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1、2023/1/16,1,火山岩构造,火山机构与成矿作用,2023/1/16,2,2023/1/16,3,2023/1/16,4,2023/1/16,5,第一节 火山构造和火山机构的概念,世界上许多矿床与火山构造有关，如美国西部科罗拉多州的一些金银矿床和铍矿床;非洲的一些稀有金属碳酸岩矿床、金刚石矿床;我国东部地区广泛发育中新生代火山岩系中的一些铜、铅锌、铁、铀、明矾石、萤石等矿床，亦有一些重要矿床与火山构造或火山机构有关。火山作用包括岩浆从岩浆房经过火山管道到达地表形成火山喷发，喷出物经运移、堆积、定位，经冷却、熔结、固结、逸气等作用形成各类火山岩，构成有关的火山构造。,2023/1/16,6
2、,Billings l956年在构造地质学一书中将火山构造(volcanic structure)简单地称为火山作用造成的构造。1979年版矿田火山机构一书中将火山机构与火山构造通用。现用构造地质学教材，将火山岩统称为喷出岩，划分为熔岩被、熔岩流、和火山锥。,2023/1/16,7,1983年版地质辞典中，火山机构英文为volcanic mechanism，俄文为，并将火山机构定义为构成一个火山的各个部分的总称，是火山作用各种产物的总体组合，包括地面火山锥和岩浆在地下穿插形成的火山通道。在1983年版英汉地质词典中，volcanic apparatus为火山机构。R.H.西里托等1984年在“
3、火山地貌与金属矿床”一文中，火山机构英文用edifice，火山构造用volcanic structure。edifice 原意为体系或大建筑，可理解为火山作用形成的从地下到地表的一整套体系。,2023/1/16,8,总之。火山构造的概念各家理解不一，就单个火山而言，许多地质工作者将火山构造看作是火山机构的同义词。然而，也有入把火山构造概念大大扩展，将断裂喷发带、火山隆起、火山洼地、火山机构等并列起来作为火山构造的不同类型。然而，宏观上断裂喷发带等往往受区域构造的控制，它们不单纯是火山作用形成的构造。,2023/1/16,9,这里论述的火山构造主要为火山作用造成的构造，但火山构造的涵义既包括单一
4、的火山机构，也包括由区域构造(断裂、隆起、凹陷等)所控制而形成的、具有不同构造属性的火山构造组合群体。火山机构的组成部分包括火山锥、火山口、破火山口、火山通道和次火山侵入 体等。,2023/1/16,10,1、火山锥,火山锥是指由火山喷发物质堆积在火山口周围或旁侧构成的锥状体，其主要特征是愈近火山口，堆积物质的厚度愈大，远离火山口，其厚度渐薄；从组成火山锥的物质来看，有火山渣锥、火山碎屑锥、熔岩锥与混合锥等。从火山锥的形态来看，有正锥组成火山锥的物质自火山口向四周倾斜；倒锥组成火山锥的物质自四周向火山口倾斜。此外，在侧喷发的火山机构中，由于原始地面就是倾斜的，因此火山喷发物质堆积的形态也基本向
5、一个方向倾斜，其厚度变化同样具有锥状的特有表现，故可称“侧锥”。寄生火山锥多属此种形态。,2023/1/16,11,2023/1/16,12,2、火山口,火山口是火山物质向外喷发的地面出口处。未经侵蚀和破坏的火山，其火山口在地表易于认识，而已受侵蚀或破坏的火山，则只能根据火山管道的平而形态推测火山口的可能位置。火山口的形态有等轴状或椭圆状以及长条状。火山口一般位于火山机构中心，但侧喷发的火山口往往偏于火山锥(侧锥)的上坡方向。破火山口是火山喷发作用发展的后一阶段产物，即在早期火山喷发以后，由于崩坍或再次爆发而破坏了原有的火山口，形成一个新的圆形或近于圆形的洼地，称破火山口。其特点是直径或长轴较
