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。     

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。     

北祁连山元古代末—寒武纪海相火山作用与成矿作用的关系

元古代末－寒武纪是北祁连山与海相火山岩有关的块状铜金金属硫化物矿床的主要成矿时期。含矿火山岩系产于大陆裂谷作用的初期阶段。这一时期陆壳拉强速度缓慢，碱性玄武岩浆可停滞于地壳中，导致地壳深熔，由此大量酸性岩浆产生。酸性岩浆上升、喷出并形成火山岩穹的中心，然后，基性岩浆喷溢，并覆盖在酸性火山岩之上，由此形成双层的火山岩穹。火山央穹驱使海底热卤水对流和循环，同时火山喷出物提供了丰富的成矿元素，进而一系列     

黑龙江镜泊湖地区蛤蟆塘火山空落堆积物形成机制研究

火山碎屑物的粒度、粒形和分布特征蕴含着其形成机制和喷发的环境信息。基于镜泊湖地区蛤蟆塘火山的一个空落堆积剖面的野外地质和岩相学,以粒度分析和分形理论定量研究了火山碎屑物的粒度分布、粒形几何及其分形特征。蛤蟆塘火山空落碎屑粒度分布均为单峰式,由岩浆爆炸形成的空落浮岩粒度峰值较小,而由射气岩浆喷发形成的含细花岗岩碎屑夹层的碎屑粒度峰值较大。空落浮岩颗粒的类球度、长宽比和凸度都小于含细花岗岩碎屑夹层的数值,表明空落浮岩颗粒相对不规则的特点。利用多段幂律方法拟合了蛤蟆塘火山空落碎屑颗粒分布规律,发现空落浮岩颗粒存在四个幂律分布段（即对应四个分形维数）,这是由于岩浆初始破碎、火山通道内的二次破碎以及风力筛选作用等造成的;含细花岗岩碎屑夹层的碎屑分布有两个幂律分布段（对应两个明显不同的分形维数）,即浮岩和花岗岩碎屑的形成是因不同破碎机制造成的。     

南秦岭碧口群海相火山岩岩石学研究

中晚元古代碧口群海相火山岩分布于扬子古板块西北缘,本文通过火山岩岩相学及微量元素研究,对该群火山岩的岩浆系列,岩浆作用以及产出地质构造环境等一系列问题进行了论述。碧口群海相火山岩由火山相细碧岩、角斑岩、石英角斑岩及次火山相的钠质辉绿岩组成,岩相学资料表明本区细碧-角斑岩系是由偏富钠的细碧岩浆直接结晶形成,可借用“海底热卤水与岩浆混染”成因模式来说明细碧岩浆成因。火山相细碧角斑岩属钙碱岩浆系列,次火山相钠质辉绿岩属拉斑玄武岩浆系列,它们与产于火山岩系中的超基性岩组成蛇绿岩套,产于岛弧环境,按都城(1975)分类属I类蛇绿岩。该蛇绿岩组合为橄榄拉斑玄武岩浆深部分异序次喷发-侵入的产物。     

南秦岭碧口群海相火山岩岩石学研究

中晚元古代碧口群海相火山岩分布于扬子古板块西北缘,本文通过火山岩岩相学及微量元素研究,对该群火山岩的岩浆系列,岩浆作用以及产出地质构造环境等一系列问题进行了论述。碧口群海相火山岩由火山相细碧岩、角斑岩、石英角斑岩及次火山相的钠质辉绿岩组成,岩相学资料表明本区细碧-角斑岩系是由偏富钠的细碧岩浆直接结晶形成,可借用“海底热卤水与岩浆混染”成因模式来说明细碧岩浆成因。火山相细碧角斑岩属钙碱岩浆系列,次火山相钠质辉绿岩属拉斑玄武岩浆系列,它们与产于火山岩系中的超基性岩组成蛇绿岩套,产于岛弧环境,按都城(1975)分类属I类蛇绿岩。该蛇绿岩组合为橄榄拉斑玄武岩浆深部分异序次喷发-侵入的产物。     

南极半岛西部海域沉积粘土的氢、氧同位素组成及其物质来源探讨

在沉积作用地球化学研究中,利用氢、氧同位素资料探讨沉积物的形成环境和物质来源,已成为一种行之有效的手段。本文是对南极半岛西部海域中9个站位所采集的海底表层沉积物,分离出粘土组分做了氢、氧同位素分析,并根据这些分析结果和粘土矿物成分资料,通过统计图解判别了该海区的粘土组分主要为陆源碎屑物质,即由南极半岛陆源区岩石在大气降水参与作用下地表风化或浅成蚀变形成的产物。但其中至少有一部分蒙脱石是由海底喷发火山物质或陆源火山碎屑在海水参与作用下形成的海相自生矿物。上述统计判别结果与粘土矿物学研究所得出的看法是一致的。     

