Лекция 13. Вулканизм. Формы залегания вулканогенных пород

Эффузивный магматизм. Магма кристаллизуется – на поверхности Земли при выходе магматического расплава из жерла вулкана, или из трещины. Продукты извержения: лава, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород.

Газообразные продукты, или летучие, как было показано выше, играют решающую роль при вулканических извержениях, и состав весьма сложен и изучен далеко не полностью из-за трудностей с определением состава газовой фазы в магме, находящейся глубоко под поверхностью Земли. По данным прямых измерений, в различных действующих вулканах среди летучих содержатся водяной пар, диоксид углерода (СО₂), оксид углерода (СО), азот (N₂₎, диоксид серы (S0₂), триоксид серы (SО₃), газообразная сера (S), водород (Н₂), аммиак (NH₃), хлористый водород (НСl), фтористый водород (НF), сероводород (Н₂S), метан (СН₄), борная кислота (Н₂ВО₃), хлор (С1), аргон и другие, но преобладают Н₂О и СО₂.

Жидкие вулканические продукты. Магма, поднимаясь вверх по каналу и достигнув поверхности Земли, изливается в виде лавы (от лат. «лаваре» — мыть, стирать) отличающейся от магмы тем, что она уже потеряла значительное количество газов. Термин «лава» вошел в геологическую литературу после того, как он стал использоваться для излившейся магмы вулкана Везувия.

Главные свойства лавы — химический состав, температура, содержание летучих, вязкость — определяют характер эффузивных извержений, форму, структуру поверхности и протяженность лавовых потоков. Если вязкость у лав низкая, то они могут растекаться, покрывая большие пространства и далеко уходя от центра излияния. Высокая вязкость, наоборот, вынуждает лавы нагромождаться недалеко от места извержения, а кроме того, они текут гораздо мед­леннее, чем маловязкие лавы. Химический состав лав изменяется от кислых, содержащих более 65 % SiO₂, до ультраосновных при содержании SiO₂ менее 45 %. Все остальные лавы имеют промежуточное содержание оксида кремния.

Наибольшим распространением пользуются основные лавы — базальты (SiO₂ 53 - 45 %), породы темного цвета, часто черные, с вкраплениями основного плагиоклаза, оливина и пироксена (ромбического и моноклинного). Быстрое остывание лавы приводит к появлению зональных вкраплений минералов.

Плотность лавзависит от состава и флюидной динамики потока, но в целом она выше у базальтов -2,8 - 2,6 г/см³, меньше у андезитов - 2,5 г/см³ и еще меньше у риолитов - 2,2 - 2,1 г/см³, при этом плотность уменьшается с увеличением температуры. Например, для базальтов с температурой 900 °С р = 2,8 г/см³, а при 1300 °С р = 2,7 - 2,6 г/см³.

Эффузивные образования в виде застывших лав, пепловых туфов, лавовых брекчий чрезвычайно широко развиты в земной коре. Извержения вулканического материала происходят из вулканических аппаратов – вулканов, построенных весьма сложно и разнообразно. Различают вулканы центрального, трещинного и ареального типа. При извержениях центрального типа образуется крутой либо пологий слоистый конус – стратовулкан. При выровненном рельефе лавы образуют покровы окружающие вулкан. Если вулкан в гористой местности лавы могут заполнять понижения, образовывая узкие потоки, нередко сливающиеся вместе.

При трещинных извержениях выделение вулканических продуктов происходит из многих вулканов приуроченных к одной трещине или разрыву земной коры. Часто вулканы возникают в месте пересечения разрывных нарушений разных направлений.

При извержениях ареального типа вулканы располагаются без определенного порядка, а выделяющиеся из них вулканиты соединяются вместе, покрывая обширные площади (рисунок 20).

Рисунок 20. Формы залегания эффузивных пород последовательно сверху вниз на рисунке изображены: общий вид вулканического потока, поток в поперечном разрезе, вулканические покровы, покровы в разрезе

Фации вулканогенных образований: эффузивная, эксплозивная, экструзивная, субвулканическая, жерловая (рисунок 21). Характер извержения магмы зависит в основном от газового режима. При эффузивных извержениях лава относительно спокойно изливается на поверхность и застывает в виде покрова или потока. Обычно это характерно для лав основного или среднего состава. Эксплозивные извержения представляют собой взрывы когда под большим давлением газов и паров из вулкана выбрасываются в воздух либо в водный бассейн полужидкие куски лавы в форме брызг, сгустков или иной формы. Этот тип извержения характерен для лав кислого или щелочного состава. При этом могут возникнуть тяжелые горячие облака из газово-пирокластической смеси, распространяющиеся в виде стелющихся туч и лавин.

