地球岩石及其形成作用（24）
胡经国
四、火山碎屑岩
㈠、火山碎屑岩的基本特征
1、火山碎屑岩
⑴、火山碎屑岩的概念
火山碎屑岩是指由火山爆发作用形成的同期火山碎屑物质经空气或水介质的搬运、堆积和固结而形成的岩石。
⑵、火山碎屑岩的特点
火山碎屑岩是介于火山岩和沉积岩之间的过渡性岩石类型，兼有二者的特点。它的物质来源主要源于熔融岩浆。但是，火山碎屑物在被喷发至空中或水中时，又经历了搬运作用和沉积作用，因此具有沉积岩的特征。
⑶、火山碎屑岩的物质成分
火山碎屑岩主要由火山碎屑物（Tephra）组成，可含有一定数量的正常沉积物和熔岩物质；熔岩物质一般作为胶结物存在。
2、火山碎屑物
⑴、火山碎屑物的概念
火山碎屑物（Tephra）是指由火山爆发所产生的各种碎屑物质，主要来源于地下熔浆或已固结的熔岩。
⑵、火山碎屑物分类
按物质成分可分为：岩屑、晶屑和玻屑；
按物理性质可分为：刚性、半塑性和塑性；
按颗粒大小可分为：火山集块（＞64mm）、火山角砾（2～64mm）、火山灰（0.063～2mm）及火山尘（＜0.063mm）。
⑶、火山碎屑物按物质成分分类
①、岩屑
岩屑多数由火山基底或火山管道中围岩崩碎而形成（刚性），偶见未固结熔岩喷发形成的团块（半塑性和塑性）。在刚性岩屑内部，一般保留有原岩结构特征；在半塑性岩屑边缘常具有薄层玻璃壳；在塑性岩屑内常见斑晶、气孔和流纹构造，可见各种脱玻化现象。
②、晶屑
晶屑多数为岩浆中早期析出的斑晶，少数由火山基底或火山管道中的晶体崩碎而形成。多破碎或发生严重熔蚀；外形不规则。暗色矿物常见暗化边。
③、玻屑
玻屑由富含挥发分的熔浆在火山喷发时由于快速冷凝所形成的内部充满气体或液体的火山玻璃剧烈膨胀并炸裂破碎而形成；往往保持着气孔壁的弧面形态；通常粒度较小，多在0.01～0.1mm间。
㈡、火山碎屑岩的结构构造
1、火山碎屑岩的结构
⑴、集块结构
粒度＞64mm的火山碎屑物含量一般＞50%，不少于1/3。
⑵、火山角砾结构
粒度介于2～64mm之间的火山碎屑物含量一般＞50%，不少于1/3。
⑶、凝灰结构
粒度介于2～0.063mm之间的火山碎屑物含量一般＞50%，不少于1/3。
2、火山碎屑岩的构造
⑴、流状构造
流状构造由压偏拉长的塑变玻屑和塑变岩屑定向排列而形成，在野外有时不易与流纹构造相区别。
⑵、层理构造
层理构造多见于由水搬运或风搬运而在水下沉积（降落）的火山碎屑沉积物中；在陆上堆积的涌浪相堆积中，也可出现水平层理和交错层理。
⑶、粒序构造
粒序构造包括正粒序构造和逆粒序构造两种。其中，逆粒序构造是由于在火山碎屑中存在一些体积大而比重小的浮岩屑而形成的。
㈢、火山碎屑岩分类
1、按火山碎屑物粒度大小分类
按火山碎屑物的粒度大小，火山碎屑岩可分为火山集块岩、火山角砾岩和火山凝灰岩。
⑴、火山集块岩
火山集块（粒度＞64mm）的火山碎屑物含量＞50%。一般未经搬运，呈棱角状、次棱角状，分选差。大多分布在火山通道内或火山口附近。
⑵、火山角砾岩
火山角砾（粒度为2～64mm）的火山碎屑物含量＞50%，填隙物多为火山灰。常呈棱角状、次棱角状，分选差。常与火山集块岩相继成层出现。
⑶、火山凝灰岩
火山灰（粒度＜2mm）的火山碎屑物含量＞50%，胶结物多为更细粒火山灰或水化学物质。由于粒度小，可远距离搬运。多呈棱角状、次棱角状，分选性一般。
2、按物质来源进一步分类
按物质来源可进一步分为：玄武质、安山质或流纹质的火山碎屑岩，如安山质火山角砾岩、流纹质火山凝灰岩等。
3、按火山碎屑物组成进一步分类
按火山碎屑物组成可以进一步分为：晶屑质、岩屑质或玻屑质的火山碎屑岩，如岩屑火山角砾岩、玻屑火山凝灰岩等。
4、综合命名原则
某某质＋火山碎屑物种类（按前少、后多排列）＋粒度分类
例如：流纹质岩屑晶屑角砾凝灰岩；
