火山碎屑岩分类评述及火山沉积学研究展望

火山碎屑岩是介于熔岩和沉积岩之间的过渡类型岩石，岩类复杂。长期以来，火山碎屑岩的分类研究受到了国内外学者的重视，先后提出了火山碎屑物、火山碎屑岩岩性和火山碎屑岩成因分类。虽然目前国际地科联火成岩分类命名委员会确定的火山碎屑物和火碎屑岩岩性分类已得广泛推广，但此分类尚有不足之处。中国学者提出的火山碎屑岩分类时间较早，有自己特色，在一定的范围得到了应用。在此基础上，本文提出了新的火山碎屑物、火山碎屑岩岩性和火山碎屑岩成因分类。火山沉积作用是介于火山学和沉积学之间的边缘研究领域。近20年来，火山沉积作用研究在理论和方法上得到了深化，火山喷发和沉积的物理作用及实验和数值模拟已经成为未来发展的趋势。尽管这样，野外地质和火山碎屑岩的岩性特征，仍是火山碎屑岩成因研究的基础。     

海拉尔盆地贝尔凹陷铜钵庙组成岩作用及其对孔隙演化的影响

海拉尔盆地贝尔凹陷铜钵庙组发育一套火山碎屑岩类、火山-沉积岩类和少量的陆源碎屑岩岩石组合。其中,火山碎屑岩类、火山-沉积岩类成岩作用受火山碎屑物质控制作用明显。典型的成岩作用类型包括压实作用,胶结作用和溶蚀、溶解作用等。成岩阶段属中成岩A期。通过孔隙演化研究发现,压实作用是该区原始孔隙损失的最主要因素;其次为胶结作用。早期压实作用和胶结作用共损失83%以上的原生孔隙,晚期岩屑溶蚀和长石溶蚀作用增加6.53%的孔隙度,有效地改善了储层的物性特征。此外,不同岩石类型成岩作用特征及其对孔隙的影响差异较大。     

关于陆源沉积岩的分类

中国地质学会和中国煤炭学会的煤田地质专业委员会于1982年4月上旬在西安召开了“陆源沉积岩分类学术讨论会”。代表们认为,沉积岩按物质来源划分为火山物源沉积岩,陆源沉积岩、内源沉积岩和生物源沉积岩四大类是可取的。由于陆源沉积岩主要是由陆源碎屑物质组成的,而这些物源碎屑物质在其搬远和沉积过程中主要遵循机械沉积分异作用,而其中又以碎屑的粒径大小来作为判断搬运、沉积介质性质和沉积盆地能量的主要标志。因此,陆源沉积岩的分类首先应是粒度分类。     

华南地区主要沉积环境及沉积岩组合

华南及陆缘地带自元古宙以来沉积岩分布十分广泛,出露面积约占全区陆地的60％以上。其主体为陆源碎屑沉积、碳酸盐沉积、震旦纪冰成地层以及东南沿海中、新生代火山碎屑岩,后者构成滨太平洋陆缘陆相火山碎屑沉积岩系,故岩类复杂。在沉积环境方面主要以海洋,特别是滨浅海沉积为主,沉积作用均很复杂。这里是我国沉积建造研究的重要地区之一。华南地区的主要沉积环境及沉积岩组合见表1。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南一段物源-沉积体系与构造背景

