溶結凝灰岩
カルデラ噴火などの大規模噴火によって火砕流が発生すると、噴出物が高温を保ったまま火山の周囲に広がり堆積する。堆積物が一定以上の温度を保持している場合、成分の一部が溶融し堆積物自身の重量によって圧縮され堆積物に含まれる気孔が減少し密度が高くなる。このような過程は溶結(welding)と呼ばれ、溶結によって形成された岩石を溶結凝灰岩と呼ぶ。溶結にはおおむね600°C以上の温度が必要であり、噴出物が火口から高く吹き上がると冷却されるため溶結が起こりにくくなる。火砕流によらない降下軽石層においても、ごくまれに溶結が起こることがある。
堆積層の上部および下部は冷却が進み溶結しないため、溶結部の上下に非溶結部を持つ3層構造となり、溶結層の下部ほど強く圧縮され溶結が進み密度が高くなる傾向がある。噴出物に含まれる比較的大きな軽石なども圧縮されて変形し扁平なレンズ状の黒曜石となり、断面において縞模様が観察される(右写真)。気孔の減少に伴ってガスが発生し、これが地表に抜けるためのガスチャネルパイプと呼ばれる噴気孔が堆積層の上部に形成される。
堆積物が冷却される際に体積が減少することから地表面に亀甲状の割れ目ができ、これが地中に及ぶと柱状節理と呼ばれる柱状の構造になる。溶結凝灰岩の柱状節理は一般に直径数10cmから2m程度の多角形柱の集合体から成っている。
1930年代以前は灰石または泥溶岩と呼ばれ、溶岩の一種と考えられていた。その後、次第に研究が進み火山噴出物の再溶融によって形成されたことがわかり、1950年代頃から溶結凝灰岩と呼ばれるようになった。