前几天，在一个QQ群里看到有人问到：“凝灰岩里面会含生物吗？”随后，有人说：“应该不会有生物，温度那么高。”但也有人有些疑惑到“如果火山尘刚好覆盖在碳酸盐岩地层上是否也会出现生物呢？”更是有人坚定地说：“可以出现生物化石”！群里的人大多都是搞岩矿的人，说明大家对正常火山碎屑岩与沉凝灰岩以及熔结凝灰岩之间的区别也都不是十分清楚。这也正是我们石油系统长期从事沉积岩岩矿鉴定人员所困惑的问题。曾经去雁荡山参观过典型的火山碎屑岩剖面，并采了一些样品进行薄片研究，但对火山碎屑岩的薄片鉴定仍觉有些难以把握，尤其是当火山碎屑岩与沉积岩过渡时，就更不知那些是来自火山活动的？那些又是来自沉积盆地的？ 想要熟练掌握如何分别火山碎屑与沉积碎屑，就必须对火山碎屑岩的组分、形成或堆积过程进行深入了解。 

          要想回答“凝灰岩中是否可以有生物化石？”这样一个看似简单，但又一两句话无法说清楚的问题，还是需要将火山碎屑岩的概念搞清楚。 

          火山碎屑岩是由爆发式火山活动所产生的各种碎屑物堆积后通过成岩作用固结而形成的岩石。由于火山碎屑岩这种特殊的形成方式，其中除含有火山碎屑以外，还可以含有一定数量的来自基底、火山通道围岩或堆积时沉积环境中的正常沉积物。火山碎屑岩多见于地表，呈层状；不仅见于陆上，还可以见于水下，常与熔岩、次火山岩和正常沉积岩共生，是介于火山熔岩和沉积岩之间的过渡类型岩石，岩类复杂。兼有两者特点，又与两者相互过渡。其物质来源主要源于地下熔浆，但火山碎屑物被抛至空中或水中时，又经历了搬运和沉积作用，具有沉积岩的特征。因此，使得火山碎屑岩的薄片鉴定存在一定的难度。

          火山碎屑岩的主要组分为火山物质。火山物质包括火山弹、火山块、火山砾、凝灰质（火山灰）。

       火山弹：是一种岩浆喷发物，平均大小大于64mm，是火山喷发时在火山口附近，炽热的熔浆团被抛向空中，在空气中旋转并发生不同程度的冷却和凝固形成的。

      火山块的粒径也大于64mm，与火山弹不同的是，它是火山块自喷发到着地都是固态的岩石碎块，形态一般呈次棱角状至棱角状，有时也呈圆状或次圆状，与火山弹相比，其成分复杂，主要是火山通道附近早先形成的同源火山岩/次火山岩的碎块，有时也有外源的基底岩石碎块。

       火山砾是粒径介于2~64mm的塑性或刚性火山碎屑物，它在岩浆喷发时可以是液态，也可以是固态。若是前者，则是新生的火山碎屑；若是后者，则既有可能是同源的火山碎屑，也有可能是外来的碎屑。因此，火山砾既可以有类似火山弹的特征，也可以在形态上类似于火山块。

       凝灰质（也有人叫火山灰）是粒径小于2mm的火山碎屑物。依碎屑物粒径大小可进一步划分为粗火山灰（2~1/4mm）、细火山灰（1/4~1/16mm）和火山灰（小于1/16mm）。其中，粗火山灰和细火山灰中又有岩屑、晶屑、玻屑之分；岩屑和晶屑呈固态喷发，玻屑一般呈半固态可塑性喷发，它代表了晶体晶出后的残余岩浆成分。因此，与晶屑（原斑晶）相比，玻屑的成分相对富硅，少镁、铁、钙。在酸性岩浆喷发时，火山灰的主要成分一般是玻屑和火山尘，岩屑和晶屑居次要地位；在中基性岩浆喷发中，岩屑和晶屑数量相对增加。

      一般来说，含有火山碎屑物＞10%的岩石，可广义地定为火山碎屑岩，而典型的火山碎屑岩则通常含火山碎屑物在90%以上。而当沉积碎屑含量＞10%时，火山碎屑岩就开始向沉积岩过渡；当沉积组分含量超过50%时则过渡为火山碎屑沉积岩。沉积组分中包括陆源碎屑及来自沉积盆地的粘土矿物等，这时候就有可能会混入沉积盆地中的生物化石，但这里的生物化石是沉积盆地内的组分，而绝非来自火山活动。

       在进行火山碎屑岩及火山碎屑沉积岩薄片鉴定过程中，要注意学会正确识别火山碎屑物及正常沉积物。典型的火山碎屑岩中岩石和矿物的碎屑多呈棱角状，碎屑物的分选性很差，成分和结构上变化很大，常缺乏稳定的层理。

