火山岩相调查

熔积岩（peperite）
安山质熔积岩
• 沉积物的结构多种多样，在粒度和 成分上变化范围广。据岩浆碎屑的 结构特征可分为两种类型，即流状 和块状熔积岩。前者由熔浆碎屑和 细粒沉积物组成，岩浆碎屑以透镜 状、舌状、水滴状、撕裂状等为特 征，大小不一，具明显的塑变特征 。后者熔浆碎屑以块状、角砾状为 特征，与其混合的沉积物以中粗粒 砂为主。
相 序 特 征
• 熔积岩的形成还受围压的制约， 如果围压超过水蒸汽的临界压力 时孔隙流体的膨胀就会被阻止， 从而会抑制蒸汽爆炸和流体化作 用的发生。可见熔积岩是低压条 件下的产物，据熔积岩的出露， 可间接判断水体的深度和超浅成 侵入体的侵位深度。
• 熔积岩是沉积作用与同期岩浆活动 的产物，是良好的指相标志，还未 引起国内广大地质工作者的重视， 在国外已引起地学界的关注，如前 2000年在南非召开的火山学与地球 内部化学会议上专门设立了熔积岩 （peperite）专题讨论并在会后出版 了专题论文集
基性[渣状熔岩（a a lava）、块状熔岩 （block lava）、结壳熔岩（pahoehoe lava）] 熔岩被 熔岩湖
蛇绿岩混杂带中枕状熔岩
块状熔岩block lava （焦得布）
低平火山——Maar
火口沿内堆积（近火口（杨花）
射汽-岩浆爆发堆积（杨花）
层理下陷构造
Maar层理
冲蚀槽（P9剖面）
Maar远缘
Maar增生火山砾
Maar增生火山砾
干热流体 稳定层形
湿冷流体
渐进式层型 相 对 搬 运 与 堆 积 速 率
后退式层形
水 的 沸 点
• 岩浆爆发(ground surge、ash- cloud surge) 干涌流 与浮岩流相伴生，单层薄，分选好，常具交错层理（渐进式 ）、波状、平行层理、砂丘等构造。 ash- cloud surge细火山 灰，ground surge粗粒和刚性碎屑较多，分别位于喷发单元 的上、下部。厚度一般不大（1m左右）。组成岩石主要为层 凝灰岩 • 射汽-岩浆爆发、射汽爆发（base surge） 湿涌流 可单独存在，形成特征的Maar式火山。纹层理极发育，可具 对称的粒序，交错层理（后退式）、波痕、冲槽、冲坑构造 、塑性变形、层理下陷构造和U型槽 单元层：底粗，中堆积构造发育，顶部很细、层薄 远端发育增生火山砾 气孔、杏仁构造 在水盆地中多位于熔岩的下部，宏观上酷似沉凝灰岩
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、
七、火山岩相调查
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形成方式、搬运方式以及堆 积定位环境的总和 • 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。
扩散
气冲区
（h=236.6m1/4）
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
ground layer layer1
•沸溢—侵出相
火山岩岩石与岩相—岩性岩相特征 •沸溢—侵出相
J 3b 3
侵出相泡沫熔岩地貌（牛心山）
J3b3
流纹质泡沫熔岩（牛心山）
J 3b 3
流纹质泡沫熔岩（牛心山）
泡沫熔岩
关于柱状节理（Columnar jointing Struture
）产状与流面关系
凿痕构造
垂直柱状节理
柱状节理特殊性
柱状节理
溅落堆积与碎成熔岩
晚更新世焊接集块岩
P 4 剖 面
熔积岩（peperite）
• 是火山碎屑岩的一种特殊类型，由 熔浆和未固结的湿沉积物两种组分 掺混而成，具特征的碎屑结构。分 布在熔岩流底部、前缘与下伏未固 结的湿沉积物接触带以及超浅成侵 入体与未固结的湿沉积物的接触部 位。形成熔积岩的岩浆从玄武质到 流纹质均有，熔岩碎屑为玻璃质、 隐晶质或斑状结构。
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
岩浆爆发
喷发柱
火山爆发初始阶段动力学过程示意图
火山碎屑涌流鉴别
涌流堆积与碎屑流堆积区别
• Pryclastic flow 流体浓度高 高密度层流 分选差、块状、 双粒序层 层理 气体分凝管 堆积体积大 surge 稀薄流体 低密度湍流 分选较好 平行层理、斜 气孔、杏仁 堆积体积小
沸溢-侵出相
是介于和缓的溢流和强烈爆发 之间的火山作用产物 岩石特征上即不同于溢流作用形 成的熔岩，也有别于火山碎屑流 堆积的熔结火山碎屑岩 称之为泡沫熔岩（froth lava）
