1樓：中地數媒
1.降落的火山碎屑堆積
主要有大氣、火山塵雲及湖盆中水下降落的火山碎屑沉積等三種。由火山口或裂縫爆發至空中及湖中的火山碎屑物通過降落作用堆積而成。常常將噴發至空氣中，並經風力分選、降落堆積而形成的火山灰沉積稱為降落火山灰。
它們是當熔漿噴至空中，混入了空氣產生的熱膨脹，炸裂成細小的火山灰屑後，進一步衝入高空對流氣衝區，可公升高達數百公尺至數千公尺，再向下降落堆積而成。
圖8-9 降落灰沉積在順風方向，厚度和粒度隨離火山口距離增加而減小
（據katsui，1963）
火山物質可順風搬運，顆粒大小按降落速度不同而發生分離，降落灰沉積在順風方向，其厚度和粒度均隨離火山口的距離增加而減小（圖8-9）。雖然在地質歷史中火山作用是瞬時事件，但火山灰及火山塵可覆蓋著廣大面積，在遠離火山口幾千千公尺範圍內堆積成層，層內常見正粒序構造。典型的降落灰沉積，以良好至極好的分選性為標誌（圖8-10），並發育有水平層理。
圖8-10 降落灰沉積分選性對比圖
（據musai，1961）
日本39個近代降落灰與192個火山灰流分選程度對比
2.火山碎屑流堆積（又稱火山灰流、火山砂流）
是指高黏度的富含揮發分的酸性、中性或鹼性岩漿上公升到地表處，因壓力驟降導致氣體大量膨脹、發泡，最後強烈地**使氣泡壁破裂，一部分被濺碎的熔岩拋入空中再沉降下來，但大部分呈密度很大的混有氣體的高溫碎屑流沿山坡流動（圖8-11）。據費涅爾2023年對培雷火山的觀察，碎屑流的流速達到33m/s，溫度估計為700～800℃，並且在較長時間內保持高溫狀態，使塑性岩屑及塑性玻屑在堆積物的負荷壓力下發生不同程度的熔結作用。
圖8-11 火山碎屑岩流動遺痕
位於廣東湛江東海島上硇洲島是乙個大約20萬～50萬年前由海底火山爆發而形成的海島，島上廣泛發育火山碎屑流活動留下的遺跡
岩石熔結後，孔隙度減小，體重增大，塑性岩屑扁平化，玻屑變形，邊緣圓化。熔結的強度取決於：堆積時的溫度；岩石的負荷，它與堆積物的厚度和密度有關；揮發分的成分與數量。
除此而外，溶解於火山碎屑流之中的水也有助於熔結作用。
圖8-12 熔結凝灰岩的典型剖面示意圖
（據斯帕爾克斯等，1973）
p—浮岩碎屑；l—岩屑。1—熱氣底浪的火山碎屑沉積層；2a—細粒弱熔結凝灰岩的底屑層；2b—粗粒強熔結凝灰岩的主體層；2a＋2b—熔結凝灰岩的單元流層；3—火山塵及降落的細火山灰屑層
火山碎屑流成因的典型代表岩石——熔結凝灰岩，據斯帕爾克斯等2023年的研究（圖8-12），最下面的是熱氣底浪的火山碎屑沉積（1 段），其上才是真正的火山碎屑流沉積（2段，又稱典型的熔結凝灰岩單元流層，簡稱單元流層），最上是火山塵雲降落的細火山灰屑沉積（3段）。而單元流層又由粗粒的主體層（2b）及細粒的底屑層（2a）所組成。在剖面上主體層經常出現大的浮岩碎屑的逆向粒序及大的岩屑的正向粒序等特徵，其下部則是細粒的底屑層。
正是由於底屑層的存在，才有可能鑑別出每次的火山碎屑流（熔結凝灰岩層）的厚度來。例如在義大利和日本已鑑別出最薄的單元流層只有幾厘公尺至1m厚。
在薄層的熔結凝灰岩層中，浮岩碎塊仍保持為逆粒序，但岩屑則可能成逆粒序，也可能呈正粒序。
厚層熔結凝灰岩層中，一般粒序是明顯的，由於呈逆粒序的是低密度的浮岩屑，呈正粒序的是高密度的岩屑，而粒序性的明顯程度與粒度有關（碎屑愈大，粒序越明顯），故引起粒序性的原因是由密度所致的漂浮作用，但應指出，碎屑粒度在臨界直徑以下，不出現粒序性。
