1、西北大學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程巖漿巖巖石學(xué)西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系 主講：賴紹聰教授 火山碎屑巖是火山劇烈爆發(fā)中產(chǎn)出的火山碎屑堆積物經(jīng)壓實(shí)、固結(jié)以后形成的巖石。同一般巖漿巖比較起來(lái)，火山碎屑巖的形成過(guò)程有以下三個(gè)特點(diǎn)：第一。其中的碎屑物質(zhì)是由火山爆破的機(jī)械作用產(chǎn)生的巖石碎塊、晶體或玻璃質(zhì)的碎塊構(gòu)成，而非巖漿冷凝的產(chǎn)物；第二，火山碎屑物質(zhì)有些是噴射至大氣中后經(jīng)過(guò)空氣介質(zhì)而沉落于陸地，有些可能是降落在水中再經(jīng)一定的搬運(yùn)作用而在異地沉積的；而巖漿巖無(wú)這一沉積過(guò)程；第三，火山碎屑巖是由松散的火山碎屑堆積物經(jīng)過(guò)壓實(shí)、膠結(jié)作用后形成的巖石。 第十四章 火山碎屑巖類 而巖漿巖卻是巖漿直接的冷凝結(jié)晶產(chǎn)物。由于火山碎屑巖形成過(guò)

2、程(機(jī)械破碎、沉積、壓實(shí)、膠結(jié)等)和沉積巖相似，因而，也形成了許多和沉積巖相似的特征(如碎屑結(jié)構(gòu)、層理等)。由于火山碎屑巖中的碎屑物質(zhì)來(lái)源是火山活動(dòng)這種內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用的產(chǎn)物，但其沉積成巖過(guò)程中卻又有外動(dòng)力地質(zhì)作用的因素，即它在成因上具內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用的二重性；在巖性上也顯示巖漿巖和沉積巖的雙重特征，因而它是巖漿巖沉積巖之間的過(guò)渡類型。據(jù)此，有些人也把它歸到沉積巖的分類體系中。 火山碎屑巖分布十分廣泛，從前寒武紀(jì)的古老地層至近代死火山堆積物中均有產(chǎn)出。在許多噴出巖出露的地區(qū)，也往往相伴而生，共同構(gòu)成復(fù)雜的火山巖系，如我國(guó)東南沿海諸省的中生代火山巖系?；鹕剿樾紟r常富集有一般金屬礦產(chǎn)，稀有、放射性

3、元素礦產(chǎn)等，而且規(guī)模也比較大。 火山碎屑物質(zhì)的主要特征表現(xiàn)在它的物態(tài)、形狀和大小上。（一）火山碎屑物質(zhì)的物態(tài)和形狀 火山碎屑物質(zhì)的物態(tài)一般指它降落著地時(shí)的物理狀態(tài)，即是固態(tài)、液態(tài)，抑或是塑性體。固態(tài)碎屑包括巖屑、晶屑和玻屑；塑性碎屑包括漿屑，塑性玻屑。1.巖屑 是火山活動(dòng)中早期先凝結(jié)的噴出巖和火山通道的圍巖經(jīng)火山作用爆碎后形成的巖石碎塊。巖屑的形狀極不規(guī)則，呈棱角狀，一般大于2毫米。 一、火山碎屑物質(zhì)的一般特征2.晶屑 是火山爆碎的各種礦物的晶體碎塊，常見(jiàn)者是石英、長(zhǎng)石的晶屑，它們多半是巖漿中早期形成的斑晶破碎以后的產(chǎn)物。晶屑棱角尖銳，有時(shí)在顯微鏡下可見(jiàn)到熔化痕跡，一般粒度小于2毫米。根據(jù)晶屑