泥石流的运动特征
• 泥石流的运动机理
锥体护坡日本有珠火山
护坡与挡坝
天池火山泥石流相图
火口
火山泥石流 （岩屑流）堆积
５０——２００ｋｍ 火山泥石流（消退流）堆积 洪泛漂浮堆积
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溢流相
是指岩浆熔体从地下深处经过火山 通道上升到地表,自火口向外溢流而 形成的各种类型熔岩. 具有不同的成分及冷却条件： 基性——酸性 陆地（干燥、潮湿） 水下（湖泊、海洋）
谷塘型（valley pond）堆积熔结凝灰岩
J 3m
柱状节理（大北沟）
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（空落、 火山碎屑流、火山碎屑涌流、火山泥石流、近 源崩落堆积等 ）
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）
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ห้องสมุดไป่ตู้性
• 岛弧(成熟、碰撞弧) • 活动大陆边缘
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）
火口（双池岭）
基底涌流堆积（base surge）
气 空气 塑（液） 固
4 气 汽 液（塑） 固 液 固 3
碎屑化面 u
77%（vol%） 液 汽 固 2
出溶面
v v 液 物相 固 物性 1
狭窄火山通道
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
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
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，
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
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
地表——开放环境 1、爆发相 A、近源崩落相(爆发与崩塌) 火山渣降落堆积(scoria fall) B、空落相 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）
jetted deposited explosive ejection of material
Weaker fluidization Weak or no fluidization
Strong fluidization
strong fluidization
碎屑流堆积结构示意图
气体分凝管
火山碎屑流(浮岩流)堆积相特 征
• 熔积岩是确定盆地沉积过程中同时伴有 岩浆活动的直接证据，是确定火山岩定 位环境的标志之一，也是确定地层时代 良好的同位素定年岩石。另外，具有熔 积岩边界的不规则侵入体是与沉积作用 同期的产物，可与侵入于固结沉积岩的 晚期侵入体相区别。熔积岩的确定对岩 相古地理分析、确定沉积作用与岩浆作 用关系、研究火山沉积盆地的发展演化 历史以及与岩浆热蚀变有关的矿产等具 有重要意义。
• 是指与火山喷发相伴生的泥石流 • 是火山喷发屋（碎屑物）与水混合后形 成的高密度流体 • 与沉积作用泥石流区别是：起源、成分 、温度、速度等
火山泥石流（lahar）
火 山 泥 石 流
• • • • •
流态多变 流速、流量变化大 泥石流具有直进性和爬高性 泥石流漫流改道 泥石流具有周期性 塑性蠕动流 粘性阵流 阵性连续流 稀性连续流
简单熔岩流—一次喷发，由一个流动单元组成 复合熔岩流—由若干流动单元组成
粘度与溢出率(基性岩浆)
粘度 (泊 ) 简 单
复合熔岩流
block lava a.a pahoehoe
熔岩流流动的距离： 岩浆的溢出率、地形、粘度等
溢出率（m3 /s）
熔岩产状类型
• 水下：枕状熔岩（pillow lava） • 陆地：熔岩流
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
二、岩相类型(facies)
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）