底屑層（2a）是由細粒的岩石組成，它具有逆向粒序，此層與2b層為過渡關係。其厚度小於數公尺。比起熔結凝灰岩（2b），此層岩石的平均粒徑低，但分選性仍較差。
並且此層中的扁平顆粒常平行於地面，而且扁平顆粒也較多。
在熔結凝灰岩內部，有兩種重要的成因型別，乙個就是前述的底屑層沉積，另乙個是「管積物」（沃克，1971）。它的典型寬度為1～10cm，垂直熔結凝灰岩層而呈彎曲狀、分叉狀或相交叉狀，可變寬變窄，有時與同類物質組成的不規則席狀體連線。
管積物由與周圍熔結凝灰岩性質相同的碎屑物質組成，但與圍岩相比，其分選性較好、較粗，並富含重組分（晶屑及石屑），其中的浮岩屑比較圓滑。主要的特點是較細、較輕的組分被簸選掉及浮岩的圓滑。這都是由於強烈的氣流沿氣孔管通過熔結凝灰岩時造成的。
管積物是一種石化的氣孔。目前已知熔結凝灰岩中有兩種這樣的構造，一種是原生的，即形成於熔結作用前，氣流通過碎屑流時，同時發生顆粒的下降作用；另一種是後生的，是一種沿孔管道的優先膠結作用、熔結作用、蝕變作用或礦化作用，是比流體中沉降作用及熔結冷卻作用要晚的作用。
關於底屑層，除前述特點之外，它比熔結凝灰岩主體層的粒徑低得多，而且常具陸源組分。它在成分上極似管積物，即細而輕的組分被簸選掉。它是未熔結或弱熔結凝灰岩。
底部石屑富集，可能是火山碎屑流經過底板時捕獲來的早期碎屑，但有時也出現大量晶屑。
3.熱氣底浪的火山碎屑沉積
是指火山爆發初期，大量的熱蒸汽攜帶碎屑混合物，以床沙載荷形式進行搬運、沉積。如圖8-12中1段的熱氣底浪沉積說明，這段火山碎屑沉積在厚度上變化很大且較薄，具有低角度交錯層理及沙壟狀的逆行沙波、衝槽、窪坑、疊瓦和長波長的波狀層理等構造。成分複雜，除有大量的同期火山碎屑外，還有陸源碎屑物。
它常常出現在熔結凝灰岩層的基底。
沃克及費希爾（1971）把由熱氣底浪作用的火山碎屑形成過程分為三個階段：
（1）開始上公升的水蒸氣柱底部立即擴散處白色的、僅有少量碎屑物的氣浪，沿氣浪周圍溢位氣體，氣浪收縮；
（2）上公升爆發柱的壁上，依彈道規律發射出放射狀的碎屑物，這些物質是氣柱內蒸汽**而被撕裂的物質；
（3）最後碎屑物、水汽、空氣紊亂的混合物呈濁流聚集到地面來，大部分沿地面流動組成底浪。
與熔結凝灰岩共生的熱氣底浪沉積可分為兩種型別：一種是高溫的變種，類似一種熱雲的沉積，是未受外界因素影響的純火山作用的產物。它具有較粗的粒度，沒有層理，有時有不大顯著的交錯層理，層薄（僅數公尺），與其下的火山灰沉積物接觸處有烘烤現象。
另一種是低溫的變種，可能是溼的火山灰雲，具有高度的膨脹性使其流動，是受外部影響（水）改變了純火山作用的產物。它具有較細的粒度和厚度變化很大（沉積層在低窪處厚，高處變薄）及很好的低角度（1°～14°）較粗層理，有時可過渡為平行層理。常見沙壟構造，沙壟的迎風面較陡，背風面較緩，波形背風面方向一般指向流動方向。
熱氣底浪沉積與底屑層沉積的粒度特點有明顯區別（圖8-13），它在成分上的特點是石屑和晶屑明顯地比上覆的熔結凝灰岩中多。
圖8-13 熔結凝灰岩底屑層md-σ**
（據沃克，1971；斯帕爾克斯等，1974）
1—熱氣底浪的火山沉積物；2—樣品。點線封閉區為95%的熔結凝灰岩區
4.火山塵雲降落的火山碎屑沉積
