冷却后的黑色岩流上,有的表面像拧过的绳索,有的全是碎块,常被当成两次喷发。两者可以是同一次熔岩流的不同段落,分界在于表面结壳有没有被持续拉破,而不在颜色深浅与气孔多少。
先看表面:连续结壳被拉成褶皱的是绳状,碎成棱角块的是块状
绳状熔岩表面是一层连续的玻璃质结壳,下面熔岩还在流动,结壳被拖曳成弧形褶皱,脊间距 5–30 厘米。块状熔岩表面碎成 30–50 厘米的棱角块,块与块之间是同类碎屑,踩上去有脆响。
关键在结壳是否连续。绳状的手摸是一整片,褶皱能追出几米不断;块状的没有可追的连续面,每块都是独立外壳。结壳连续与否,比颜色和粗糙程度都可靠,也比敲击声可靠。
再看剖面:绳状流薄而多孔,块状流厚而核部致密
绳状流单层常厚 0.3–3 米,底部与顶部气孔多、中部致密,内部还能见到直径 0.5–2 米的熔岩管。块状流厚得多,常见 3–10 米,核部致密,边缘的碎块层可占整层厚度的三成,敲开可见核部的柱状节理。
厚度差来自黏度。玄武岩熔岩在 1100–1200 摄氏度时黏度低,能流成薄壳;温度降 50–100 度或二氧化硅升高,黏度上升,流内剪切加强,结壳被撕碎。本文判断:同一股流从绳状变块状,多半是下游变冷或坡度变陡。
最硬的判据是流速:0.5 米/秒以上结壳来不及愈合
流速低于约 0.5 米/秒、剪切率低时,结壳能保持完整,形成绳状;流速升到 1 米/秒以上,表面剪切加强,结壳碎了补不上,转为块状。0.5 米/秒是结壳能否愈合的大致门槛,也是形态切换的主要控制因素,比岩流总长度更能解释表面差异。
坡度是间接指标,量起来比流速容易。坡度小于 5 度时绳状占优,10 度以上块状增多。观察时沿流向追 20–30 米,看形态在何处切换,切换点常对应坡度转折或河道收窄,位置比形态本身更有信息。
混进来的是渣状熔岩与冷却板状节理,成因不同
渣状熔岩是气孔极多、颜色偏红的碎块堆积,块内气孔占体积一半以上,是喷发时被抛出的碎屑,不是流动破碎的产物。人工碎石有新鲜断面与机械痕,块间没有熔结,敲开的气孔形状也不规则。
还有一类是冷却收缩形成的板状节理面,岩石整体连续,裂开的是平整板面而不是碎块,一处裂面可延伸十几米。本文判断:能拼回整体的按节理处理,拼不回的才按碎块层处理,两者在剖面上的区别一目了然。
关键数据
下列数值为常见范围,熔岩成分与喷出温度会让区间上下浮动。本文判断:形态判读要取原生顶面,取到流内带或风化面,结论会反过来。
- 绳状结壳的褶皱脊间距 5–30 厘米
- 绳状流单层厚 0.3–3 米,块状流常见 3–10 米
- 绳状流内部的熔岩管直径 0.5–2 米
- 玄武岩熔岩喷出温度约 1100–1200 摄氏度
- 流速低于约 0.5 米/秒时结壳易保持完整
- 流速升到 1 米/秒以上时多转为块状
- 坡度小于 5 度绳状占优,10 度以上块状增多
- 沿流向追 20–30 米可找到形态切换点
边界:风化面与厚流内带都会让判据失效
边界出现在被后期风化改造的表面。绳状褶皱被磨平后只剩波状起伏,与枕状熔岩的圆弧面容易混;块状碎块被土充填后,块间碎屑看不见,会被当成构造角砾岩,区别在于角砾多带磨圆面或擦痕。
另一处边界是很厚的流内带。厚层熔岩流内部剪切弱,即使整体是块状流,核部也能保存绳状结壳的残片。本文判断:判形态必须取原生顶面,顶面被剥蚀时应放弃绳状与块状的分辨,改记厚度与气孔分带。
参考文献
- Cas R. A. F., Wright J. V. Volcanic Successions: Modern and Ancient. Allen & Unwin, 1987. —— 熔岩流的表面类型与内部构造。
- McPhie J., Doyle M., Allen R. Volcanic Textures. CODES, University of Tasmania, 1993. —— pahoehoe 与 aa 的识别图版。
- 邱家骧 主编.《岩浆岩岩石学》. 地质出版社, 1985. —— 熔岩流产状与冷凝固结。