第二十章 火山碎屑岩

第十九章 陆源碎屑岩（ 泥质岩）（二）泥质岩粒度＜ 0.005m m ，含量＞ 50%，粘土矿物为主（＞ 50% ）的岩石。

要点：粘土、风化形成、悬浮搬运、机械沉积、粒度、含量。

1. 基本特征（1）颜色：色杂，反映混入物成分。

单一粘土矿物组成：白、浅灰、浅黄等色。

含铁氧化物或氢氧化物：红、紫、黄、棕、玫瑰等色。

含锰氧化物：黑、褐等色。

含有机质或硫化铁：黑、灰等色。

含绿泥石、孔雀石、海绿石等：绿色。

（2）物质成分 1）化学成分主要以S i O 2、A l 2O 3、铁氧化物和水为主。

但是， 随粘土的吸附性和离子交换性不同，成份差异很大。

2）矿物成分 A .粘土矿物高岭石、蒙脱石、伊利石（水云母）、绿泥石等。

B .陆源碎屑石英、长石等。

C .自生矿物化学沉淀结晶的矿物。

如方解石、石英、黄铁 矿、石膏等。

（3）结构1）据粘土、粉砂、砂的相对含量 泥质结构——粘土＞90%。

特点：手摸细腻、具滑感。

粘土岩：断口贝壳状。

粘土：刀割面平整光滑。

含粉砂泥质结构——粘土＞75%，粉砂5～25%。

粉砂泥质结构——粘土＞50%，粉砂25～50%。

特点：手摸粗糙、有颗粒感。

粘土岩：断口粗糙。

粘土：刀割面不平整、不光滑。

含砂泥质结构——粘土＞75%，砂5～25%。

砂泥质结构——粘土＞50%，砂25～50%。

2）据结晶程度非晶质结构、隐晶质结构、显微晶质结构、粗晶质结构等。

3）据粘土矿物集合体胶状结构、鲕状结构、豆状结构、砾状结构、角砾状结构等。

4）其它：生物泥质结构等。

（4）构造层面构造发育，常见泥裂、波痕、虫迹、晶体印痕，与上覆砂岩接触部位发育侵蚀面构造。

层内发育水平层理，单层厚度＜1m m时称为页理。

（5）岩石组合常与砂岩、粉砂岩组成正粒序组合或互层组合，位于沉积序列的顶部。

其上覆多为砂岩层覆盖。

（6）分布：极为广泛，形成于大陆、海洋及过渡相等各种环境。

（7）矿产：是重要矿产，如陶瓷原料、水泥原料、膨润土等。

是油、气、水资源的良好封闭盖层。

2.分类及主要岩石类型（1）据固结强度粘土——未固结或弱固结。

泥岩——已固结，由砂和粘土矿物组成，具块状构造。

页岩——已固结，由砂和粘土矿物组成，具页理构造。

粘土岩——已固结，主要由粘土矿物组成。

（2）据粘土、粉砂、砂的相对含量泥（页）岩、粘土岩、含粉砂泥（页）岩、粉砂质泥（页）岩、含砂泥（页）岩、砂质泥（页）岩（3）据粘土矿物成分高岭石粘土（岩）：色白、致密、贝壳状断口、具滑感、性脆、硬度低、可塑性强。