4、的礦物成分可大致判斷火山巖的巖漿成分。3.玻屑 是炸碎的多孔性浮巖碎塊。玻屑多保留氣孔壁，外形極其復(fù)雜，如呈弓狀、月牙狀、雞骨狀等。一般小于2毫米。在古火山巖中，玻屑雖已脫?；员Ａ羝渫庑?，是鑒別古火山巖的重要標(biāo)志。（一）火山碎屑物質(zhì)的物態(tài)和形狀4.火山彈 是半固結(jié)的巖漿團(tuán)塊拋射到空中時(shí)在旋轉(zhuǎn)性運(yùn)動(dòng)中邊扭曲邊凝固而成的“麻花”狀巖塊。降落地面時(shí)已基本固結(jié)，故常保留其“麻花”狀外形。5.漿屑 是濺落地面的未固結(jié)的熔巖團(tuán)塊。這些熔巖團(tuán)在火山爆發(fā)過(guò)程中撕裂、震碎，堆積后又經(jīng)過(guò)壓扁、拉長(zhǎng)，所以，漿屑的形狀極不規(guī)則，有些似“火焰”狀者稱為火焰體。（一）火山碎屑物質(zhì)的物態(tài)和形狀6.塑性玻屑 火山爆發(fā)過(guò)

5、程常有熾熱的火山灰流，致使其中裹攜的玻屑處于過(guò)熱狀態(tài)而呈塑性，似燒至軟化的玻璃，此種玻屑即塑性玻屑。這種熾熱的火山灰流和塑性玻屑堆積物不但在上覆火山堆積層的保護(hù)下能較長(zhǎng)期保持高溫，而且在上覆堆積層的重壓下塑性玻屑也被壓扁、拉長(zhǎng)而變形，因而多呈現(xiàn)平行排列的趨勢(shì)，形成假流紋構(gòu)造。 （一）火山碎屑物質(zhì)的物態(tài)和形狀 各種火山碎屑物質(zhì)其粒度有一定分布規(guī)律，因此，我們可以把火山碎屑按大小分成幾級(jí)。每一級(jí)給予特定的名稱。這些粒級(jí)名稱是火山碎屑巖分類、命名的基本依據(jù)。本書(shū)所采用的分類標(biāo)準(zhǔn)如下：火山巖塊：粒度50毫米；火山角礫：粒度250毫米；火 山 灰：粒度0.012毫米；火 山 塵：粒度0.01毫米。 火山

6、碎屑堆積物不但碎屑棱角尖銳，而且大小混雜，分選性差，是其一大特點(diǎn)。（二）火山碎屑物質(zhì)的粒度分級(jí) 根據(jù)火山碎屑物質(zhì)的含量和硬結(jié)（膠結(jié)）方式可將火山碎屑巖劃分為若干類型，常見(jiàn)者有普通火山碎屑巖、熔結(jié)火山碎屑巖和層狀火山碎屑巖。此外，尚有向噴出巖過(guò)渡的火山碎屑熔巖和向沉積巖過(guò)渡的沉積火山碎屑巖。二、火山碎屑巖的常見(jiàn)巖石類型 普通火山碎屑巖一般簡(jiǎn)稱火山碎屑巖。其中火山碎屑占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，成巖方式以壓結(jié)為主，常疊加有化學(xué)膠結(jié)物。這種膠結(jié)物往往是火山灰后期次生變化、分解形成的蛋白石、粘土礦物和碳酸鹽礦物。該類型巖石按粒度分為集塊巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r三種：1.集塊巖 巖石中的火山碎屑粒徑大于50毫米者占50%

7、以上，常混有火山角礫、火山灰等，分選性差。集塊巖多分布于火山口附近或火山管道中，分布范圍較窄，可作為尋找古火山口或古火頸的一種標(biāo)志。 （一）普通火山碎屑巖2.火山角礫巖 主要由各種噴出巖的角礫組成，也有其它巖石角礫，角礫棱角明顯，也可混入少量晶屑，一般由火山灰膠結(jié)，分選性差。該種巖石除分布在火山口附近外，也可分布于離火山口稍遠(yuǎn)的地區(qū)。比較常見(jiàn)。3.凝灰?guī)r 巖石中大多數(shù)的火山碎屑粒度小于2毫米，并且被更細(xì)的火山塵及火山灰的次生化學(xué)分解物(蛋白石、粘土、碳酸鹽等)所膠結(jié)。由于火山灰粒度細(xì)小，從火山口噴出后在空中可飄浮數(shù)百乃至數(shù)千公里，所以一般凝灰?guī)r的分布范圍很寬，可距火山口很遠(yuǎn)。它是火山碎屑巖中分