       在常丽华、曹林、高福红主编的《火成岩鉴定手册》中对火山碎屑岩研究方法作了较为详细的介绍，仔细阅读可以帮助我们区分正常火山碎屑岩与火山熔岩及沉火山碎屑岩。

           对火山碎屑岩的研究，首先应在野外确定其产状，观察它们是成层的还是充填于火山通道中或在其两侧，若是成层者还要弄清楚它们是夹于火山岩中还是沉积岩中？其次要初步判断它们是陆上还是海下堆积？第三，要注意火山碎屑物的成分和粒度在同一层火山碎屑岩的纵向及横向变化，了解分异作用特点。例如，在同一层火山碎屑岩中，从下到上粒度由粗变细，成分由相对基性变为酸性，表明岩浆分异的特点。又如，同一岩层在横向上粒度的变化，可帮助寻找火山口，圈定火山喷发范围。第四，注意观察火山碎屑岩的颜色或结构等特点，以便确定标志层。

          室内镜下鉴定火山碎屑岩要在野外工作基础上进行，重点观察火山碎屑物成分、岩石的结构特点，注意火山碎屑岩与火山熔岩、沉积岩的区别。重点应注意以下几点：

          1.    注意仔细观察岩石中是否含有棱角-次棱角的岩屑（其结构与周围介质不同），若含有岩屑则为火山碎屑岩类的岩石而非火山熔岩，此时要进一步注意观察胶结物成分，若为熔岩胶结，表明该岩石为火山碎屑熔岩，若为火山灰胶结，则为正常火山碎屑岩。

         火山灰的特点是粒径极细小一般＜0.01mm，高倍镜下有时见模糊的似花瓣状，无晶面、晶棱，不显或微显光性，脱玻化则呈似霏细质点，一级灰-白干涉色。这些特点有别于泥质填隙物（泥质物多为极细小的纤维状或鳞片状，干涉色较高），以此又可区别于泥质填隙的沉积成因的碎屑岩或向沉积岩过渡的火山碎屑岩。

          2.  仔细观察岩石中是否存在玻屑。玻屑的各种形态是比较容易识别的，单偏光下观察时尽量缩小光圈，会看得更清楚，当玻屑脱玻化后，有时在正交偏光下看得更明显。当岩石中存在玻屑时为火山凝灰岩，而无玻屑时更可能为火山熔岩。

        3.  注意观察岩石中矿物的某些特征，若岩石中矿物为自形或半自形，具熔蚀结构者，一般为火山碎屑熔岩，若其矿物多呈棱角状-次棱角状，尽管长石可见部分晶形，但常见沿其解理面破碎成阶梯状或参差状的现象，表明这些岩石为火山碎屑岩类。

      4.  仔细观察晶屑、岩屑是否有圆化现象，以便区分沉火山碎屑岩和正常火山碎屑岩。  

         在徐夕生、邱检生主编的《火成岩岩石学》中，在介绍火山碎屑沉积岩时描述道： 火山碎屑和沉积碎屑的鉴别往往比较困难。相对来说，前者成分较单一，棱角明显；后者可出现较复杂的成分，磨圆度好。对于新鲜的火山碎屑沉积岩标本，如果出现玻屑，或晶屑新鲜并呈棱角形，则无疑是火山碎屑；如果有的晶屑磨圆度好，则可能是陆源碎屑；另外，假如石英、长石碎屑内含有玻璃质包体，黑云母、角闪石晶屑具暗化边，则它们应属火山碎屑。

         由于火山碎屑沉积岩形成于水介质中，粘土、粉砂和化学沉积物常作为主要的胶结物。但并不排除空中降落的火山尘参与的可能。尤其在近火山口的地区，富含玻屑的大量火山碎屑物迅速落入水介质中，火山碎屑的量显著超过沉积碎屑，此时火山尘成为主要的胶结物质。不过，极细小的火山尘很容易脱玻化或水化为玉髓或硅质凝聚体，在显微镜下难以鉴别或易被忽略。

      下面的照片为常丽华等《火成岩鉴定手册》中有关火山碎屑岩中的部分图版截图。

 

 

 

 

 

 

该照片为新疆乌尔禾地区风城组一块岩石薄片照片，照片中具圈层构造的结核很像常老师等书中照片5-15所示的增生火山砾，不同圈层的组分均为凝灰质

 

 

 

 

 

 

 

        下面是我在鄂尔多斯盆地南缘野外露头采集的部分砂岩薄片照片，这些砂岩在初步鉴定过程中曾被认为是凝灰岩的岩石薄片，后经请教长安大学及南京大学从事火成岩研究的资深老师之后对我的定名进行修正后的几个实例。供大家学习、参考。

          实例一   水北-6 ：原定名：晶屑凝灰岩；现定名：沉晶屑凝灰岩；

 
1     水北-6-1  油页岩中夹透镜状分布的长石碎屑    单偏光

2      水北-6-2   长石具环带，但环带不完整    正交偏光

 

3      水北-6-3 长石呈自形-半自形晶粒状，碎屑呈棱角状    正交偏光

 