При экструзивном извержении происходит выдавливание лавы в вязком или уже затвердевшем состоянии, на поверхность и образуются экструзивные тела в виде купола, обелиска, неправильно раздутого тела, которые могут переходить в покровы и потоки лав. В районах вулканической деятельности встречаются тела образованные лавами застывшими вблизи земной поверхности. Они образуют субвулканические тела – некки, силы, небольшие штоки, лакколиты, связанные с вулканическими каналами.

Вулканогенные комплексы расчленяются на стратиграфические единицы, так же как и осадочные толщи. При расчленении следует руководствоваться положением вулканогенных комплексов в стратиграфическом разрезе, обращать внимание на пачки и слои осадочных пород залегающих среди эффузивов.

Рисунок 21. Фации эффузивных пород: 1 - жерловая; 2 - прижерловая; 3 - поверхностная; 4 - донная; 5 - фронтальная; 6 - фумарольная (по Павлинову В.Н.)

Определение возраста эффузивных пород всегда представляют сложную и трудную задачу. Для решения этого вопроса широко применяются методы определения абсолютного возраста эффузивных пород. Изучаются среди вулканитов слои осадочных пород с остатками фауны, флоры, спор и пыльцы.

Верхняя возрастная граница эффузивных пород может быть определена по залеганию на них фаунистически охарактеризованных толщ, а нижняя устанавливается по обломкам пород, захваченных лавами из верхних частей, подстилающих тощ, возраст которых может быть известен.

Изображение эффузивных пород на геологических картах и аэрофотоснимках (рисунок 22) При геологическом картировании необходимо стремиться к возможно более точному определению состава эффузивных пород, определению их элементов залегания. С этой целью может быть использованы слоистость границы кровли или подошвы покрова, прослои иных по генезису пород, а также флюидальность и первичные полосчатые текстуры, выраженные чередованием различных по окраске светлых и темных слоев, линз, включений, ориентированных вдоль параллельных поверхностей. Полосчатость и линейность отражают направление движение вулканического вещества, что может позволить определить строение вулканического тела. Особого внимания заслуживает изучение различных деформаций пород связанных с вулканической деятельностью. Они выражаются в образовании многочисленных разрывов, концентрирующихся вблизи центров излияния, и в возникновении крупных овальных или округлых мульд, получивших название кальдер. В сложноскладчатых районах эффузивы, заключенные среди осадочных пород, выделяются на аэрофотоснимках темной окраской и темными формами рельефа и нередко играют роль маркирующих горизонтов. Хорошо дешифрируются эффузивы в районах развития молодых вулканических пород, например покровы четвертичных базальтов. Особенно детально могут быть оконтурены лавовые потоки и лавовые поля, расположенные на склонах и у подножий современных вулканов.

Условные обозначения к рисунку 22: 1 - экструзивные трахиты; 2 - дациты жерловой фации; 3 - дациты субфации текучих лав; 4 - рогообманковые андезиты субфации текучих лав; 5 - пироксеновые андезиты субфации текучих лав; 6 - субвулканические базальты; 7 - андезитобазальты субфации текучих лав; 8 - отложения фундамента вулкана; 9 - геологические границы разновозрастных образований (а) и просвеченные предполагаемые геологические границы (б); 10 - первичные полосчатые текстуры течения: (а - наклонные, б - вертикальные, в - линейные). Вспомогательные условные обозначения, используемые только при построении разреза: 11 - предполагаемые границы эродированных частей вулканического сооружения; 12 - точки выхода границ на поверхность (а) и пересечения линии разреза с предполагаемыми «просвеченными» геологическими границами (б).

Рисунок 22. Геологическая карта вулкана (I) и начальная стадия

построения геологического разреза (ІІ). По А.Е.Михайлову

Основная литература: 2 [259-273], 4 [107-113]

Контрольные вопросы

1. Какие типы вулканов различают по их строению?

2. Какие фации выделяют среди вулканогенных образований?

3. Как называются формы залегания образуемые вулканитами?

4. Как устанавливается возраст эффузивных толщ?

5. От чего зависит характер извержения магмы?

Дата добавления: 2017-01-14