地球岩石及其形成作用（4）
胡经国
五、火山喷发物
在火山爆发过程中，火山喷发物从火山口喷出的一般顺序是：
冲开出口→黑色气体烟柱→岩石碎屑及熔岩物质→熔浆→气体或温泉（地下热液涌出地表形成温泉）。
㈠、气体喷发物（火山气体）
在火山气体成分中以水汽为最多，一般可占喷出气体总体积的60～90%；此外还有H2S、SO2、CO2、HF、HCl、NaCl、NH4Cl等。
在早期高温阶段，HCl等气体较多；而在晚期则富含SO2、CO2等气体。这一规律可以作为火山预测的依据之一。
火山气体的积累会引起爆炸，气体破口喷射，形成灼热烟柱或气团。
火山气体可以升华形成硫磺、钠盐、钾盐等矿产。
㈡、固体喷发物（火山碎屑物及火山碎屑岩）
1、火山碎屑物
⑴、火山碎屑物的概念
在火山气体爆炸过程中，从火山口喷射到空中的大小碎屑岩块和由岩浆凝固而成的熔岩碎块，统称为火山碎屑物。
⑵、火山碎屑物分类
按大小和形状，火山碎屑物可分为火山灰、火山砾、火山渣和火山弹。
①、火山灰
火山灰包括火山爆发时被崩碎的细小岩屑和凝固熔浆的细小浆屑；其直径一般小于0.01mm；比之更细的叫做火山尘；比之稍粗但是不大于2mm的叫做火山砂。火山灰很轻，可以上升到平流层，在更大范围内扩散，长期不落。
②、火山砾
粒径2～100mm的火山碎屑叫做火山砾；大于100mm的火山碎屑叫做火山块。
③、火山渣
火山渣一般是指火山喷发时由被抛到空中的熔浆凝固而成的熔渣。多数具有气孔和尖锐棱角；其大小从砂粒到黑桃般大小或更大。
④、火山弹
火山弹是指由于高速喷向空中的熔浆发生旋转、扭曲而形成的具有一定形状的块体。其大小从数厘米到数米；其形状多呈纺锤形、梨形、扭曲形和扁平形（在落地过程中尚未凝固时可摔成扁平形）。
2、火山碎屑岩
⑴、火山碎屑岩的概念
火上碎屑岩是指由各种火山碎屑物经胶结、压固等作用而形成的火山岩。
火山碎屑岩是爆发式火山活动产生的各种火山碎屑物通过空气或水介质堆积以后，经过成岩作用形成的火山岩。在岩石组成上，具有与火山熔岩相似的火成岩特征；但是在结构和构造上，既具有部分火成岩的特征，也具有一些沉积岩的特征。
⑵、火上碎屑岩分类
根据孙善平（2001）的分类方法，将火山碎屑岩分为正常火山碎屑岩类、向熔岩过渡的火山碎屑岩类和向沉积岩过渡的火山碎屑岩类。
①、正常火山碎屑岩类
火山碎屑物体积分数大于90%，正常沉积物和熔岩物质极少。按成岩作用方式和结构构造特点，又可分为普通火山碎屑岩、熔结火山碎屑岩和层火山碎屑岩3个亚类。
A、普通火山碎屑岩亚类
成岩方式以压实为主，常叠加有水化学胶结。火山碎屑物质主要由火山集块、火山角砾、火山砾、晶屑和半塑性的玻屑组成，而以刚性和半塑性碎屑为主，没有堆积后的压扁、拉长等塑性变形现象。
按岩石中主要碎屑的粒度可分为：集块岩、火山角砾岩、火山砾角砾岩和凝灰岩等类型。
B、熔结火山碎屑岩亚类
火山碎屑物在堆积以后仍然具有较高的温度，处于可塑状态，在上覆物质的负荷压力下，经变形、熔结而成。具有熔结结构；碎屑主要由晶屑、塑变岩屑、塑变玻屑和火山尘组成，也可有少量的刚性岩屑；由于塑变碎屑拉长定向而具流状构造。
根据碎屑的粒度分为：熔结集块岩、熔结角砾岩和熔结凝灰岩。
C、层火山碎屑岩亚类