是指火山爆發時，大量塵狀的固體物質與水汽、氣體及大氣，在高溫中混合成的一種塵雲，於熾熱緻密狀的火山碎屑流之上飛騰翻動，因溫度的降低及速度的減弱而降落堆積在熔結凝灰岩單之流層（2b）之上。這種沉積的厚度一般較薄且變化不大，粒度極細，具明顯的成層性及水平層理。它的產出可以在熔結凝灰岩之上，而且可能側向追索至無熔結凝灰岩的地方。
以上特點說明它是大氣火山塵雲降落沉積的性質。這種岩石具有特徵的粒度，至少有70%的顆粒是小於1/8mm，但是粒度變化的範圍較大，概率累積曲線表現出雙眾特徵，即較少量的分選不好的粗屑部分及主要的分選性較好的細屑部分。
5.火山泥石流沉積（火山泥流）
是指火山碎屑流與搬運它的介質與水混合在一起的高密度流體，由於介質內各顆粒間互相靠近，碰撞變得更為頻繁，碎屑物在重力和流體力的作用下搬運，因流體的運動減弱，在適當的地段堆積下來。安德遜（1933）認為，火山泥石流有三種機理：①熱的火山碎屑流流入河流、湖泊形成火山泥流；②火山噴發期間，火山口湖中的火山碎屑物和水混合形成熱的火山泥流；③蓋在火山口斜坡上的火山灰，由於大雨淋刷變得活動起來，可順坡流動形成冷火山泥流。
火山泥流沉積的特徵：①能在較低的坡度執行，故在區域上分布較廣，其末端常與河流沉積物互層；②沒有層理，碎屑物的圓度較高，分選性極差，通常含巨粒及粗粒級岩屑的百分比很高；③常有反粒序，甚至有反粒序的細粒底層；④碎屑物成分極為複雜，除火山碎屑物外，常可混入各種粒度的正常沉積物；⑤火山碎屑物的含量不定，開始佔10%～30%，中、後期則更多，在個別地段，火山碎屑物能夠取決於地表水的流量而增減；⑥沿灌木叢及森林流動時可混有破碎成束的木質。
與火山碎屑流比較其差異之處是：缺乏熔結凝灰岩及次生噴氣孔，沒有層理，粒序缺失或粒序不足，固結較疏鬆，分選性極差，成分極為複雜。
6.水攜的火山碎屑沉積
是指陸上爆發呈液態-固態的火山碎屑物，經流水以床沙形式進行搬運，因流速減慢，而沉積。所以它也具有相似於河流環境沉積的特徵，如層理構造，礫石的疊瓦構造等。但水攜水的火山碎屑岩中的火山碎屑物含量大於90%，陸源碎屑物則小於10%。
典型水攜的火山碎屑岩，一般分布範圍很窄，例如組成沖積扇沉積等。
7.火山-冰磧和火山-冰水沉積
是由於山弧或島弧火山作用所形成火山帶的位置很高，因而經常形成山峰積雪和形成冰川，在地形低窪的部位融化了的冰雪形成冰川沉積及冰水沉積兩類：
（1）火山-冰磧沉積：是指山麓降落的和火山斜坡的冰川，在流動過程中捕獲了火山口上的粗粒火山碎屑物、斜坡上的崩積物及洪積物和火山泥流物質，除了冰川底層的表面可補償上述成分外，還搬運以山麓頂峰滾落的碎屑物和火山碎屑物，這些成分在冰川的滾動路徑中的不同地段都會有所變化。
火山-冰磧沉積的特徵是：①具有典型的切割地形，經常沿火山口斜坡呈舌形而延伸；②厚度達100m或更厚，正常冰磧沉積物厚度比它大2～3倍；③粗碎屑物為主，比正常冰磧沉積的黏土礦物大4～6倍；④分選性極差，但常有兩個方向的層理；⑤礫石成分複雜，分布也極不均勻，大小混雜，排列無序，有時還見礫石嵌入微層理發育粉砂岩中；⑥碎屑物的形狀及磨圓度隨流動的距離不同也很不一致，尖稜角碎屑物可磨為半滾圓的形態，並且表面有磨光面或凹面。
（2）火山-冰水和火山湖-冰水沉積：它和火山-冰磧沉積的特徵相似，但亦有如下的差別：常呈薄層的透鏡狀產出，開始有類似正常湖-冰水沉積的水平層理或微波狀層理，碎屑物有磨圓，有時還有火山碎屑物的夾層。
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