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火山岩相是指在一定的地质条件下由火山作用形成的各种岩石的综合 。经研究认为，准噶尔盆地石炭系沉积时期 ，火山活动频繁 ，火山喷发方式为以裂隙式喷发为主。
准噶尔盆地发育爆发相、溢流相 、火山沉积相 、火山通道相、侵出相和侵入相6种岩相类型 。前5种岩相在横向上自火山口由近及远可以划分为:火山通道-侵出相区 、爆发相区 、溢流相区以及火山沉积相区 。垂向上各相带的接触关系为:下部爆发相、上部为溢流相;亚相自下而上依次为爆发相的空落亚相、热基浪亚相 、热碎屑流亚相 、溅落亚相、溢流相的下部亚相 、中部亚相 、上部亚相、顶部亚相。爆发相在火山口附近的堆积厚度最大，随着离火山口距离的变远而减薄，锥体的坡度也随之减缓(图1－1)。
图1－1 准噶尔盆地石炭系火山岩相模式图
目前区内钻井揭示的岩相类型仅有爆发相 、溢流相 、火山沉积相和侵入相 ，侵出相和火山通道相发育相对较少 ，且利用测井资料很难识别，故在此未作相应的分类 。
在建立火山岩相模式的基础上 ，结合岩心、测井以及地震资料 ，本区火山岩可划分为5个相和16个亚相(表1－1) 。
表1－1 石炭系火山岩相类型简表
1. 爆发相
爆发相形成于火山作用早期，是由于岩浆中含有大量气体造成对围岩的巨大压力 ，因而产生岩浆(包括围岩)的爆炸 ，形成各种粒级不同的火山碎屑物质的堆积。爆发相可分为4个亚相:溅落亚相 、热碎屑流亚相 、热基浪亚相、空落亚相 。爆发相的岩性主要为含晶屑 、玻屑 、浆屑、岩屑的熔结凝灰岩(热碎屑流亚相)、凝灰岩(热基浪亚相)和含火山弹与浮岩块的集块岩 、角砾岩 、晶屑凝灰岩(空落亚相)，近火山口发育(图1－2 ，图1－3) 。
图1－2 爆发相火山角砾岩
图1－3 爆发相熔结角砾岩
2. 溢流相
溢流相形成于火山喷发旋回的中期 ，是含晶出物和同生角砾的熔浆在后续喷出物推动下和自身重力的共同作用下，在沿着地表流动过程中 ，熔浆逐渐冷凝固结而形成。溢流相在酸性、中性 、基性火山岩中均可以见到 ，一般可分为下部亚相 、中部亚相、上部亚相 、顶部亚相 。溢流相的岩性主要为安山岩和流纹岩(图1－4，图1－5) 。
图1－4 溢流相安山岩
图1－5 溢流相流纹岩
3. 火山沉积相
火山沉积相是经常与火山岩共生的一种岩相，可出现在火山活动的各个时期。碎屑成分中含有大量火山岩岩屑 ，主要为火山岩穹隆之间的碎屑沉积体 ，具韵律层理 、水平层理 。火山沉积相可划分为含外碎屑亚相和再搬运亚相 。
火山沉积相主要发育玄武质、安山质和流纹质的沉凝灰岩和沉火山角砾岩(图1－6，图1－7)。
图1－6 火山沉积相沉凝灰岩
图1－7火山沉积相沉火山角砾岩
4. 火山通道相
位于火山机构下部 ，特征岩性是隐爆角砾岩;次火山岩 、玢岩和斑岩;熔岩和角砾/凝灰熔岩及熔结角砾岩/凝灰岩 。特征构造:筒状 、层状、脉状 、枝杈状 、裂缝充填状、环状或放射状节理 。主要发育在火山口附近或次火山岩体顶部。
5. 侵出相
与火山通道相伴生 ，特征岩性是具变形流纹构造的角砾熔岩，致密块状珍珠岩和细晶流纹岩 ，枕状和球状珍珠岩 ，分布局限。
岩石学特征及形成时代
凝灰岩（tuff）具凝灰结构（tuffaceous texture），即岩石中一半以上的火山碎屑物的粒径＜2 mm 。常被火山灰及水化学物质胶结 。由于粒度细小 ，从火山口喷出后 ，在天空中可漂浮几十千米至几百千米，甚至上千千米 ，故一般远离火山口堆积 ，是火山碎屑岩中分布最广泛的一种岩石类型。虽然经过空中的搬运，但火山碎屑物分选较差，棱角、次棱角状 。