4      水北-6-4  较大的长石晶屑，基质吸附有机质    单偏光

5    水北-6-5  长石溶蚀普遍，溶孔内充填有机质    单偏光

6     水北-6-6  长石溶蚀普遍，溶孔内充填有机质    单偏光

7     水北-6-7    与沉凝灰岩相邻的油页岩中可见圆形微化石     单偏光

       实例二  水北-7，原定名：晶屑凝灰岩; 现定名：沉岩屑晶屑凝灰岩，填隙物为沉湖相泥质

8     水北-7标本特征，呈厘米级薄层夹于深湖湘油页岩中的砂岩

9     砂岩与油页岩接触部位镜下特征，二者粒级呈突变状   单偏光

10    碎屑外形不规则，组分单一，以长石、云母为主，长石碳酸盐化普遍，黑云母蚀变膨胀明显，并吸附有机质     单偏光

11     碎屑组分以长石、云母为主，含少量岩屑，填隙物被有机质侵染难以分辨      单偏光

12     为照片11的同视域正交偏光照片

13    碎屑外形不规则，个别石英具熔蚀港湾状边    单偏光

14     碎屑组分以长石为主，部分石英及云母，普遍吸附有机质   单偏光

 

          实例三   马泉-5  原定名：晶屑凝灰岩，火山碎屑岩类，火山喷发空落堆积相；现定名：沉岩屑晶屑凝灰岩，火山碎屑经过一定距离搬运，有一定分选性和磨圆度，基质中可见正常沉积物质；

     
15      碎屑组分以长石为主，长石呈自形板状晶屑，溶蚀普遍，填隙物以火山灰为主      单偏光

  

16     碎屑组分以长石为主，呈自形板状晶屑，部分碎屑具磨圆度，填隙物以火山灰为主   单偏光

 17     长石晶屑呈自形板状，填隙物由火山灰及粘土矿物组成，吸附有机质     单偏光

 

18    为照片17的同视域正交偏光照片，斜长石具细而密的聚片双晶

19     长石具板状晶形，个别具磨圆度，填隙物由火山灰及泥质组成    单偏光

20      碎屑以板状长石为主，溶蚀普遍，填隙物由火山灰与泥质组成    单偏光

21     箭头所致为典型大小不等棱角状碎屑，全岩应属凝灰岩，或沉凝灰岩     单偏光

   

22     有粒序层理!又主要为火山碎屑(晶屑,岩屑)和正常沉积物胶结物组成.最有可能是沉凝灰岩，箭头所指为岩屑中的自生磷灰石     单偏光

    
        实例四    贺家沟-55（92）原定名：晶屑凝灰岩，依据是岩石具碎屑结构，属沉积火山碎屑岩，沉积物10%~小于50%；经审核，一种意见认为应定名为：中性次火山岩，主要依据是：长石已发生蚀变，晶型不完整的长石有出现绿帘石化、绿泥石化。长石的双晶发育，出现振荡环带，看不到石英，因此为中性次火山岩中的斑晶。粒径约0.1mm，具等粒显微晶质结构。不能定名为晶屑凝灰岩，因为斑晶比例达到80%，而晶屑凝灰岩中晶屑的含量小于60%。

 

23     贺家沟-55 砂岩标本特征，含油明显，薄片取自标本下部

24       岩石中含大量自形板状长石碎屑，若为次火山岩是，长石则为斑晶      单偏光

25        在正交偏光下，碎屑组分以长石为主，呈自形至半自形晶粒状，具多斑结构

26       正交偏光间碎屑以长石为主，很少见到石英，部分斜长石具明显的环带结构

 

27    长石的双晶发育，出现振荡环带，看不到石英，因此为中性次火山岩中的斑晶。粒径约0.1mm，具等粒显微晶质结构

   

    实例五    柳林川-9（12）原定名：晶屑凝灰岩，具反应边结构；经审核现定名：次火山岩，长石碎屑具镶边构造；

        所有照片中长石的自形程度较好，未发现水下快速冷却导致的炸裂、淬火构造，因此应该是次火山岩中的斑晶。长石的次生加大边称为镶边构造，为后期沉积作用导致，棱角状碎屑为溶蚀作用的后期残留。

  
28     长石普遍具次生长石镶边，很像次火山岩中的斑晶，偶见岩屑    正交偏光

 

29    长石普遍具疑似环带，实为次生长石镶边      正交偏光

 

30     岩石溶孔发育，被溶物以填隙物为主，溶孔内残留大量有机质    单偏光

 

31       长石普遍具镶边构造，很像次火山岩中的斑晶，岩石溶孔极发育     单偏光

 

32      岩石组分中含大量具镶边构造的长石斑晶，岩性可能为含有少量晶屑和岩屑的隐曝型次火山岩     正交偏光

  

33       含大量具镶边构造的长石斑晶，岩性可能为含有少量晶屑和岩屑的隐曝型次火山岩

正交偏光

 

34     同照片33      正交偏光

35       岩石含大量长石斑晶，长石呈自形板状，具镶边构造，溶蚀孔发育，岩性可能为含有少量晶屑和岩屑的隐曝型次火山岩      单偏光

 

36     照片所示，“基质”中仍可见大小不等粒自形长石板状晶体（箭头所指）判定此岩应属中酸性次火山岩或中酸性脉岩类岩石      单偏光