蒙脱石粘土（岩）/膨润土：粉红色、浅黄色、浅绿色，胶状外感，吸收性高、吸水膨胀强，硬度低，可塑性差。

伊利石/水云母粘土（岩）：色杂，硬度高，不具上述特点。

是常见粘土岩。

海泡石粘土：白色或浅绿、浅红色，晶体呈棒状、毛发状，致密块状或土状，强烈吸舌，吸水快，分散成粉末。

是油脂脱色、海洋石油钻探泥浆原料。

（4）据颜色红色泥（页）岩、黑色泥（页）岩、紫色泥（页）岩等。

（5）据混入物成分钙质泥（页）岩：点稀盐酸起泡反应。

硅质泥（页）岩：硬度大，抗风化，易突出岩层之外。

铁质泥（页）岩：色鲜艳。

炭质泥（页）岩：黑色、易污手。

油页岩：未风化时黑色或棕黑色，风化后显淡褐色，比重略小，新鲜时小刀刻划易形成刨花状碎片。

（6）工业分类1）据耐火度分：耐火粘土：熔点＞1580℃，以高岭石为主。

难熔粘土：熔点1350～1580℃。

易熔粘土：熔点＜1350℃。

2）据可塑性分：软质粘土：可以泡软。

硬质粘土：泡不软。

耐火度高。

半软质粘土：界于上述之间。

3.粘土沉积物沉积后的变化（1）压实作用、脱水作用粘土物质沉积后，处于软泥状态，原始孔隙度高达70-90%，孔隙中饱含自由水。

随埋藏深度增加，在上覆水体和沉积物负荷重压下，首先排出孔隙水，原始粘土孔隙度大大降低，体积缩小。

随着埋深继续加大，进而排出吸附水、层间水以至结构水。

粘土质点重新排列，变形或破裂，最后被压实、固结成粘土岩。

（2）粘土矿物的转化作用成岩、后生阶段粘土矿物转化关系埋藏温度孔隙水酸性环境孔隙水碱性环境浅低高岭石蒙脱石、蛭石伊利石绿泥石地开石混层阶段深高珍珠陶土伊利石绿泥石伊利石（云母）绿泥石（T＞200~250℃消失）注：增强结晶度脱水作用第二十章火山碎屑岩类杭州宝俶山定义是指由火山爆发形成的同期火山碎屑物，经空气或水介质搬运、堆积、固结（压实、熔结）形成的岩石，其中火山碎屑＞90%。

注：物源（浆源、同源、异源）、形成方式、含量。

具有岩浆岩和沉积岩的两重性。

与风化成因火山碎屑组成的碎屑岩不同。

一、基本特征（一）火山碎屑物由“三屑”组成，即“岩屑+玻屑+晶屑”。

1.岩屑火山爆发过程形成的（刚性）岩屑、半塑性岩屑和塑性岩屑，粒度一般＞2m m。

可以了解岩浆岩成分。

（1）（刚性）岩屑已冷凝的围岩，被崩碎形成的碎块，呈棱角状。

一般＞2m m的称为岩块，＜2m m的称为岩屑。

（2）半塑性岩屑火山喷出的岩浆熔团，在空中旋转、碰撞后成形，降落地表时已固结硬化。

如：火山弹：饼状、纺锤状、麻花状等。

火山渣：多气孔，相当于浮岩碎屑。

（3）塑性岩屑火山喷出的岩浆熔团，在空中旋转、碰撞、撞击地表后，缓慢压实、固结硬化。

呈撕裂状、火焰状、透镜状等拉长、定向排列，躲绕刚性碎屑，似流动现象，称为“假流纹构造”。

内部常见气孔构造、杏仁构造、流纹构造。

多靠近火山口分布。

2.玻屑火山喷出的岩浆熔团，随降温降压，内部气体膨胀，或形成气孔，或炸裂成碎屑（气孔壁）。

一般＜2m m。

可以推测岩浆成分。

（1）半塑性玻屑降落地表时已硬化，不再变形。

多呈鸡骨头形、弓形、楔形、镰刀形、“Y”形等弧面多边形。

（2）塑性玻屑降落地表时尚未硬化，被上覆重压、变形。

多呈压扁、拉长状，定向排列，呈“假流纹构造”。

石英晶屑（张家口宣化）3.晶屑岩浆中的斑晶或围岩里的矿物晶体破碎的产物。

具棱角状、崩裂纹、暗化边等现象。

主要由石英、钾长石、酸性斜长石，以及黑云母、角闪石组成。

研究意义——可以推测岩浆岩成分。

（二）结构与构造（1）结构1）粒度与含量集块结构：粒度＞64m m的火山碎屑，含量＞50%。

火山角砾结构：粒度64～2m m的火山碎屑，含量＞50%。

凝灰结构：粒度2～0.0625m m的火山碎屑，含量＞50%。

尘屑结构：粒度＜0.0625m m的火山碎屑，含量＞50%。

2）据混入物熔结结构：主要由塑性碎屑组成，紧密镶嵌。

如熔结火山角砾结构。

碎屑熔岩结构：10～90%的火山碎屑与熔岩相混合。

如火山角砾熔岩结构。

沉火山碎屑结构：50～90%的火山碎屑与正常碎屑相混合。

如沉火山角砾结构。

凝灰沉积结构：10～50%的火山碎屑与正常碎屑相混合。

如凝灰砂状结构。

2.构造（1）层理：水平层理、交错层理、粒序层理等。

（2）火山泥球构造：火山尘埃凝聚成1～几c m的球、椭球、扁豆形状，具同心圆构造。

（3）假流纹构造：塑性碎屑被压扁、拉长、定向排列，似流动特征。

与流纹构造的区别——气孔少、斑晶成分杂、棱角状晶屑多、岩屑多、一端呈鱼尾分叉状。

二、分类火山喷发形成的火山碎屑物质既可以单独组成岩石，也可以掉入熔岩流或沉积盆地，因此可以分为三大类岩石，即（正常）火山碎屑岩类，火山碎屑熔岩类，向沉积岩过渡的火山碎屑岩类。