海拉尔盆地乌南凹陷南一段时期断裂和火山作用强烈, 导致岩石碎屑组成具有多样性。碎屑成分有火山碎屑、变质岩碎屑和其他剥蚀碎屑。碎屑多样性使本区岩性及其分区具有鲜明的特色。岩性丰度、矿物组合、阴极发光及其重矿物组合研究显示, 区内存在4个单岩性区和2个混合区。单岩性区是变质岩碎屑岩区、火山碎屑沉积岩区、熔结火山碎屑岩区和火山碎屑岩区。根据岩石中各碎屑组成的体积分数可将混合区分为正常沉积碎屑占优势的混合区和火山碎屑占优势的混合区。各单岩性区与构造单元相符合, 变质岩碎屑岩区对应乌西断阶带, 火山碎屑沉积岩区和熔结火山碎屑岩区对应巴彦塔拉构造带, 火山碎屑岩区为乌东弧形构造带的一部分。地球化学数据显示本区源岩岩浆属于壳源花岗质岩浆, 同时受到明显的幔源岩浆影响, 重稀土较富集。乌西断阶带具有高的稀土总量和不明显的Eu负异常, 变质源岩岩浆壳幔混染程度高;巴彦塔拉构造带具有低的稀土总量和明显的Eu负异常, 源岩岩浆壳幔混染程度中等;乌东弧形构造带具有高的稀土总量和明显的Eu负异常, 源岩岩浆壳幔混染程度低。Dickinson图解显示, 乌东弧形构造带源区没有深切割, 而巴彦塔拉构造带源区经过了深切割。德尔布干断裂的正滑移导致嵯岗构造片麻岩发育和嵯岗隆起相对隆升, 为乌西断阶带提供变质碎屑沉积物, 形成扇三角洲沉积体系;同时断裂又为幔源岩浆的上升提供了通道。巴彦塔拉断裂的伸展走滑使得幔源岩浆上升发生壳幔混染并发生火山喷发, 在巴彦塔拉构造带发育熔结火山碎屑岩-火山碎屑沉积岩, 塑造了火山碎屑扇三角洲沉积体系。巴彦山隆起区壳幔混染程度低, 但幔源岩浆的底垫作用导致壳源岩浆的强结晶分异作用、火山活动和地表隆升, 在乌东弧形构造带发育火山碎屑岩, 塑造了火山碎屑三角洲沉积体系。     

与火山作用有关的岩系测井识别与物源分析——以松南十屋油田营城组为例

松辽盆地十屋油田属于构造-岩性油气藏。营城组发育正常沉积岩、火山熔岩、凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质砂岩,岩石中不同程度地含有火山碎屑物质。火山碎屑的含量,不仅决定了岩石类型,而且影响储层物性。与火山作用有关的岩石类型及其分布反映了物源区的特征。岩心的岩性识别虽然精准,但数量与分布有限,影响到确定物源-沉积体系的类型与分布。测井资料的岩性识别,特别是含有火山碎屑岩石的识别可以弥补取心不足造成的限制。十屋油田不同层位岩石中K元素测井值的对比,相同层位岩石中的U、Th元素测井参数交会图,GR、DEN、CNL、AC、R_t、R_MSFL测井参数的玫瑰图和GR-PE、GR-DEN测井参数交会图,对十屋油田营城组Ⅳ-Ⅴ砂组与火山作用有关的岩石实现了有效的岩性识别,形成了测井识别模式。测井识别岩性和岩心识别岩性相结合,确定了研究区5种岩石类型分区,证明了松辽盆地十屋油田营城组Ⅳ-Ⅴ砂组来自火山岩物源、再旋回沉积岩源区的正常碎屑岩物源、受花岗岩影响的正常碎屑岩物源、受花岗岩和火山岩影响的正常碎屑岩物源以及混合区域物源沉积体系的存在与分布范围。     

内蒙古科尔沁右翼中旗协和尔斯德中生代火山沉积地层时代研究

内蒙古科尔沁右翼中旗协和尔斯德一带出露一套中生代地层,岩石组合主要为酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩夹碎屑沉积岩及酸性火山熔岩。1∶50000区调依据在该套地层上部层位发现的木化石组合确定其时代为中—晚侏罗世,结合岩石组合,将该套地层划分为上侏罗统满克头鄂博组。为了准确厘定该套地层时代,为木化石延限研究及区域生物地层划分对比提供依据,本次研究在低于产木化石层位的酸性火山碎屑岩中采取了锆石测年样品(LA-ICP-MS),获得锆石U-Pb年龄(165±1)Ma,时代为中侏罗世。同时采取了侵入该套地层的斑状细晶闪长岩测年样品,获得锆石年龄(131±1)Ma,限定了地层形成的上限年龄。根据岩性组合的区域对比、测年结果、木化石组合时限、地层产状特征,认为该套地层应划为中侏罗统新民组,是突泉火山-沉积盆地充填物的一部分。     

