10-第十章-火山碎屑岩.pdf

第十章 火山碎屑岩 第一节 火山碎屑岩的成分 第二节 火山碎屑岩的结构、构造特征及颜色 第三节 火山碎屑岩的分类及命名 第四节 主要岩类及其特征 第五节 火山碎屑岩的成因类型及其标志 本章重点 、各种火山碎屑岩的概念 、海相、陆相火山碎屑岩的区别 、不同成因火山碎屑岩的特点 前言 火山碎屑岩火山碎屑岩:是主要由火山碎屑物质（火山碎屑含量50%）组成的岩石。是介于火山岩与沉积岩之间的岩石类型，兼有二者的特点，又与二者相互过渡。与熔岩、次火山岩(或超浅层侵人岩)和正常沉积岩类相伴生。火山碎屑岩分布广泛火山碎屑岩分布广泛 从前寒武纪至第四纪均有分布。我国东部地处环太平洋火山活动地带，中、新生代沉积中有着发育的火山岩系。火山碎屑岩是重要油气储集层火山碎屑岩是重要油气储集层 火山岩和火山碎屑岩可做为油气储集层，是我国中、新生代陆相含油气盆地重要的油气储集层类型之一。第一节 火山碎屑岩的成分 火山碎屑岩主要由火山碎屑物质组成，此外还可有正常沉积物、熔岩物质等。火山碎屑物质 岩屑（岩石碎屑）晶屑（晶体碎屑）玻屑（玻璃碎屑）正常沉积物 熔岩物质 一、岩屑（岩石碎屑）岩屑（岩石碎屑）刚性岩屑刚性岩屑：已凝固的熔岩或火山基底、管道的围岩。塑性岩屑塑性岩屑（塑性玻璃岩屑、浆屑、火焰石）：是由塑性、半塑性熔浆在喷出时塑变而成，具有玻璃质结构，断面呈火焰状、撕裂状、树枝状、纺锤状、镜状、条带状等。火山弹火山弹：是由塑性熔浆团在空中旋转而成，形如纺锤、椭球、麻花、陀螺、梨状等，表面具旋扭纹理和裂隙，并具一层淬火边，大者可达数米 塑性浆屑，具流纹构造，去玻化后显 雏晶和球粒结构（河北下花园，白垩系）火山弹（山西，大同）大庆，升深大庆，升深201201井：井：球粒流纹岩，球粒结构球粒流纹岩，球粒结构 二、晶屑 晶屑（晶体碎屑）：晶屑（晶体碎屑）：多为早期析出的斑晶随熔浆炸碎而成。大小一般不超过23mm，常呈棱角状，部分保持原来晶形，其成分多为石英、长石、黑云母、角闪石、辉石等。石英晶屑：石英晶屑：表面极为光洁，不规则裂纹及港湾状熔蚀外形。长石晶屑长石晶屑：主要为透长石、酸性至基性斜长石，有较高自形程度。可见沿解理破裂及明显的裂纹。黑云母和角闪石晶屑黑云母和角闪石晶屑：常具弯曲、断裂及暗化现象。辉石辉石：主要出现在偏基性的火山碎屑岩中。石英晶屑 长石晶屑 黑云母晶屑的弯曲及暗化现象 三、玻屑（玻璃碎屑）玻屑（玻璃碎屑）类型 mmmmmm01.0201.001.01.0火山尘：火山灰：玻屑：气孔，状如浮石。浮石状：内部保留较多等镜下呈月牙形、鸡骨形弧面棱角状（常见）：刚性玻屑造。显流纹状，即假流纹构塑性玻屑：定向排列，三、玻屑（玻璃碎屑）、刚性玻屑 弧面棱角状：弓形、弧形、镰刀形、月牙形、鸡骨形、管状，不规则尖角状，中酸性火山碎屑岩中常见。浮石状：中基性火山碎屑岩中常见。、塑性玻屑 尚未固结的炽热玻屑在上覆火山碎屑物的重压下，彼此压扁拉长叠置而定向排列，相互粘连熔结在一起而成假流纹构造。