火山岩巖相調查

1樓：中地數媒

根據現代火山的觀察，乙個發育較好的火山，往往由火山錐、火山口、火山管道和相應的噴出巖和潛火山岩所組成。然而在古火山岩區，由於後期構造變動，長時間的侵蝕和剝夷作用，較完整的火山機構多不復存在，更多的是其殘存物。因此古火山機構的調查和恢復，主要是依靠岩性填圖和巖相分析的方法來進行。

所謂巖相分析，是針對乙個火山噴發中心或火山口來說的，其任務是研究火山作用產物圍繞火山口時在成分、產狀、結構構造上的變化和空間分布規律，從而達到恢復古火山機構的目的。火山岩相調查的步驟是：劃分巖相並查明其特徵，恢復古火山機構。

這兩項工作是密切聯絡而不可分割的。

通過地質填圖，查明各種火山岩岩性的空間分布、相互關係、產狀特徵等，在此基礎上進行巖相分析與劃分。

1.火山岩相的劃分

1）從岩石、地層的空間分布特徵、產狀和巨集觀面貌，大致圈定或推測出各個火山噴發中心，判別火山岩石與地層的**區。

2）在以乙個火山口或乙個噴發中心範圍內進行巖相劃分。一般由火山噴發中心到邊緣的最大巖相變化方向順序進行，首先劃分出火山噴發中心的各種巖相，特別重要的是劃分出火山管道相和潛火山相。

環狀岩牆和潛火山侵入體位置的確定，對火山機構的恢復、尋找火山噴發中心意義重大。潛火山岩體多數情況下產在火山噴發的中心，有的直接充填在火山管道的根部。環狀岩牆的分布往往與火山噴發中心裂隙構造直接有關。

3）在初步劃分出圍繞噴發中心的各個火山岩相的基礎上，進一步補充蒐集各種巖相特徵性標誌資料，驗證各種巖相劃分的正確性，並對某些巖相進行進一步細分或歸併。當兩種以上巖相在乙個剖面或空間上重疊出現，當厚度過小不足以單獨劃分時，應以主體巖相或復合巖相予以命名。

4）各火山噴發中心之間的交接帶，是不同噴發中心火山岩的疊加地區，對恢復古火山機構的意義不大，一般只需作簡單的劃分。

2.火山岩相的調查內容

巖相調查，主要通過地質調查方法，輔以物、化探方法進行。

（1）火山岩產狀調查

火山岩產狀是火山岩相調查的一項重要內容，由於火山物質的堆積方式、定位方式不同，其產狀也不相同。調查了解火山岩的產狀，是直接區分熔岩與次火山岩，識別侵出相與火山通道相的重要手段，也是追溯火山岩源區的有效方法。例如火山通道、侵出體、潛火山岩在多數情況下總是與噴出地表的蓋層火山岩呈截切接觸關係，可以根據它們的流紋、節理、氣孔、杏仁體等原生構造，比較容易地和蓋層火山岩區分開來。

噴出地表的蓋層火山岩，則常常圍繞火山噴發中心呈同心圓—帶狀分布，岩層呈平緩內傾或外傾。

（2）岩石巨集觀結構構造調查

岩石巨集觀結構構造對確定岩流流向，追索火山噴發中心，詳細劃分爆發相，了解火山活動方式十分重要。面狀巨集觀構造和線狀構造，不僅可以比較容易地將層狀地質體和非層狀地質體區別開來，而且對確定並校正火山地質體的形狀，劃分與確定岩層的頂、底面均很重要。

原生節理對分析與確定巖相、查明古火山機構同樣有重要意義。熔岩在流動、冷凝和固結過程中，可以形成各種節理型別，其中多見柱狀節理和層節理。

層節理在酸性熔岩中最為常見，方向與熔岩表面和底面平行，厚度幾厘公尺至幾十厘公尺；柱狀節理於玄武岩、安山玄武岩中較發育，具熔結結構的酸性潛火山岩體邊緣也常常見到，柱體軸向與岩體表面垂直。在野外工作中，可以利用這些節理，比較容易確定地質體的產狀和巖相型別。傾斜柱列還可以指示熔岩的流動方向。

