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1、课程负责人：杨友运课程负责人：杨友运课程负责人：杨友运课程负责人：杨友运年月年月年月年月沉 积 岩 石 学 Sedimentary petrologySedimentary petrology课程负责人：杨友运课程负责人：杨友运课程负责人：杨友运课程负责人：杨友运 年月年月年月年月第九章第九章 火山碎屑岩火山碎屑岩（Pyroclastic rocks ）火山弹，河北滦平火山弹，河北滦平 火山碎屑岩主要是由火山碎屑物质组成的岩石，火山碎屑岩主要是由火山碎屑物质组成的岩石，是一种介于火山岩与沉积岩之间的岩石类型，兼有两是一种介于火山岩与沉积岩之间的岩石类型，兼有两者的特点，并呈相互过渡的关系。在自
2、然界中，火山者的特点，并呈相互过渡的关系。在自然界中，火山碎屑岩分布十分广泛，从前寒武纪到第四纪均有分布。碎屑岩分布十分广泛，从前寒武纪到第四纪均有分布。火山岩和火山碎屑岩可作为油气储集层，是我国中新火山岩和火山碎屑岩可作为油气储集层，是我国中新生代陆相含油气盆地重要的油气储集层类型之一。生代陆相含油气盆地重要的油气储集层类型之一。基本概念基本概念 火山碎屑物质按其组成及结晶状况分为岩屑火山碎屑物质按其组成及结晶状况分为岩屑(岩石碎屑岩石碎屑)、晶屑、晶屑(晶体碎屑晶体碎屑)和玻屑和玻屑(玻璃碎屑玻璃碎屑)三种。三种。 一、岩屑一、岩屑 岩岩屑屑形形状状多多样样，大大小小不不一一，可可由由微微
3、细细粒粒至至数数米米的的巨巨块块，依依其其物物态态可可分分为为刚刚性性及及塑塑性性两两种种，刚刚性性岩岩屑屑是是已已凝凝固固的的熔熔岩，或火山基底和管道的围岩，当火山爆炸时冲碎而成。岩，或火山基底和管道的围岩，当火山爆炸时冲碎而成。 塑塑性性岩岩屑屑又又称称塑塑性性玻玻璃璃岩岩屑屑、浆浆屑屑或或火火焰焰石石等等，是是由由塑塑性性、半半塑塑性性熔熔浆浆在在喷喷出出后后经经塑塑变变而而成成，具具玻玻璃璃质质结结构构，断面形态多种多样。断面形态多种多样。第一节第一节 火山碎屑岩的成分火山碎屑岩的成分第一节第一节 火山碎屑岩的成分火山碎屑岩的成分岩屑的各种形态杏仁构造，河杏仁构造，河北怀来北怀来 二、
4、晶屑二、晶屑 晶屑多为早期晶屑多为早期析出的斑晶熔浆炸碎析出的斑晶熔浆炸碎而成，大小一般不超而成，大小一般不超过过23mm，常呈棱，常呈棱角状，有时保持原来角状，有时保持原来的部分晶形，其成分的部分晶形，其成分多为石英、长石、黑多为石英、长石、黑云母、角闪石、辉石云母、角闪石、辉石等。石英晶屑表面极等。石英晶屑表面极为光洁，具不规则裂为光洁，具不规则裂纹及港湾状熔蚀边缘。纹及港湾状熔蚀边缘。第一节第一节 火山碎屑岩的成分火山碎屑岩的成分 三、玻屑三、玻屑 玻屑通常大小在玻屑通常大小在0.10.01mm之间，很少超过之间，很少超过2mm，20.01mm者称火山灰，者称火山灰，小于小于0.01mm
5、称火山尘。称火山尘。 塑性玻屑是炽热的玻屑在塑性玻屑是炽热的玻屑在上覆火山碎屑物的重压下，彼上覆火山碎屑物的重压下，彼此压扁拉长叠置定向排列，且此压扁拉长叠置定向排列，且相互粘连熔结在一起而成。强相互粘连熔结在一起而成。强烈塑变玻屑显流纹状，通称假烈塑变玻屑显流纹状，通称假流纹构造。流纹构造。第一节第一节 火山碎屑岩的成分火山碎屑岩的成分第一节第一节 火山碎屑岩的成分火山碎屑岩的成分 一、结构一、结构 按照火山碎屑岩的粒级划分为：火山集块（按照火山碎屑岩的粒级划分为：火山集块（100mm）、火山角）、火山角砾（砾（1002mm）、火山灰（）、火山灰（20.01mm）、火山尘（）、火山尘（0.0
