一片松散的碎屑堆积,颗粒从粉末到人头大小都有,常被统称为火山灰。粒径先分成三档,圆度再决定叫集块还是角砾,两步都过了名称才定得下来,顺序颠倒就会出错。
先按粒径分三档:2 毫米以下为灰,2–64 毫米为砾,再往上另分
界线是 2 毫米与 64 毫米。小于 2 毫米的为火山灰,细者肉眼难辨,可到 0.1 毫米以下;2–64 毫米的为火山砾,常见 10–40 毫米;大于 64 毫米的为集块或火山角砾。三档对应三种搬运方式。
灰靠风与水流搬运,砾靠弹道抛出与碎屑流,集块多留在孔口附近。本文判断:同一剖面自下而上粒径变粗,多半是接近孔口的标志,而不是喷发强度在增大,可据此估孔口方位。
再看圆度:圆的是集块,棱角的是角砾
集块的圆度来自半熔融状态下的碰撞与滚动,表面光滑,常见熔结边,颗粒之间可以粘在一起。角砾是固态破碎的产物,棱角尖锐,断面新鲜,无熔结边,棱角处透光并常见贝壳状断口。
圆度要在 64 毫米以上的颗粒上判。小于 64 毫米的火山砾,圆化多半由后期水流磨圆造成,与喷发方式无关。粒径不够时,圆度不能用来定成因,只能描述搬运距离,小于 64 毫米的颗粒圆化一律不作成因证据。
最硬的判据是火山弹的表面:面包皮裂纹与平底定姿态
火山弹是大于 64 毫米的半熔融喷出物,飞行中旋转,落地时仍可塑。常见形态有纺锤形、麻花形、面包皮形,长 5–50 厘米。表面裂纹因内部继续膨胀形成,网格边长 1–5 厘米。
落地一端常被压扁,形成平底面;飞行前端因冷却快而更光滑。这两条给出姿态:平底朝下、光滑端朝上,是火山弹落地姿态的固定关系。本文判断:能同时看到平底与面包皮裂纹的,基本可定为火山弹,不必再称碎屑。
混进来的是构造角砾与泥石流堆积
构造角砾岩的碎块沿断层分布,磨圆的碎块有擦痕与阶步,胶结物是磨碎的岩粉,常见定向排列,带宽从数十厘米到数米。人工碎石有机械破碎的新鲜断面,粒径均一,无细粒基质。
还有一种混入是泥石流堆积。它分选差、粒径跨度大,但碎块圆度高、含大量泥质基质,砾石表面有泥膜,排列无明显方向。本文判断:基质含黏土超过三成、碎块无熔结边的,按泥石流处理。
关键数据
下列界线为火山碎屑通用的粒径分级,部分教材把 64 毫米写作 63 毫米。本文判断:名称只用于描述,成因要靠圆度与表面结构另判。
- 火山灰粒径小于 2 毫米,细者可达 0.1 毫米以下
- 火山砾粒径 2–64 毫米,常见 10–40 毫米
- 集块与火山角砾粒径大于 64 毫米,圆度分二者
- 火山弹长 5–50 厘米,表面裂纹网格边长 1–5 厘米
- 火山弹落地端压扁成平底,飞行前端更光滑
- 圆度判据只在 64 毫米以上的颗粒上有效
- 构造角砾岩带宽数十厘米至数米
- 泥石流基质含黏土超过三成,碎块无熔结边
边界:水下再搬运与强熔结都会让粒径失真
边界出现在水下与再搬运的碎屑堆积。水流会把集块磨圆、把灰洗走,粒径与圆度都失真,同一堆积里既有圆砾又有棱角砾,单看一颗定不了名称。
另一处边界是熔结作用。强熔结会把碎屑粘成整体,颗粒边界消失,粒径无法测量,只能按残余的扁平碎屑估算。本文判断:颗粒边界不可辨时,应改测整体结构与熔结程度,不再套粒径分级,同一堆积可跨两个档。
参考文献
- Fisher R. V., Schmincke H.-U. Pyroclastic Rocks. Springer, 1984. —— 火山碎屑的粒径分级与命名。
- Cas R. A. F., Wright J. V. Volcanic Successions: Modern and Ancient. Allen & Unwin, 1987. —— 集块、角砾与火山弹。
- 路凤香, 桑隆康 主编.《岩石学》. 地质出版社, 2002. —— 火山碎屑岩的分类。