Эффузивный магматизм и его горные породы - Магматические горные породы и принципы классификации

Магма горный вулканический интрузивный

Эффузивный магматизм или Вулканизм Почти единственное геологическое явление, которое можно наблюдать и изучать в реальном времени. Этот процесс конструктивен, так как создает вулканические горы, лавовые поля и плато. На Земле почти всегда отмечается вулканическая деятельность. Особенно интересны Спрединговые Океанические хребты и островные дуги вблизи зон Субдукции. Вулканизмом отмечены как возникающие, так и исчезающие участки в системе спрединга.

Расплавы и газы, выделявшиеся в недрах планеты, могут достигать поверхности, приводя к Вулканическому извержению - процессу поступления на поверхность раскаленных или горячих твердых, жидких и газообразных вулканических продуктов. Выводные отверстия, через которые на поверхность планеты поступают вулканические продукты, называют Вулканами (Вулкан - бог огня в римской мифологии).

Состав изливающейся магмы колеблется от основного (мафического) до кислого. Форма вулканических построек зависит от характера извержений. При спокойных излияниях образуются пологие конусы, сложенные базальтовой лавой, называемые также Щитовыми Вулканами. Фонтанирующие лавы дают шлаковые конусы или Конусы разбрызгивания со склонами крутизной 30-350. У вулканов, выбрасывающих лаву и шлак поочередно, возникают сложные конусы, или Стратовулканы (рисунок 7), сложенные чередующимися слоями, со склонами средней крутизны (обычно 20-300). Немногие вулканы с вязкой лавой образуют пробковые купола, а иногда и своеобразные "иглы".

Формирование вулканической постройки может произойти в результате одного извержения (такие вулканы называют Моногенные), либо в результате многократных извержений (вулканы Полигенные).

Вулканизм проявляется и в виде отдельных вулканических аппаратов центрального типа, и в форме трещинных излияний.

Вулканы трещинного Или Линейного, типа имеют выводное отверстие в форме протяженной трещины (разлома). Извержение происходит или вдоль всей трещины, или в отдельных ее участках. Такие вулканы приурочены к зонам раздвижения литосферных плит, где в результате растяжения литосферы образуются глубокие разломы, по которым внедряются базальтовые расплавы. Активными зонами растяжения являются области срединно-океанических хребтов. Вулканические острова Исландии, представляющие собой выход Срединно-Атлантического хребта над поверхностью океана, являются одной из наиболее вулканически активных частей планеты, здесь расположены типичные трещинные вулканы.

1-3 - разные вулканические толщи, образующие конус вулкана; 4 - молодой вулканический конус, выросший после взрывного извержения и образования кальдеры; 5 - широкое жерло, образовавшееся во время взрыва; 6 - край кальдеры; 7 - молодые лавовые потоки; 8 - близповерхностный магматический очаг; 9 - молодой вулканический очаг, заканчивающийся кратером

Рисунок 7 - Схема строения стратовулкана.

У вулканов Центрального типа извержение происходит через подводящий трубообразный канал - Жерло - проходящий от вулканического очага к поверхности. Верхняя часть жерла, открывающаяся на поверхность, называется Кратер. Кратер представляет собой чашеобразное или воронкообразное отверстие, через которое выбрасывается вулканический материал. Размер кратеров колеблется от нескольких метров до одного километра. В верхней части кратер может иметь расширение, образующееся при взрывах за счет соскальзывания вулканического материала внутрь со стенок воронки, плавления и поглощения лавовым столбом в кратере вышележащего материала, проседаний внутри подводящего канала.

От главного жерла вдоль трещин могут ответвляться второстепенные выводные каналы, давая начало боковым кратерам. Поступающие из кратера вулканические продукты формируют вулканические постройки. Часто под термином "вулкан" и понимают возвышенность с кратером на вершине, образованную продуктами извержения.

Жерла через которые вырываются раскаленные газа и водяной пар называются Фумаролами. Обычно они встречаются рядом как с действующими, так и с вулканами, находящимися в стадии покоя. Их температура колеблется от 100 до 6500.

Выделяют фумаролы выпускающие сернистый газ, они называются Сольфатары. Обычным продуктом является сероводород, который на воздухе окисляется с образованием воды и самородной серы, содержание которой вблизи сольфатар может достигать промышленного значения.