6、长，与早期形成的火山锥大小几乎相等，形态上明显不相称。,2023/1/16,13,3、火山通道,火山通道是地下岩浆房与地表火山口之间的连接通道，其同义名称很多，如火山颈、火山管道、火山筒等。其中多为熔岩充填，形成火山塞。也有为火山爆发之破碎产物充填者，则称其为角砾岩筒，但往下仍过渡为浅成侵入体。,2023/1/16,14,2023/1/16,15,4、次火山侵入体,次火山侵入体指与火山作用具同时间(可以有先后，但属于次火山作用连续过程)、同空间、同岩浆源的浅成、超浅成侵入体，也有称其为火山侵入体者的。侵入深度一般为0.5一1.5km之间;其形态和产状有岩脉、岩床、小岩株及岩塞。一个完整的火山作
7、用过程不仅指那些喷出地表的喷发或爆发作用，还应包括次火山侵入作用，而且次火山侵入通常是沿火山作用形成的原生破裂构造发生的，因此次火山侵入体必然也是火山机构的一个组成部分。,2023/1/16,16,第二节 火山构造的分类,一、按火山喷发类型分类 大自然中各种地质作用常交织在一起，火山构造通常是复合成因的，较大型的火山构造不仅岩浆作用，而且构造运动也起着巨大的作用，火山作用也是很复杂、多种多样的。火山活动的生成物主要来自岩浆，火山作用与岩浆侵入作用相比较有其特殊性，这具体表现为：岩浆的不同成分和气体过饱和的程度，决定了喷发形式的多样性；火山物质的喷出、堆积和破坏的速度快，几万年内可形成高大的层火
8、山，几年内可形成复杂的岩穹，几小时或几天内可堆积相当厚的火山灰层，火山物质搬运条件的特殊性和复杂性，明显地受到大气和水的影响;有外来物质的加入，包括陆源物质和化学、有机物质、水热蚀变广泛，,2023/1/16,17,就火山作用产物而言，既有岩浆岩的某些性质，又有沉积岩的某些性质，当然也有沉积岩和侵入岩所没有的火山岩本身的特性。在火山作用过程中，岩浆经火山管道到达地表造成火山喷发作用(eruption)。火山喷发是十分壮观的自然现象，它可以各种不同的方式发生，大体有三种基本形式：1、爆发作用(explosions)。泛指火山在一定的条件下，以猛烈的方式喷发。,2023/1/16,18,2、喷溢作
9、用(effusions)。火山岩浆以比较平静的方式溢出地表，形成熔岩河、熔岩瀑 熔岩湖。3、侵出作用(extrusions)。它既不是猛烈的爆发，也不是平静的溢流，而是岩浆从相对小的管道中挤出形成岩穹(dome)，包括岩钟、岩针、岩碑等奇特的形态，往往总称为岩穹。侵出时夜晚观之似“火柱”。,2023/1/16,19,按火山口特征将火山喷发作用分为裂缝喷发和中心喷发两大类型。裂缝喷发的熔岩经裂缝喷出而流于地表，喷发管道冷凝形成岩墙，连续的喷发造成熔岩高原或平原，如印度西部高原;中心喷发形成火山锥、火山口及破火山口、火山喉管及隐火山构造，如云南腾冲火山群等。中心式喷发主要为爆发式喷出，以中酸性为主
10、，里面含大量气体、熔岩和火山灰火山砾等，堆积而成火山锥，锥顶有火山口，火山口常呈圆形洼地，如广东湛江附近的湖光岩为一个宽阔的火口湖。山西大同狼窝山高100米喷口宽400余米。,2023/1/16,20,中部为火山颈，由喷发物填塞火山通道所成。火山颈周围喷出物可以看到层理，向四方倾斜，构成火山锥或岩钟，称穹状火山构造。裂缝式火山主要为宁静式喷发，以易于流动的基性岩浆为常见，但也有中酸性，一般与深大断裂有关，常形成高原或台地，如河北张家口第三纪汉诺坝玄武岩，它沿蒙古高原南缘断裂带溢出，构成蒙古高原的一部分。除上述两种类型外，还有一种混合型，如广东南部雷州半岛及海南岛北部的第三纪一第四纪玄武岩流所构