1.凝灰岩的命名原则
凝灰岩通常根据晶屑中的矿物组合来进一步的分类命名 。如晶屑成分以石英 、碱性长石 、斜长石为主 ，该凝灰岩成分应为流纹质 ，命名时要在基本名称前加“流纹质 ”前缀。若晶屑成分主要是斜长石和少量黑云母而不见石英则该岩石成分为安山质，命名时“凝灰岩 ”名称前加“安山质” 。在通化地区的有些凝灰岩的晶屑中见白榴石（照片5-22）和长石而无石英 ，该岩石应命名为响岩质凝灰岩 。根据火山碎屑物含量命名即主要根据玻屑、晶屑和岩屑在岩石中的含量命名 ，图5-2为IUGS推荐的玻屑-晶屑-岩屑分类三角图解，当其中一种碎屑含量（指该种碎屑在玻屑+晶屑+岩屑总和中的含量）＞50%时 ，则以该种碎屑命名。根据这一原则 ，可将凝灰岩划分为玻屑凝灰岩 、晶屑凝灰岩和岩屑凝灰岩，这三种凝灰岩仍为基本岩石名称 ，因为一般凝灰岩中很少只含一种碎屑物 ，多数情况是除了主要碎屑外还含有1～2种其他碎屑物（多屑组分），因此进一步命名时要根据岩石中的次要碎屑物 ，按前少后多原则排列命名 ，如晶屑玻屑凝灰岩表示玻屑含量占碎屑物总量的50%左右，并含有一定量的晶屑 。当岩石中碎屑物含量相近，无法分辨其相对含量时可称为多屑凝灰岩（表5-6） 。
图5-2 按火山碎屑物含量凝灰岩的分类
表5-6 按火山碎屑物质含量的分类
综上所述 ，对凝灰岩的具体命名原则是：
××质（成分特征）+火山碎屑物种类（晶屑 、玻屑、岩屑 ，按前少后多排列）+凝灰岩 如流纹质岩屑晶屑凝灰岩表示岩石中晶屑含量占火山碎屑总量的50%±，其成分为长石 、石英 ，岩屑含量较少 ，其成分相当于流纹岩，它们被火山灰胶结（照片5-20 ，21）。
2.凝灰岩的主要岩石类型
玻屑凝灰岩（vitric tuff）具玻屑凝灰结构 ，玻屑含量占火山碎屑总量的50%以上，其次常含晶屑和岩屑 ，它们被火山灰胶结 。玻屑形态如前所述 ，常见的为鸡骨状 、弓状、弧面多角状（照片5-1～4） 。玻屑常见脱玻化现象，呈霏细脱玻结构 、梳状脱玻结构 、球粒脱玻结构。首先根据晶屑成分确定岩性 ，然后以次要碎屑物进一步命名 ，如流纹质晶屑玻屑凝灰岩（照片5-25）、安山质岩屑玻屑晶屑凝灰岩等。
晶屑凝灰岩（crystal fragment tuff）具晶屑凝灰结构，晶屑含量占火山碎屑总含量的50%以上，其次常含玻屑 、岩屑 ，它们被火山灰胶结 。晶屑成分常见的有长石 、石英 ，有时见少量黑云母、角闪石、辉石 、绿帘石等，当岩石偏碱性时还可见霓石 、白榴石等 。同样根据晶屑矿物组合和次要碎屑物进一步命名 ，如流纹质岩屑晶屑凝灰岩（照片5-20、21） 、流纹质玻屑晶屑凝灰岩（照片5-23）。
岩屑凝灰岩（detritus tuff）具岩屑凝灰结构 ，岩屑含量占火山碎屑总量的50%以上 。显微镜下可见这些岩屑具有原来岩石的结构构造特征（照片5-28） 。常见的变种为安山质晶屑岩屑凝灰岩（照片5-26，27）和安山质岩屑角砾凝灰岩（照片5-17～19）。
在自然界中 ，晶屑凝灰岩 、晶屑玻屑凝灰岩最为常见 。
由于凝灰岩粒度比较细 ，孔隙度高，颗粒表面积大 ，玻屑不稳定 ，所以容易遭受次生变化 。基性的凝灰岩经分解后，易产生绿泥石、方解石 、高岭石和蒙脱石等次生矿物 ，最后变成红土和三水铝石。中酸性和酸性凝灰岩中的玻屑常发生脱玻化作用 。玻屑受水化作用很易分解成蒙脱石和沸石等矿物 ，可富集成矿 。凝灰岩遭受热液蚀变作用，则广泛发育次生石英岩化作用。
