高等地质学

火山地质构造及与成矿作用的关系一、火山地质基本概念1、火山喷发类型火山喷发类型指火山不同的喷发方式，一般以代表性火山命名，基本可分为普林尼型、培雷型、武尔卡诺型、斯通博利型、夏威夷型、玄武岩泛流型、蒸汽型、海底型等8种类型，其中蒸汽型火山喷发又可再分为塞特西型喷发、蒸汽岩浆喷发和潜水火山喷发等3种。

2、火山作用类型火山作用类型是指一期火山岩浆活动各种方式的总和，既可是单一的一种（如溢流），也可包括先后发生的几种方式（如先喷发后侵入等）；可分为喷溢作用、爆溢作用、爆发作用、火山—侵出作用、火山—侵入作用、喷发—沉积作用、裂隙式喷发作用（crack type eruption）、中心式喷发作用（central type eruption）和裂隙—中心式喷发作用（crack central type eruption）等几种。

3、火山碎屑物、包体火山碎屑物：包括玻璃质碎屑（玻屑）、晶体碎屑（晶屑）和岩石碎屑（岩屑）三种，在描述时一般应分别说明其种类、粒级、形态、含量等。

晶屑与斑晶之区别：晶屑指火山喷发过程中被炸碎的斑晶之碎块，主要存在于火山碎屑岩中，但在某些过渡类型的熔岩中（如凝灰熔岩、碎斑熔岩等）也可见及少量晶屑；斑晶指岩浆在喷出地表前就结晶形成的自形矿物晶体，仅限于熔岩中出现。

包体：分为残留体、捕虏体、堆晶岩、岩浆团等几种，成因类型包括幔源、壳源和同源；应详细描述包体的类型、形态、空间展布，以及包体与寄主岩的岩石学、矿物学和地球化学等特征。

4、火山原生构造火山原生构造系指火山喷发过程中形成的局部构造。

查明火山原生构造，对确定火山喷发类型、火山构造类型及其与区域构造的关系具有重要意义。

火山原生构造包括：①环形断裂；②放射状断裂；③层理构造（涌流相的交错层理、波状层理等）；④节理构造（潜火山岩平卧节理、喷出岩柱状节理）；⑤正断层和逆断层等。

5、成因类型根据物质来源，可将火山岩的基本成因类型划分为幔源、壳幔混合源、壳源三种。

根据岩石类型与组合、岩石系列、地球化学特征与成岩物理化学条件等，确定火山岩的成因类型与演化方式（部分融熔、结晶分异、岩浆混合、岩浆不混熔、同化混染等），判别深部壳幔作用过程。

需注意识别原生（primary）岩浆与进化（evolved）岩浆。

原生岩浆的特征强烈依赖于源区物质成分、部分熔融程度和熔融条件，故无统一的判别标准而需作综合考虑。

表3为玄武质原生岩浆的判别标准。

6、岩石组合岩石组合指成因上有内在联系、时空上密切共生的、不同岩性火山岩的自然组合，它们可反映火山岩浆的成因类型、演化方式与形成的构造环境，例如：由同一母岩浆经不同程度分异演化形成的安山岩—英安岩—流纹岩组合、由同一岩浆房的岩浆经喷发和不同深度侵入形成的火山岩—潜火山岩—侵入岩组合、指示伸展构造环境的双峰式组合和碱性杂岩组合、火山喷发—沉积作用形成的火山岩—沉积岩组合等。

8、地球化学特征（1）常量元素：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5、H2O+、H2O-、LOI（烧失量）等14项，全铁表示为TFeO。

利用常量元素可计算CIPW标准矿物、绘制主元素变异特征图，并计算特征参数值，如镁值（Mg#）（可用于判别原生和进化岩浆、岩浆演化程度）、FeO*值、铝饱和指数（ASI）和山德指数（A/CNK）（可用于划分过铝质、过碱质、偏铝质和亚铝质花岗质岩石）、Peacock 碱钙指数、Rittmann组合指数、Wright碱度率（A.R.）、K60值等。

在运用常量元素数据时，应注意下列几点：对于H2O＋≥2wt％、CO2≥0.5wt％的样品全岩硅酸盐分析数据不可采用（苦橄岩、科马提岩、麦美奇岩、玻古安山岩等高镁火山岩可适当放宽）；进行各类化学计算或编制各类图件时，应去除烧失量（包括H2Oˉ、CO2、SO3等）重新计算为100%的质量百分数后才能使用；在编制TAS图时，首先要检查其是否为“高镁”火山岩；对于许多低级变质火山岩，要求烧失量应小于5wt％。

（2）稀土元素（REE）：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。

利用稀土元素丰度可计算重要参数，如（La/Yb）N、δEu等。

（3）微（痕）量元素（按原子序数大小为序，下同）：P、K、Sc、Cs、Ti、Cr、Co、Ni、Rb、Sr、Y、Nb、Zr、Ba、Th、U、La、Ce、Nd、Sm、Tb、Hf、Ta、Pb。

利用微（痕）量元素同样可计算若干重要参数（如Sr/Y）或编制各种判别图解，如利用微（痕）量元素蛛网图并结合稀土元素球粒陨石标准化配分图等，可判别岩浆物质来源和演化趋势。

（4）成矿元素：Li、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Rb、Nb、Mo、Ag、Sn、Sb、Cs、Hf、Ta、W、Au、Pb、Bi、U。

分析成矿元素地球化学场，利用各种元素的特征及其相互关系进行示踪分析，判别成岩成矿物质来源与形成的构造环境。

（5）同位素：包括稳定同位素（C、H、O、S）和放射性同位素（Sr、Nd、Pb）。

εNd、εSr是判别岩浆物质来源的重要参数，利用稳定同位素组成及εNd－εSr（或143Nd/144Nd－87Sr/86Sr）图解、Pb同位素比值图解等，可探讨岩石成因与构造背景。

