一层白色松软的岩石夹在砂岩之间,常被当成页岩或粉砂岩。它是火山灰压实成的凝灰岩,层理的有无与类型正好记录火山灰是慢慢落下,还是成流冲来再被压实。
先看层理:平行层理且向上变细的是降落成因
降落凝灰岩由空中落下的灰层层堆积,层理平行、界面平整,单层厚 5–50 厘米。同一层内向上粒径变细,底部偶有粗砾,顶部是细灰,粒序清楚,敲开常见贝壳状断口,层面可剥成薄片。
层理能追很远。降落层在 1 公里内厚度可稳定减半,减薄方向指向喷发中心的反方向。本文判断:一层灰在 1 公里内厚度减半,符合降落成因的量级,若厚度反而增大,应怀疑是碎屑流。
再看分选与颗粒:碎屑流无层理、分选差、含浮岩屑
火山碎屑流堆积整体块状,无内部层理,颗粒从灰到集块混在一起,分选极差。常见白色浮岩屑与深色致密岩屑并存,浮岩屑直径 1–30 厘米,形状不规则,孔壁薄,指甲能压出凹痕。
底部常有 10–50 厘米厚的底浪层,含粗砂与细砾,是流动头部的淘洗产物。这一层反而有层理,容易让人误判整层为降落成因,看剖面时要单独记它的厚度与上下界线。
最硬的判据是熔结:扁平浮岩屑与柱状节理同时出现
碎屑流堆积温度高时,颗粒被压实熔结,浮岩屑压成扁平透镜体,长厚比 5–20,即 fiamme。熔结强的层段还会发育柱状节理,柱径 20–100 厘米,柱轴垂直层面。
熔结程度随层位变化:下部强熔结、上部弱熔结,因为下部保温好、上覆压力大。本文判断:一层内下部致密、上部疏松,是熔结凝灰岩的典型序列,也是判别顶底的依据。
混进来的是沉凝灰岩与水云母化的粉砂岩
沉凝灰岩含 10%–50% 的正常沉积物,可见斜层理、波痕与生物扰动,颗粒经过水流磨圆。纯凝灰岩的颗粒是棱角状玻屑,粒径多在 0.1–2 毫米,镜下呈弧面棱角状。玻屑的弧面棱角是凝灰岩最硬的镜下证据。
粉砂岩的颗粒是陆源石英与长石,粒径 4–62 微米,含云母片,风化后呈薄片状剥落。本文判断:镜下玻屑含量不足三成的,按沉凝灰岩或粉砂岩处理,不要按凝灰岩记。
关键数据
下列数值为常见范围,凝灰岩的层厚随距喷发中心的距离迅速变化。本文判断:层理与熔结要分开记,前者管搬运方式,后者管堆积温度。
- 降落凝灰岩单层厚 5–50 厘米,向上变细
- 降落层在 1 公里内厚度可减半
- 碎屑流堆积无层理,浮岩屑直径 1–30 厘米
- 底部底浪层厚 10–50 厘米,可有层理
- 熔结 fiamme 的长厚比 5–20
- 熔结强层段柱状节理柱径 20–100 厘米
- 沉凝灰岩含正常沉积物 10%–50%
- 玻屑粒径 0.1–2 毫米,粉砂岩 4–62 微米
边界:蚀变与再搬运会让层理与粒径同时失效
边界出现在蚀变与风化带。火山灰极易蚀变为蒙脱石或沸石,层理被彻底破坏,岩石变成块状黏土岩,层理随之消失,粒径与层理都无法测量,此时只能靠残余的玻屑形态判断原岩。
另一处边界是再搬运。火山灰落入湖泊后被水流重新分配,形成有斜层理与粒序的层,既有降落物的成分又有水流的构造,两者常在同一剖面上交替。本文判断:层内出现斜层理与波痕时按再搬运处理,不能用它推断喷发方向。
参考文献
- Fisher R. V., Schmincke H.-U. Pyroclastic Rocks. Springer, 1984. —— 降落凝灰岩与碎屑流堆积的层理。
- Cas R. A. F., Wright J. V. Volcanic Successions: Modern and Ancient. Allen & Unwin, 1987. —— 熔结凝灰岩与底浪层。
- 曾允孚, 夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986. —— 沉凝灰岩与粉砂岩的区分。