华南地区主要沉积环境及沉积岩组合

<正> 华南及陆缘地带自元古宙以来沉积岩分布十分广泛,出露面积约占全区陆地的60%以上。其主体为陆源碎屑沉积、碳酸盐沉积、震旦纪冰成地层以及东南沿海中、新生代火山碎屑岩,后者构成滨太平洋陆缘陆相火山碎屑沉积岩系,故岩类复杂。在沉积环境方面主要以海洋,特别是滨浅海沉积     

汝城拉张盆地基性火山碎屑岩建造

汝城拉张盆地中发育的侏罗系基性火山碎屑岩,与大致顺层侵入的辉绿岩及呈层状产出的玄武岩共同组成了一套基性火山岩系。该区基性火山碎屑岩建造属正常火山碎屑岩与正常沉积岩之间的过渡性岩类,包含沉积火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩两个亚类。从北东向南西由厚(543 m)变薄(0.6 m)。具有快速堆积的逆向粒序构造特征。玄武岩角砾的化学成份在全碱-SiO_2相关图上投影点属拉斑玄武岩,其氧化系数(0.63)表明为近地表氧化环境形成。稀土元素模式与辉绿岩近于重合,表明两者同源。钾-氩法同位素年龄为145.6Ma。     

泥质岩定义及分类问题的探讨

泥质岩为细粒沉积岩的主要类型，但国内外对其概念及分类有多种不同的理解，这给学术研究带来诸多困扰。文中梳理了国内外沉积学发展中泥质岩相关概念和定义的变迁，并试图建立一个实用的泥质岩(mudrock)分类体系。欧美国家多倾向于使用“泥质岩”一词，用于指粒径小于0.063 mm的细粒陆源碎屑岩，包括粉砂岩(粉砂含量大于2/3)、泥岩(粉砂和黏土含量都不超过2/3)和黏土岩(黏土含量超过2/3),其中发育纹层的岩石称为页岩；而前苏联学者则倾向于使用“黏土岩”一词，用于指黏土矿物含量大于50%的沉积岩，其中可劈裂成薄层的岩石称为页岩。国内外泥质岩及细粒沉积岩分类命名主要依据结构(粒级)、成分和沉积构造等特征，目前分类方案主要有2种，一种是多要素岩石综合分类方案，另一种是端元图式分类方案。笔者建议采用“泥质岩”一词作为细粒陆源沉积岩(物)的总称，指示主要由粒径0.004～0.063 mm的粉砂和小于0.004 mm的黏土组成的细粒陆源沉积岩；采用三棱柱图解分类方法，以碎屑矿物(主要是长英质碎屑矿物)、黏土矿物和内源矿物为三端元，划分出细粒陆源沉积岩(泥质岩)和细粒内源沉积岩2个大类，前者可进一步分...     

粤东北大坪地区白垩纪火山岩的特征研究

粤东北大坪地区白垩纪火山岩划分为早白垩世官草湖组、大固村组和晚白垩世优胜组,主要受NW向断裂控制,其火山机构表现为复合型破火山或侵出岩穹,主要由酸性熔岩、火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩构成.优胜组的年龄值为(88±2.1)×106a,同位素和岩石特征表明其岩浆可能由幔壳混熔或下地壳物质部分熔融形成.它们形成于大陆边缘活动带由区域性挤压型向区域性拉张转换的构造环境.     