它是指具有明显的韵律层理和层理构造的火山碎屑岩。其中以层状凝灰岩较为常见。
层状凝灰岩与沉（积）凝灰岩，一般是由火山灰在水盆地中堆积和胶结而成的；其中正常沉积物体积分数小于10%；火山碎屑物主要为玻屑、刚性－半塑性岩屑和火山尘；由火山灰和火山尘分解的少量水化学沉积物胶结，部分为压实胶结。当正常沉积物体积分数大于10%时，就过渡为沉（积）凝灰岩。
②、向熔岩过渡的火山碎屑岩类
火山碎屑体积分数占10～90%、碎屑由熔浆胶结的火山碎屑岩，可称为火山碎屑熔岩。按成因，火山碎屑熔岩可分为：
A、角砾熔岩和集块熔岩
已固结的熔岩表壳在下部熔浆继续流动和逸出的气体产生爆炸的情况下，使表壳破碎再被熔岩胶结形成角砾熔岩和集块熔岩。
B、碎屑熔岩
当火山爆发能量不足时，往往在从火山口中抛出碎屑的同时，也有熔岩溢出，降落于熔岩中的碎屑物质被熔岩胶结而形成各种碎屑熔岩。
C、地表晶屑凝灰熔岩
当熔岩以较大的冲力从火山口喷出时，可以使熔岩中的斑晶大部分破碎，形成碎屑以晶屑为主的晶屑凝灰熔岩。
D、地下晶屑凝灰熔岩
岩浆在地下的隐爆作用常使内部的斑晶破碎，亦可形成晶屑凝灰熔岩。
③、向沉积岩过渡的火山碎屑岩类
它是指由落入水盆地中的火山碎屑物与正常沉积物同时堆积和胶结而形成的火山碎屑岩。根据火山碎屑物的含量，可分为沉积火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩两个亚类。
A、沉积火山碎屑岩亚类
火山碎屑体积分数占50～90%；常与正常火山碎屑岩和正常沉积岩共生，并且往往呈过渡关系。
按火山碎屑的粒度，可分为沉集块岩、沉火山角砾岩和沉凝灰岩等。其中以沉凝灰岩为常见。
它具有层理构造，韵律层较发育；在碎屑物中常见被磨圆的砾、砂、粘土等正常沉积物；有时还可出现生物化石和生物碎屑。
B、火山碎屑沉积岩亚类
其火山碎屑体积分数较小，介于10～50%之间；具有更接近于沉积岩的特征；常与沉积火山碎屑岩呈渐变过渡关系；堆积位置一般离火山口较远。在命名时，以正常沉积岩的名称为基本名称，将火山碎屑做前缀，如凝灰质砂岩、凝灰质砾岩等。
㈢、液体喷发物（熔浆）
1、熔浆与火山熔岩概述
熔浆是指喷出地表、其中挥发成分大量溢出的岩浆。由熔浆冷凝而成的喷出岩（火山岩）称为火山熔岩，简称熔岩。
熔浆的流动速度决定于它的粘性、温度和地面的坡度，一般大约为2～8m/s。一般情况下，基性熔浆由于粘性小、温度高因而流速高；而酸性熔浆由于粘性大、温度低因而流速低。若熔浆成分相同则其流速决定于地面坡度。
熔浆在流动过程中温度逐渐降低、粘性增大、流速越来越低，最后凝固成为熔岩。
2、火山熔岩按形态分类
按形态，熔岩可以分为块状熔岩、波状熔岩、绳状熔岩、枕状熔岩、熔岩瀑、熔岩锥、熔岩流、熔岩被、熔岩台地等类型。
⑴、块状熔岩
比较酸性的熔浆凝固较快，首先在其表层很快凝结成一层厚壳，而其下面的熔浆仍在流动，常将上层的厚壳分裂成大小不等的岩块，这种熔岩称为块状熔岩。
⑵、波状熔岩
比较基性的熔浆凝固较慢，其表面往往先凝结成一层塑性薄壳，而其下部熔浆尚在流动，常使其表层塑性薄壳呈波状起伏，这种熔岩称为波状熔岩。
⑶、绳状熔岩
有时运载波状薄壳的熔浆，由于流经地面地形陡缓不同，因而各个部位熔浆的流速不一致，常使尚未完全凝固的波状薄壳向前翻卷，并将翻卷皱纹拧成绳索状，这种熔岩称为绳状熔岩。
