目前针对火山岩熔岩主要采用下述4种分类,第一种按产出状态分类;第二种按按酸度分类;第三种用岩石矿物成分进行分类;主要是用化学成分计算标准矿物组成,然后借用深成岩的矿物成分双三角分类图进行火山岩的分类(Chayes,1981);第四种用岩石化学成分分类,指用常量元素或微量元素划分火山岩类型。
1.按产状分类
(1)次火山岩:指地下熔浆上侵到近地表后冷凝而形成的岩石;
(2)熔岩:岩浆溢出地表凝固而成的岩石;
(3)火山碎屑岩:火山喷发所形成的同期碎屑物在陆上或水下堆积并固结而形成的岩石。
按照粒度,火山碎屑岩又可进一步划分为3类:
(1)集块岩:粒度大于50mm;
(2)火山角砾岩:粒度50～2mm;
(3)凝灰岩:粒度小于2mm。
2.按酸度分类(以熔岩为例)
按照SiO2含量的多少,可把熔岩分为超基性熔岩、基性熔岩、中性熔岩、中酸性熔岩、酸性熔岩。
(1)超基性火成岩,SiO2含量小于44%,代表岩石为苦橄岩、霞石岩、镁绿岩等;
(2)基性火成岩:SiO2含量44%～53%,代表岩石为玄武岩;
(3)中性火成岩:SiO2含量53.5%～62%,代表岩石有安山岩、粗安岩、粗面岩、响岩等;
(4)中酸性火成岩:SiO2含量62%～70%,代表岩石为英安岩;
(5)酸性火成岩:SiO2含量大于70%,代表岩石有流纹岩、英安流纹岩等。
类似的,火山碎屑岩和次火山岩也可分为超基性到酸性几种类型,此处不再赘述。
3.火山岩矿物分类
火成岩现代分类学的基础是Streckeisen(1968)提出火成岩分类的Q-A-P-F双三角图(其中Q代表石英,A碱性长石,P斜长石,F副长石),这是用标准矿物判别火山岩类型的主要工具。 1972年,在Streckeisen分类基础上,蒙特利尔(Montreal)第24届国际地质大会期间,国际地质科学联合会(IUGS)岩石学委员会下设的火成岩分类分会讨论并通过了深成岩分类方案。 时至今日,最权威、最广泛使用的分类方案是1989年第28届地质大会上国际地科联火成岩分类学分委会推荐的一个火成岩分类方案,即火成岩定量矿物成分分类方法(QAPF分类法)。 它不仅在当前国际上有一定代表性,而且也系统全面地反映了当代火成岩分类学的研究水平。
QAPF分类方法将矿物分为5类:
Q—石英(石英、方石英、鳞石英);
A—碱性长石(正长石、微斜长石、歪长石、透长石和钠长石);
P—斜长石和方柱石;
F—副长石;
M—铁镁矿物及其有关矿物(云母、角闪石、辉石、橄榄石、不透明矿物、副矿物、绿帘石、石榴子石、黄长石、钙镁橄榄石和原生碳酸盐类等)。
5类矿物中前4组Q、A、P和F为长英质矿物,而M组为镁铁质矿物。 由于石英组Q与副长石组F不能共存,因此在任何一种岩石中,最多只能存在上述其中4组矿物的组合。
有些火成岩岩石的结晶程度较差,可能具有隐晶质至玻璃质结构,为此在对火成岩分类时,除以其矿物成分和含量作为分类基础外,对于颗粒过细或玻璃质的岩石,无法确定其全部矿物成分和含量时,地质上采用由岩石化学成分计算而得到的标准矿物数量比进行划分。QAPF分类方法是以实际矿物含量为基础,首先根据暗色矿物含量(M)将火成岩分为两大类(图1-1):第一类是M=90%～100%的超镁铁质岩石,划分为第十六个区,居于双三角形图外。 它根据暗色矿物橄榄石、辉石和角闪石的含量比作进一步划分,以主要铁镁矿物种属来表示,如橄榄岩、辉石岩等。 第二类是暗色矿物含量M<90%的岩石。再根据浅色矿物石英(Q)、碱性长石(A)、斜长石(P)和副长石(F)矿物数量比进一步进行划分。 分类采用双等边三角形图解,双三角形的4个角顶分别代表石英、碱性长石、斜长石和副长石。 由于石英和副长石类矿物不能共存,故它们分别位于双三角形相对的两个顶端。 在分类时使Q+A+P=100%,A+P+F=100%,再根据Q或F的百分含量和P/(A+P)值将QAPF双等边三角形划分为15个区,每个区即是一种岩石大类的基本名称。
4.火山岩岩石化学成分分类
火山岩的岩石化学成分分类主要是依据常量元素含量进行分类,即全碱-硅质图(LeBas,1986),是目前火山熔岩分类的基本依据,在国内外被广泛使用。 LeMditre等(1989)提出火山岩分类的三分情况:①矿物含量可确定,用QAPF双三角图进行分类,方法和结果类似于深层岩:②若矿物成分不可确定而有岩石化学成分结果,用TAS图解分类;③既无矿物含量又无岩石化学成分结果时,则采用野外用火山岩QAPF初步分类图解,划分为流纹岩类、英安岩类、粗面岩类、安山或玄武岩类、响岩类、碱玄岩类、副长石岩类共7种,通常仅用于野外临时定名。 火山岩类型的TAS图解如图1-2。
图1-1 火成岩定量矿物分类法
TAS图中用w(SiO2)/%和w(K2O+Na2O)/%分别作为横纵坐标将火山岩分为15种类型:流纹岩、英安岩、安山岩、玄武安山岩、玄武岩、苦橄玄武岩,粗面岩(标准矿物石英Q<20%)或粗面英安岩(Q>20%)、粗面安山岩、玄武粗安岩、粗面玄武岩、响岩、碱玄质响岩、响岩质碱玄岩、碱玄岩(标准矿物橄榄石Q<20%)或碧玄岩(Q>20%)、副长石岩。 对其中高镁MgO>18%火山岩划分为麦美奇岩(TiO2>1%)和科马提岩(TiO2<1%):MgO>8%和TiO2<0.5%的火山岩称为玻(质)古(铜)安山岩。根据钾钠相对含量还可划分出夏威夷岩与钾质粗面玄武岩,橄榄粗安岩与橄榄玄武粗安岩,歪长粗面岩与安粗岩6个亚种。根据Al和Fe的相对含量又分出钠闪碱流质和碱流质2类。
图1-2 TAS分类图