6、1mm）。）。 因此，按粒级火山碎屑岩的结构可划分为：因此，按粒级火山碎屑岩的结构可划分为： 1. 集块结构（火山集块集块结构（火山集块50%）；）； 2. 火山角砾结构（火山角砾火山角砾结构（火山角砾75%）；）； 3. 凝灰结构（火山灰凝灰结构（火山灰75%） 按碎屑形态特点，划分为：按碎屑形态特点，划分为： 1. 塑变碎屑结构（主要由塑变碎屑结构（主要由塑变碎屑组成塑变碎屑组成） 2. 碎屑熔岩结构（基质为熔岩结构）碎屑熔岩结构（基质为熔岩结构） 3. 沉凝灰结构（混入正常沉积物）沉凝灰结构（混入正常沉积物） 第二节第二节 火山碎屑岩的结构、构造及颜色火山碎屑岩的结构、构造及颜色 二、构
7、造二、构造 火山碎屑岩中，常见的沉积构造有：火山碎屑岩中，常见的沉积构造有：1. 层理构造层理构造2. 递变层理递变层理3. 斑杂构造：斑杂构造：火山碎屑物质在颜色、粒度、成分上分布不均，火山碎屑物质在颜色、粒度、成分上分布不均，无一定的排列规律，呈现出的一种杂乱构造。无一定的排列规律，呈现出的一种杂乱构造。 4. 平行构造：平行构造：由伸长形的火山碎屑物定向排列组成的构造。由伸长形的火山碎屑物定向排列组成的构造。5. 假流纹构造：假流纹构造：主要出现在流纹质熔结凝灰岩中。根据塑性主要出现在流纹质熔结凝灰岩中。根据塑性玻屑可见燕尾状分叉，在刚性碎屑边部可见塑变不强的弧面棱角状外玻屑可见燕尾状分
8、叉，在刚性碎屑边部可见塑变不强的弧面棱角状外形，形，“假流纹假流纹”延伸不远，一般无气孔及杏仁体等，而有别于流纹构延伸不远，一般无气孔及杏仁体等，而有别于流纹构造。造。 6. 其它：其它：包括包括气孔构造、杏仁构造、火山泥球构造等。气孔构造、杏仁构造、火山泥球构造等。 三、颜色三、颜色 火山碎屑岩常具有特殊鲜艳的颜色，如浅红、紫红、嫩绿、浅黄、火山碎屑岩常具有特殊鲜艳的颜色，如浅红、紫红、嫩绿、浅黄、灰绿等。灰绿等。第二节第二节 火山碎屑岩的结构、构造及颜色火山碎屑岩的结构、构造及颜色 1首先根据物质来源和生成方式，划分为火山碎屑类型，首先根据物质来源和生成方式，划分为火山碎屑类型，向熔岩过渡
9、类型和向沉积岩过渡类型三种成因类型。向熔岩过渡类型和向沉积岩过渡类型三种成因类型。 2再根据碎屑物质相对含量和固结成岩方式，划分为火山再根据碎屑物质相对含量和固结成岩方式，划分为火山碎屑熔岩、熔结火山碎屑岩，火山碎屑岩、沉火山碎屑岩和火山碎屑熔岩、熔结火山碎屑岩，火山碎屑岩、沉火山碎屑岩和火山碎屑沉积等五种岩类。碎屑沉积等五种岩类。 3再根据碎屑粒度和各粒级组成的相对含量，划分为三个再根据碎屑粒度和各粒级组成的相对含量，划分为三个基本种属，即集块岩、火山角砾岩和凝灰岩，之间的过渡型为凝基本种属，即集块岩、火山角砾岩和凝灰岩，之间的过渡型为凝灰角砾岩，角砾凝灰岩等。灰角砾岩，角砾凝灰岩等。 4最