熔积岩及其对中国几处关键构造事件的限定

熔积岩是岩浆物质(岩浆侵入体、熔岩流、热火山碎屑流)与未固结的湿冷沉积物发生同生混合的产物,以浆源(岩浆凝固裂解的浆源碎屑)-沉积物源(宿主沉积物)的二元组分为典型特征。熔积岩独特的熔积结构与其成因机制密切相关,也是鉴定熔积岩的主要依据。根据浆源碎屑的形态,熔积岩主要分为块状(多数浆屑呈多边形状)和流态(多数浆屑具曲面外形)两种类型,并分别对应着不同的熔积作用机制。块状熔积岩主要产生于淬冷、自碎裂、水汽岩浆爆发、岩浆内溢气爆发等机制,而流态熔积岩的形成则得益于岩浆表面稳定蒸汽膜的维持使岩浆碎屑缓慢凝固、免于骤冷。沉积物的流体化是熔积作用得以发生的必要条件,流体化的沉积物为岩浆的驱入腾挪空间并形成对流,因此,固结成岩的沉积岩无法与岩浆物质相互熔积。熔积岩具有重要的地质意义:精确限定岩浆活动与沉积作用的同生等时性,以及利用宿主沉积物的沉积环境精确限定火山活动时的地质背景。近年来我们在国内多处发现典型的熔积岩,并应用于中国关键大地构造问题的研究中。在中亚造山带西准噶尔晚古生代火山-沉积地层中发现熔积岩,据此限定了达拉布特—白碱滩蛇绿岩带两侧上古生界的连续性,推断达拉布特—白碱滩蛇绿岩带不是典型的板块俯冲边界的缝合带,西准噶尔晚古生代是渐浅充填的残余洋盆系统。我们还首次在大火成岩省中识别出熔积岩,如在峨眉山大火成岩省中央带下部火山碎屑层序中发现以灰岩和以橙玄玻璃角砾凝灰岩为宿主沉积的熔积岩,表明中央带早期处于海相环境,从而判定火山喷发之前不具有因地幔柱上涌而诱发的大规模地表抬升效应。在塔里木大火成岩省印干剖面中发现的熔积岩以灰质宿主,证明喷发早期并非完全为陆上环境,塔里木大火成岩省喷发期间(二叠纪早期)海进和海退频繁交替。     

北京沿河城地区东岭台组酸性火山碎屑流的碎屑分形特征及其成因

火山碎屑岩中的碎屑颗粒形态、分布和显微结构保存着岩浆房内岩浆的结晶状态、火山爆炸过程中的岩浆气泡化和碎裂作用以及火山碎屑堆积和变形过程的大量物理信息。为揭示北京西山沿河城地区东岭台组酸性火山碎屑流形成的物理过程,本文以东岭台组第三岩性段的酸性熔结火山碎屑岩的火山地质、岩相学研究为基础,应用分形理论和方法对酸性熔结火山碎屑岩中的碎屑形态的分形特征开展了定量研究。不同类型碎屑的表面和边界盒维数的数值范围大小具有一致性。玻屑变幅较大,石英晶屑和岩屑变幅较小,这说明碎屑的塑性和流变性对碎屑形态多样性的影响较大。在几类碎屑中,熔蚀石英的边界盒维数和周长-面积法获得的分形维数最大,说明熔蚀作用对石英斑晶边界形态复杂性的影响超过了其它机制对火山碎屑形态复杂性的影响。东岭台组酸性火山碎屑岩中的熔蚀石英、石英碎屑、长石碎屑、玻屑和岩屑的分形特征有明显差异,反映了火山喷发过程中围岩和岩浆性质、物理化学条件以及火山作用机制的差异。火山碎屑形态的分形特征和幂率规律,证明火山爆炸过程是一种自组织临界条件下发生的。     

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。     

北祁连山元古代末－寒武纪海相火山作用与成矿作用的关系

元古代末－寒武纪是北祁连山与海相火山岩有关的块状铜多金属硫化物矿床的主要成矿时期。台矿火山岩系产于大陆裂谷作用的初期阶段。这一时期陆壳拉张速度缓慢，碱性玄武岩浆可停滞于地壳中，导致地壳深熔，由此大量酸性岩浆产生。酸性岩浆上升、喷出并形成火山岩穹的中心。然后，基性岩浆喷溢，并覆盖在酸性火山岩之上，由此形成双层的火山岩穹．火山岩穹驱使海底热卤水对流和循环，同时火山喷出物提供了丰富的成矿元素，进而一系列受海底热卤水对流循环系统控制的矿体产生。笔者提出，大陆裂谷的初期阶段的海相火山作用提供了矿床形成的基本条件，即成矿元素及驱使成矿元素搬运和富集的海底热卤水对流循环系统。随着裂谷拉张强度加大，大量拉斑质岩浆形成并快速上升，深部地壳难于被熔融，只有少量或缺失酸性岩浆．因此，当大陆裂谷拉张速度快时，对成矿作用不利。     

南海沉积物中蒙脱石的成因探讨

南海粘土沉积学的以往研究都认为粘土矿物主要是陆源碎屑提供,包括蒙脱石在内的粘土矿物都是在周边流域经风化作用形成后输入到南海,再经不同洋流的搬运作用而发生沉积,忽略粘土矿物在海底的自生成岩作用及海底火山物质原地风化作用的影响.然而.南海表层及晚第四纪沉积物中蒙脱石含量过高(达到30%～40%以上),似乎同周边流域沉积物的...     