刚性玻屑，弧面棱角状玻屑 具有暗影者表示轻微磨蚀现象，取自张家口-宣化一带中生代凝灰岩 刚性玻屑，浮石状玻屑 取自张家口-宣化一带中生代凝灰岩 塑性玻屑（假流纹构造）福建，永泰，下白垩统，石帽山组 第二节 火山碎屑岩的结构、构造特征及颜色 一、结构 按粒级划分 专属性火山碎屑岩结构 其他%)75%75%50凝灰结构（火山灰）砾火山角砾结构（火山角）集块结构（火山集块mmmmmmmm01.001.022100100火山尘：火山灰：火山角砾：集块：凝灰、粉砂状结构沉凝灰结构熔岩结构）碎屑熔岩结构（基质为塑变碎屑组成）塑变碎屑结构（主要由第二节 火山碎屑岩的结构、构造特征及颜色 一、结构 、按火山碎屑粒级划分 火山集块：100mm 火山角砾：1002mm 火 山 灰：20.01mm 火 山 尘：50%）火山角砾结构（火山角砾75%）凝灰结构（火山灰火山尘 75%）凝灰、粉砂状结构沉凝灰结构熔岩结构）碎屑熔岩结构（基质为塑变碎屑组成）塑变碎屑结构（主要由、其它 二、构造 1 1、层理构造：、层理构造：在水携或风携的火山碎屑沉积中，可出现小型和大型交错层理以及平行层理。2 2、递变层理：、递变层理：主要出现在沉积物重力流火山碎屑岩类中。系陆上或水下火山碎屑重力流以悬浮和递变悬浮搬运和沉积作用所致。3 3、斑杂构造：、斑杂构造：是火山碎屑物在颜色、粒度、成分上分布不均，且无排列性，而表现出来的一种杂乱构造。4 4、平行构造：、平行构造：泛指由伸长形的火山碎屑物，如透镜体、饼状体、熔岩团块和条带等定向排列所组成的构造。5 5、假流纹构造、假流纹构造主要出现在流纹质熔结凝灰岩中。在刚性碎屑边部可见塑变不强的弧面棱角状外形，“假流纹”延伸不远，一般无气孔及杏仁体等而有别于流纹构造。有时还见气孔、杏仁构造、火山泥球及豆石构造、生物搅动等。三、颜色 火山碎屑岩常具有特殊鲜艳的颜色，如浅红、紫红、嫩绿、浅黄、灰绿等。首先取决于物质成分 中基性颜色深：暗紫红、墨绿色等 中酸性色较浅：粉红色、浅黄等色 另外取决于次生变化 绿泥石化绿色 蒙脱石化灰白或浅红色 第三节 火山碎屑岩的分类及命名 1、根据物质来源分：火山碎屑岩类型、向熔岩过渡类型、向沉积岩过渡类型 2、根据碎屑物质的相对含量和固结成岩方式分：火山碎屑溶岩、熔结火山碎屑岩、火山碎屑岩、沉火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩 3、根据碎屑粒度及相应含量分：集块岩、火山角砾岩、火山凝灰岩。4、最后以碎屑形态、成分、构造等依次作为形容词，对岩石进行命名。类型类型 向熔岩过渡类向熔岩过渡类型型 火山碎屑岩类型火山碎屑岩类型*向沉积岩过渡类型向沉积岩过渡类型 岩类岩类 火山碎屑熔岩火山碎屑熔岩类类 熔结火山碎熔结火山碎屑岩类屑岩类 火山碎屑岩类火山碎屑岩类 沉火山碎屑岩沉火山碎屑岩类类 火山碎屑沉积岩火山碎屑沉积岩类类 碎屑相对含量碎屑相对含量 熔岩基质中分布熔岩基质中分布有有1090%的火的火山碎屑物质山碎屑物质 火山碎屑物质火山碎屑物质90%，其中以，其中以塑变碎屑为主塑变碎屑为主 