10火山碎屑岩

第十章



火山碎屑岩

目的要求:





熟悉火山碎屑岩的基本特征；

了解:火山碎屑岩的分类原则与常见命名方案；

山碎屑岩的成因类型；火山碎屑岩的沉积后变化； 火山碎屑岩与油气的关系。



重点难点:





重点：火山碎屑岩的基本特征

难点：火山碎屑岩的成因类型

1

第十章

火山碎屑岩

 火山碎屑岩是介于火山熔岩与正常沉积岩之间

的岩石类型，兼有二者的特点，与二者相互过渡， 又与火山熔岩、次火山岩及正常沉积岩相伴产出。

 火山碎屑岩是主要由火山碎屑物质(>50%)组成

的岩石。是典型的主要由来源于地下深部的沉积岩 原始物质组成的沉积岩类型，因其结构成分主要是 矿物与岩石的碎屑，常将其划入碎屑岩的范畴。

2

 火山碎屑岩在时间上分布十分广泛，从前寒武纪

至第四纪均有分布；在空间上主要分布在火山活动带 及附近地区。我国东部地处环太平洋火山活动地带， 中、新生代沉积中有着发育的火山岩系。

 由于不少重要矿产常与其有关，现在在世界各地

区的火山碎屑岩中，还陆续发现了一些工业性油气田， 例如日本新泻盆地的35个油气田，其中有11个油气 田的油气储集在凝灰岩中，有4个储集在火山角砾岩 中，有5个储集在集块岩中。近20年来，对于这些地 区的火山作用及火山碎屑岩的研究有较大的进展。

3

冰岛火山喷烟

夏威夷火山熔岩流

欧洲大陆上唯一的活火 山——维苏威火山 （意大利）

4

第一节

火山碎屑岩的成分

火山碎屑物质按其组成及结晶状况分为岩屑（岩石碎 屑）、晶屑（晶体碎屑〕和玻屑（玻璃碎屑）三种。此外 还有一些其他的物质成分，如正常沉积物、熔岩物质等。 一、岩屑

岩屑形状多样，大小不一。依其物态可分为刚性和塑 性两类： 1、刚性岩屑 是已凝固的熔岩或火山基底或管道的先 期固结的围岩的碎块，系火山爆发时冲击力破碎而成的。 与陆源碎屑岩的岩屑类似，难区别，有时可据毫无磨 蚀毫无分选、熔岩及围岩加以区分。

5

2、塑性岩屑，又称为塑性玻璃岩屑、浆屑等，是由塑性、 半塑性熔浆在喷出及飞行坠落过程中后经塑变而形成的玻璃 质岩石的碎块。常具有玻璃质结构、基质为玻璃的斑状结构， 气孔构造。一般大数毫米至数厘米。 如断面呈火焰状、撕裂状、树枝状、条带状及塑性变形 形态者称火焰石,火焰石是典型的塑性岩屑；若成旋转状， 如纺锤、椭球、麻花、陀螺、梨形等形态，表面具有旋扭纹 理和裂隙，并有一层淬火边者称火山弹，火山弹是典型的半 塑性岩屑。火山弹一般数厘米，大者可达数米。

6

7

8

二、晶屑

1、晶屑 是早期析

出的斑晶随熔浆炸碎而形成的矿物的

碎屑。

2、特征：一般毫米级大小，最大不超过2~3mm;多呈棱

角状，有时也保存原来的部分晶形；常具不规则裂纹及港湾 状熔边缘；其成分多为石英、长石、黑云母、角闪石、辉石 等，角闪石和黑云母多具暗化边或完全暗化，其中常有高温 变种透长石、β石英。 与陆源碎屑岩的矿物碎屑类似，其区别是晶屑常具不规 则裂纹及港湾状熔边缘；常有透长石、β石英等高温矿物的 晶体；角闪石和黑云母多具相当完好的暗化边。

9

10

11

三．玻屑

1、玻屑 是由熔浆冷凝而形成的玻璃质的细小的碎屑。 通常大小在0．l～0.01mm之间，很少超过2mm;按其形态可 分为(刚性)玻屑和塑性玻屑。 2、刚性玻屑 以具有弧面棱角状和浮石状两种形态， 前者出现普遍，形状多样，镜下常呈弓形、弧形、镰刀形、 月牙形、鸡骨状、管状、骨针状、不规则尖角状等碎裂形 态，以边为弧形、角顶尖锐为特征，表明多系气泡炸裂而 成；浮石状玻屑以内部多小气孔，边缘为没有彻底炸碎的 弧面，在中基性火山碎屑岩中出现较多。