注意计算新生代以前的岩石Sr、Nd同位素参数时，需进行时代校正；计算方法如下：εNd=[（143Nd/144Nd）样品/（143Nd/144Nd）CHUR－1] ×104。

CHUR代表球粒陨石均一储库的值，在用146Nd/144Nd = 0.721900标准化时，（143Nd/144Nd）CHUR =0.512638；如用146Nd/144Nd =0.636151标准化时，（143Nd/144Nd）CHUR =0.511836。

εSr =[（87Sr/86Sr）样品/[（87Sr/86Sr）CHUR－1] ×104，其中CHUR代表锶同位素均一储库的值，（87Sr/86Sr）CHUR =0.7045。

二、火山构造1、概念火山构造（volcanic structure）是火山作用产物及其构造形迹的总称，既包括单一的火山（火山机构），也包括火山作用与区域构造作用（断裂、隆起、凹陷等）双重控制的、具有不同构造属性的火山机构组合的群体，即由各火山组合而成的更大一级的火山构造类型。

火山机构（volcanic apparatus）是指一定空间与时间范围内，火山通道及其附近各种堆积物及其构造，包括火山口（crater）、火山通道（volcanic conduit）或火山颈（volcanic neck）、近火口堆积物及侵出岩穹或次火山岩、以及火山喷发形成的构造形迹等。

火山口、火山通道（火山颈）及其堆积物为构成一个火山的3个基本要素，这种通常意义上的火山也称火山机构（常见于前苏联文献），是火山构造的基本类型。

根据上述火山基本3要素的不同，可划分出6种不同的基本火山类型：（1）玄武岩盾或玄武岩盾火山（basaltic shield），包括夏威夷型盾火山（Hawaiian shield）和冰岛型盾火山（Icelandic shield）两种；（2）泛流玄武岩（玄武岩台地）（flood basalt）；（3）火山渣锥（scoria cone）；（4）低平火山（maar）、凝灰岩环（tuff ring）、凝灰岩锥（tuff cone）；（5）层火山（stratavolcano），又称复式火山（composite volcano）；（6）破火山（caldera）。

火山构造是火山作用形成的重要空间表现形式，是控制成矿作用的重要因素，包括提供成矿热液运移通道与容矿空间等，决定了火山岩型矿产的空间形态与垂向分带性，因此在不同的火山构造剥蚀深度常可出现不同的矿产类型。

2、火山构造分类命名火山构造由大到小共分三个级别，其中火山机构（包括基本火山类型）是最低级别的火山构造－Ⅲ级火山构造；由火山机构组合而成的火山构造隆起（正地形）和火山构造洼地（负地形）为Ⅱ级火山构造，而由若干火山构造隆起和/火山构造洼地组合而成的规模更大的火山喷发带（呈线型展布）或火山喷发区（也称巨型环形火山构造）则为最高级别的火山构造类型－Ⅰ级火山构造。

东南沿海占主要地位或具有区域特色的火山构造有：破火山、火山构造洼地、巨型环形火山构造。

Ⅲ级火山构造：（1）破火山（caldera）：指平面呈圆形或近圆形、经塌陷而成的火山凹地，是由于巨量火山碎屑物质被从岩浆房顶部喷出而导致火山向下倒塌形成的；有些则是穿过岩浆沉陷，被称为破火山沉陷（subsidence）。

（2）火山穹隆（volcanic dome）：指火山未经塌陷、岩浆喷发—侵出—侵入形成的产状基本外倾的正向火山机构。

火山穹窿在中国东南部也相当发育，其主要鉴别特征有二：一是与破火山类似的环形和放射状断裂，二是与破火山相反的地层围斜外倾产状。

（3）基本火山类型：①锥火山（cone volcano）：是常见的一种基本火山类型，是完全由火山作用形成的锥状火山，由先后喷发的熔岩和/或火山碎屑岩堆积而成。

②盾火山（Shield volcano）或玄武岩盾（basaltic shield）：包括夏威夷型盾火山（Hawaiian shield）和冰岛型盾火山（Icelandic shield）两种。

盾火山可由远离板块边缘的热点所产生，也可沿洋中脊或沿与俯冲有关的火山弧出现。

以低爆发性的熔岩泉（low-explosivity lava-fountaining）为特征，体积巨大，由多层熔岩流构成，从一个或一群火山口中流出，形成宽阔的、缓倾斜锥体，可有构成火山口的火山渣锥和溅落锥（spatter cones）。

夏威夷就有著名的盾火山，如Mauna Loa火山和Kilauea火山。

③泛流玄武岩（玄武岩台地）（flood basalt），也称熔岩高原（Lava plateaus）。

多为与地幔柱有关的大规模溢流式玄武岩流，是从长而狭窄的喷出口流出的熔岩流形成的，如我国西部的峨眉山玄武岩即是此种类型。

④层火山（stratavolcano），又称复合火山（composite volcano）：通常表现为粘性岩浆的爆发性喷发，由多次形成的熔岩层和岩石碎块所构成，故称为“复合”。

层火山通常高度超过2500m，表面积超过1000km2，体积达400km3。

⑤火山渣锥（cinder cone）：由被称为火山渣的熔岩碎块所构成，在单个火山口喷出并在其周围堆积，形成的陡峭圆锥形山，是最常见的一种火山地貌之一。

火山渣锥主要由斯通博利型喷发所形成，通常成群出现于层火山和盾火山的侧面；突出的实例是墨西哥的Paricutín，形成于1943年2月20日，5天内升高到300英尺。