火山碎屑物质火山碎屑物质90%，无或很，无或很少塑变碎屑少塑变碎屑 火山碎屑物质占火山碎屑物质占9050%，其它，其它为正常沉积物质为正常沉积物质 火山碎屑物质占火山碎屑物质占5010%，其它为正常沉，其它为正常沉积物质积物质 熔浆粘结熔浆粘结 熔结和压结熔结和压结 压积压积 压积和水化学物胶结压积和水化学物胶结 主要粒级主要粒级100mm 集块熔岩集块熔岩 熔结集块岩熔结集块岩 集块岩集块岩 沉集块岩沉集块岩 凝灰质砾岩凝灰质砾岩 主要粒级主要粒级1002mm 角砾熔岩角砾熔岩 熔结角砾岩熔结角砾岩 火山角砾岩火山角砾岩 沉火山角砾岩沉火山角砾岩 凝灰质砾岩凝灰质砾岩 主要粒级主要粒级2mm 凝灰熔岩凝灰熔岩 熔结凝灰岩熔结凝灰岩 凝灰岩凝灰岩 沉凝灰岩沉凝灰岩 20.1mm 凝灰质凝灰质砂岩砂岩 0.1 0.01mm 凝灰质凝灰质粉砂岩粉砂岩 0.001mm 凝灰质凝灰质泥岩泥岩 成岩方式成岩方式 岩石名称岩石名称 碎屑粒度碎屑粒度 火山碎屑岩的分类表火山碎屑岩的分类表（据浙江省地质局，1976，略有修改）*即狭义的火山碎屑岩类 第四节 主要岩类及其特征 一、火山碎屑熔岩类 呈熔融状态的岩浆中，落入了9010的火山碎屑物质。是火山碎屑岩向熔岩过渡的一个类型。碎屑成分 晶屑、岩屑为主，玻屑少见 基质（成分）主要是火山玻璃或火山岩 碎屑熔岩结构 块状构造 二、熔结火山碎屑岩类 是以熔结（焊接）方式形成的一类火山碎屑岩，火山碎屑物质达90%以上，其中以塑变碎屑为主。形成方式：形成方式：主要是火山碎屑的自熔结（焊接）作用，或加上少量熔浆，起熔结作用。成分：成分：火山碎屑物质可达90以上，主要是塑性玻屑和岩屑，少量晶屑。成因：成因：爆发相火山碎屑大量就近或一定距离搬运后沉积下来。分布：分布：火山颈、破火山口、火山构造洼地和巨大的火山碎屑流与侵人状的熔结凝灰岩体中。熔结集块岩、熔结角砾岩分布不广；熔结凝灰岩分布广。晶屑玻屑熔结凝灰岩 三、火山碎屑岩类（狭义的火山碎屑岩）火山碎屑物大于90%，经压积或压实作用成岩。1、集块岩 颜色：多样。成分：火山弹 、熔岩碎块、围岩岩屑。结构：集块结构。构造：不太明显。可发育大型层理。其它：多分布于火山口附近构成火山锥，或充填火山通道中。三、火山碎屑岩类（狭义的火山碎屑岩）2、火山角砾岩 形成方式：熔岩角砾（被火山灰充填）经压实、胶结而成。结构：火山角砾结构，分选差。构造：层理不明显。分布：多分布在火山口附近集块岩外侧、外围。火山角砾岩 渤海油田 火山角砾岩 辽东湾 第三系 火山角砾岩 北京昌平 侏罗系 三、火山碎屑岩类（狭义的火山碎屑岩）3、凝灰岩 定义：粒径2mm的火山碎屑物含量超过75%的火山碎屑岩。成分：火山灰 结构：凝灰结构 构造：可发育层理，假流纹构造。