12

13

3、塑性玻屑 是炽热的玻屑在上覆火山碎屑物的重压 下、彼此压扁拉长叠置并定向排列、相互粘连熔结在一 起的玻屑。强烈塑变玻屑显“流纹状”，通称为“假流 纹构造”。

 与流纹构造的区别在于：塑性玻屑多呈分叉状、拉长 的透镜状、揉皱状；缺泛拉长的气孔、针柱状及板条矿 物定向排列等流动标志。  玻屑与火焰石的区别 主要在于大小尺寸，玻屑一般 小于2mm,火焰石常大于2mm。

14

15

四、正常沉积物质和熔岩物质

一般多以胶结物形式出现，向熔岩过渡的火山碎 屑岩类的胶结物多为熔岩物质，向沉积岩过渡者胶结 物多为正常化学沉积物质。反映了不同的成岩方式和 形成条件。

16

第二节

结构构造特征及颜色

一、结构

1、按火山碎屑的粒级划分 一般按火山碎屑粒级划分为火山集块、火山角砾、 火山灰和火山尘四级，但划分标准常各不相同。

教材分为： 集块(＞100mm） 火山角砾(100～2mm) 火山灰(2～0.01mm) SY/T5368.4-89规范划分为: 集块（＞50mm） 火山角砾（50～2mm） 火山灰（2～0.01mm） 火山尘（＜0.0l mm）

17

火山尘(＜0.0l mm)

（刘宝君等，1980）

18

2、依火山碎屑的相对数量划分：

集块结构（火山集块大于50％）； 火山角砾结构（火山角砾大于75％）；

凝灰结构（火山灰大于75％）。

3、按火山碎屑形态特点划分： 塑变碎屑结构(主要由塑变碎屑组成，又称熔结结构)； 碎屑熔岩结构（基质为熔岩结构）； 沉凝灰结构（指混入正常沉积物而言）；

凝灰砂状；

凝灰粉砂状； 凝灰泥状等。

19

二、构造



在火山碎屑岩中，常见的构造如下所述。

1）层理构造：火山碎屑岩通常不显层理，但在水携

或风携的火山碎屑沉积中，也可出现小型和大型交错层 理及平行层理。

2）递变层理：主要出现在沉积物重力流火山碎屑岩

类中，系陆上或水下火山碎屑重力流以悬浮和递变悬浮 搬运和沉积作用所致，如有正递变、反递变以及叠覆递 变层理，是反映重力流水道微环境。

 3）斑杂构造：是火山碎屑物在颜色、粒度、成分上

分布不均，且无排列性，而表现出来的一种杂乱构造。

20

4）平行构造：泛指由伸长形的火山碎屑物，如透镜体、

饼状体、熔岩团块和条带等定向排列所组成的构造，它的 连续性与平行性不及假流纹构造。

 5）假流纹构造：主要出现在流纹质熔结凝灰岩中，是

塑性玻屑为拉长状、透镜状、揉皱状呈定向排列所显现的 构造。根据塑性玻屑可见燕尾状分叉，在刚性碎屑边部可 见塑变不强的弧面棱角状外形，“假流纹”延伸不远，一 般无气孔及杏仁体等而有别于流纹构造。

