火山岩相分析 (教学课件,104幅,优化版)

•White et al. (2000) defined the genetic use of the term ‘peperite’ as a genetic term applied to a rock formed essentially in situ by disintegration of magma intruding and mingling with unconsolidated or poorly consolidated, typically wet sediments.
D、火山碎屑涌流 surge E、溅落堆积 2、溢流相 3、沸溢-侵出相 4、侵出相 5、火山通道相(火山颈、岩管) 6、潜火山岩相（subvolcanic rocks ） （subway submarine）
灰云涌流ash-cloud surge 地涌流（ground surge） 基底涌流（base surge）
火山岩相(facies)分析
岩相、相序是火山地质学研究的核心内容， 是建立火山地层格架、恢复火山构造面貌、 推演火山喷发过程和演化历史的依据。岩相 类型的划分，许多学者都做过论述，划分的 方案较多；
岩相划分的原则:
1、火山喷发的基本形式（爆发、溢 流、 侵出或侵入等） 2、火山喷发及火山喷发物定位环境 （陆地、海洋）
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
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
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
爆发相——爆破式火山作用
是一种由爆炸产生的强烈火山作用，火山产物 主要为火山碎屑物； 爆破的方式主要有：
岩浆爆发 射汽爆发 射汽-岩浆爆发
淬火或淬碎作用、流动自碎等不属爆破作用
火山爆发初始阶段动力学过程示意图
岩浆爆发
气 空气 喷发柱 气 汽 碎屑化面 u 液 出溶面 v v 液 物相 固 物性 1 77%（vol%） 汽 固 2 液（塑） 固 液 固 3 塑（液） 固
分上变化范围广。据岩浆碎屑的形态 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。
熔积岩的形成环境与水盆地密切
相关，产出的方式多样。当岩浆 侵入未固结的湿沉积物时，形成 岩床或不规则侵入体边缘熔积岩， 当岩浆溢出地表注入水盆地时， 形成的熔积岩则位于熔岩流底部 或前缘
1929，390c（12天后， 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
4
狭窄火山通道
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
扩散
气冲区
（h=236.6m1/4）
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
3、火山爆发机制与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） 5、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（机制）、堆 积定位环境
ground layer layer1
jetted deposited explosive ejection of material
Weaker fluidization Weak or no fluidization
Strong fluidization
strong fluidization
地浪形成 示意图
•沸溢—侵பைடு நூலகம்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
柱状节理特殊性
柱状节理
火 山 灰 年 代 学
细砂岩 凝灰岩
（泡子沿）
喷发-沉积相
火山喷发降落在水体中,或火山喷 发物经剥蚀、搬运到水盆地中沉积形 成的火山沉积岩；据水动力条件和水 体环境分为： 洪积、冰川-冰水沉积；火口和破火口 湖沉积；火山洼地和火山地堑沉积； 正常湖盆、海盆沉积；
Maar远缘
Maar增生火山砾
火山碎屑涌流鉴别
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
Jerram, Stollhofen（2002）: Peperite is described
a rock texture that has formed essentially by in situ disintegration of juvenile magma intruding and mingling with unconsolidated or poorly consolidated sediments.
Hooten, Ort （2002）: peperite is a volcaniclastic
rock formed by the intermingling of magma and wet sediment, and contains quenched igneous fragments, or domains, mingled with host sediment．
岩相类型
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) 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 ） flow )or ignimbrite）
沉积物-sediment
火山碎屑涌流的搬运
受湍流中气体相支撑的控制（直接观察） 极发育的层理构造反映只能是由分粒的
牵引式搬运（不是块流）可用河流搬运 中流态（费劳德数F）的概念来理解，高 流态（upper flow regime F>1 ）形成平 行层理、反沙丘；低流态（lower flow regime F<1 ）形成波痕、沙丘等 涌流——牵引流
7、火山-侵入相 8、火山喷发-沉积相 a 湖盆沉积相 b 破火口湖沉积相 9、火山泥流相（lahar） 10、熔积岩相（peperite）
火山剥蚀程度
未剥蚀或浅剥蚀（火山口、火山锥等保
存完好） 中浅剥蚀（火山口、火山锥基本剥蚀怠 尽，火山颈已剥出，但岩相类型基本齐 全） 中深剥蚀（潜火山岩多被剥出，岩相类 型不全，火山面貌不清） 深剥蚀（火山根部岩体大量裸露，堆积 物岩相单一）
碎屑流堆积结构示意图
火山碎屑流堆积相模式
J3b1
石英粗面质熔结凝灰岩（核桃坝）
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 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
J3b2
砂岩层(水泉村）
火 山 灰 年 代 学
细砂岩
凝灰岩
J 3b
砂泥岩米级旋回（泡子沿）
熔积岩(peperite)
熔积岩(Peperite)概念
•Scrope(1858): Originally, peperite was first introduced as a descriptive term for spotty, pepper and salt-like textured basaltic breccias with a carbonate clastic matrix, resulting from fallout of basaltic pyroclasts contemporaneous to carbonate sedimentation;
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
火山碎屑涌流(浪)堆积(surge deposits)
灰云涌流ash-cloud surge 1、火山碎屑涌流 地涌流（ground surge） 基底涌流（base surge） 2、堆积物 3、产状 4、堆积厚度 5、堆积构造 6、火山机构类型——maar式火山
谷塘型（valley pond）堆积熔结凝灰岩
J 3m
柱状节理（大北沟）
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 原生构造之间有较明显的分界：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
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
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
火口（双池岭）
低平火山——Maar
堆积序列和堆积构造
平行层理
板状交错层理、丘状交错层理
爬升构造
冲蚀槽、层理下陷构造
气孔、气囊 增生火山砾
火口沿内侧堆积（杨花）
大龙湾基浪堆积
熔积岩的形成主要受炽热熔浆与未固结的
湿沉积物接触时引起的淬碎或蒸气爆炸作 用以及寄主沉积物流体化作用控制，寄主 沉积物(host sediment surrounding)未固 结的特性及其孔隙水的存在对岩浆与其接 触后的相互作用过程具有重要意义。孔隙 流体被加热膨胀，可使稳定的湿沉积物流 体化，成为弥雾状流体活动，如果孔隙水 迅速转化为蒸汽，则膨胀发生蒸汽爆炸。
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 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、斜层理 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）
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。
沉积物的结构多种多样，在粒度和成