三、火山碎屑岩类（狭义的火山碎屑岩）3、凝灰岩类型 按碎屑粒级 按物态及相对含量 ）微（）粉（）细（）粗（mmmmmmmm001.001.001.01.01.0112以上）碎屑均在多屑凝灰岩（三种物态以上）碎屑均在双屑凝灰岩（两种物态凝灰岩）岩、晶屑凝灰岩或岩屑单屑凝灰岩（玻屑凝灰%20%25流纹质玻屑凝灰岩 主要由弧面棱角状玻屑组成，河北，宣化，白垩系 流纹质晶屑-玻屑凝灰岩 晶屑为石英、长石及黑云母，见熔蚀现象 河北，张家口，白垩系 多屑凝灰岩 由岩屑、晶屑、玻屑三种物态组成的流纹质熔岩 河北、下花园，白垩系 晶屑-玻屑凝灰岩,山东蒙阴,白垩系 玻屑凝灰岩,火山炭和玻屑结构,山东蒙阴,白垩系 岩屑-晶屑-玻屑凝灰岩,河北宣化,白垩系 岩屑-玻屑凝灰岩,河北张家口 晶屑凝灰岩,河北宣化,火山尘及火山灰结构 四、沉火山碎屑岩类 是火山碎屑岩和正常沉积岩间的过渡类型，火山碎屑物质9050%，其它为正常沉积物质，经压积和水化学物胶结成岩。常显层理，故有时也称层火山碎屑岩类。沸石化沉凝灰岩 五、火山碎屑沉积岩类 以正常沉积物为主，火山碎屑物质占50l0%，岩性特征基本同于正常沉积岩。当主要是陆源的砂时，称凝灰质砂岩；主耍为泥时称凝灰质泥岩；主要为碳酸盐时称凝灰质石灰岩或凝灰质白云岩等一系列过渡类型岩石。第五节 火山碎屑岩的成因类型及其标志 一、陆相与海相火山碎屑岩系的区别标志 海相火山碎屑岩系海相火山碎屑岩系 海水中喷发一沉积，海水中喷发一沉积，最主要代表：细碧-角斑岩系。(1)广泛的钠长石化作用，火山玻璃分解为含水的硅酸盐。由于绿帘石化和绿泥石化，岩石呈现绿色。(2)枕状构造十分发育。有韵律性层理有韵律性层理，即不同粒级的火山碎屑物互层产出，有下粗上细的正韵律(也有下细上粗的反序韵律)；(3)各个夹层的厚度及粒度一般较稳定；(4)可见凝灰岩向沉凝灰岩和凝灰质砂岩(或泥岩)过渡的现象。(5)火山岩系和下伏海相沉积岩层多呈整合接触，其中有海相夹层，如海相石灰岩、碧玉岩及岩屑砂岩等，常含有孔虫、放射虫和硅藻等海相动植物化石。一、陆相与海相火山碎屑岩系的区别标志 陆相火山碎屑岩系、陆相火山碎屑岩系、由于熔浆流出地表时易于氧化，因而常呈现红褐色黑色，火山岩系和下伏岩层多呈不整合或假整合接触。(l)岩相及厚度变化大；(2)含梨形、椭圆形、纺缠形、球形等特征的火山弹；(3)存在泥石流角砾岩；(4)熔结火山碎屑岩类比较发育；(5)凝灰岩多半比较疏松；(6)有时有陆相砂砾岩和页岩夹层，并常见植物化石和淡水动物化石(多为湖相)。二、不同方式形成的火山碎屑岩系及其特点 根据主要搬运和沉积方式三种成因类型、重力型火山碎屑沉积 (1)陆上火山碎屑流沉积:或火山灰流、砂流沉积，是熔结火山碎屑岩类的主要形成方式。其搬运和沉积方法类似深海中的浊流沉积。其特点：熔结成岩，具明显的熔结性；粒序层理不明显；见柱状节理，大量定向排列的“火焰石”。二、不同方式形成的火山碎屑岩系及其特点、重力型火山碎屑沉积 ()水下火山碎屑流沉积即重力型火山碎屑沉积水下火山碎屑流沉积即重力型火山碎屑沉积。指的是主要由火山喷发碎屑物组成的高密度底流，当在水下流动时，由于流速降低后而形成沉积。特点 排列叠瓦构造、及颗粒定向可见交错层理、波痕、浮石和火山渣气孔少构具明显“杂基支撑”结熔结性差分选性好志）重力分异作用形成粒序构造明显（主要标成层性较好 二、不同方式形成的火山碎屑岩系及其特点、降落型火山碎屑沉积（降落灰沉积）主要指火山喷发物在大气中，经风力分异而形成的产物。