6）其它构造：除上述构造外，有时还见气孔、杏仁构造、

火山泥球及豆石构造等，甚至在某些火山细屑岩中还见有 生物搅动构造及实体化石。

21

22

三、颜色

火山碎屑岩常具有特殊鲜艳的颜色，如浅红、紫

红、嫩绿、浅黄、灰绿等，它是野外鉴别火山碎屑 岩的重要标志之一。

颜色主要取决于原始物质成分，中基性火山碎屑

岩色深，为暗紫红、墨绿等色；中酸性者色则浅， 常为粉红、浅黄等色。

其次取决于次生变化，如绿泥石化则显绿色，蒙

脱石化则显灰白或浅红色。

23

第三节



火山碎屑岩的分类及命名

广义的火山碎屑岩类的分类和命名原则如下所述：

 1）首先根据物质来源和生成方式，划分为火山碎屑岩

类型、向熔岩过渡类型和向沉积岩过渡类型三种成因类型。

 2）再根据碎屑物质相对含量和固结成岩方式，划分为

火山碎屑熔岩、熔结火山碎屑岩、火山碎屑岩、沉火山碎 屑岩和火山碎屑沉积岩等五种岩类。

 3）再根据碎屑粒度和各粒级组分的相对含量，划分为

三个基本种属，即集块岩、火山角砾岩和凝灰岩，之间的 过渡型为凝发角砾岩、角砾凝灰岩等。

24

4）最后再以碎屑物态、成分、构造等依次作为

形容词，对岩石进行命名，如晶屑凝灰岩、流纹

质晶屑凝灰岩、含火山球流纹质玻屑凝灰岩等。

次生变化也常作为命名的形容词，如硅化凝灰岩、 蒙脱石化凝灰岩、沸石化凝灰岩和变质流纹质晶 屑凝灰岩等。

25

26

27

第四节

主要类型及其特征

一、火山碎屑熔岩类

 火山碎屑

熔岩类是火山碎屑岩向熔岩过渡的一个类型， 熔岩基质中可含90％～10％的火山碎屑物质，具有碎屑熔 岩结构、块状构造。  熔岩基质中可含数量不定的斑晶，呈斑状结构，或气孔 杏仁构造。  火山碎屑主要是晶屑及一部分岩屑，玻屑少见。当成分 相近时，往往不易区分岩屑与熔岩基质，而误认为熔岩。

 按主要粒级碎屑划分为集块熔岩、角砾熔岩和凝灰熔岩。

28

二、熔结火山碎屑岩类

 熔结火山碎屑岩类是以熔结（焊结）方式而形成的一大

类火山碎屑岩。火山碎屑物质达90％以上，其中以塑变碎 屑为主，主要产于火山颈、破火山口、火山构造洼地和巨 大的火山碎屑流与侵入状的熔结凝灰岩体中。

 其中较粗粒的熔结集块岩和熔结角砾岩分布不广，主要

组成近火山口相。细粒的熔结凝灰岩分布很广，可组成厚 度大的火山碎屑岩层，此类岩石的中外文名称较多，国内 较通用的译名趋于使用熔结凝灰岩（ignimbrite）。它主要 由小于2mm的塑性玻屑和岩屑组成，也有一定数量晶屑， 具有熔结凝灰结构、假流纹构造，碎屑以相互熔结压紧成 岩。还可根据熔结（焊接）强度划分亚类。

29

三、火山碎屑岩类

火山碎屑岩类即狭义的火山阵屑岩类，火山碎屑占90％以

上，经压积或压实作用成岩。

其按粒度大小分为集块岩、火山角砾岩和凝灰岩。

1．集块岩

集块结构由火山弹及熔岩碎块堆积而成，也常混入一些 火山管道的围岩碎屑，一般未经过搬运而呈棱角状，由细粒 级角砾、岩屑、晶屑及火山灰充填压实胶结成岩，多分布于

火山通道附近构成火山锥，或充填于火山通道之中。

30

 2．火山角砾岩  火山角砾岩主要由大小不等的熔岩角砾组成，分选差，不

具有层理，通常为火山灰充填，并经压实胶结成岩，多分布 在火山口附近。如河北宣化白垩纪火山口的中心，就被流纹 质火山角砾岩所充填。

 3．凝灰岩  1)“凝灰”系指主要由小于2mm的火山碎屑组成的结构。  2)按碎屑粒级 进一步分为粗(2～l㎜)、细(1～0.l㎜)、粉

(0.l~0.0l㎜)和微(＜0.0l㎜)四种凝灰岩。碎屑成分主要是火山 灰，按其物态及相对含量，分为单屑凝灰岩、双屑凝灰岩 （两种物态碎屑均在25％以上）和多屑凝灰岩（三种物态碎 屑均在20％以上）。 31

3)其中以玻屑凝灰岩、晶屑一玻屑凝灰岩最常见，

具有典型凝灰结构，熔岩成分多为流纹质，次为 英安质。

32

 4)岩屑凝灰岩主要

由熔岩碎屑组成，较少 见，有时易与岩屑砂岩 相混，需视有无搬运磨 圆、有无玻屑存在加以 区分。

33

四、沉火山碎屑岩类



沉火山碎屑岩类是火山碎屑岩和正常沉

积岩间的过渡类型， 火山碎屑物质占90％～50％，其他为正常沉积物质，经压积 和水化学物胶结成岩，常显层理，故有时也称为层火山碎屑 岩类。它与陆源火山碎屑沉积物的区别是新鲜、棱角明显、 无明显磨蚀边缘及风化边缘。正常沉积物除陆源砂泥外，还 可有化学及生物化学组分，以及生物碎屑等。