其相互关系为：010********* 100熔岩火山碎屑熔岩火山碎屑岩沉积火山碎屑陆源火山碎屑岩沉积岩碎屑岩火山碎屑岩分类表⏹进一步命名方法：（1）采用“火山碎屑成分+基本名称”如流纹质凝灰岩、安山质火山角砾岩等。

（2）采用与砂岩分类相近的粒度含量法。

（3）凝灰岩进一步划分，考虑“三屑”相对含量。

⏹分类与命名方法A．首先，根据物质来源和生成方式分为三种成因类型，即火山碎屑岩类型、向熔岩过渡类型、向沉积岩过渡类型。

B．然后，根据碎屑物质相对含量和固结成岩方式，划分为火山碎屑熔岩、熔结火山碎屑岩、火山碎屑岩、沉火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩五种岩类。

C．再根据碎屑粒度和各粒级组成的相对含量，划分为三个基本种属，即集块岩、火山角砾岩、凝灰岩。

过渡型采用“少前多后”命名原则，如凝灰角砾岩，角砾凝灰岩等。

D．最后，以碎屑物态、成分、构造等作为岩石形容词，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。

三、主要岩石类型及其特征（1）向熔岩过渡的火山碎屑岩类火山碎屑熔岩熔岩基质中含90~10%的火山碎屑物质，具碎屑熔岩结构，块状构造。

熔岩具有各自的结构与构造。

（2）火山碎屑岩类1）熔结火山碎屑岩火山碎屑＞90%，以塑性碎屑为主，具熔结（焊接）结构，假流纹构造或块状构造，致密，貌似熔岩，玻璃质，颜色不均，哈气后有时可见细条纹状塑性碎屑。

分布于火山口附近。

2）（正常）火山碎屑岩火山碎屑＞90%，以刚性碎屑为主，经压实作用成岩。

按粒度大小分为集块岩、火山角砾岩和凝灰岩。

集块岩、火山角砾岩分别具有集块结构、火山角砾结构，由粗大的火山碎屑组成骨架，孔隙间充填火山灰及尘埃。

分布于火山口附近。

凝灰岩色浅（灰白、灰绿、浅褐），具色斑，凝灰结构，块状构造，“三屑”组成，疏松多孔，粗糙，蜡状光泽，常发生次生变化。

据“三屑”的相对含量可进一步划分。

（3）向沉积岩过渡的火山碎屑岩类经压实、水化学沉积物胶结成岩。

1）沉积火山碎屑岩类火山碎屑物质90~50%，其它为正常沉积物质。

2）火山碎屑沉积岩类以正常沉积物为主，混入的火山碎屑物质仅占50~10%。

岩性特征基本同于正常沉积岩。

四、次生变化⏹1.脱玻化作用火山玻璃脱玻化后，形成隐晶或微晶石英长石集合体，形态轮廓模糊不清，难以辨认。

⏹2.晶屑同质异相变体如透长石转变为低温钾长石，鳞石英、方英石转变为低温石英。

⏹3.水化及水解作用水化作用——火山玻璃变成含水玻璃。

水解作用——火山玻璃被溶解，变成粘土、蛋白石等组成的土壤。

4.交代作用火山喷发晚期或后期出现的气液交代火山碎屑物质。

如：次生石英岩化——中酸性火山碎屑物被交代而成。

青盘岩化——中（基）性火山碎屑物被交代而成。

粘土化——中酸性火山碎屑物遭受低温热液交代而成，如形成膨润土（斑脱土）。

沸石化——形成各种沸石（丝光沸石、斜发沸石、菱沸石、钠沸石等）。

五、分布及研究意义1.分布时间上：寒武纪到第四纪。

空间上：主要分布于地壳活动地区，如地槽区，与喷出岩构成火山岩系或与沉积岩构成火山～沉积岩系。

2.研究意义理论意义：（1）追索古火山口位置。

（2）对比地层。

如汾西煤田太原组凝灰岩位于2#煤层底板，可以作为标志层。

（3）了解火山喷发的历史、喷发环境以及喷溢次数等内容。

实际意义金属矿：其中常赋存有F e、C u、P b、Z n、M o、N i、U等大型或巨型矿床，以及石油、天然气矿床。

如：东北鞍山铁矿、甘肃白银厂铜矿等。

日本新泻盆地的35个油气田，有20个都与此岩类有关。

非金属矿：利用凝灰岩离子交换性能净化污水。