金沙江下游白鹤滩水电站岩体结构的建造特征

拟建的白鹤滩水电站的坝基为峨眉山玄武岩。峨眉山玄武岩由火山熔岩类、火山碎屑熔岩类、火山碎屑岩类和沉积火山碎屑岩类所组成。火山熔岩又可划分为斜斑玄武岩、块状玄武岩和杏仁状玄武岩;火山碎屑岩包括集块岩、火山角砾岩以及凝灰岩;而沉积火山碎屑岩类则由沉火山角砾岩和沉凝灰岩所组成。不同类型岩石的结构构造、矿物成分和形成环境不同,导致它们的岩石力学性质和工程性能也不相同。块状玄武岩、斜斑玄武岩和沉积火山碎屑熔岩的抗压强度和抗风化能力都比较大,因而具有很好的工程地质稳定性;杏仁状玄武岩、火山碎屑熔岩的抗压强度稍低,但抗风化能力很好,因此也具有较好的工程地质稳定性;而火山碎屑岩包括火山角砾岩、凝灰岩的抗压强度和抗风化能力都很低,往往形成岩体中的软弱夹层,工程地质稳定性较差。     

松辽盆地白垩系泉头组碎屑沉积岩岩石地球化学特征及其地质意义

松辽盆地庆安地区白垩系泉头组碎屑沉积岩主要由砂岩、泥岩和粉砂岩类组成。通过对白垩系泉头组碎屑沉积岩岩石样品的岩石化学分析表明 :主元素化学分类结果主要为长石砂岩、页岩 ,少量岩屑砂岩和硬砂岩 ;稀土元素分布模式显示其明显富集轻稀土及Eu负异常 ,并与NASC和PAAS稀土分布模式相似 ;碎屑沉积岩与上地壳的微量元素含量比值曲线显示为平坦型 ,这说明沉积岩是在活动性较弱的构造背景下缓慢沉积 ,具有被动大陆边缘和活动大陆边缘沉积物的特点。松辽盆地庆安地区白垩系泉头组碎屑沉积岩物质来源于张广才岭海西期花岗岩 ,后者的物源来自于上地壳。     

营城组三段及二段岩性岩相和储层物性的精细刻画——基于标准剖面营三D1井全取心钻孔资料

于标准剖面新部署钻探营城组上部的全取心钻孔揭示,营城组三段厚205.70 m,营城组二段厚48.75 m（未钻穿）。主要岩石类型包括火山熔岩类、火山碎屑熔岩类、火山碎屑岩类、沉火山碎屑岩类和沉积岩。整个井段火山喷发划分为3个旋回10个期次。火山岩的有效储集空间包括4种11类,储集空间组合关系有4种,孔缝直接连通型是最好的储集空间类型。用岩心、薄片和物性测试划分出4种孔隙分布和7种孔隙结构类型,单峰偏粗态型和双峰态型孔隙分布最好。低排驱压力-粗孔喉为最好的孔隙结构类型。     

中基性火山作用喷出物类型、特征与成因

基于松辽盆地中生代和准噶尔盆地古生代火山岩研究资料与长白山、五大连池等现代火山考察,结合国外典型实例,将火山作用喷出物分为熔岩、碎屑熔岩、火山碎屑岩和沉火山碎屑岩4类;前两类岩石冷凝固结,后两类压实固结。按成分-组构-岩相分类方案划分出34种岩相。详细论述了各岩相的成岩方式、成分、组构、成因和产状,并给出各岩相类型的实例和典型照片。建造-改造和继承-变异分析对比显示,现代火山与古火山都常见的岩相包括厚层熔岩、熔结结构碎屑熔岩、柱状节理熔岩、枕状熔岩和玻璃质熔岩。现代火山常见而古火山少见或未见的有浮岩、渣状熔岩、绳状和块状熔岩。火山穹窿垮塌是常见的同生改造作用。裂隙式与中心式喷发往往相伴而生,常表现为沿着深大断裂的一系列中心式喷发。     

