山喷发。岩浆沿地壳中的断裂带溢出地表。喷发温和宁静，喷出的岩浆为粘性小的基性玄武岩浆,碎屑和气体少。基性熔岩溢出后,形成广而薄的熔岩被，或玄武岩高原。沿断裂带熔岩锥呈线状排列。中心式喷发岩浆沿火山喉管喷出地面。根据喷出物和活动强弱又可分为下列几种，其名称用代表性的火山名或地名、人名命名。①夏威夷型岩浆为基性溶岩，气体和火山灰很少。熔岩从火山口中溢出，火山锥体为盾形，顶部碗状火山口中有灼热熔岩湖，湖面有熔岩“喷泉”。②斯特朗博利型岩浆为较粘性的中-基性,气体较多，具有中等强度的爆炸，喷出物主要是火山弹、火山渣和老岩屑，也有熔岩流。火山锥为碎屑锥或层状锥。③乌尔坎诺型猛烈喷发的一种。粘性的或固体有棱角的大块熔岩伴随大量火山灰抛出，形成“烟柱”。熔岩流少或没有熔岩流。形成碎屑锥或层状锥。④培雷型岩浆为粘稠的中-酸性，多气体,强烈爆炸,有迅猛的火山灰流。火山锥为坡度较大的碎屑锥,锥顶部为岩穹，经风化剥蚀后火山颈突出地面。⑤普里尼型粘稠岩浆在火山通道内形成“塞子”，一旦熔岩冲破“塞子”，爆炸特别强烈，产生高耸入云的发光火山云及火山灰流。锥顶为猛烈的爆炸所破坏的火山口。⑥超乌尔坎诺型通常无岩浆喷出，喷出物主要是岩石碎屑和火山灰、气体，量不多，火山口低平。⑦蒸气喷发型地下水被岩浆气化，连续的或周期性喷出气体。二、火山岩相及分类方案 火山是地球深部通向地表的门窗，火山岩则是地下岩浆喷出地表的直接见证。由于火山岩地区矿产资源的不断发现和火山成就理论的迅速兴起，相应的对火山岩的研究也越来越引起人们的重视。而我国是火山岩在时、空上分布十分广泛的国家，特别是东部火山（岩）带是环太平洋中新生代火山带的重要组成，举世瞩目。火山岩系通常是多相的产物，也就是说，在不同的地质条件下，由于不同的火山作用而形成的岩石的复杂的总和。因此，“相”作为地质学术语，亦被引用到了火山岩上。火山岩相（volcanicfacies）是火山物质的喷发类型、搬运方式和定位环境与状态，即其形成方式的总和。随着火山岩区工作的进一步深入，人们越来越认识到岩相研究的重要意义。通过岩相或相模式的研究可以促使人们把纯岩性描述上升到从环境、成因的高度去研究火山的活动产物。研究火山岩相对于重塑火山活动过程、恢复古火山机构、分析火山岩体形成机理、提高火山岩区填图找矿水平等方面，都有一定的理论和实际意义。火山岩相划分是指火山物质的喷发类型、搬运方式和定位环境与状态，即形成方式的总和。可分为爆发相、喷溢相、侵出相、喷发—沉积相、火山通道相（颈，口）和潜火山相等基本类型。如下图火山岩相示意图（据李石、王彤）考虑到火山岩在地表、地壳和火山疏导通道中的形成地质环境不同（即相的条件不同），因此把它划分成这样三个相组，即在地表（海底或陆面）形成的喷发相组、在地壳（地下）形成的次火山相组和充填火山疏导通道的火山管道相组。见下表火山岩的相——据李石、王彤《火山岩》（1981）火山口相存在与火山管道相组的顶部，它只有在火山机构没有破坏前才得以保留。因此火山口相一般在近期火山喷发的地区才能被发现，在古老的火山岩区内，由于长期的剥蚀或构造作用，火山口相岩石一般是不存在的。火山口一般具有特殊的地貌特征按断面形态可以分单顶的、扩顶的和锅底形等火山口，按平面形态可以有圆形、拉长型、裂隙型和变异型等火山口，有时还有共轭双轮性火山口出现。组成火山口相的岩石最常见的情况是集块岩、火山角砾岩和熔岩混合（或互层）组成。火山颈相适合火山通道相组下部的组成部分。它往往当上部的火山口相岩石强烈剥蚀后才显露出来，因此它与火山口相相反，往往在古老的火山岩区内才易被发现。构成火山颈相的岩石可以是多种多样的，常常是粗粒级的火山碎屑岩、熔结碎屑岩、碎屑熔岩或熔岩，岩性组成不一。火山碎屑物质有时为单一成分，有时复合成分，甚至可以有大量异源混入物存在。岩石中的一些流状构造十分陡峻，这是物质强烈向上运移时形成的。火山岩脉相是次火山相组上部的组成部分，形成于火山作用的中、晚期，是熔浆沿火山机构附近的张性裂隙贯入而成。主要产出形态为环状、锥状或放射状岩脉群平行岩脉群等，复合岩脉和重叠岩脉比较常见。潜火山相又称次火山相，是由于岩浆的内压小于上覆围岩静压力，使岩浆未喷出地表而在近地表处定位、固结形成的地质体。它们较集中分布于火山活动强烈的地区。潜火山活动贯穿于火山活动的全过程，一般发生于一个火山喷发期的晚期阶段。赋存方式有三种：①一部分位于火山通道的根部，另一部分利用火山通道侵入并扩大其规模,呈岩株或岩柱；②充填于火山机构的放射状、环状、锥状断裂和层间裂隙中，形成环状岩脉及岩床或岩盘等；③在有利的空间形成岩枝或岩瘤。