文：小昕愛盤點
編輯：小昕愛盤點
破火山口形成的火山爆發是最危險的，可以產生廣泛的火成岩沉積，並將火山灰送入全球大氣循環系統，隨著破火山口的坍塌，噴發可以沉積厚重的近端火成岩序列，而更遠端則沉積較薄的火成岩。
蘇格蘭西部阿蘭中部的一個古新世破火山口系統，保留了罕見的近代破火山口填充層，即阿蘭火山岩層，這個破火山口，主要由高度異質的火燒岩和少量破火山口內的沉積岩組成。
目前的侵蝕程度，以及斷層、侵入和沉積物的普遍缺失，使得複雜的地層和塌陷歷史得以確定，這可以與不斷演變的火山的變化的噴發方式聯繫起來。
今天小昕就給大家講一下，蘇格蘭西部阿蘭中部的古新世破火山口噴發出的淺層岩漿，與高度異質火燒岩的沉積有何關係。
破火山口
第一階段是均勻的流紋熔岩狀凝灰岩的噴發，由保留熱量的低噴泉柱產生的高溫、高質量流量的火成岩密度流沉積而成。
隨後是高度爆炸性的普利尼安噴發階段，以厚厚的大塊圈狀凝灰岩為標誌，然後是活塞式火山口塌陷和陡峭火山口壁的侵蝕。
火山活動的爆炸性普遍降低，主要是熔岩類和極軸凝灰岩，以及與非同質凝灰岩互層的富含噴濺物的團塊，不同單元之間的高地形起伏，表明有很長的火山靜止期。
這些時期在一些地方有沉積岩和地表水的證據，其中包括局部的玄武岩-安山岩噴氣凝灰岩。阿蘭火山岩層所記錄的破火山口形成的噴發，提供了對破火山口塌陷過程和近代火成岩演替的重要證據。
因為缺少厚重的自生層和富含石料的圈層和塊狀層，這就表明該破火山口的沉降是相對漸進和遞增的，而且在噴發過程中沒有伴隨著災難性的火山壁坍塌。
破火山口填土單位的相對水平性質和破火山口內斷層的稀少，表明活塞式下沉是塌陷的主要方式，相對連貫的破火山口底部，被一個陡峭的環形斷層所包圍。
其實破火山口是複雜的火山-岩漿系統的表面表現，有長期的動盪和噴發期，中間有大量的靜止期，雖然有很多爭論，但破火山口坍塌通常是由大量岩漿，從淺層岩漿室中撤出造成的。
以及連貫的地殼塊沉降到壓力不足的岩漿室，儘管塌陷也可能由岩漿室內的超壓引發屋頂岩石的斷裂而觸發。
破火山口形成的噴發通常是矽質的，可以在塌陷的破火山口內外沉積大量的火燒岩，以及廣泛的墜落物，甚至是全球範圍內的火山灰循環。
在現代和古代破火山口，了解破火山口形成的噴發和協同崩潰機制是眾所周知的困難。使用地震和遙感方法監測活火山口的動盪，對預測火山活動至關重要，但理解這些關係，是需要了解複雜的誘發塌陷需要多少岩漿抽取，塌陷是如何變化的。
此外，在破火山口的生命周期中，可能會發生多少次塌陷事件，這些不同的噴發和塌陷事件的沉積物在時間和空間上（近端和遠端）可能有些不同。
在活躍的破火山口回答這些問題是具有挑戰性的，因為只有破火山口的沉積物和結構的最新階段被保存下來，而且通道可能被水和沉積物進一步遮擋。
因此，我們可以把目光投向古代和更近的但不活躍的火山口，有許多關於這種破火山口的實地，試圖解決關於破火山口坍塌和演化的問題，這些實驗最近得到了數值的支持。
然而古火山口通常會被重新出現的侵入體，被火山沉積物所掩蓋，斷層和熱液蝕變的徹底破壞，被水和後來的沉積物所遮蓋。
火山沉積物和火山口控制結構的侵蝕和保存程度，也可以代表研究的一個特殊制約因素。這些制約因素對於破火山口內/近代的噴發記錄尤為重要。
蘇格蘭西部克萊德灣的阿蘭島
對於火山學家來說，確定古代破火山口仍然是一個挑戰，因為在這些破火山口中，訪問和保存允許進行詳細的實地觀察，可以用來闡明破火山口塌陷和破火山口形成的噴發過程。
我們認為，鑑於物理火山學的現代進展，特別是火成岩密度流、火成岩的沉積和對熔岩類火成岩的更好理解，因此有必要重新審視那些最近沒有得到關注的地方，比如位於蘇格蘭西部克萊德灣的阿蘭島，就擁有一些保存完好的英國古生代岩漿省的遺蹟。
英國古生代火成岩，本身是北大西洋火成岩的一部分，這是一個以黑鐵質為主的大型火成岩，在北大西洋的裂變過程中，隨著冰島羽流到達岩石圈底部而發展起來。
