岩相分析(火山碎屑流)

浮 岩 流
J3b1 石英粗面质熔结凝灰岩（核桃坝）
J3b1
石英粗面质熔结凝灰岩（核桃坝）
J 3b 1
石英粗面质熔结凝灰岩（核桃坝）
J3b1 含角砾弱熔结凝灰岩（核桃坝）
J3b2 流纹质弱熔结凝灰岩（于家营子）
火山碎屑流堆积相序
火山碎屑流结构
示意图
细火山灰形成的稀薄火山灰区 （脱离火山碎屑流） •浮岩分凝带＋碎屑顶部２Ｃ层 晶屑 细粒灰 浮石 层２堆积带（碎屑流主体） Layer2 堆积 方式 •底层堆积带ground layer deposited 岩屑 前缘高度汽化 的湍流喷射物
喷发柱塌落的条件
通 喷发 道 柱高 度 的 103m 宽 度 和 气 体 含 量 的 变 化
300m
250m
重力作用丘崩塌
火 山 碎 屑 流 成 因 类 型
连续气流中断
爆炸丘
通道加宽瞬时垮塌
山崩触发隐爆
熔岩穹丘 垂直爆发
间歇性爆 发柱垮塌
熔岩丘崩塌 侧向爆发 喷发柱垮塌 连续喷发柱垮塌
火山碎屑流(浮岩流)堆积相特征
火山岩相 时空分布
• 空间分布 • 不同旋回岩相 特征 • 岩相类型与岩 浆成分
白 音 高 老 组 一 段
白 音 高 老 组 三 段
火山岩岩石与岩相—岩性岩相特征
火 山 碎 屑 流
火 山 碎 屑 岩 岩 席、 谷 塘 型 熔 结 凝 灰 岩
岩流单元结构变化
火山碎屑流喷发单元
谷塘型（valley pond）堆积熔结凝灰岩
岩相类型
半封闭-半开放环境 6、沸溢-侵出相（爆发与侵出过渡相） 7、侵出相 8、火山通道相(火山颈、岩管) 封闭环境 9、潜火山岩相（subvolcanic rocks ） （subway submarine ） 10、隐爆角砾岩相 11、火山-侵入相
多伦地区火山岩岩石与岩相——岩相类型
火山作用方式
灰云涌流ash-cloud surge D、火山碎屑涌流 地涌流（ground surge） surge 基底涌流（base surge） E、溅落堆积(Spatter rampart溅落堤) 2、溢流相（基性、中性、酸性；陆上、水下；熔 岩流、熔岩被等） 3、火山喷发-沉积相 a 湖盆沉积相 b 破火口湖沉积相 4、火山泥流相（lahar） 5、熔积岩相（peperite水下）
一、岩相(facies)分析
岩相划分的原则: 1、火山活动的基本形式（爆发:岩浆型爆发—岩浆
本身挥发份的持续出溶和膨胀所躯动；射汽—岩浆爆发 (phreatomagmatic explosion)-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、
溢流式 地表开放环境 爆破式 火山（口）湖盆环 境
表 3-1 火山岩相类型表 岩石形成环境 岩相类型
喷溢 相 爆发空落相 火山碎屑流相 基底涌流相 火山泥石流相 喷发沉积相 地表与地下相连结 侵 出 相 沸溢~侵出相 火山通道相 潜火山岩相隐爆角砾岩相 火山侵入相 熔岩
主要岩石类型
主要为正常火山碎屑岩。 熔结火山碎屑岩为主，正常火山碎屑 岩次之。 层凝灰岩，弱熔结凝灰岩。 沉火山碎屑岩。 沉火山碎屑岩或火山碎屑沉积岩。 熔岩 泡沫熔岩~熔岩。 粗粒火山碎屑岩、熔岩。 潜火山岩。 陷爆角砾岩、震碎角碎岩。 斑岩、玢岩。
ground layer layer1
jetted deposited explosive ejection of material
Weaker fluidization Weak or no fluidization
Strong fluidization
strong fluidization
地浪形成 示意图
J 3m 熔 结 凝 灰 岩 地 貌 （ 大 北 沟 ）
J 3m
熔结凝灰岩柱状节理（大北沟）
J 3m
柱状节理（大北沟）
浮岩流基本特点
规模: 体积一般100-1000km3,大者3000km3 组分：玻屑、浮岩、晶屑和岩屑，以含大量浮岩、玻屑为特征 原生构造：大多不具层理，但在一个流动单元内具双粒序层理，流动单元
岩浆爆发
气 空气 喷发柱 气 汽 碎屑化面 u 液 出溶面 v v 液 物相 固 物性 1 77%（vol%） 汽 固 2 液（塑） 固 液 固 3 塑（液） 固
4
狭窄火山通道
布里尼喷发柱结构分区与空降堆积
• 示意图
扩散区 Ht 最终高度 Hb B浮力 正浮力 对流区 Hm Ｈ高度 ｍ动量能 密度 喷发柱的高度与质量释放率的四次方根成正比 质量释放率-单位时间内喷发量，m单位kg/s 增大 大气密度 混合相密度
之间有较明显的分界