爆发相火山爆发时产生的各种火山碎屑物(如火山弹、火山集块、火山砾、火山砂、火山灰等)或原地堆积,或经大气、重力、气液搬运、分选,并以不同比例混合,形成一系列不同类型的火山碎屑堆积物。可分为空落堆积、崩落堆积和碎屑流堆积三种。侵出相黏稠的酸性、中酸性和碱性岩浆,从火山通道上部或火山口旁侧裂隙中,缓慢挤出地表，堆积、冷凝而形成的地质体。常形成于陆相火山中,也见于浅海相火山堆积物中。常见有熔岩穹丘。溢流相溢流相是指炽热的岩浆自火山口或沿裂隙向外呈面状泛流或线状溢流形成各类熔岩或角砾熔岩。可以形成于火山作用的各个阶段，但常常尾随强烈爆发之后出现。产状以岩被或岩流比较常见。喷发沉积相几乎在所有的火山作用过程中都可以形成，而在火山作用的低潮阶段更为发育，是火山喷发叠加沉积作用的产物，以沉积凝灰岩最为常见，陆上水下俱可沉积。它一般为火山斜坡堆积，火山凹地堆积，间歇水流堆积，冰川堆积和泥石流堆积以及水盆地沉积等，形成一系列沉积火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩，这两类岩性经常过渡，多半分布在远离火山口的地方。一种岩相类型代表了在该环境、条件下形成的一组岩石，如喷溢相包括了玄武岩、安山岩、英安岩、流毁岩粗面岩以及他们之间的过渡性岩石；爆发空落相包括了集块级、角砾级、凝灰级以及过渡性粒级的各种火山碎屑岩。因此，研究不同类型岩相特征及其时空演化规律，是岩相研究的重要内容。此前谢家莹、陶奎元先生经过对中国东南火山的研究在此基础上，重新根据岩浆作用的表现形式将本区岩浆作用产物的岩相类型归纳为喷出地表的、侵人地内近地表处的以及他们之间的过渡形式—侵出的三大种类型十二种岩相类型：(1)火山岩相类型有喷溢相(溢流相)、爆发空落相、火山碎屑流相、爆溢相、基底涌流相、火山泥石流相、喷发沉积相等七种岩相类型；(2)侵出岩相类型有火山颈相、侵出相等二种岩相类型；(3)侵人岩相类型有侵入岩相(深成岩相)、潜火山相、隐爆角砾岩相等三种岩相类型。另外，在火山活动闻歇期的火山湖盆和火山湖盆环境下形成的沉积相碎屑岩，常与火山岩相伴生产出。见附图——据谢家莹，1996，火山与地质矿产这种划分方法较为具体详细，且依据我国火山1980年以来的进展逐步统一的提出适合中国东部陆相火山岩的相分类，对西部海相火山岩有重要指导意义。前人的成果是前人智慧与汗水的结晶，我们如今引用它们时，除了对前人严谨的科学作风的佩服与赞叹之外，更多的是感到我辈年轻人“任重而道远”。写这篇课程论文，我们收获的不仅仅是知识，更是责任——我们的使命就是为我国地学事业承前启后，上下求索。参考文献：1.陶奎元、谢家莹、黄光昭，中国东南大陆中生代火山岩带的火山岩相类型，火山地质与矿产，1994.2.谢家莹，火山-侵入岩相类型，火山地质与矿产，1996.3.刘若新、李霓，火山与火山喷发，地震出版社，2005.4.王德滋，周新民，火山岩岩石学，科学出版社，1982.5.陶奎元，火山岩相构造学，1994.6.李石、王彤，火山岩，地质出版社1981.7.I.S.E.卡迈克尔、F.J.特纳、J.费尔夫根，火成岩岩石学，1982.8.=ala0_1_1=retitle.9.地质词典.10.LeiLiangqi;SongCianandYangQijun（DepartmentofResourcesandEnvironment;GuilinCollegeofTechnology;Guilin;541004），TheMiddleandLateSilurianMarineVolcanoEruptionCycleandVolcanoActionEvolutionofGongpoquanCopperOreField,GangsuProvince.11.杨清福;史兰斌;张羽;陈波;陈孝德;GRAIN-SIZECHARACTERISTICSOFTHEMILLENNIUMPYROCLASTICFLOWDEPOSITSOFTIANCHIVOLCANOANDTHEIRGEOLOGICALIMPLICATIONS.12.FANQi-chengSUIJian-liWANGTuan-huaLINiSUNQian，HistoryofVolcanicActivity,MagmaEvolutionandEruptiveMechanismsoftheChangbaiVolcanicProvince.