11、成的岩被，分布达数百平方千米。但在岩被展布范围内，出现许多火山堆，其排列有一定方向，明显地受几组继裂的控制，应属裂缝一中心式火山喷发。,2023/1/16,21,二、按火山构造规模分类,1、中国东部陆相火山岩区各级火山构造的划分 1981年南京地质矿产研究所王中杰等通过对我国东部陆相火山的研究，根据火山构造的成因、规模及形态等，将其划分为五级:级:构造一火山带级:火山活动带 线形：喷发州(及亚带)级:火山喷发区(带)面形：喷发区(及亚带)火山沉陷(含复杂型)负向 火山构造洼地级 火山沉积洼地 正向 火山隆起构造,2023/1/16,22,中心型 火山通通构造 裂隙基 破火山构造(及其组合体)级
12、:火山口构造 火山穹隆构造 火山锥构造(及火山群)隐爆角砾岩构造 从上述分类可以看出，、级火山构造为区域性火山构造，前二级多以深大断裂为界，延长可达数百千米(区域性的)至几千千米(全球性的)。第级火山构造主要受区域性断裂的控制。,2023/1/16,23,级火山构造成因构造，不仅岩浆作用，而且构造仍起巨大的作用，形成隆起或洼陷。如火山断陷盆地，是由多组方向断裂控制的断陷盆地，盆地内有火山熔岩和沉积岩堆积，岩层呈单斜状，盆地一侧为同生断裂，另一侧活动延续到后期，成箕状盆地，大小为数十至数百平方千米，盆内发育火山通道和次火山岩体。,2023/1/16,24,表1 火山构造类型、级别划分表,2023
13、/1/16,25,级火山构造是受区域性大断裂、大型基底隆起、基底凹陷及大型环状构造控制的较高级火山构造。本类构造主要是受深部构造控制，其地表边界可根据火山岩及级构造分布情况与有关深断裂、巨型环形断裂位置大致确定。在级火山构造内部，可包括多个级火山构造，火山岩集中发育，火山构造格局、构造演化与矿化等，均可具有一定的地区性特点。根据其形态及构造控制条件，级火山构造可分为火山喷发带(线型)与火山喷发区(面型)两类。火山喷发带主要受深断裂控制，多个级火山构造沿深断裂主方向呈带状展布，一般规模较大，可延长数百千米。火山喷发区主要受大型基底隆起、基底凹陷或大型环状构造控制，其内多个级火山构造呈面型集中分布
14、，整体上关系亦较密切。级火山构造既可由多旋回火山岩组成，也可由同一旋回火山岩组成。,2023/1/16,26,级火山构造即火山机构组合群体，指受区域性断裂、凹陷、隆起等构造控制的、由火山作用(包括相关的侵入、沉积等地质作用)形成的火山构造单元，其内包括多个级火山构造。这些级构造均属同一体系，相互关系密切。根据级火山构造之成因及构造特征，可进一步划分为火山构造洼地、火山构造隆起及沉积火山洼地三种类型。火山构造洼地是受火山作用与区域凹陷(或断裂)构造作用双重控制形成的一种大型负向火山构造。区域构造作用体现在:断裂构造为岩浆上升和早期火山喷发提供通道，在火山构造洼地内部形成数目不等、有一定排列方向的
15、火山机构;断块沉陷基本限定了火山喷发物的堆积范围，使洼地边界显示一定线性几何形态特征。洼地底部通常有沉陷初期形成的内陆湖盆相沉积物，其上火山岩广覆。,2023/1/16,27,沉积火山洼地主要受区域性陆上沉陷(或断陷)作用控制的另一种大型负向构造(即通常所指的由火山岩系地层组成的“内陆沉积盆地”)，洼地内充填物以陆相碎屑沉积为主，火山机构不发育，火山岩多以夹层状赋存于厚层内陆湖盆相(或山前快速堆积相)碎屑岩中。火山岩为单一的玄武岩层、流纹岩层或相应的火山碎屑岩;部分沉积-火山洼地内，火山岩具双峰式特征组合,2023/1/16,28,火山构造隆起是受区域隆起作用控制的一种级正向火山构造。隆起内火