其形成机理是当火山物质顺风搬运时，颗粒依降落速度不同而分离。粒度和密度是控制降落速度的主要因素。而风向、风速、扰动性以及碎屑物的喷射高度是控制散落形态的重要因素。好极好的分选性，发育的水平层理。二、不同方式形成的火山碎屑岩系及其特点、水携型火山碎屑沉积 火山碎屑物质经流水搬运后发生沉积而形成。(1)(1)具水携沉积特点及正常沉积岩的各种构造。(2)(2)貌似岩屑砂岩、长石砂岩。碎屑成熟度很低可见玻屑、暗化黑云母、角闪石，具环边新鲜长石 (3)(3)分选差，磨圆差。火山陆源岩：其成分主要来自早期形成的火山岩系，是经过剥蚀、搬运、再沉积的产物。第六节 火山岩系与油气 基本特征：基本特征：1、时代分布广。2、沉积类型多样。3、储集层类型多样。4、储层物性变化受岩性、岩相和成岩作用的控制。5、中-基性火山岩及与其相应的火山碎屑岩是主要储集岩，其在中、新生代陆相断陷盆地中最发育。世界部分国家火山岩油气藏特征简表 国家 层位 油田数 岩性 孔隙度（%）渗透率 10-3m2 油藏面积 Km2 日本 N 5 英安熔岩、流纹角砾岩、安山集块岩、流纹熔岩 9-25 1-150 2-28 印尼 E 1 安山岩、凝灰角砾岩 6-10 裂缝控制 30 古巴 K 3 凝灰岩、火山角砾岩 0.25-0.4 阿根廷 T、K、E 3 安山岩、流纹岩、凝灰岩 20 美国 K、E 5 橄榄玄武岩、粗面岩、凝灰岩 5-17 0.01-25 0.35-8 前苏联 K、E 3 流纹英安凝灰岩、安山岩、0.1-20 0.01-3 加纳 Q 1 集块岩 15-21 15 国内部分火山岩油气藏基本特征简表 盆地、坳陷 地区、油气藏 层位 岩性 孔隙度（%）渗透率10-3m2 范围 平均 范围 平均 冀中 曹家务 E 辉绿岩 2.9-10.5 6 0.1-1.3 0.52 济阳 东营凹陷等13个凹陷 E J 玄武岩、安山岩、辉绿岩、凝灰岩、细碧岩、煌斑岩 0.03-21 3-32 0.01-216 0.05-10 辽河 欧利坨子、热河台、大洼 E J 角砾熔岩、凝灰熔岩、粗面岩、杏仁玄武岩 1.3-28.9 5-22 0.02-36 0.1-10 准噶尔 玄武岩、火山角砾岩、凝灰岩 1.1-26.3 5-12 0.01-702 0.6-20.3 黄骅 风化店 E 次火山岩、次黑云母安山岩 2.2-15.4 0.01-250 二连 阿北 K 安山岩 12-23.4 1.2-62.2 大庆 徐家围子 J 玄武岩、流纹岩 江苏 闵桥 E 玄武岩 2-24.1 1-164 思考题 1、试述火山碎屑岩的一般特征？并分别说明集块岩、火山角砾岩、凝灰岩的一般特征及其形成条件？2、试列表说明火山碎屑岩的分类命名原则？3、何谓溶结凝灰岩及其形成作用，鉴别特征？4、试述三种不同成因火山碎屑岩的形成机制及其特征？5、火山喷发沉积作用形成的岩石的地质意义，及其与油气的关系？