Еще одним важным критерием классификации вулканов служит уровень их активности. По этому критерию вулканы делятся на:

    А) Действующие - извергавшиеся или выделяющие горячие газы и воды в последние 3500 лет (исторический период); Б) Потенциально действующие - голоценовые вулканы, извергавшиеся 3500-13500 лет назад; В) Условно-потухшие вулканы, не проявлявшие активности в голоцене, но сохранившие свои внешние формы (возрастом моложе 100 тыс. лет); Г) Потухшие - вулканы, существенно переработанные эрозией, полуразрушенные, не проявлявшие активности в течение последних 100 тыс. лет.

Из 600 известных сейчас вулканов, действующих в историческое время, две трети сосредоточены в островных дугах вокруг Тихого океана (Мариинские острова, Курильские острова, Япония, Филиппины) или на континентальной стороне границ между плитами (Центральная Америка Анды).

Помимо наземных вулканов насчитывается около 10 000 подводных вулканов высотой не менее одного километра. Большинство из них никогда не поднимались выше уровня моря, но часть из них некогда были вулканическими островами, теперь погруженными вследствие движения плит.

Вулканы выбрасывают материал во всех трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом.

Основной газ, обычно составляющий 75-90 % общего количества вулканических газов, - это водяной пар. Другие га включают азот, кислород, водород (который, сгорая дает воду), двуокись углерода, окись углерода, сероводород, хлор, фтор, серу, двуокись серы, борную кислоту, аммиак, метан, аргон или продукты их реакций.

Температура вулканических газов изменяется от первых десятков градусов до тысячи и более градусов. В целом высокотемпературные эксгаляции (HCl, CO2, O2, H2S и др.) связаны с дегазацией магмы, низкотемпературные (N2, CO2, H2, SO2) образуются как ювенильными флюидами, так и за счет атмосферных газов и подземных вод, просачивающихся в вулкан.

При быстром выделении газов из магмы или превращении подземных вод в пар происходят Газовые извержения. При извержениях такого рода отмечается непрерывное или ритмичное выделение газа из жерла, выбросов нет или очень незначительные количества пепла. Мощные извержения газа и пара пробивают в горных породах канал, из которого выбрасываются обломки пород, образуя вал, окаймляющий кратер. Газовые извержения происходят и через жерло существующих полигенных вулканов (примером служит газовое извержение Везувия в 1906 г.).

Газы выполняют несколько важных функций. Во-первых, во время кристаллизации магмы на глубине они обеспечивают подъем давления до критической величины и вызывают взрыв. Вырываясь на поверхность, газа выбрасывают сгустки или фонтаны жидкой лавы и куски твердых пород разной величины.

Во-вторых, вследствие расширения газов, захваченных лавой, последняя насыщается пузырьками и вспенивается. Такая сильно пористая лава называется вулканическим шлаком, а в застывшем состоянии - пемзой.

В-третьих, высвобождающиеся на глубине газы могут вступать в реакции с породами, через которые они движутся, образуя новые минералы.

В-четвертых, на поверхности из газов путем возгонки образуются самородная сера, хлориды металлов, сульфиды ртути, мышьяка, сурьмы, железа и некоторые другие соединения.

В-пятых, выход горячих газов на поверхность в фумаролах и горячих источниках может продолжаться долгое время после прекращения излияния лавы.

Любая застывшая лава содержит водород и кислород, что подтверждается лабораторными исследованиями. В обсидиане, стекловидной породе, образующейся при быстром застывании лавы, содержится по меньшей мере, несколько весовых процентов воды. Одна разновидность вулканического стекла - перлит, или смоляной камень, при нагревании за счет расширения пара разбухает как кукурузные хлопья, из него получается хороший изоляционный материал.

Вода, следовательно, должна рассматриваться как первичный компонент магмы. Поверхностные или близповерхностные воды тоже могут вовлекаться в вулканический процесс, участвую во фреатических взрывах вроде тех, что произошли в вулканах Кракатау и Таравера.

Жидкими продуктами извержений являются лавы. Лава (От итал. "lava" - затопляю) - это жидкая или вязкая расплавленная масса, поступающая на поверхность при вулканических извержениях. Лава от магмы отличается низким содержанием летучих компонентов, что связано с дегазацией магмы по мере продвижения к поверхности. Характер поступления лавы на поверхность определяется интенсивностью выделения газов и вязкостью лавы. Существуют три механизма поступления лавы - эффузия, экструзия и эксплозия - и, соответственно, три главных типа извержений.

Эффузивные извержения представляют собой спокойные излияния лавы из вулкана.

Экструзия - тип извержения, сопровождающийся выдавливанием вязкой лавы. Экструзивные извержения могут сопровождаться взрывным выделением газов, приводящим к образованию палящих туч.