岩石巨集觀結構構造的調查必須在較大面積內進行，防止僅根據個別觀察點上的現象草率判斷。

（3）火山岩物質構成的調查

此項調查不僅有助於判別火山活動的方式、噴發強度和定位方式，而且也是確定噴發中心和分析巖相的重要依據。集塊、角礫的成分、**和形態，對於確定火山爆發的強度、火山活動方式以及對火山噴發產物的成因型別都很重要。崩落集塊巖、定向爆發集塊巖、火山彈多分布在火山口附近或破火山口內，而火山灰流凝灰岩中攜帶的角礫則可堆積在遠離火山口數十千公尺或更遠的地方。

在火山通道內的角礫受高溫熔漿加熱，相互間的劇烈摩擦，很容易失去稜角。火山斜坡上尚未完全固結的火山碎屑岩和半凝固的熔岩流外殼，在移動過程中也可以產生磨圓現象，這些角礫、集塊的搬運距離一般並不太遠。因此對角礫岩和集塊巖，必須從巨集觀上進行觀察，結合相的特徵標誌進行分析和判斷。

碎屑熔岩的形成條件比較複雜，可以產在熔岩的邊部、頂部或前緣，巖鐘、巖穹的頂部或邊部、熔岩湖的近地表部分，火山頸的邊部，火山碎屑錐的下部。淬碎熔岩則可形成於海底或陸上水下噴發，陸上噴發流入冷水的熔岩流，陸上熔岩流與潮汐的接觸帶中，且常與枕狀熔岩伴生。調查確定它們的空間分布形態和出露部位，對巖相分析有積極意義。

斑晶和晶屑的大小、形態、破碎狀況，常常可以說明岩漿自岩漿房直至最終凝固成岩之間的一系列物理化學過程，對於分析岩漿體的定位方式極為重要。例如火山岩斑晶數量少，形態不完整，具有熔蝕現象等特徵，反映了火山岩噴出地表快速冷卻的環境，潛火山岩斑晶完整，數量相對較多，熔蝕現象弱，反映了岩漿具有結晶條件和淺部環境。在特殊成岩條件下，斑晶碎裂，出現碎斑熔岩。

（4）火山岩堆積、定位方式的調查

火山岩堆積、定位的恢復途徑很多，如岩層層理面的分析，可以幫助恢復成岩環境，微細層理帶，有弱粒級變化時，多為噴發—沉積相，具隱層理而不可分離和無粒級差別時，多為空落堆積，粒級層發育（從細礫—砂—粉砂—砂泥級），則多為剝蝕再沉積；火山碎屑流、火山灰流堆積還可以出現正反雙粒序等。

火山地質體的空間分布和形態，亦可反映它們的成岩環境。如底面呈鍋底狀凹地的火山碎屑岩、熔岩、火山碎屑沉積岩組合則多為破火山口內堆積；呈環狀、半環狀或扇形分布的，往往為爆發相堆積，呈狹長條帶狀、舌狀交叉重疊分布的中性、中酸性熔岩流，與層狀或錐狀火山有關。

（5）海相火山碎屑岩的調查

對海相火山碎屑岩更要注意成分、結構構造、層理、分布情況的綜合分析，因為它可以是原地產出，也可以是搬運一定距離後的堆積，還可以被搬運到很遠的地方再沉積。原地產出的，與其他火山岩常常形成有機的整體；而搬運再堆積時，無論是岩性、結構構造和產狀，有時會出現明顯的不協調現象，而且有異源火山岩的疊加；經遠距離搬運後再沉積的，則因含有大量正常的沉積物而易於辨認。

（6）巖相的平面與剖面研究

巖相的平面展布特徵與剖面研究是巖相調查的基本方面。巖相剖面與地層剖面一樣，應選擇在火山機構中巖相發育最全的地段，調查內容有：按岩性分層，查明其巖相屬性，盡可能地將各種巖相的特徵細節了解清楚；調查岩性之間的關係，調查各相在平面上的形態與產狀，調查由多種岩性組成的同乙個巖相的特徵等。

巖相調查完全可在地層剖面上進行，這裡要強調是，調查中一定要將層序、厚度、接觸關係的調查與岩石產狀、岩石型別、結構構造、分布特徵與形成環境的調查結合起來。

3.火山岩相的空間分析

在前述巖相劃分的基礎上，分析巖相在空間的展布特徵、巖相組合以及巖相的橫向變化情況等。要注意是，分析巖相的空間變化亦必須在同期火山噴發岩層和岩石組合中進行。

火山岩相的空間分析可以有效地幫助圈定火山機構，並確定其型別。因為不同巖相的空間分布，總是與一定型別的火山機構有直接聯絡。如裂隙式火山，具有沿一定方向上呈現多中心噴發特點。