五、火山碎屑沉积岩类

火山碎屑沉积岩类以正常沉积物为主，火山碎屑物质占50 ％～10％，岩性特征基本与正常沉积岩相同。当主要为陆源 的砂时，称为凝灰质砂岩；主要为泥时，称为凝灰质泥岩； 主要为碳酸盐时，称为凝灰质石灰岩或凝灰质白云岩等一系 列过渡类型岩石。



34

第五节

火山碎屑岩的成因类型及其标志





一、陆相与海相火山碎屑岩系的区别标志

研究火山阵屑岩的成因时，首先应注重的是区分海底 喷发的海相和陆上喷发的陆相两大成因类型，其特点如下 所述。

35

1．海相火山碎屑岩系

 海相火山岩系的最主要代表是细碧一角斑岩系。其特

点是广泛的钠长石化作用，火山玻璃分解为含水的硅酸盐。 由于绿帘石化和绿泥石化，岩石呈现绿色，枕状构造十分 发育。

 由于海水中喷发一沉积的特殊环境，常具有：①韵律

性层理，即不同粒级的火山碎屑物互层产出，主要为下粗 上细的正韵律（也有人认为应是下细上粗，反序的）；② 各个夹层的厚度及粒度一般较稳定；③往往可见到凝灰岩 向沉凝灰岩和凝灰质砂岩（或泥岩）过渡的现象。④另一 特征是火山岩系和下伏海相沉积岩层多呈整合接触，或其 中有海相夹层，如海相石灰岩、碧玉岩及岩屑砂岩等，其 中常含有孔虫、放射虫和硅藻等海相动植物化石。 36

2．陆相火山碎屑岩系

 由于熔浆流出地表时易于氧化，因而常呈现红褐

色一黑色，火山岩系和下伏岩层多呈现不整合或假整 合接触。

 分布于其中的火山碎屑岩系的特点是：①岩相及

厚度变化大；②含梨形、椭圆形、纺锤形、球形等特 征的火山弹；③存在泥石流角砾岩；④熔结火山碎屑 岩类比较发育；⑤凝灰岩多半比较疏松；⑤有时有陆 相砂砾岩和页岩夹层，并常见植物化石和淡水动物化 石（多为湖相）。

37

二、不同方式形成的火山碎屑岩系及其特点

38

 

1．重力流型火山碎屑沉积 重力流型火山碎屑沉积按其沉积环境又可分为陆上和水下 两种沉积类型。

1)陆上的火山碎屑(重力)流沉积,或火山灰流、砂流沉积

成因：是熔结火山碎屑岩类的主要形成方式。高粘度、富

含挥发组分的酸性、中酸性熔浆以强烈爆发形式喷出火山口 并将熔岩柱炸碎呈火山灰等碎屑物质，大部分呈白

热状态的 悬浮物混杂于火山气体之中形成“高密度的流体”，在重力 作用下，沿地面坡度向四围扩散，构成由熔岩碎屑和气体所 组成的特殊流体——火山碎屑（重力）流。其搬运和沉积方 式类似深海中的浊流沉积。

39

特征：①火山碎屑成分复杂混杂(火山碎屑占绝对多数，火

山灰最常见,粗 粒火山碎屑较多，可有熔岩混入) ；多塑性岩 屑、玻屑(火山碎屑多有塑性变形、扁平化，气孔大部分消 失)；②分选 性差，常具有熔结结构(以熔结火山碎屑岩为主)； ③多定向排列的“火焰石”、假流纹构造，多斑杂构造、块 状层理(粒序层理少见)，多柱状节理构造。

分布：分布于火山口附近，范围较大(形成的熔结凝灰岩分

布面积最大达数百平方公里),厚度大(达数百米)。

熔结火山碎屑岩不同于一般熔岩流冷凝后所形成的熔岩，

也不同于降落火山碎屑堆积而成的火山碎屑岩类。这种岩类 在20世纪50年代以后才逐渐被人们所认识和描述。

40



2)水下火山碎屑流沉积即重力型火山碎屑沉积 下流动时，由于流速降低后而形成沉积。

成因：由火山喷发碎屑物组成的高密度底流，当在水

特征：①成分复杂，常有正常沉积物混入；塑性岩屑

玻屑较少；②分选性较好，熔结性差，具有明显“基 质”支撑结构；③浮石和火山渣气孔少；成层性较好， 粒序构造明显，在剖面上粒序层之上为流动层，可表 现明显的水携搬运沉积特点，如可见交错层理、波痕、 叠瓦构造及颗粒定向排列等。粒序构造是水下火山碎 屑沉积物重力流沉积的主要构造标志