表示：火山灰含量＞50%，火山碎屑物中晶屑含量＞50%、岩屑含量占10～50%，火山物质的主要成分为长英质矿物及火山玻璃。
再如：英安质岩屑火山角砾岩、流纹质岩屑晶屑凝灰岩、流纹质晶屑玻屑凝灰岩、安山质晶屑岩屑凝灰岩。
五、碳酸盐岩
㈠、碳酸盐岩一般特征
碳酸盐岩是指以钙、镁碳酸盐矿物为主组成的沉积岩。其主要岩石类型为石灰岩和白云岩。
碳酸盐岩分布面积仅次于泥质岩和砂岩，占沉积岩总分布面积的20%。
碳酸盐岩为很有价值的矿产，广泛用于建筑、冶金、农业、医药等领域；另外，与碳酸盐岩共生的层状矿床有铁、锰、铝、磷、硫等矿床。
㈡、碳酸盐岩物质成分
1、化学成分
其化学成分主要为CaO、MgO、CO2，其余氧化物还有SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、K2O、Na2O和H2O。
石灰岩：CaO含量56%；CO2含量44%。
白云岩：CaO含量30.4%；MgO含量21.7%；CO2含量47.9%。
2、微量元素
微量元素如Sr、Ba、Mn、Ni、Co、Pb、Zn、Cu、Cr、V、Ca、Ti等。
利用这些元素种类、含量、元素对的比值来划分和对比地层、判断沉积环境和研究岩石成因。
3、矿物成分
组成碳酸盐岩的矿物成分，可以分为以下三类：碳酸盐矿物、陆源矿物和非碳酸盐的自生矿物。
⑴、碳酸盐矿物
主要是方解石和白云石；偶尔有文石、铁白云石和菱铁矿等。
⑵、陆源矿物
粘土矿物、碎屑矿物（如石英、长石、云母）和微量重矿物（多为稳定的重矿物）。当陆源矿物含量超过50%时，碳酸盐岩即过渡为泥质岩和碎屑岩。
⑶、非碳酸盐的自生矿物
常见的有氧化铁矿物、海绿石、黄铁矿、白铁矿、石英、玉髓、石膏、硬石膏、天青石、重晶石、磷灰石、萤石和石盐等。它们在岩石中的含量一般不多。
4、碳酸盐岩结构
⑴、碳酸盐岩结构分类
①、粒屑结构
经波浪或流水搬运、沉积而成的碳酸盐岩；是由颗粒（如内碎屑、生物碎屑、包粒、团粒、团块)和填隙物、孔隙构成。
②、生物骨架结构
由原地生长的生物骨架构成的生物灰岩、礁灰岩。
③、泥晶结构/微晶结构
经化学作用或生物化学作用而沉淀的石灰岩、白云岩。
④、残余结构
经交代作用和重结晶作用而形成。
⑵、碳酸盐岩结构特征
①、粒屑结构
由颗粒、泥晶基质（或灰泥杂基）、亮晶胶结物、孔隙等四种结构组分构成，也称为“颗粒结构”。
A、颗粒
其颗粒类型包括：
a、内碎屑（无内部结构的碳酸盐岩软泥颗粒）
内碎屑是指由盆地内部弱固结的碳酸盐沉积物经岸流、潮流或波浪作用破碎、搬运、沉积的碎屑。
内碎屑按粒径（直径）大小分为：
砾屑：＞2mm
砂屑：2～0.06mm
粉屑：0.06mm～0.03mm
微屑：0.03mm～0.004mm
泥屑：＜0.004
当微屑和泥屑充填于颗粒之间时，称为泥晶基质。
b、鲕粒和豆粒
鲕粒和豆粒是指球状－椭球状的颗粒，由一圈或多圈规则的同心纹围绕一个核心组成，其核心通常是一个碳酸盐颗粒或陆源碎屑。
鲕粒直径在2～0.2mm之间。
鲕粒的分类：真鲕；假鲕；复鲕；薄皮鲕；变形鲕；变晶鲕；负鲕。
c、生物碎屑（骨粒）
生物碎屑（骨粒）是指破碎的生物骨骼碎屑。骨骼的组分可指示水深、水温、盐度和水流特征等；骨骼的门类、分选和磨园，可提供环境标志。
d、团粒（不具有内部结构的粪团粒）
团粒是指不具内部结构的碳酸盐球状、椭球状的颗粒。一般认为，它是生物的粪便。
e、团块（颗粒集合体）
团块是指由几个碳酸盐颗粒经灰泥或藻类粘结而形成的颗粒集合体，又称为葡萄石。
f、核形石
核形石与鲕粒的区别：圈层不规则；核心颗粒较大，以厘米级区别。
注意：碎屑结构与粒屑结构的异同。
B、填隙物
填隙物：泥晶方解石（泥晶基质）和亮晶方解石。
a、泥晶方解石