10、后再以碎屑物态、成分、构造等依次作为形容词，对最后再以碎屑物态、成分、构造等依次作为形容词，对岩石进行命名，如晶屑凝灰岩，流纹质晶屑凝灰岩，含火山球流岩石进行命名，如晶屑凝灰岩，流纹质晶屑凝灰岩，含火山球流纹质玻屑凝灰岩等。纹质玻屑凝灰岩等。第三节第三节 火山碎屑岩的分类及命名火山碎屑岩的分类及命名第三节第三节 火山碎屑岩的分类及命名火山碎屑岩的分类及命名一、火山碎屑熔岩类一、火山碎屑熔岩类 是火山碎屑岩向熔岩过渡的一个类型，熔岩基质中可含是火山碎屑岩向熔岩过渡的一个类型，熔岩基质中可含9010%的火山碎屑物质。具碎屑熔岩结构、块状构造。熔岩基质的火山碎屑物质。具碎屑熔岩结构、块状构造。熔岩基
11、质中可含数量不等的斑晶，呈斑状结构，或气孔杏仁构造。火山碎屑中可含数量不等的斑晶，呈斑状结构，或气孔杏仁构造。火山碎屑主要为晶屑及部分岩屑，玻屑少见。主要为晶屑及部分岩屑，玻屑少见。二、熔结火山碎屑岩类二、熔结火山碎屑岩类 它是以熔结（焊结）方式而形成的一类火山碎屑岩，火山碎屑它是以熔结（焊结）方式而形成的一类火山碎屑岩，火山碎屑物质达物质达90%以上，其中以塑变碎屑为主。以上，其中以塑变碎屑为主。三、火山碎屑岩类（重点）三、火山碎屑岩类（重点） 即狭义的火山碎屑岩类，火山碎屑占即狭义的火山碎屑岩类，火山碎屑占90%以上，经压积或压实以上，经压积或压实作用成岩，按粒度大小分为集块岩、火山角砾岩
12、和凝灰岩。作用成岩，按粒度大小分为集块岩、火山角砾岩和凝灰岩。 1、集块岩、集块岩 2、火山角砾岩、火山角砾岩 3、凝灰岩：按粒度进一步分为粗（、凝灰岩：按粒度进一步分为粗（21mm）、细（）、细（10.1mm）、粉（）、粉（0.10.01mm）和微（）和微（0.01mm）4种凝灰岩。种凝灰岩。第四节第四节 主要岩类及特征主要岩类及特征第四节第四节 主要岩类及特征主要岩类及特征第四节第四节 主要岩类及特征主要岩类及特征四、沉火山碎屑岩类四、沉火山碎屑岩类 它是火山碎屑岩和正常沉积岩间的过渡类型，火山它是火山碎屑岩和正常沉积岩间的过渡类型，火山碎屑物质碎屑物质9050%，其它为正常沉积物质，经压
13、实和水化，其它为正常沉积物质，经压实和水化学物胶结成岩，常显层理。学物胶结成岩，常显层理。五、火山碎屑沉积岩类五、火山碎屑沉积岩类 以正常沉积物为主，火山碎屑物质占以正常沉积物为主，火山碎屑物质占5010%，岩性，岩性特征基本同于正常沉积岩。当主要为陆源砂时，称为凝特征基本同于正常沉积岩。当主要为陆源砂时，称为凝灰质砂岩，主要为泥时则称为凝灰质泥岩。灰质砂岩，主要为泥时则称为凝灰质泥岩。第四节第四节 主要岩类及特征主要岩类及特征第五节第五节 火山碎屑岩的成因类型及其标志火山碎屑岩的成因类型及其标志 火山可能是大陆喷发，也可能是水下喷发，其搬运与沉积方式火山可能是大陆喷发，也可能是水下喷发，其搬
14、运与沉积方式不尽相同，因此可以划分出不同成因类型的火山碎屑岩。不尽相同，因此可以划分出不同成因类型的火山碎屑岩。火山碎屑岩的成因类型火山碎屑岩的成因类型喷发环境搬运介质沉积环境成因类型陆 上（A）空 气（A）陆 上（A）水 下（W）水 （W）水 下（W）AAA型WAA型AAW型WAW型WWW型第五节第五节 火山碎屑岩的成因类型及其标志火山碎屑岩的成因类型及其标志 一、陆相与海相火山碎屑岩系的区别标志一、陆相与海相火山碎屑岩系的区别标志 火山可能是大陆喷发，也可能是水下喷发，其搬运与沉积方式不尽相同，火山可能是大陆喷发，也可能是水下喷发，其搬运与沉积方式不尽相同，因此可以划分出不同成因类型的火山