发育气体分凝管构造 晶屑和岩屑富集(取样应注意) 浮岩流的温度：直接测量；如日本的Kamagatake 1929，390c（12天后，
Me.st.Helens,1981,300-750c,近火口750-850c;）实验:新墨西哥州Upper Bandelie ignimbrite,550-800c;利用古地磁热剩磁求知Me.st.Helens,1981,550-600c；利用炭化 木推测，Vesuvius，400c 阿拉斯加万烟谷浮岩流堆积七年后还可达645c
火山岩相分析
研究火山岩相、相序是建立火山地层格 架、恢复火山构造面貌和火山喷发过程 的基础，并可为火山矿产的寻找提供信 息。但以往火成岩岩石学家的主要兴趣 在岩石的结构构造、矿物学、地球化学、 岩浆成因及大地构造环境方面，近30年 来火山岩相的研究才得到逐步发展
火山岩相的概念
• 火山岩相指火山物质的喷发类型、搬运方式、堆积定位环境 及其形成方式的总和 • 火山岩相是火山堆积物的一个实体，它有不同于其他实体的 特征。这些特征可能是成分、结构构造或所处的空间位置等。 是特定的形成方式或搬运作用、或堆积环境的产物。 • 相仅是一种概念，它没有规模的限制，这是与岩石地层的重 要区别所在，一个地区的岩石地层单元组、段等可以是一种 相，也可以是几种相的组合。在更局限的范围内，相可能只 代表某个露头或一个单层，甚至同一流动单元的一部分（顶 板、底板相等）。因为它有不同的特征，尽管不同，但成因 上有一定联系。
侵出或侵入等） 2、火山喷发方式（裂隙式、中心式或夏威 夷…..、冰岛式等）及火山喷发物定位环境 （陆地、水下) 3、火山产物的搬运方式、堆积机理（降落、 火山碎屑流、火山碎屑涌流、火山泥石流、近 源崩落堆积等 ）
岩相分析
4、火山产物在火山机构中的特定位置
（火山颈、火山口、近源、远源）形 成方式（冷却固结、熔结、压结）、 堆积定位环境 5、火山岩浆在地下一定深度（0.5-3km） 侵位及侵位机制（潜火山岩、隐爆角 砾岩、火山-侵入岩等）
扩散
气冲区
（h=236.6m1/4）
岩浆房
从火山喷发的动力过程中获得模拟的初始参数 扩散区 水平扩散
浮力控制
对流区
喷发开始时的动量控制
气冲区
气体从液体岩浆中的气泡 释放出来，成为多相流中的连续相
气泡首次出现 挥发份饱和的深度
湍流 层流
碎屑化面
出溶面 岩浆囊
喷发动力过程
岩浆的体积
火山喷发大多是在在压力驱动下使地下某一深度的岩浆喷出地表。在 岩浆上升的过程中气体溶出，形成气泡，当气泡达到一个某一膨胀水平时， 冲出岩浆界面而破裂形成细微碎屑。这些碎屑连同加速喷射的气体从火山口 进入大气层。
二、岩相类型(facies)
地表——开放环境 1、爆发相 A、近源崩落相(爆发崩塌) 火山渣降落堆积(scoria fall) B、降落相 浮岩降落堆积(pumice fall) （陆地水下） 火山灰降落堆积(ash fall) 块灰流（block and ash-flow） C、火山碎屑流相 渣状流（scoria flow） （pyroclastic 浮岩流（pumice flow.(ash flow 陆地水下） flow )or ignimbrite）
碎屑流堆积结构示意图
气体分凝管
火山碎屑流堆积相模式
浮岩流中逃逸出的细小火山灰
火山碎屑流(喷发柱降落高度与平面 扩展距离)
垂 直 降 落 高 度
致密岩屑火山碎屑流
冷岩石的崩落
水平扩展距离
岩屑流
堆积后焊接温度
空隙度 无水
水、时、厚度有关
浮岩流的温度：直接测量；如日本的 Kamagatake 1929，390c（12天后， Me.st.Helens,1981,300-750c,近火口750850c;）实验:新墨西哥州Upper Bandelie ignimbrite,550-800c;利用古地磁热剩磁求 知Me.st.Helens,1981,550-600c；利用炭化 木推测，Vesuvius，400c 阿拉斯加万烟谷浮岩流堆积七年后还可达 645c
侵出作用
的半开放、半封闭 环境。
侵入作用
地壳浅部（或火山 根部）封闭环境。
爆发相一、爆破式火山作用
是一种由爆炸产生的强烈火山作用，火山产 物主要为火山碎屑物； 爆破的方式主要有：
岩浆爆发 射ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ爆发(无岩浆喷出，
新疆50年代喷发)
射汽-岩浆爆发
淬火或淬碎作用、流动自碎等不属爆破作用
火山爆发初始阶段动力学过程示意图
流动单元、冷却单元和喷发单元 破火山的主要堆积物 成熟岛弧与活动大陆边缘
浮岩流构造属性
• 岛弧(成熟、碰撞弧) • 活动大陆边缘