北大西洋岩漿省的其他古生代遺蹟保存在格陵蘭島、法羅群島和近海。儘管英國古近代火成岩省的大部分岩漿活動被保存為玄武岩熔岩和輝長岩及花崗岩侵入體，但仍有廣泛的證據表明存在外生矽質火山活動和爆炸性噴發。
部分由於其歷史重要性和相對容易進入，英國古生代火成岩，一直是全球理解火山過程的許多發展的來源。
英國古近代火成岩的火成岩主要存在於破火山口內，通常被弧形斷層和侵入物所束縛，最初被解釋為環形斷層、環形堤壩和錐體片。
許多矽質擠壓岩，以前被描述為熔岩或淺層侵入物，現在被重新解釋為焊接和流紋熔岩類火燒岩，例如Rùm上的流紋岩片和Eigg的Sgurr Pitchstone。而火山口在一些地方暴露得很好，包含了火成岩和少量沉積岩的火山口填塞序列。
最重要的是，它沒有被蝕變、斷層、後來的侵入和火山沉積物過度破壞，而且侵蝕程度很高，因此，破火山口地層及其結構的相對不受干擾的序列被保留下來。
因此這使得阿蘭成為一個極其重要的地區，這些過程如何隨時間變化，特別是破火山口的火燒岩沉積的近似記錄及其崩塌機制，就變得極為重要。
地質環境
阿蘭北部的前古生代岩石，包括南高地組的新太古代至下寒武紀的片岩、輝綠岩和砂礫岩，這是達拉第超級群的最年輕的分部。
該島南半部的前古生代岩石，主要是泥盆紀和近三疊紀的紅色砂岩和礫岩（含有石英岩、脈石英和片岩的碎塊，很可能是從暴露的達拉淀地貌中侵蝕出來的，被石炭紀沉積岩和熔岩的薄層所分隔。
這些沉積岩最初沉積的基底並沒有暴露，高地邊界斷層是將北部格蘭皮亞地層的達拉第岩，與南部米德蘭谷地層的達拉第岩分開的主要地殼線，已知它穿過阿蘭地區，但其確切的痕跡並不確定。
阿蘭島上的古生代火成岩包括北阿蘭花崗岩，該島中心的破火山口系統，以及該島南部的一系列山岩和小型侵入體，其成分從輝綠岩到流紋岩不等。
此外在該島的海岸周圍和該島北部的山區，有一個黑雲岩堤壩群暴露出來，這些岩漿侵入了達拉第系的元沉積岩、古生代和中生代的砂岩以及古生代的侵入物。
北阿蘭花崗岩是一個大致圓形的裂隙岩，可能是從南部或東南部侵入的，表明它的形成可能受到高地邊界斷層的結構控制。
經測定，它的年代為57.85±0.15 Ma，在阿蘭南部的大部分地區，具有黑質邊緣和更多演化核心的複合岩體是很常見的。
其中最著名的形成了懸崖和海岸露頭，這個侵入體和相鄰的岩漿的年代為59.04±0.13和59.16±0.17 Ma。
而位於阿蘭中部的古新世火山口系統，被命名為阿蘭中部火成岩群，而火山口內的火成岩和沉積層則被稱為阿蘭火山地層，阿蘭中部火成岩群包括一系列的火成岩和粗粒侵入體，被稱為 "阿蘭中央環形複合體"。
該複合體位於泥盆紀紅砂岩（北部和南部）和近三疊紀紅砂岩（西部和東部）之內，火山口填土序列的火山碎屑岩，大多出現在Ard Bheinn的山頂和周圍。
中央阿蘭火山群的西部的岩石，我們認為它比北阿蘭花崗岩年輕，因為它似乎被放置在沉積岩中，而這些沉積岩是在北阿蘭花崗岩的沉積過程中被拱起的，距北邊約2公里。
該複合體的 "噴口聚集體"，最初被認為是單一爆炸火山階段的產物，隨後是 "長石 "的侵入，以及火山口底部小型復燃火山大廈的增長。
玄武岩、輝綠岩和 "玄武岩角礫 "的大型露頭，為曾經覆蓋阿蘭的古新世熔岩堆的唯一遺蹟，它在下沉過程中坍塌到噴口，這種火山口塌陷，是複合體中孤立暴露的中生代沉積岩的起源。
這些由花崗岩、輝綠岩和中間混合體組成的侵入體，根據貧乏的野外關係，被認為大多比火山口填塞序列年輕。
結論
中央阿蘭火山群是一個保存完好的破火山口火山的好例子，它的破火山口填充層即Arran火山岩層，被侵蝕到一個相對較淺的水平，一般來說沒有被後來的侵入的火山活動和重大斷層所改變。
考慮到侵蝕程度，這在其他被嚴重侵入和斷層的古代破火山口，或被後來的沉積物和/或水填充、沒有被充分切割的現代破火山口通常是不存在的。
火燒岩伴隨著沉積岩，記錄了破火山口內的河流、大量流動和湖泊沉積，這證明了重要的噴發間斷期，火燒岩幾乎完全作為破火山口內的單元保存下來，而阿蘭省其他地方，普遍沒有破火山口外的火燒岩，可能是由於侵蝕造成的。