15、碎屑岩。因此可以划分出不同成因类型的火山碎屑岩。 1、海相火山碎屑岩系、海相火山碎屑岩系 由于绿帘石化和绿泥石化，岩石呈现绿色，枕状构造发育，常具有韵律由于绿帘石化和绿泥石化，岩石呈现绿色，枕状构造发育，常具有韵律性层理；各个夹层的厚度及粒度一般较稳定；往往可见到凝灰岩向其它岩类性层理；各个夹层的厚度及粒度一般较稳定；往往可见到凝灰岩向其它岩类的过渡现象；与下伏海相沉积岩多呈整合接触，或其中有海相夹层，夹层中的过渡现象；与下伏海相沉积岩多呈整合接触，或其中有海相夹层，夹层中含海相生物化石（有孔虫、放射虫等）。含海相生物化石（有孔虫、放射虫等）。 2、陆相火山碎屑岩系、陆相火山碎屑岩系 熔浆流出
16、地表时易于氧化，因此岩石常呈红褐色黑色，与下伏地层熔浆流出地表时易于氧化，因此岩石常呈红褐色黑色，与下伏地层多呈不整合或假整合接触。岩相及厚度变化大；含梨形、椭圆形、纺缍形、多呈不整合或假整合接触。岩相及厚度变化大；含梨形、椭圆形、纺缍形、球形等特征的火山弹；存在泥石流角砾岩；熔结火山碎屑岩类比较发育；凝球形等特征的火山弹；存在泥石流角砾岩；熔结火山碎屑岩类比较发育；凝灰岩多半比较疏松；有时有陆相砂砾岩和页岩夹层。灰岩多半比较疏松；有时有陆相砂砾岩和页岩夹层。第五节第五节 火山碎屑岩的成因类型及其标志火山碎屑岩的成因类型及其标志 二、不同方式形成的火山碎屑岩系及其特点二、不同方式形成的火山碎屑
17、岩系及其特点 1. 重力流型火山碎屑沉积重力流型火山碎屑沉积 特点是成层性较好，粒序构造明显，分选性较好，熔结性差，特点是成层性较好，粒序构造明显，分选性较好，熔结性差，具明显具明显“基质基质”支撑结构，浮石和火山渣气孔少。支撑结构，浮石和火山渣气孔少。 2. 降落型火山碎屑沉积降落型火山碎屑沉积 典型的降落性火山碎屑岩以好至极好的分选为标志，并有发育典型的降落性火山碎屑岩以好至极好的分选为标志，并有发育的水平层理。的水平层理。 3. 水携型火山碎屑沉积水携型火山碎屑沉积 火山碎屑一般以床砂形式进行搬运，其外貌似岩屑砂岩或长石火山碎屑一般以床砂形式进行搬运，其外貌似岩屑砂岩或长石砂岩，具正常碎
18、屑岩沉积的各种构造，如大型斜层理、波痕、砾砂岩，具正常碎屑岩沉积的各种构造，如大型斜层理、波痕、砾石叠瓦构造、间断韵律等。石叠瓦构造、间断韵律等。 在火山岩及火山碎屑岩中，蕴藏着汞、铅、锌、铜、在火山岩及火山碎屑岩中，蕴藏着汞、铅、锌、铜、铁、铝、锡及稀有、放射性元素等矿产，有些甚至是大铁、铝、锡及稀有、放射性元素等矿产，有些甚至是大型、巨型矿床。型、巨型矿床。 过去一般认为过去一般认为火山岩及火山碎屑岩与油气无关，火山岩及火山碎屑岩与油气无关，但最近几十年，世界各地的火山岩和火山碎屑岩中，陆但最近几十年，世界各地的火山岩和火山碎屑岩中，陆续发现了一些工业性油气田，续发现了一些工业性油气田，如日本新泻盆地的如日本新泻盆地的35个油个油气田，其中有气田，其中有11个油气田的油气储集在凝灰岩中，个油气田的油气储集在凝灰岩中，4个储个储集在火山角砾岩中，集在火山角砾岩中，5个储集在集块岩中。随着油气勘探个储集在集块岩中。随着油气勘探事业的发展，我国也陆续发现了一些以火山岩和火山碎事业的发展，我国也陆续发现了一些以火山岩和火山碎屑岩为储集层的油气田。屑岩为储集层的油气田。 第六节第六节 火山岩系与油气火山岩系与油气