⑷、枕状熔岩
海底喷发的炽热基性熔浆，因与海水接触使蒸汽压剧增，导致熔浆分裂成大小不同的块体，并在蒸汽包围中向前滚动，凝结成椭球状或枕状块体，这种熔岩称为枕状熔岩。
⑸、熔岩瀑
流动中的熔浆在地形变化处急剧向下泻流，冷凝后形成的熔岩瀑布，简称熔岩瀑。
⑹、熔岩锥
当熔浆流出地面时，由于熔浆成分和地形条件不同，因而可以形成不同大小和不同形状的岩体，其中，酸性熔浆流动距离不甚远，常形成短而厚的熔岩锥，或叫做熔岩穹。
⑺、熔岩流
基性熔浆往往沿着山坡和沟谷流动，冷凝后呈狭长带状，前段撒开（散开）或扩大犹如舌状，可长达数十公里，冷凝后形成的熔岩称为熔岩流。
⑻、熔岩被
若基性熔浆沿着地壳断裂裂隙喷溢出地面，地面地形又比较平坦，则常可四处漫溢，覆盖较大的面积，冷凝后形成的熔岩称为熔岩被。
⑼、熔岩台地
当熔浆喷发次数多、喷发量大时，由熔岩构成的表面比较平缓的台地，称为熔岩台地。例如，中国东北长白山区的新生代玄武岩台地，其分布面积约为5000多平方公里。印度德干高原是有名的玄武岩台地，其面积达50多万平方公里，厚度可达1800米。
3、火山熔岩按熔浆成分分类
按熔浆成分的不同，火山熔岩可分为以下几种类型：
⑴、超镁铁质火山熔岩
超镁铁质火山熔岩主要包括苦橄岩、麦美奇岩和科马提岩。
①、苦橄岩
苦橄岩往往产于玄武岩系的底部，常与苦橄质玄武岩共生。其结构多为斑状结构，斑晶多为橄榄石，也有少量辉石。此外，其中可含有少量斜长石、角闪石、金属矿物等。
苦橄岩常常形成于与地幔柱活动有关的大陆溢流玄武岩区或者大洋溢流玄武岩区，如中国的峨眉山玄武岩省。也有少量的苦橄岩形成于与板块俯冲有关的岛弧环境，如加拿大大不列颠的Kamloops地区。
②、麦美奇岩
麦美奇岩又称为玻基纯橄岩。它具有玻基斑状结构，斑晶为橄榄石，基质为黑色火山玻璃，有时含少量的钛普通辉石微晶。
③、科马提岩
科马提岩常呈岩流或浅成岩体产出。它由高镁的橄榄石、辉石及少量金属矿物和基性玻璃组成。通常具有枕状构造和独特的鬣刺结构。
鬣刺结构形成于熔岩快速冷凝条件之下，是科马提岩（镁绿岩）特有的结构。典型鬣刺结构的特征是：橄榄石（或辉石）呈细长的锯齿状晶体（或骸骨）近于平行丛生，部分状如鬣刺草。
⑵、镁铁质火山熔岩
镁铁质火山熔岩主要包括玄武岩及其相关岩类，如苦橄岩、玄武安山岩、碧玄岩和碱玄岩等。
玄武岩主要由普通辉石、基性斜长石组成，也含有火山玻璃；发育气孔构造和杏仁构造；以斑状结构及无斑隐晶结构为主，基质多具有微晶－隐晶质。根据其产出的构造背景，玄武岩可划分为不同类型：如洋中脊玄武岩、洋岛玄武岩、大陆溢流玄武岩、大陆裂谷玄武岩、与俯冲带有关的玄武岩等。
⑶、中性火山熔岩
中性火山熔岩可分为安山岩、安粗岩、粗面岩、碱长粗面岩以及石英安粗岩、石英粗面岩、石英碱长粗面岩。
安山岩常具斑状结构，斑晶多为中－拉长石和辉石、角闪石、黑云母等暗色矿物，角闪石和黑云母斑晶多见熔蚀及暗化边现象；基质主要由中－更长石等组成。
4、火山活动与泉
2020年2月13日编写于重庆
2022年2月5日修改于重庆
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