Эксплозивные извержения - это извержения взрывного характера, обусловленные быстрым выделением газов.

Лавы, как и их интрузивные аналоги, в первую очередь разделяются на Ультраосновные, основные, средние и кислые.

Ультраосновные лавы в фанерозое встречаются очень редко, хотя в докембрии (в условиях более интенсивного притока эндогенного тепла) были распространены значительно шире.

Основные - базальтовые - лавы обычно жидкие, что связано с низким содержанием кремнезема и высокой температурой при выходе на поверхность (около 1000-11000С и более). Благодаря жидкому состоянию они легко отдают газы, что определяет эффузивный характер извержений, и способность разливаться на большие расстояния в виде потоков, а в районах со слабо расчлененным рельефом образовывать обширные покровы. Особенности строения поверхности лавовых потоков позволяет выделять среди них два типа, которым даны гавайские названия.

Первый тип называется Пахоэхоэ (или Канатные лавы) и образуется на поверхности быстро текущих лав. Текущая лава покрывается коркой, которая в условиях активного движения не успевает приобрести существенную мощность и быстро волнообразно сморщивается. Эти "волны" при дальнейшем движении лавы сбиваются и выглядят как уложенные рядом канаты.

Второй тип, называемый Аа-лава, свойственен более вязким базальтовым (или иного состава) лавам. Из-за более медленного течения корка приобретает бoльшую толщину и разламывается на угловатые обломки, поверхность аа-лав представляет собой скопление остроугольных обломков с шиповидными или иглообразными выступами.

Некоторые потоки обладают столбчатой отдельностью, возникающей в результате уменьшения объема при остывании. Другие характеризуются гребнями выдавливания, выпуклостями и гофрировкой на поверхности лавы, лавовыми полостями, образующимися при вытекании жидкой лавы из-под затвердевшей корки, наличием слепков деревьев, воронкообразными капельными конусами, формирующимися на покрытой коркой поверхности лавы при падении на нее небольших порций лавы, выбрасываемой маленькими газовыми струями.

По мере роста содержания кремнезема лавы становятся более вязкими и застывают при более низкой температуре. Если базальтовые лавы сохраняют подвижность при температурах порядка 600-7000С, то андезитовые (средние) лавы застывают уже при 7500С и более. Обычно наиболее вязкими являются кислые дацитовые и липаритовые лавы. Повышенная вязкость затрудняет отделение газов, что может приводить к эксплозивным извержениям. Если вязкость лав высока, а давление газов относительно низкое происходить экструзия. Спецификой отличается и строение лавовых потоков. Для вязких средних и кислых расплавов, характерно образование глыбовых лав.

Глыбовые лавы внешне близки аа-лавам и отличаются от них отсутствием шиповидных и иглообразных выступов, а также тем, что глыбы на поверхности имеют более правильную форму и гладкую поверхность. Движение лавовых потоков, поверхность которых покрыта глыбовыми лавами, приводит к образованию Лавобрекчиевых горизонтов.

При излиянии жидкой базальтовой лавы в воду происходит быстрое застывание поверхности потоков, что приводит к образованию своеобразных "труб", внутри которых продолжает двигаться расплав. Выдавливаясь из края такой "трубы" в воду, порция лавы приобретает каплеобразную форму. Поскольку охлаждение происходит неравномерно и внутренняя часть еще некоторое время продолжает оставаться в расплавленном состоянии, происходит сплющивание лавовых "капель" под действием силы тяжести и веса следующих порций лавы. Нагромождения таких лав называют Подушечными лавами или Пиллоу-лавами (От англ. "pillow" - подушка).

Твердые продукты извержеНий или Пирокластические Породы - твердые обломки, выброшенные при взрыве из вулканического жерла или захваченные фонтанами лавы. Среди них преобладают сгустки лавы, увлеченные стремительными потоками газов и увеличившиеся в объеме на воздухе благодаря расширению содержащихся в них газов. Обычно они переполнены газовыми пузырьками. Обломки уже затвердевшей лавы и других пород, оторванных от стенок подземного подводящего канала, обычно составляют не более нескольких процентов от общего количества выброшенного пирокластического материала.

Пирокластические породы разделяются на Эндокластиты, образующиеся при разбрызгивании и застывании лавы, и Экзокластиты, образующиеся в результате дробления образовавшихся ранее пирокластических пород.