16、山岩集中分布，可包括若干个火山机构。这些火山机构既有正向的(如火山穹隆、锥火山)，也有负向的(各种破火山)，但整个隆起趋势产状外倾，剖面上表现为复式穹状隆起(犹如沉积岩区之复背斜构造)。,2023/1/16,29,级火山构造是火山岩区最基本的构造单元。根据火山机构发育各阶段保留的地质信息所反映出的形态、构造特征及空间格局，可将其划分为破火山、火山穹隆、锥火山三种基本构造类型。破火山是由一个火山中心塌陷后形成的圆形、椭园形负向火山机构。其规模有大有小，一般直径可达数千米，层状火山岩具向中心围斜的产状，不同岩相大致呈环状分布，中心部位往往出现破火山口沉积相、火山侵出相或火山侵入相(视剥蚀程度而定)
17、，有自成系统的环状、半环状、放射状断裂及沿断裂侵入的晚期脉岩。威廉斯(1941)按其成因进一步分为爆发破火山、塌陷破火山及侵蚀破火山等。,2023/1/16,30,按火山发育程度，可分为塌陷破火山、沉陷破火山和复活破火山等。但对中生代古火山而言，各种成因及发育程度不等的破火山兼而有之，加之火山活动本身的多阶段、多期次及中生代以来的剥蚀及构造破坏，使得大部分破火山面貌改变，不易细分，仅可大致分为简单型与复活型两类。简单型主要指塌陷破火山和沉陷破火山；复活型是在火口塌陷后，又有复活现象，岩浆再次喷发，在破火山内可形成新的锥火山、侵出岩穹、中间隆起或岩体侵入等，使火山构造复杂化。破火山是区内中生代火
18、山构造中最主要的基本构造类型。,2023/1/16,31,多数破火山构造由同一旋回火山岩组成，少数破火山由两个旋回以上的火山岩复合组成，下岩系破火山数目远比上岩系多，绝大部分破火山集中分布于浙东、闽东、粤东地区。破火山以复活型居多，简单型很少。多数破火山均经历了岩浆多次喷发及多阶段构造演化，使破火山构造更趋复杂。组成破火山之主体岩石为火山碎屑流相灰流凝灰岩。这完全符合破火山之生成机理;因为只有在火山猛烈爆发阶段，才有可能形成大规模火山碎屑流相，由于此阶段有大量火山物质快速喷出，致使火山中心塌陷，形成破火山构造。破火山剥蚀较多者，已接近破火山之“根”部。在相当多的破火山内，破火山口湖相沉积已残缺
19、不全，中部复活隆起或隆起之上的晚期喷发的锥状火山等多已被剥蚀，破火山中心多有晚期侵入体或火山侵出相岩穹出露。层状火山岩在破火山口塌陷、内倾过程中，往往被切割成大小不等之断块，这些断块由于内倾塌陷可形成围绕火口中心的构造重复，若不注意岩层对比，往往造成岩层层序增多与厚度加大等失误。,2023/1/16,32,火山穹隆(穹丘)是指火山喷发后，在未经塌陷阶段的情况下，后期岩浆又基本沿着原喷发中心上侵或地壳局部隆起等火山作用与构造作用复合形成的正向火山机构，平面上呈圆形或椭圆形，剖向上为穹状，产状围斜外倾，边缘往往有环状断裂环绕，规模小者直径仅12km，大者直径可达10km以上。根据火穹隆之内部结构及
20、成因，可将其分成两亚类。,2023/1/16,33,喷发侵出穹隆：主要由岩浆沿原喷发中心侵出引起火山地层用部上隆而形成的正向火山机构。并非所有岩浆均可侵出，只有较粘稠岩浆方有形成侵出相的可能。由侵出相酸性岩浆形成的穹状体多在穹隆中心占据一定面积，由于侵出相为非层状火山岩(如碎斑熔岩、流纹斑岩等)，岩性致密坚硬耐风化，因此，此类穹隆之现代地貌往往为正地形。,2023/1/16,34,喷发侵入穹隆:主要由岩浆沿原喷发中心侵入引起火山地层局部上隆而形成的正向火山机构。此类穹隆形成时间既可紧接在同旋回火山岩形成之时，也可在停留一段时间之后，穹隆的原始产状有可能就是一个短轴背斜式的局部隆起，只是在受到相
21、当剥蚀以后，侵入体才在穹隆中央部位出露。此类穹隆之现代地貌形态往往并非正地形。,2023/1/16,35,锥火山是由中心式火山喷发形成的，基本保持了原喷发堆积形态的锥状地质体，平面上多呈圆形，椭圆形，中心有火口，锥状体主要由火山碎屑岩组成，间夹熔岩，火山岩层产状自然外倾。锥火山除中心主火口外，有的还可有数量不等、规模较小的侧火口。由于所形成的火山机构经多阶段演化、剥蚀及受到其他后期构造破坏，因而很难有较完整的锥火山保留。,2023/1/16,36,2023/1/16,37,2023/1/16,38,火山构造由于不同旋回、不同机构的火山产物相互叠置，加之后期多次构造变动的影响，造成火山构造空间组