西菲律宾海盆表层沉积物中的轻碎屑分区及物质来源

海洋沉积物中轻碎屑(0125~0063mm)种类的特征和分布样式对于沉积物源区的判别具有重要的指示意义。取自西菲律宾海219个表层沉积物样品中的轻碎屑种类包括生物碎屑、石英、长石、褐色火山玻璃、无色火山玻璃、风化碎屑、火山渣,以及含量极低的一些矿物如磷酸盐（鱼牙）、片状矿物（黑云母和白云母）、硅灰石、黑曜石以及极少量的球粒状、椭球状宇源颗粒。分析结果表明,本区的轻碎屑分布可以分为三个区： (Ⅰ)菲律宾海沟以东区,轻碎屑主要源于钙质或硅质生物,邻近的岛弧也贡献了一定量的火山碎屑。(Ⅱ)中部区,石英、长石和无色火山玻璃可能源于中酸性熔岩海山或者是正在活动的中酸性岩浆事件的产物。(Ⅲ) 帛琉—九州海岭以西区,本区的物质来源相对比较复杂。长石、石英的含量较低,可能主要来源于中酸性熔岩海山或者是正在活动的中酸性岩浆事件的产物,火山渣主要是源于喷发在帛琉—九州海岭之上的火山。可以认为：① 研究区的生物碎屑含量与水深紧密相关,生物碎屑的数量主要受控于碳酸盐补偿深度(CCD)。② 来自菲律宾岛弧的火山碎屑对本区沉积作用贡献较小,可能通过海流或风等途径向深海盆进行短距离搬运。海底高原(如本哈姆高原)和邻近海岭(如帛琉—九州海岭)火山岩的风化产物对本研究区轻碎屑沉积作用有着重要贡献,其影响范围主要依赖于海底风化作用的强度。③ 来自中国大陆及菲律宾等邻近岛弧的陆源碎屑物质对本区的沉积作用影响很小。本区可能存在的中酸性熔岩海山是长英质轻碎屑物质的主要源区。     

五大连池钾质火山岩中的壳源捕虏体特征及地质意义

黑龙江省五大连池钾质火山岩石中普遍含有壳源捕虏体和捕虏晶,并多赋存于火山集块、浮岩砾、火山渣等各级火山碎屑物及盾状台地的表皮相到内部相火山熔岩中。花岗岩质捕虏体一般大小为5～50cm,捕虏晶一般为0.2～5mm,成分以二长花岗岩为主,少见花岗闪长岩及黑云母英云闪长岩和少量砂岩捕虏体。石英、斜长石、少数钾长石捕虏晶见于各期火山碎屑(物)和熔岩中,其中以石英捕虏晶最为常见。壳源捕虏体中的代表性矿物及浅色玻璃电子探针分析结果表明,火山岩SiO2偏高是岩浆上涌喷发过程中捕获了大量壳源物质的结果。五大连池火山群富钾火山岩岩石化学、地球化学长期保持均一,说明其岩浆直接来自EMⅠ型钾质地幔,岩浆在上升过程中遭受了地壳物质的明显混染。     

吉林省龙岗火山群南龙湾第四纪火山碎屑颗粒特征研究

爆炸性火山喷发形成的碎屑颗粒的粒度、分选性、表面结构和内部结构等特征与火山喷发的机制、岩浆与水作用的程度、搬运过程等有着重要的联系。本文以此为线索,研究了龙岗火山群南龙湾火山的一个剖面,以探讨其喷发类型和特征。在该剖面上采集了不同层位火山碎屑颗粒样品,然后进行显微形貌观测、粒度分析和扫描电镜形貌观测。显微镜下观测表明,射汽爆发、射汽岩浆爆发和岩浆爆发的碎屑颗粒具有不同的成分和形貌特征。粒度分析结果显示,粒度与喷发类型之间存在很好的对应关系,不同的爆发类型具有不同的分维值D范围。SEM分析可以提供有关火山喷发特征对火山碎屑颗粒的影响。本文的研究结果表明,南龙湾火山喷发为爆炸式喷发,包括早期的射汽岩浆爆发,到岩浆爆发至晚期以射汽爆发为主的射汽岩浆爆发的不同阶段,该区火山喷发的不同时期,水参与喷发的程度不同。     