По размеру обломков разделяются на Вулканические бомбы С размером обломков более 50 миллиметров, Лапилли - от 2 до 50 миллиметров, Вулканический песок - 0,1 - 2 миллиметра, Вулканическую пыль - менее 0,1 миллиметра. Вулканический песок и вулканическая пыль объединяются термином Вулканический пепел.

Вулканические бомбы являются наиболее крупными среди пирокластических образований, их размер может достигать нескольких метров в поперечнике. Бомбы образуются из обрывков лав, выброшенных из кратера. В зависимости от вязкости лав обладают различной формой и скульптурой поверхности. Бомбы веретенообразной, каплеобразной, ленточной и кляксообразной формы образуются при выбросах жидких (преимущественно базальтовых) лав.

Веретенообразная форма возникает из-за быстрого вращения маловязкой лавы во время полета.

Кляксообразная форма возникает при выбросах жидкой лавы на небольшую высоту, не успевая отвердеть, при ударе о землю они сплющиваются. Ленточные бомбы образуются при выжимании лавы сквозь узкие трещины, встречаются в виде обломков лент. Специфичные формы образуются при фонтанировании базальтовых лав.

Тонкие струйки жидкой лавы развеваются ветром и застывают в виде нитей, такие формы называют "волосы Пеле" (Пеле - богиня, по преданию, живущая в одном из лавовых озер на Гавайских островах).

Для бомб, образовавшихся за счет вязких лав, характерны полигональные очертания. Некоторые бомбы во время полета покрываются охлажденной затвердевшей коркой, которая разрывается выделяющимися из внутренней части газами. Их поверхность приобретает вид "хлебной корки".

Вулканические бомбы могут быть сложены и экзокластическим материалом, особенно при взрывах, разрушающих вулканические постройки.

Лапилли (От лат. "lapillus" -- камешек) представлены округлыми или угловатыми вулканическими образованиями, состоящими из застывших в полете кусков свежей лавы, старых лав и чуждых вулкану пород.

Наиболее мелкий пирокластический материал составляет Вулканический пепел. Большая часть вулканических выбросов осаждается вблизи вулкана. В качестве иллюстрации этого достаточно вспомнить засыпанные пеплом при извержении Везувия в 79 году города Геркуланум, Помпею и Стабию. При сильных извержениях вулканическая пыль может выбрасываться в стратосферу и во взвешенном состоянии перемещаться воздушными потоками на тысячи километров.

Первоначально рыхлые вулканические продукты (называемые "Тефра") впоследствии уплотняются и цементируются, превращаясь в Вулканические туфы. Если обломки пирокластических пород (бомб и лапиллей) цементируются лавой, то образуются Лавобрекчии. Специфичными, заслуживающими особого рассмотрения, образованиями являются Игнимбриты (От лат. "ignis" - огонь и "imber" - ливень).

Игнимбриты представляют собой породы, состоящие из спекшегося пирокластического материала кислого состава. Их образование связано с возникновением Палящих туч (или пепловых потоков) - потоков раскаленного газа, капель лавы и твердых вулканических выбросов, возникающих вследствие интенсивного импульсного выделения газов при извержении.

Как только вулканический материал попадает на земную поверхность, он тут же становится объектом медленных процессов выветривания и эрозии. Особенно уязвим пирокластический материал вследствие своей характерной структуры, большой площади поверхности и высокой пористости. Потоки лавы, дайки и вулканические некки более устойчивы, но также не вечны.

Размыв дождевой водой и потоками, сопровождающийся деятельностью ледников, подземных вод и ветра, постепенно разрушают вулканические конусы и от них остаются только группы невысоких холмов или даже равнина вокруг остатков некка и похожие на крепостные стены фрагмента ранее существовавшего и ныне почти уничтоженного вулканического конуса.

Проседания и взрывы также отражаются на устойчивости вулканических построек. У спящего вулкана могут быть вспышки активности, которые восстанавливают его и компенсируют ущерб, нанесенный предшествующей эрозией.

В морских бассейнах склоны вулканических построек подвергаются волновому действию, при этом небольшие конусы могут быть разрушены всего за несколько месяцев.

Несмотря на активные процессы разрушения, большие объемы вулканических пород сохраняются продолжительные отрезки геологического времени. Это позволяет подробно изучать их минералогические, химические и текстурно - структурные особенности, что способствует выделению классификационных признаков и определению их роли и места среди магматических горных пород.

Похожие статьи




Эффузивный магматизм и его горные породы - Магматические горные породы и принципы классификации

Предыдущая | Следующая