22、合的复杂性。火山构造空间组合基本可分两类:并列镶嵌式组合和上叠截切式组合。并列镶嵌式组合即指火山构造之间既可在同一构造方向上并列成串珠式展布，也可在一定范围内彼此镶嵌交接，关系密切。这种组合表明火山构造基本上同时形成，是火山喷发基本同时进行或交替进行的产物，各个火山机构的产物相互交换，互有覆盖，有时边界亦难确定。,2023/1/16,39,上叠截切式组合即指早期形成的火山构造被晚期形成的火山构造叠置或截切，在卫片上亦可反映为环状影像的切割和不同色调的块体叠置。此种组合表明了影像火山构造形成的先后关系，对确定喷发顺序、上下层位、划分旋回特别有意义，是本区普遍存在的一种火山构造组合形式。根据火山喷
23、发中心是否迁移，此种组合又可分为两个亚类。(1)叠瓦式组合：即火山喷发中心沿一定构造方向迁移，不同旋回产物组成的火山机构呈叠瓦状排列。这种组合表现出系列火山机构既能表明火山喷发先后顺序，又能指示火山活动演化方向。(2)继承上叠式组合:即火山喷发中心基本末移动，各旋回火山产物既可是整合接触，也可是不整合接触，但其空间位置均在一个火山机构内，形成了地质情况较为复杂的较大型火山构造。,2023/1/16,40,2023/1/16,41,三、海底火山机构的主要类型,现代海底火山主要分布在离散板块边缘大洋中脊上，部分产在合聚板块边缘的岛弧地带。历史上的海相火山作用见于地槽演化早期沉降阶段，有海底火山喷发
24、作用。海相火山作用所形成的海底火山在形态、规模和岩石层序上可以有很大的特征，主要类型有:(1)玄武岩裂隙喷发体系:一般产在海底扩张中心，与海底断裂体系有关。(2)深海玄武岩海山(图1):海山大小不一，直径从1km至几十km,高几百米至二千米。由深海岩流组成，有枕状构造，除席状岩流外，还有玄武碎屑岩。,2023/1/16,42,2023/1/16,43,(3)凝灰岩锥:为玄武质凝灰岩锥，200300米深的浅海环境。由于玄武岩浆和海水间的互相作用，造成潜水水汽岩浆作用而具有爆炸性。锥的直径可达几千米，高可露出水面。(4)海底火山穹丘和熔岩杂岩(图2):这种酸性火山中心是非爆炸性的，主要为粘稠性熔岩
25、，穿插有岩墙和矿液通道，还有玻璃质碎屑岩和自碎角砾岩。可伴生有块状硫化物矿床。,2023/1/16,44,2023/1/16,45,(5)浅海弯丘底部的流纹质凝灰质火山锥:此类火山锥是在上升的、不断变浅的海底穹丘杂岩的顶部发育起来的浅水陆相凝灰岩和浮石堆，厚可达数十米，含有层状浮石火山砾角砾岩，富晶体和(或)富玻璃质火山灰、再沉积火山碎屑岩、浊积岩碎屑流、滑坡和流纹质侵入穹丘等。,2023/1/16,46,(6)海底破火山口:在陆相流纹质火山中心，高度爆炸性的火山作用常造成破火山口。小型破火山口出现在陆相安山质成层火山和海相层火山暴露在海平面以上的火山顶部，这是岩浆房顶部垮落造成的。破火山口沉陷部分常充填有火山碎屑沉积，一般为熔结凝灰岩，厚可达数千米。在浅海环境下也会出现爆炸性流纹质破火山口，这种破火山口充填有大量陆相火山碎屑沉积。,2023/1/16,47,(7)海相成层火山;岛弧火山主要为海相成层火山，其基部可达数万米，成分以安山岩为主，包括玄武岩和流纹岩。水下喷出物以熔岩和玻璃质碎屑为主，在海平面附近，喷出产物潜水岩浆互相作用形成的火山碎屑岩。至海平面以上，为熔岩、火山碎屑岩和再沉积火山碎屑岩。成矿体系可以包括深部斑岩矿、浅层成热液矿床和海底块状硫化物矿床(图3)。,2023/1/16,48,