分布：分布于火山口附近，范围较大，厚度较薄较稳

定；

41





2．降落型火山碎屑沉积(又称降落灰沉积)

成因：是火山喷发物在大气中经风力搬运和分异而形 成的产物。其形成机理是：当火山物质顺风搬运时，颗粒 依降落速度不同而分离；粒度和密度是控制降落速度的主 要因素，而风向、风速、扰动性以及碎屑物的喷射高度是 控制散落形态的重要因素。  特征：①火山灰为，粗碎屑及塑性碎屑缺泛，常有正 常沉积物混入；②分选性好一极好，常为凝灰结构和沉凝 灰结构；③成层性也，常有发育的水平层理；  分布：分布范围很广，主降落灰沉积物在平面上呈大 致呈对称的形态，其延长形方向与风向有关；降落灰厚度 向下风方向减薄，粒度相应减小；在理想情况下，成分、 粒度及厚度在顺风方向上均作相互有关的系统变化；。

42

大量火山灰可以在空中作长距离搬运，然后降落在陆 上或水中。现代沉积研究表明：火山玻璃碎屑是十分普 遍的，而且集中在一定层位中。火山灰大部分

是被风带 到深海区中去的，距离喷发中心可达数百英里，降落在 水中的火山灰物质，还可被水流继续搬运很远距离，尤 其是很细的火山尘，质轻多孔，可像浮石般漂流很远距 离。火山喷发也为海洋沉积物提供了重要物质来源。西 南三叠系的绿豆岩是典型陆喷水下沉积的例子。



区别：火山灰流和降落灰沉积一般都是一个主要喷发 时期的产物，但由于它们的搬运和沉积条件不同，所以 有显著的区别特征：表现在碎屑成分、结构特征(粒度、 分选性、胶结成岩等)、构造特征、分布范围等方面。



43

44

3．水携型火山碎屑沉积

成因：陆上及水下火山碎屑物质进入海洋即受海水的搬运 改造并沉积，即形成水携型火山碎屑沉积。 特征：①火山碎屑及正常沉积物混杂；②火山碎屑有不同 程度的磨蚀、圆化及分选性，常为沉凝灰、凝灰砂等结构； ③常具有正常碎屑沉积岩的各种构造，如大型斜层理、波痕、 砾石叠瓦构造、间断韵律等；④分布相当广泛，常与正常碎 屑沉积物过渡并共生； 区别：要把这类岩石同侵蚀成因的火山陆源岩区分开，往 往有一定困难。两者区分的标志是：水携成因火山碎屑岩的 成分是受同期火山作用控制的，碎屑的成熟度很低，可见到 玻屑、暗化的黑云母和角闪石等；还可见到具有环状构造新 鲜的斜长石，以及熔岩碎屑中仍保存着玻基斑状结构、交织 结构或玻璃质结构；分选、磨圆度都很差等。 45





第六节

火山岩系与油气

近年来，火山岩系在世界上越来越受到人们的重视。在 火山岩及火山碎屑岩系中，蕴藏着汞、铅、锌、铜、铁、铝、 锡、稀有放射性元素等矿产，而且有些是大型、巨型矿床。 未脱玻化的玻屑凝灰岩可作膨胀珍珠岩原料，浮石状凝灰岩 可作优良水泥的混合材料，蒙脱石化凝灰岩可作吸附剂、脱 色剂、填料、制模材料等。 尤其值得指出的是，过去认为火山岩和火山碎屑岩系与 石油无关。现在，在世界各地区的火山岩和火山碎屑岩中， 已陆续发现了一些工业性油气田，例如日本新泻盆地的35个 油气田，其中有11个油气田的油气储集在凝灰岩中，有4个 储集在火山角砾岩中，有5个储集在集块岩中。



46

火山岩和火山碎屑岩在我国务时代地层中都有广泛分 布，除蕴藏有丰富的金属和非金属矿产外，而且含有丰富 的油气资源。随着油气勘探事业的发展，已陆续发现了一 些以火山岩和火山碎屑岩为储集层的油气田。



47

48



  

本章小结

1、火山碎屑岩的概念。 2、火山碎屑物的类型及特征。 3、主要类型火山碎屑岩的基本特征，尤其是熔结 火山碎屑岩和(狭义的)火山碎

屑岩类的基本特征。

49

50