为粒径为＜0.004mm的泥晶方解石，由机械作用形成；晶体大小不均匀；晶体间界限可直可弯；易重结晶为微晶方解石。
b、亮晶方解石
为粒径通常＞0.01mm的、干净透明的亮晶方解石，由化学结晶作用形成。亮晶方解石常发育栉状结构、连生结构。
②、生物骨架结构
生物骨架结构是指原地生长的底栖固着生物通过生命活动，由生物骨架和伴生的生物化学组分构成的结构，又称为生物结构。常见于礁灰岩中。
③、结晶结构（化学结构）
按结晶程度可分为：
A、非晶质结构
非晶质结构见于一些化学或胶体化学成因的岩石类型中，如硅质岩、磷灰岩等。
B、隐晶质结构
隐晶质结构由微晶矿物集合体组成。
C、显晶质结构
显晶质结构按结晶颗粒大小分为：
粗晶：＞2mm
中晶：2～0.062mm
细晶：0.062～0.004mm
微晶：0.004～0.001mm
4、碳酸盐岩的成岩后生作用及沉积构造
⑴、碳酸盐岩的成岩后生作用
碳酸盐岩的成岩后生作用包括：①、胶结作用；②、压实作用；③、重结晶作用；④、白云石化作用。
⑵、碳酸盐岩的几种沉积构造
①、示底构造
在碳酸盐岩的原生孔洞中，有两种不同的充填物：在孔洞的底部或下部，为泥屑、粉屑等内碎屑充填，颜色较暗；在孔洞的顶部或上部为亮晶方解石充填，颜色较浅；两者之间界面平直，能表示岩层的顶和底。
②、鸟眼构造（窗孔构造）
主要出现在泥晶灰岩、微晶白云岩、球粒灰岩、粉屑灰岩、砂屑灰岩中的原生小孔洞，被亮晶方解石或硬石膏充填。
这种构造出现在潮上带和潮间带上部的沉积物之中。其成因有：气泡、收缩、生物成因等。
③、缝合线构造
缝合线是指一种裂缝构造。常见于碳酸盐岩中；但是也可以出现在石英砂岩、硅质岩及蒸发岩中。
在岩层的切面上，它呈现为锯齿状的曲线——缝合线；在平面上，它呈现为参差不齐凹凸起伏的面——缝合面；从立体上看，它呈现为凹下或凸起的大小不等的柱体——缝合柱。
④、叠层构造
具有叠层构造的岩石称为叠层石。
5、碳酸盐岩的分类和命名
⑴、石灰岩与白云岩之间的过渡类型岩石
岩类 方解石% 白云石% 岩石名称 岩石简称 石灰岩类 100～90 0～10 石灰岩 灰岩 90～75 10～25 含白云质石灰岩 含云灰岩 75～50 25～50 白云质石灰岩 云灰岩 白云岩类 50～25 50～75 灰质白云岩 灰云岩 25～10 75～90 含灰质白云岩 含灰云岩 10～0 90～100 白云岩 白云岩 ⑵、方解石（或白云石）与粘土矿物之间过渡类型岩石
岩类 方解石1%或白云石2% 粘土% 岩石名称1 岩石名称2 石灰岩
（或白云岩） 100～90 0～10 石灰岩 白云岩 90～75 10～25 含泥石灰岩 含泥白云岩 75～50 25～50 泥灰岩 泥云岩 泥岩 50～25 50～75 灰质泥岩 白云质泥岩 25～10 75～90 含灰泥岩 含云泥岩 0～10 90～100 泥岩 泥岩 ⑶、根据方解石、白云石、粘土（或砂）的混合岩类
岩类 方解石% 白云石% 粘土（砂）% 岩石名称 石灰岩类 50～70 10～25 10～25 含泥（砂）含云石灰岩 50～75 25～10 25～50 含云泥（砂）灰岩 50～75 50～25 10～25 含泥（砂）云灰岩 白云岩类 10～25 50～75 10～25 含泥（砂）含灰白云岩 10～25 50～75 25～50 含灰（砂）泥云岩 25～50 50～75 10～25 含泥（砂）灰云岩 泥（砂）岩类 10～25 10～25 50～75 含灰含云泥（砂）岩 25～50 10～25 50～75 含云灰质泥（砂）岩 10～25 25～50 50～70 含灰云质泥（砂）岩
2020年2月13日编写于重庆
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