熔结火山碎屑岩(welded volcaniclastic rock)是以熔结(焊接)作用方式形成的一种火山碎屑岩。火山碎屑物含量达到90%以上。具熔结火山碎屑结构,其特征是岩石中除含一定量的晶屑和刚性岩屑外,主要含有大量塑性玻屑和塑性岩屑。塑性火山碎屑(塑性玻屑和塑性岩屑)常被压扁、拉长,呈透镜状、分叉状、撕裂状、火焰状、条带状、饼状等形态,并定向紧密排列,显示熔结的特点。它们的边缘常因氧化而具有暗化边(褐红色、黑褐色),塑性岩屑成分与其同源熔岩相同,其内部可见熔岩的斑晶(照片5-8,38,41,42)及气孔、杏仁、流纹等构造。
该类岩石经常具有典型的假(似)流动构造,也可见柱状节理、熔结珍珠构造等。其中假流动构造(pseudo fluxion structure),特点是压扁拉长定向的塑性玻屑和塑性岩屑遇刚性碎屑时,塑性玻屑受刚性碎屑的压缩在其周围变薄变窄,甚至出现折断的现象(照片5-29,30,39),塑性岩屑则绕过刚性碎屑,出现弯曲、收缩和嵌入现象(照片5-31,33)。与流纹构造看起来很相似,而且二者经常被混淆。它们的不同之处在于流纹构造是熔浆流动形成的纹理,平行且延伸长,遇斑晶自然绕过(照片4-137,138),无变薄、变窄、嵌入等现象,而且其空间分布较为稳定;而假流动构造的塑性岩屑和塑性玻屑在空间上延伸短。熔结珍珠构造(welded perlitic structuer)在强熔结凝灰岩中,有时可见类似熔岩中的珍珠构造(照片5-32,34),这是塑性碎屑骤冷收缩而成的同心状裂隙构造,为后成产物,与熔岩中的珍珠构造不同的是,该构造在显微镜下可见塑性玻屑及其他火山碎屑物。
熔结火山碎屑岩主要产于火山颈、破火山口、火山构造洼地,有时可见巨大的火山碎屑流呈侵入状的熔结凝灰岩体。
根据塑性碎屑物的粒径,可将熔结火山碎屑岩类进一步划分为熔结集块岩、熔结角砾岩和熔结凝灰岩。前两者经常共生在一起,并不多见,而后者则分布最为广泛。
(一)熔结集块岩和熔结角砾岩
熔结集块岩和熔结角砾岩(welded agglomerate and welded breccia)分别具有熔结集块结构和熔结角砾结构,岩石中含有较大的岩块(≥64 mm)和角砾(2~64 mm)状的塑性岩屑,它们被塑性玻屑和较小的火山碎屑物熔结而成。我国甘肃元龙分布有熔结角砾岩,大的塑性岩屑一般>10 mm,呈条带状、透镜状定向排列,其中混有一定数量次棱角状的刚性岩屑和晶屑,塑性岩屑遇刚性角砾和岩屑有压弯现象。
(二)熔结凝灰岩
熔结凝灰岩(welded tuff,ignimbrite)分布较广。具熔结凝灰结构,特点是岩石中含大量粒径<2 mm的塑性玻屑和塑性岩屑,少量的晶屑和刚性岩屑,常见假流动构造。这类岩石的中外名称较多,如火山灰流(ash flow)、火山碎屑流(pyroclastic flow)、热云岩(nue′e ardente)、阿苏熔岩(Aso lava)、砂流(sand flow)等,国内较通用的译名是熔结凝灰岩(ignimbrite)。它可以根据熔结(焊接)强度划分为:弱熔结凝灰岩、中熔结凝灰岩及强熔结凝灰岩(表5-7)。
岩石名称弱熔结凝灰岩中熔结凝灰岩强熔结凝灰岩塑性碎屑变形程度及镜下特征塑性碎屑微变形,部分棱角开始圆化,部分仍保留弧面棱角状;略有压扁拉长现象塑性岩屑发育,塑性玻屑仍可恢复弧面棱角状;塑性碎屑受刚性碎屑的挤压,在其边缘,尤其是受压力一方,已经显示出较明显的假流动构造塑性玻屑含量极多,已全部变形,呈扁平状,彼此首尾相接,宛若叠置的蚯蚓。仅在刚性碎屑的撑开部分偶尔可以找到变形弱的玻屑,有的已发生重熔现象,边界不清假流动构造的明显性不明显明显,尤其在露头上十分明显,尤其在镜下,塑性玻屑细密,延伸较长,岩石外貌外表似凝灰岩,火山碎屑微呈定向分布,含有较多的晶屑、岩屑;塑性岩屑少见露头上可见各种形态的塑性岩屑,呈明显的定向性有的塑性岩屑极多,首尾相接;有的塑性岩屑极少,外貌极像黑曜岩,塑性碎屑明显拉长晶屑、岩屑含量含量较多含量渐少显著减少,岩屑尤甚相对密度2~2.22.2~2.32.3~2.4地质特征常为熔结凝灰岩单元流层的上部和下部,可与凝灰岩过渡呈巨厚堆积,位于熔结凝灰岩单元流层中上部一般位于熔结凝灰岩单元流层的中下部1.弱熔结凝灰岩(weaker welded tuff)