江西万载县野猫冲铜矿矿床地质特征及成因探析

野猫冲铜矿是小型的铜多金属矿床,储量丰富,所处黄茅地区属钦杭结合带北侧之萍乡乐平坳陷带北缘新元古代早期裂谷区西段。在地表地质调查、钻孔岩心的考察以及岩矿鉴定的基础上,对矿床特征进行了详细研究。研究显示矿床受断裂构造控制,与晋宁早期变海底火山岩关系密切,具有富铜低硫、两期成矿温度,成矿流体具有海底喷流与构造岩浆热液叠加改造双重作用,得出矿床为海相火山喷流沉积与构造岩浆热液改造蚀变岩型铜矿床。     

东准噶尔泥盆系海相火山碎屑岩概率累积曲线特征及其成因意义

作者通过对109块海相火山辟屑岩概率累积曲线的研究发现,海相火山碎屑岩与相同沉积环境和沉积作用的陆源斗屑岩相比,其概率累积曲线通常具较大的斜率,二者在特征和成因上难于对比.主要原因是:火山碎屑曾遭受过火山喷发分选,风的分选和波浪、潮汐分选等地质作用的叠加分选结果。     

祁连、秦岭山系海相火山岩

“祁连、秦岭山系海相火山岩”一书是西安地质矿产研究所夏林圻、夏祖春等同志所著的国内第一部大陆造山带海相火山岩的区域岩石学专著。全书共分4篇10章,作者以区域岩石学研究为主线,在比较深入全面地查明该区早古生代部分前寒武纪海相火山岩石组合、层序特征、时空分布规律和矿物岩石地球化学特点的基础上论述了该区海相火山活动的演化及其成生地质背景。对细碧岩中原生岩浆包为体的研究,首次为细碧岩的岩浆成因提供了直接确凿的证据;并借助于氢氧同位素的研究提出细碧岩浆的“火山岩浆—海底热卤水混染说”,较合理地阐明了细碧角斑质火山岩系的形成过程,并将细碧角斑岩和块状硫化物矿床的     

The genesis of pyroclasts and the mechanism of submarine eruption of Naozhou Island in Guangdong,South ChinaSCIEI北大核心CSCD

水下火山喷发作用机制不同于陆地环境喷发,随着水参与程度的变化,喷发机制趋向复杂。本文以雷琼火山群的湛江硇洲岛作为研究对象,聚焦浅海火山产物的判断依据和水下火山喷发机制。硇洲岛是我国最大的第四纪火山岛,其上的那晏湾剖面保留了完整的火山喷发堆积序列。在那晏湾剖面的凝灰岩中,主要有三类火山成因的大粒径原生碎屑(2-5mm):塑变熔岩碎屑、碎玄玻璃及玄武玻璃,推断为不同程度水-岩浆相互作用的产物,根据水的参与程度大致排序为:碎玄玻璃>玄武玻璃>塑变熔岩碎屑。通过对硇洲岛水-火山作用机制研究,发现水-岩浆混合质量比(Mwater/Mmelt)是控制爆炸强度和火山碎屑粒度的关键因素。火山喷发序列分析表明,硇洲岛的喷发过程总体可分为三期,早期是冰岛苏特塞式喷发的浅水环境蒸汽爆炸与“火喷泉”喷发;中期过渡转为“火喷泉”喷发,伴随陆上的射汽岩浆喷发;最终以岩浆溢流式喷发结束。     

北祁连山构造－火山岩浆演化动力学

笔者以区域构造－火山岩浆演化动力学为主线，从研究区域火山岩岩石学的角度探索北祁连山古板块构造体制与火山岩浆作用的关系，主要强调区域上不同特点火山岩的成因，其形成应直接与构造环境有关。作者的研究查明，从元古代末至泥盆纪，北祁连山经历了一个由大陆裂开→大洋化→洋盆扩张并俯冲消减→沟、弧、盆体系形成和完善→洋盆收缩闭合→碰撞造山的全过程，每一阶段均发育有相应岩石地球化学特征的海相火山活动。经确定有如下５种特定的火山岩浆产生环境：（１）元古代末－寒武纪大陆裂谷型火山作用，（２）寒武纪末－早奥陶世洋脊－洋岛型火山作用，（３）奥陶纪岛弧火山作用，（４）中－晚奥陶世弧后盆地火山作用，（５）晚奥陶世－志留纪海盆闭合期火山作用。作者的研究揭示，海底块状硫化物矿床的形成与拉张环境下火山岩浆的产生密切相关。因为海底循环的热卤水在此类矿床的形成中起着决定作用，而这种循环作用受与拉张环境相伴的局部高热流和海底火山活动所驱动。