熔岩可呈岩流垂直裂隙分布，岩流群也可組成泛流玄武岩層呈帶狀平行噴發裂隙分布。在原始地形坡度較小的情況下，它們的厚度、岩性、巖相變化往往具有對稱特點，錐形或盾形火山，爆發相的火山碎屑堆積物則呈扇形或橢圓形分布，噴溢相的熔岩流呈放射狀分布。如存在破火山口時，則可能有熔岩湖相，空落的浮岩、火山渣、火山彈等爆發相堆積，也可以有侵出相產物。

破火山口內外的巖相組合一般都有明顯的差別，缺噴發中心，周圍的巖相型別更為複雜多樣。穹狀火山則以火山口之下存在侵出相為特徵；錐狀火山以爆發相為主，也有以熔岩為主的熔岩錐，層狀火山則以爆發相與噴溢相互層為特點。對於中心式火山機構而言，其巖相分布有等軸狀、環狀或舌狀，其中心常為等軸狀（非層狀相）地質體，巖相自中心向外側變化，當存在並有潛火山岩充填時，其環狀特徵更為清晰。

中型和大型火山的噴發物數量大，散落面積廣，在同一次噴發堆積物中，橫向上往往有明顯的相變，從火山噴發中心—火山外側，理想的簡單組合方式可以是：崩落堆積—定向爆破堆積—碎屑流（層狀流）堆積—湧流堆積—灰流堆積—空落堆積—噴發沉積相等。

不同型別的火山機構巖相分析，結合橫向變化可以顯示出它們不同火山作用的特點。巖相劃分越細，對火山噴發作用、火山形態、火山地貌等了解就越具體、細緻，區別也就更清楚。即使是同一型別的不同火山機構，也不可能完全一樣，除了總結它們的共同特徵外，也還需要找出它們之間的差別。

對火山岩相的複雜變化，要有足夠的估計，相鄰火山機構噴出物的重疊、交叉以致相互過渡的情況較為常見，要作細微的分析與判斷。

4.火山岩相的時間分析

火山岩相除了在橫向上的變化外，縱向變化也十分急劇，火山岩層的先後堆積層序和縱向的疊置關係，是火山活動演變歷史的記錄。

火山岩相在縱向的變化，往往反映出火山噴發方式、噴發強度的變化。對於週期性的變化，概括起來有兩種方式：一種是由爆發、噴溢轉為沉積，另一種由沉積轉為爆發、噴溢。

前者稱為正韻律，後者稱為反韻律。這種劃分是建立在噴發作用強度上的。其實，這種變化還與火山作用環境有關。

如在火山窪地中，一般沉積岩層都出現在火山岩層之上，為正韻律，而在構造盆地中則相反，外部供給陸源碎屑沉積物較早，往往出現沉積層在下的反韻律。此外，盆地的補償程度亦與韻律的形成有關，如在補償性盆地中，火山活動較強，剩餘空間較小，因此沉積層只能停積在少數空間中，多形成正韻律，而在非補償性盆地中，盆地空間較大，為沉積物提供了足夠的空間，因而較多地形成反韻律。

上述分析也部分適用於旋迴或亞旋迴的劃分。在旋迴和亞旋迴內，常常可以反映岩漿成分上的變化規律。從基性—中性—酸性稱為正序列，從酸性—中性—基性為反序列。

岩石成分的正、反序列空間變化在成因上也可能有兩種情況，母源岩漿成分變化，多數規模較大，有時出現在旋迴之間，或在厚度較大的旋迴內部；另一種情況是由於淺部岩漿房內發生了成分分層現象，在噴發過程中，岩漿有選擇性的上公升，先噴發下部基性巖漿，後噴發上部的酸性岩漿，則出現正序列，反之則出現反序列。這種變化與岩漿房內揮發組分的分壓和岩漿房內總壓之間的比值有關。正、反序列與岩漿中氣濃組分富集關係密切，從而直接與礦化作用發生聯絡。

火山岩相的時間分析是以火山機構為單位進行的，它的基礎也就是巖相剖面，其關鍵在於正確地劃分每個岩層的巖相，以及選擇恰當的巖相變化指標。

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