8、布最廣的一種。 （一）普通火山碎屑巖 從火山碎屑成分來(lái)看，酸性凝灰?guī)r中以玻屑、晶屑為主，巖屑較少；而基性及中性噴出巖晶屑、巖屑較多。因此，按碎屑成分又可分為玻屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r和巖屑凝灰?guī)r?；虬磁c之相當(dāng)?shù)膰姵鰩r的成分分為流紋質(zhì)凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰?guī)r。 （一）普通火山碎屑巖 熔結(jié)火山碎屑巖以含有大量漿屑、塑性玻屑為特征。它是通過(guò)“熔結(jié)”方式成巖的。所謂熔結(jié)頗似焊接作用，即這些碎屑在高溫下處于塑性狀態(tài)，在上覆堆積物的重壓下可以相互粘結(jié)起來(lái)而成為整體，冷卻之后即成熔結(jié)火山碎屑巖。常具假流紋構(gòu)造。 （二）熔結(jié)火山碎屑巖 具有明顯的層理，主要呈層狀產(chǎn)出。多數(shù)是由水底火山噴出的碎屑物質(zhì)、部分是由陸上火山噴

9、出的碎屑物質(zhì)在水體中的沉積物固結(jié)而成。一般很少混有正常碎屑物質(zhì)(礫石、沙粒)。膠結(jié)物主要為火山灰的次生分解物及水溶液化學(xué)沉淀物(碳酸鹽、粘土、蛋白石等)。其中層狀凝灰?guī)r最常見(jiàn)，廣泛分布于湖成和海成沉積巖中。（三）層狀火山碎屑巖1.火山碎屑熔巖 若火山碎屑物質(zhì)降落在噴出地表的巖漿中，碎屑將通過(guò)巖漿的冷凝作用而膠結(jié)成巖。其膠結(jié)物為巖漿物質(zhì)。成巖過(guò)程具有巖漿冷卻凝固的特點(diǎn)。所以它在巖石特征上向噴出巖過(guò)渡。巖石中火山碎屑的含量變化很大，一般為1099%。（四）基它類型 2.沉積火山碎屑巖 火山碎屑沉落于水體、或降落于陸地再經(jīng)流水搬運(yùn)至水盆地中，沉積時(shí)混雜有正常沉積物(礫石、泥沙等)，并且在成巖過(guò)程中主

10、要靠壓固膠結(jié)作用，膠結(jié)物也主要為水溶液化學(xué)沉積物質(zhì)(碳酸鹽、粘土和氧化鐵等)。可具層理構(gòu)造。該類巖石中最為普遍的是沉積凝灰?guī)r。它往往同正常沉積巖共生在一起，彼此呈過(guò)渡關(guān)系。因此，沉積火山碎屑巖是向沉積巖過(guò)渡的火山碎屑巖類。（四）基它類型 火山碎屑巖在各個(gè)地質(zhì)時(shí)代和許多地區(qū)廣泛分布。以我國(guó)而論，前震旦紀(jì)變質(zhì)巖中就有許多變質(zhì)火山巖。西北地區(qū)祁連山古生代地層中，東部及東南沿海地區(qū)中生代火山巖系中、東北地區(qū)中生代陸成含煤巖系中、西南地區(qū)中生代地層中（所謂“綠豆巖”）均夾有不少火山碎屑巖。 三、火山碎屑巖的分布及其研究意義 通過(guò)火山碎屑巖的研究可以了解古火山的地理分布、火山噴發(fā)方式、強(qiáng)度和噴發(fā)時(shí)的環(huán)境（水下或陸上），分析火山在時(shí)間和空間上的分布規(guī)律，并進(jìn)而探索構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。由于火山灰可以飄逸很遠(yuǎn)，所以凝灰?guī)r往往在廣大地區(qū)內(nèi)以比較穩(wěn)定的層位產(chǎn)出。因而，可用它作為“標(biāo)志層”進(jìn)行地層對(duì)比，例如，廣泛分布于川、黔、鄂一帶的“綠豆巖”（一種玻屑凝灰?guī)r，具有綠豆?fàn)钅嗲蚪Y(jié)構(gòu)），厚約1米，產(chǎn)狀穩(wěn)定，是該地區(qū)中三疊統(tǒng)底部地層劃分、對(duì)比的標(biāo)志層。又如黑龍江雞西的一些早白堊世煤層中夾有凝灰?guī)r層，是煤層對(duì)比的良好標(biāo)志。 三、火山碎屑巖的分布及其研究意義 火山碎屑巖，特別是火山通道附近的火山碎屑巖