目前針對火山巖熔巖主要采用下述4種分類,第壹種按產出狀態分類;第二種按按酸度分類;第三種用巖石礦物成分進行分類;主要是用化學成分計算標準礦物組成,然後借用深成巖的礦物成分雙三角分類圖進行火山巖的分類(Chayes,1981);第四種用巖石化學成分分類,指用常量元素或微量元素劃分火山巖類型。
1.按產狀分類
(1)次火山巖:指地下熔漿上侵到近地表後冷凝而形成的巖石;
(2)熔巖:巖漿溢出地表凝固而成的巖石;
(3)火山碎屑巖:火山噴發所形成的同期碎屑物在陸上或水下堆積並固結而形成的巖石。
按照粒度,火山碎屑巖又可進壹步劃分為3類:
(1)集塊巖:粒度大於50mm;
(2)火山角礫巖:粒度50～2mm;
(3)凝灰巖:粒度小於2mm。
2.按酸度分類(以熔巖為例)
按照SiO2含量的多少,可把熔巖分為超基性熔巖、基性熔巖、中性熔巖、中酸性熔巖、酸性熔巖。
(1)超基性火成巖,SiO2含量小於44%,代表巖石為苦橄巖、霞石巖、鎂綠巖等;
(2)基性火成巖:SiO2含量44%～53%,代表巖石為玄武巖;
(3)中性火成巖:SiO2含量53.5%～62%,代表巖石有安山巖、粗安巖、粗面巖、響巖等;
(4)中酸性火成巖:SiO2含量62%～70%,代表巖石為英安巖;
(5)酸性火成巖:SiO2含量大於70%,代表巖石有流紋巖、英安流紋巖等。
類似的,火山碎屑巖和次火山巖也可分為超基性到酸性幾種類型,此處不再贅述。
3.火山巖礦物分類
火成巖現代分類學的基礎是Streckeisen(1968)提出火成巖分類的Q-A-P-F雙三角圖(其中Q代表石英,A堿性長石,P斜長石,F副長石),這是用標準礦物判別火山巖類型的主要工具。 1972年,在Streckeisen分類基礎上,蒙特利爾(Montreal)第24屆國際地質大會期間,國際地質科學聯合會(IUGS)巖石學委員會下設的火成巖分類分會討論並通過了深成巖分類方案。 時至今日,最權威、最廣泛使用的分類方案是1989年第28屆地質大會上國際地科聯火成巖分類學分委會推薦的壹個火成巖分類方案,即火成巖定量礦物成分分類方法(QAPF分類法)。 它不僅在當前國際上有壹定代表性,而且也系統全面地反映了當代火成巖分類學的研究水平。
QAPF分類方法將礦物分為5類:
Q—石英(石英、方石英、鱗石英);
A—堿性長石(正長石、微斜長石、歪長石、透長石和鈉長石);
P—斜長石和方柱石;
F—副長石;
M—鐵鎂礦物及其有關礦物(雲母、角閃石、輝石、橄欖石、不透明礦物、副礦物、綠簾石、石榴子石、黃長石、鈣鎂橄欖石和原生碳酸鹽類等)。
5類礦物中前4組Q、A、P和F為長英質礦物,而M組為鎂鐵質礦物。 由於石英組Q與副長石組F不能***存,因此在任何壹種巖石中,最多只能存在上述其中4組礦物的組合。
有些火成巖巖石的結晶程度較差,可能具有隱晶質至玻璃質結構,為此在對火成巖分類時,除以其礦物成分和含量作為分類基礎外,對於顆粒過細或玻璃質的巖石,無法確定其全部礦物成分和含量時,地質上采用由巖石化學成分計算而得到的標準礦物數量比進行劃分。QAPF分類方法是以實際礦物含量為基礎,首先根據暗色礦物含量(M)將火成巖分為兩大類(圖1-1):第壹類是M=90%～100%的超鎂鐵質巖石,劃分為第十六個區,居於雙三角形圖外。 它根據暗色礦物橄欖石、輝石和角閃石的含量比作進壹步劃分,以主要鐵鎂礦物種屬來表示,如橄欖巖、輝石巖等。 第二類是暗色礦物含量M<90%的巖石。再根據淺色礦物石英(Q)、堿性長石(A)、斜長石(P)和副長石(F)礦物數量比進壹步進行劃分。 分類采用雙等邊三角形圖解,雙三角形的4個角頂分別代表石英、堿性長石、斜長石和副長石。 由於石英和副長石類礦物不能***存,故它們分別位於雙三角形相對的兩個頂端。 在分類時使Q+A+P=100%,A+P+F=100%,再根據Q或F的百分含量和P/(A+P)值將QAPF雙等邊三角形劃分為15個區,每個區即是壹種巖石大類的基本名稱。
4.火山巖巖石化學成分分類
火山巖的巖石化學成分分類主要是依據常量元素含量進行分類,即全堿-矽質圖(LeBas,1986),是目前火山熔巖分類的基本依據,在國內外被廣泛使用。 LeMditre等(1989)提出火山巖分類的三分情況:①礦物含量可確定,用QAPF雙三角圖進行分類,方法和結果類似於深層巖:②若礦物成分不可確定而有巖石化學成分結果,用TAS圖解分類;③既無礦物含量又無巖石化學成分結果時,則采用野外用火山巖QAPF初步分類圖解,劃分為流紋巖類、英安巖類、粗面巖類、安山或玄武巖類、響巖類、堿玄巖類、副長石巖類***7種,通常僅用於野外臨時定名。 火山巖類型的TAS圖解如圖1-2。
圖1-1 火成巖定量礦物分類法
TAS圖中用w(SiO2)/%和w(K2O+Na2O)/%分別作為橫縱坐標將火山巖分為15種類型:流紋巖、英安巖、安山巖、玄武安山巖、玄武巖、苦橄玄武巖,粗面巖(標準礦物石英Q<20%)或粗面英安巖(Q>20%)、粗面安山巖、玄武粗安巖、粗面玄武巖、響巖、堿玄質響巖、響巖質堿玄巖、堿玄巖(標準礦物橄欖石Q<20%)或碧玄巖(Q>20%)、副長石巖。 對其中高鎂MgO>18%火山巖劃分為麥美奇巖(TiO2>1%)和科馬提巖(TiO2<1%):MgO>8%和TiO2<0.5%的火山巖稱為玻(質)古(銅)安山巖。根據鉀鈉相對含量還可劃分出夏威夷巖與鉀質粗面玄武巖,橄欖粗安巖與橄欖玄武粗安巖,歪長粗面巖與安粗巖6個亞種。根據Al和Fe的相對含量又分出鈉閃堿流質和堿流質2類。
圖1-2 TAS分類圖