海边崖壁上堆着一摞椭球状岩块,每个都有同心外壳,常被说成球状风化。球状风化是风化壳的产物,枕状熔岩是水下喷发的原生形态,两者的差别藏在最外面那几厘米里。
先看外缘:1–3 厘米的玻璃质冷边缘是原生的
每个枕体最外 1–3 厘米是淬火形成的玻璃质边,颜色比内部深,断口呈贝壳状。向内是厚 5–15 厘米的细粒放射状节理带,再往里才是粗粒的玄武岩核,晶粒由外向内明显变粗。
球状风化没有这层玻璃边。它的外层是风化圈,颜色由外向内渐变,成分是黏土矿物与铁质氧化物,手指能搓下粉末。玻璃边是淬火产物,风化圈是蚀变产物,一个边界锐、一个边界糊。
再看枕间:充填沉积物或玻屑说明在水下堆积
枕体之间不是空的。水下喷发时,细粒火山碎屑、远洋软泥或后来的砂岩会填进枕间空隙,形成厚 2–20 厘米的枕间基质。基质与枕体的接触面清楚,枕体边缘常嵌进基质里,接触面清楚,可整片剥开。
陆上熔岩流没有枕间基质。块状流的碎块之间是同类熔岩碎屑,成分为玄武质,不含泥砂;球状风化的岩块之间是风化残积土,含母岩碎屑但无层理。本文判断:枕间有层理或含化石的,基本可定为水下堆积,陆上流前缘不会有这两样。
最硬的判据是枕体尺寸与叠压:长轴顺流向,上面的压下面的
单枕长轴多为 20–100 厘米,短轴 10–60 厘米,扁率稳定。枕体长轴大致平行古流向,一个个叠压,上面的压下面的,接触处被压出凹面,凹面就是当时的软接触证据。
这套排列给出两个方向。叠压关系给出上下,长轴给出流向,两者不一致时就要重测。测量时在垂直剖面上量 10 个以上枕体取长轴中位数,数值集中在 30–60 厘米的,符合典型枕状熔岩的区间,偏大偏小都要找原因。
混进来的是球状风化与流前缘的圆钝鼓包
球状风化常见于厚层砂岩与花岗岩,同心层数与成分有关,层间没有玻璃边,敲开是新鲜母岩。火山角砾中的椭球砾是碎屑而非流体,砾间是凝灰质胶结,胶结物可含晶屑。
还有一种容易混的是熔岩流前缘的圆钝凸起。陆上熔岩流前端也能推出鼓包,但鼓包下没有枕间基质,冷边缘厚度不足 1 厘米,且与下部熔岩连续,鼓包之间不夹沉积物。本文判断:冷边缘不到 1 厘米的,按陆上流前缘处理。
关键数据
下列数值取自常见枕状玄武岩的野外统计,成分偏酸性时枕体会变大。本文判断:尺寸只作辅助,冷边缘与枕间基质才是定案的两条。
- 枕状熔岩冷边缘厚 1–3 厘米,呈玻璃质,断口贝壳状
- 放射状节理带厚 5–15 厘米,晶粒向核部变粗
- 单枕长轴多为 20–100 厘米,短轴 10–60 厘米
- 枕间基质厚 2–20 厘米,可为火山碎屑、软泥或砂岩
- 枕体长轴平行古流向,叠压关系指示上下
- 垂直剖面量 10 个以上枕体取中位数,30–60 厘米为常见区间
- 陆上流前缘鼓包的冷边缘一般不足 1 厘米
边界:变质与浅水环境会让枕体失去原生特征
边界出现在变质与变形的枕状熔岩上。区域变质会重结晶玻璃边,淬火结构消失,只剩枕体轮廓;褶皱会把枕体压扁,长轴不再代表流向,此时应改用量短轴与叠压关系。
另一处边界是极浅水环境。水深不足 3 米时,熔岩与水接触不充分,枕体发育不全,常呈团块状,冷边缘断续。本文判断:枕体不完整时,应结合枕间沉积物的化石与层理判断水深,而不是硬套定义。
参考文献
- McPhie J., Doyle M., Allen R. Volcanic Textures. CODES, University of Tasmania, 1993. —— pillow lava 的淬火边与枕间基质。
- Best M. G. Igneous and Metamorphic Petrology. Blackwell Science, 2003. —— 水下喷发与枕状构造。
- 路凤香, 桑隆康 主编.《岩石学》. 地质出版社, 2002. —— 熔岩的冷凝固结与产状。