右江盆地中三叠统细碎屑岩地球化学特征及其对物源区、构造背景的指示

右江盆地位于华南板块西南缘与印支板块的结合部位,于中三叠世沉积了一套以细碎屑岩为主的巨厚浊积岩。研究区中三叠统细碎屑岩的主量、微量和稀土元素分析表明,细碎屑岩以杂砂岩和岩屑砂岩为主,其源岩来自大陆上地壳,物源区岩石类型主要为长英质沉积岩和火成岩,岩石风化程度中等偏高,构造背景为大陆岛弧和活动大陆边缘。综合细碎屑岩稀土元素特征及前人对该区中三叠统古流向和碎屑锆石U-Pb年代学研究,认为中三叠统碎屑物来源复杂,云开地区、江南造山带和越北地块是主要的物源区。     

辽西义县地区黄花山角砾岩研究的新进展

对辽西地区黄花山角砾岩层的研究表明,黄花山角砾岩是一套火山碎屑岩-火山碎屑沉积岩类.黄花山角砾岩的形成大致可分为2个阶段:早期阶段以火山熔岩溢流和剧烈的火山爆发作用为主,不同地区形成了火山角砾岩(火山碎屑岩)或火山熔岩;晚期阶段,黄花山角砾岩成层性较好,以厚-中层为主,并且向上部韵律逐渐发育,表明这个时期渐变为以沉积作用为主,形成了火山碎屑沉积岩.黄花山角砾岩层和义县晚期的酸性火山熔岩同是义县组的顶部层位,二者为同时异相关系(但不是过渡关系).黄花山角砾岩层的定位对正确认识义县组以及研究阜新-义县盆地的演化史有着重要意义.     

江西永新—崇义地区奥陶系内火山碎屑岩的发现及其意义

在江西永新—崇义地区的奥陶系内,作者首次发现了火山碎屑岩。介绍了沉凝灰岩、火山碎屑沉积岩、富火山碎屑浊流沉积岩的特征和分布层位,并对其构造意义作了简述。     

甘肃山丹煤田二叠系火山碎屑岩的发现及其主要特征

本文论述了山丹煤田二叠系火山碎屑岩的地质特征:(1)火山碎屑岩赋存地层层位,(2)火山碎屑岩的岩石结构特征,(3)岩石的化学成分属性,(4)火山碎屑岩的粒度特征及其沉积性质。表明,火山碎屑岩由火山角砾岩及玻屑凝灰岩组成。凝灰质碎屑物为气携,以降落灰的方式沉积于陆相浅水环境中。该火山碎屑岩的发现表明,山丹地区二叠纪曾有过重要的火山活动,它为区域地质研究提供了有意义的新资料。     

火山碎屑岩的百年研究

火山碎屑岩是爆破性火山喷发行为的直接产物,不同的碎屑成分、粒度及结构反映了不同岩相的堆积动力学过程,对火山碎屑岩岩石学和岩相组合的研究发展成了以物理火山学为代表的现代火山学研究体系。作为火山爆发碎屑物质的集合,其中不同成因类型的火山碎屑物往往可以直接对应不同阶段火山作用动力学参数特征。火山碎屑物3个最基本的堆积物成因类型是火山碎屑降落物、火山碎屑流和火山碎屑涌浪。火山喷发时碎屑化过程主要涉及挥发分的出溶和岩浆碎屑化过程以及不同火山流体内部的碎屑化过程。对于岩浆喷发、射汽岩浆喷发以及射汽喷发的直接产物,火山碎屑岩在组成上都包含了岩浆破碎的同源碎屑、火山通道裹进的异源碎屑以及火山流体在地表流动时捕获的表生碎屑。火山碎屑定义为爆破性火山喷发的直接行为产物,而包括坡移、滑坡体、火山泥石流等火山降解过程的表生碎屑与熔岩流在自生、淬碎碎屑化过程产生的碎屑则被定义为火山质碎屑。火山岩岩相的建立,为20世纪80年代后期向火山学研究阶段的转变奠定了基础。在地质研究的基础上探索火山活动过程和控制机制的经验模型、实验模拟和数值模拟研究,其中流体动力学的介入对理解火山喷发的基本过程具有里程碑式的推动意义。由此形成的火山学是研究火山与火山喷发的形成机理、喷发过程和产物特性的科学。