以上所述集块岩 、火山角砾岩和凝灰岩是普通火山碎屑岩按碎屑物粒径大小划分的三种基本类型，但在自然界经常会遇到不同粒级的火山碎屑物混杂在一种岩石中的现象 ，命名时可根据火山碎屑物各粒级相对含量 ，将含量＞50%的粒级作为基本岩石名称，其他粒级按“前少后多 ”的原则作为前缀 。如安山质含集块火山角砾岩 ，表示火山碎屑物主要为火山角砾（即表示在火山碎屑各粒级中 ，角砾＞50%），其中含有5%左右的集块 ，晶屑以斜长石为主；无晶屑时 ，其岩屑以安山岩为主 。又如粗面质岩屑晶屑角砾凝灰岩，表示岩石总成分为粗面质（晶屑成分为钾长石、霓辉石等） ，主要火山碎屑物为晶屑 ，含有少量岩屑，其中角砾级少于凝灰级。再如流纹质岩屑玻屑角砾凝灰岩（照片5-24）等。
由于火山碎屑岩的特殊性 ，因此在岩石鉴定描述内容方面 ，也与上述侵入岩和火山岩有一些不同之处，其基本描述内容是颜色 、结构构造 、火山碎屑物的成分、形态特征 、大小 、含量以及胶结物成分及特点 。就火山碎屑岩本身而言，其中各类（或亚类）也有一定的差异 。因此 ，下面将分别在每一类岩石特征阐述之后 ，附一具体岩石描述示例。
实例 1.岩石新鲜面褐红色，风化面黄褐色 ，具火山角砾结构 ，斑杂构造 。岩石主要由火山角砾组成，含有一定量的集块 ，它们被火山灰所胶结 。其中火山角砾及集块为安山岩碎屑 ，另有少量玄武岩碎屑，多数呈棱角状 ，少数为次棱角状 ，角砾粒径以30～40 mm为主，少数10～20 mm ，其含量约为60%。集块粒径多为8～12 cm ，其含量为10% 。晶屑主要为斜长石及少量角闪石，呈次棱角状（部分可见晶形），粒径多为1～1.8 mm ，少数0.5 mm ，晶屑含量10%左右，它们与火山灰共同胶结角砾和集块 。岩石定名：安山质晶屑岩屑集块火山角砾岩。
实例 2.岩石新鲜面灰绿色 ，风化面褐** 。具玻屑晶屑凝灰结构 ，块状构造 。岩石主要由晶屑、玻屑、火山尘组成。晶屑成分为石英和黑云母，次棱角状 ，其中石英呈次棱角状 ，部分熔蚀呈港湾状；黑云母褐色-浅**，保留解理和部分片状晶形并见弯曲和部分暗化 。以上晶屑粒径一般为0.2～0.5 mm ，少量小者0.1 mm左右；晶屑含量35%（其中石英晶屑约为20%） 。玻屑一般细小 ，粒径多＜0.2mm，呈骨针状 、弓状 、弧面多角状等形态。多数脱玻化呈隐晶质 ，含量15%。以上碎屑被火山尘所胶结 ，局部见脱玻化现象，含量约为50% 。岩石定名：流纹质玻屑晶屑凝灰岩（照片5-23） 。
凝灰岩的野外特征
按岩浆作用方式及形成先后顺序，相山火山-侵入杂岩可划为火山喷发、火山侵出和浅成-超浅成侵入3 个岩浆活动期 ，分别形成打鼓顶组流纹质晶屑凝灰岩 、流纹质熔结凝灰岩 ，鹅湖岭组碎斑熔岩，以及花岗斑岩 、流纹英安斑岩、英安斑岩和煌斑岩 (或辉绿岩) 。
流纹质晶屑凝灰岩: 为空落相火山碎屑岩 ，岩石具晶屑凝灰结构 ，晶屑含量为 30%～ 40% ，主要由石英 、碱性长石及少量斜长石和黑云母组成 。除晶屑外 ，尚见少量绢云母石英片岩和花岗斑岩岩屑 。
流纹质熔结凝灰岩: 属火山灰流凝灰岩 ，熔结程度中等，岩石具假流动构造 ，火山灰流胶结物具熔结珍珠构造 ，岩石中晶屑含量约 25%，主要为石英 、斜长石及少量碱性长石和黑云母; 已脱玻化的塑性火山碎屑约 20%。流纹质晶屑凝灰岩和流纹质熔结凝灰岩是相山火山- 侵入杂岩第 1 期岩浆活动即火山喷发活动的产物 。
碎斑熔岩: 为火山侵出相岩石 ，是相山火山- 侵入杂岩的主体 ，面积 220 km2，包括边缘相的玻质碎斑熔岩、过渡相的霏细碎斑熔岩和中心相的粒状碎斑熔岩 。斑状结构，斑晶具碎裂或溶蚀结构 ，斑晶含量可达 60% ，主要成分是石英 、碱性长石和少量斜长石 、黑云母、角闪石等。碱性长石为透长石或高温正长石 。单颗粒锆石 U- Pb 年龄为 140.3Ma (陈小明等，1997) ，Rb- Sr 年龄为 140 Ma (陈迪云等 ，1994) 。