外表似凝灰岩,具弱熔结凝灰结构,岩石中晶屑、刚性岩屑相对较多,塑性岩屑一般较少,多呈饼状;而塑性玻屑一般还可见半塑性玻屑的部分形态如弧面多边形、弓形等,但它们已被拉长且棱角变得圆滑(照片5-5,37),往往呈似蝌蚪状。塑性玻屑和塑性岩屑显定向排列,能看出熔结、压结的特点,压扁、拉长程度较差,假流动构造不发育。
2.中熔结凝灰岩(middle welded tuff)
其熔结程度介于弱和强二者之间,是最常见的一个变种。压扁、拉长定向排列比较明显,塑性岩屑常呈条带状、透镜状、火焰状,两端可见撕裂现象。塑性玻屑多呈蚯蚓状、肠状、条带状和条纹状,有时可见少量弧面多角形态,但已圆化。它们遇刚性碎屑可见压弯嵌入现象,但较强熔结凝灰岩差,假流动构造较明显(照片5-30)。
3.强熔结凝灰岩(stronger welded tuff)
具强熔结凝灰结构,即塑性岩屑和塑性玻屑压扁、拉长明显,平行排列。塑性玻屑常呈细纹状、棉絮状形态,塑性岩屑多呈细长的条带状、拉长的透镜状,两端被撕裂,也常见火焰状。塑性火山碎屑遇刚性碎屑压弯程度较大,具明显的假流动构造(照片5-29,31)。
熔结强度主要取决于堆积厚度及所处的部位、堆积时的温度(温度高,易熔结)、堆积物所含气体的数量和温度(数量多、温度高,易熔结)以及堆积物所含水蒸气的数量等。实验表明,当水蒸气存在时,熔结的最低温度是535℃,而在不含水蒸气的条件下,熔结温度高达740℃以上。
一般岩矿鉴定工作中,不必细分以上三个变种,可统称“熔结凝灰岩”,但在描述中要将以上特征反映出来。
熔结凝灰岩的命名原则是:根据岩石中所含火山碎屑物的主要类型和刚性碎屑(多以晶屑矿物组合为主)的成分来命名(前少后多),在基本名称(熔结凝灰岩)前加前缀,如流纹(安山)质晶屑熔结凝灰岩(照片5-29,33~36,38~42)、粗面质晶屑熔结凝灰岩(照片5-31,43~45)、安山(或流纹)质岩屑晶屑熔结凝灰岩(照片5-30,37)、流纹(安山)质晶屑岩屑熔结凝灰岩(照片5-47,48)和安山质岩屑熔结凝灰岩(照片5-46)等。
熔结火山碎屑岩的一般描述内容与普通火山碎屑岩基本相同,但要强调的是它们的结构构造特点及塑性玻屑、塑性岩屑(浆屑)的各种特征。下面以常见的熔结凝灰岩为例。
例1.岩石新鲜面黑色,风化面浅灰黄色。强熔结凝灰结构,假流动构造。由大量塑性玻屑,少量塑性岩屑、晶屑及刚性岩屑组成。塑性玻屑呈细条纹状、蚯蚓状,有时见两端分叉,弯曲定向排列,遇晶屑见其被压入,中间变窄、变薄的现象,局部见弧面多角特点,但已圆化。粒径多为0.5~1.8 mm,含量65%。塑性岩屑呈条带状、拉长的透镜状,两端略见撕裂,其定向排列方向与塑性玻屑一致,遇晶屑或岩屑则被压弯,粒径0.8~2 mm,含量15%。晶屑成分为石英和透长石;
石英裂纹发育,常被熔蚀呈浑圆状。透长石无色透明,裂纹较发育,可见部分晶形,有时边部熔蚀。晶屑粒径0.2~0.4 mm,个别0.8 mm,多为次棱角状,含量15%。刚性岩屑成分为安山岩,次棱角状,粒径0.2~0.5 mm,含量5%。定名:流纹质岩屑晶屑熔结凝灰岩(照片5-30)。
例2.岩石新鲜面灰褐色,风化面褐黄色。熔结凝灰结构,假流动构造。主要由大量塑性玻屑、塑性岩屑(浆屑)及少量晶屑组成。塑性玻屑呈蚯蚓状、丝纹状,紧密定向排列,弱脱玻化,部分变为隐晶质,粒径多为0.6~1.2 mm,含量45%。塑性岩屑呈条带状有时两端(或一端)见撕裂状,与塑性玻屑平行定向排列,遇晶屑绕过并出现弯曲嵌入现象,多已脱玻化,具霏细脱玻结构,粒径多为0.8~2 mm,含量35%~40%。晶屑多为次棱角状,其成分为正长石和少量斜长石、霓辉石,两种长石无色,表面不干净,沿裂纹土化明显,可见部分晶形,有时沿解理、裂纹见熔蚀现象,斜长石见聚片双晶。霓辉石多已碳酸盐化,可见部分晶形。晶屑粒径一般为0.6~1.0 mm,少量1.2~1.8 mm,小者0.3 mm,含量20%~25%。定名:粗面质晶屑熔结凝灰岩(照片5-31)。
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