花岗斑岩: 为浅成- 超浅成侵入相岩体，呈岩珠 、岩脉 、岩滴分布于火山- 侵入杂岩体的边部 ，数十个大小不等形态各异的岩体面积共 42 km2。斑状结构 ，斑晶含量约 60%，其中主要为斜长石 (20% ～ 25%) 、碱性长石 (约 20%) 、石英 (10%) ，暗色铁镁矿物占 5% ～10% ，以黑云母为主，其次为角闪石及单斜辉石 。斑晶大小 0.5 ～ 12 mm ，基质具花岗结构 ，由半自形板状碱性长石和他形石英组成，有时也有少量鳞片状黑云母，基质矿物粒度 0.02 ～0.3mm 。单颗粒锆石 U- Pb 年龄为 135.4 Ma (陈小明等 ，1997) 。
流纹英安斑岩: 曾归打鼓岭组火山溢流相流纹英安岩 ，呈岩株 、岩脉 、岩枝状产出，出露面积 10 km2。斑状结构 ，块状构造 ，局部可见流动构造，斑晶主要由钾长石、斜长石和少量石英 、黑云母组成 ，偶见角闪石 、辉石 ，斑晶含量 20% ～30% 。斜长石 An: 30～ 42 。基质为隐晶质霏细结构、显微粒状结构。单颗粒锆石 U- Pb 年龄为 136.0 ± 2.6 Ma(陈小明等，1997) ，Rb- Sr 等时线年龄为 130 ±9 Ma (方锡珩等 ，1980) 。本次在城上—如意亭剖面靠北侧采石场补采单颗粒锆石年龄样，测试结果为: 6 个单颗粒锆石的 U- Pb年龄平均为 129.54 ±7.93 Ma 。
英安斑岩: 也称斜长花岗斑岩或次石英二长斑岩 ，主要见于火山杂岩体的北部 ，呈小岩脉 、岩墙状产出，数条小脉体出露面积 0.02 km2。岩石中斑晶含量 40%，其中长石25% ，石英 10% ，暗色矿物 5% 。基质矿物主要为微细板状斜长石和他形石英，少量黑云母 。单颗粒锆石 U- Pb 年龄为 129.5 ±2.0 Ma (范洪海等 ，2005) 。
煌斑岩: 呈脉状产出 ，露头面积 0.007 km2 。煌斑结构，蛇纹石化的辉石斑晶含量约10% ，偶见黑云母 、长石和溶蚀状石英斑晶 。基质由小板条长石和微粒状辉石组成。单颗粒锆石 U- Pb 年龄为 125.1 ±3.1 Ma (范洪海等 ，2005) 。
打鼓岭组、鹅湖岭组通常归属上侏罗统 (核工业 261 大队，1985; 核工业 270 研究所等 ，1988) ，但根据上述年龄数据和2004 年国际地层学会发布的地层年表，上侏罗统与下白垩统的界线年龄是 145.5 Ma ，因而认为 ，包括打鼓岭组和鹅湖岭组在内的相山火山-侵入杂岩应归属早白垩世 。
凝灰岩为细粒之火山碎屑沉积物，由火山喷出之灰 、砂胶结而成， 岩石内之玻璃质碎屑为透明而略**或褐色 ，呈微小裂片或泡抹状 小片；此外尚含有破碎的斑晶及固化的熔岩小块。野外特征 1 、层理上 ，砂岩一般比较清晰，甚至有斜层理；凝灰岩则比较差 ，且不会有斜层理； 2、颜色上 ，砂岩一般比较均一，凝灰岩则比较杂； 凝灰岩3 、碎屑上 ，砂岩中长石 、石英碎屑磨圆度较好 ，大小也较为均一，因为经历过水的分选；而凝灰岩则各种几何形态都有 ，晶体有爆碎痕迹 ，即晶屑，而且大小较杂； 4、上下层位上 ，砂岩一般与砾岩、泥岩 、灰岩组合成一个大的沉积韵律；而凝灰岩则与火山角砾岩 、火山集块岩、沉凝灰岩 、凝灰质灰岩等构成火山喷发韵律 ，甚至有次火山脉岩等。
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