ВУЛКАНЫ

Главные разновидности лав. Базальтовая магма. Плагиотолеиты. Андезитовые и дацитовые магмы

По соотношениям окислов металлов—кальция, калия, натрия и алюминия—базальтовые магмы делят на три главных типа: известково- щелочную, или нормальную, глиноземистую и щелочную. В известково-щелочной, или нормальной, магме молекулярные количества окислов металлов определяются соотношением: Ca0+K20+Na20>Al203>K20+Na20.

Базальтовая магма, имеющая повышенный относительно нормальной процент содержания железа, называется толеитовой, а образованные ею базальты—толеитами. Они соответствуют по химическому составу смеси минералов, состоящей поровну из плагиоклаза-лабрадора и железомаг- незиального гиперстена. Глиноземистая магма отличается повышенным (более 16,5%) содержанием окисла алюминия. Эта магма ассоциируется с нормальной в зонах переходов от океанической литосферы к континентальной, где образует глиноземистые базальты и андезиты.

В щелочной не- донасыщенной кремнекислотой магме К2 0+Ыа2 0>А12 0з. Она образует щелочные базальты, содержащие кристаллы оливина. При дифференциации этой магмы образуются фоноли- ты и трахиты. Фонолиты (звенящий камень) имеют темную окраску, состоят из щелочных полевых шпатов, щелочного пироксена и роговой обманки. Трахиты имеют серую окраску, состоят из щелочных кали- натровых полевых шпатов, ортоклаза и других минералов.

Все три перечисленных выше вида магмы при их дифференциации образуют серии все более кислых вулканических пород. Наиболее распространенные из них показаны на помещенном выше рисунке.

Лабораторными исследованиями и геологическими наблюдениями установлено, что толеитовая магма выплавляется на глубинах 15—30 км, глиноземистая — на глубинах 40 — 70 км, щелочная—на глубинах 70— 150 км. Чем больше давление, при котором происходит выплавление той или иной магмы, тем больше в ней содержание калия и натрия.

Наблюдается приуроченность каждой из трех главных базальтовых магм к определенным областям развития вулканизма. Так, продукты толеитовой магмы развиты в сре- динно-океанических хребтах, на океанических островах, на океанической стороне островных дуг, в некоторых континентальных лавовых нагорьях. Продукты глиноземистой магмы приурочены к тыловым частям островных дуг, к молодым горным сооружениям на краях континентов.

В последние годы глиноземистые базальты обнаружены на срединно- океанических хребтах. Это так называемые плагиотолеиты. Щелочные базальты, трахиты и фонолиты широко распространены на океанических островах, во впадинах некоторых окраинных континентальных морей, в срединно-континентальных разлом- ных зонах—в рифтовых впадинах. Щелочные базальты встречаются и на периферии срединно-океанических подводных хребтов.

В зависимости от кислотности магм изменяются свойства образованных ими лав. Базальтовые магмы имеют высокую температуру расплава (1200—1300° С) и небольшую вязкость. Они легко отдают растворенные в них пары воды и газы, далеко растекаются от мест извержения, образуют большие потоки и обширные покровы. При извержениях базальтовых лав иногда образуются фонтаны высотой в несколько сот метров. Однако сильных вулканических взрывов при этом не происходит. Брызги жидкой расплавленной магмы образуют своеобразные хлопьевидные и ленточные вулканические бомбы и много мелких частиц.

Андезитовые и дацитовые магмы имеют менее высокую температуру расплава (800—1000° С). Для них характерна большая вязкость, и они с трудом отдают растворенные в них пары воды и газы. При извержениях этих магм происходят сильные взрывы (эксплозии). Магма дробится и распыляется, образует эксплозивные обломочные магматические породы — пирокласты (от греческих слов: "пир"— огонь, "кластикос"—раздробление) . В зависимости от величины частиц раздробленной лавы пирокласты подразделяются на вулканические бомбы (диаметром более 30 мм), лапилли, или камешки (2 — 30 мм), вулканический песок (ОД— 2 мм), вулканический пепел (менее 0,1 мм). Вулканический пепел иногда называют тефрой (по-гречески "пепел") . Он состоит из обломков вулканического стекла, кристаллов полевых шпатов и других минералов. Объемы пирокластов при взрывных извержениях бывают очень большими. Так, например, вулкан Тамбора в Индонезии в 1815 г. изверг около 150 куб. км пирокластов, вулкан Косигуина в Центральной Америке в 1835 г.—35 куб. км и т. д. В своей совокупности вулканы мира извергают пирокластов примерно в 6 раз больше, чем лав.

Разные по кислотности магмы образуют разные по строению вулканы. Жидкие базальтовые магмы формируют обширные лавовые покровы, потоки, плоские вулканические лавовые щиты. Извержения этих базальтовых лав приурочены к трещинам, но могут быть и центральными— связанными с каналами. Базальтовые щиты иногда достигают больших размеров. Диаметр их основания—до 100—120 км. По мере опустошения магматического очага, находящегося под базальтовым щитом, происходит обрушение его вершины. Щит осложняется провалом, который называется вулканической кальдерой. Размеры кальдер могут достигать 20 — 25 км в диаметре. На склонах щита образуются радиальные разломы, по которым развиваются линейные провалы—рифты. К ним бывают приурочены выбросы магмы, образование побочных (называемых паразитическими) кратеров.

Вследствие дифференциации магмы в очаге под вулканом увеличивается кислотность и вязкость извергаемых лав. Впоследствии в кальдере формируется центральный вулканический конус. Он сложен слоями базальтово-андезитовой лавы, чередующейся со слоями пирокластов. Возникает слоистый вулкан (стратовул- кан). С ростом его конуса последующие прорывы магмы через центральный канал все более затрудняются— канал закупоривается застывшей лавой. Поэтому магма прокладывает путь по трещинам, секущим склоны конуса, прорывается у его подножия и т. д. В местах прорыва возникают побочные (паразитические) кратеры, на которых вырастают паразитические конусы, сложенные шлаковой лавой либо пирокластами. Иногда они достигают больших размеров, соизмеримых с главным конусом. При извержениях кислой и вязкой дацитовой магмы из паразитических кратеров "выдавливаются" лавовые купола диаметром 1 — 2 км и высотой 0,5—1 км. Такие же лавовые купола-пробки иногда "выдавливаются" и из главного кратера. Купола, образованные очень вязкой лавой, называют экструзивными.

При очень кислой и вязкой лаве извержения сопровождаются настолько сильными взрывами, что из кратеров выбрасываются огромные потоки раскаленных пирокластов, взвешенных в раскаленных же вулканических газах. Эти потоки с большой скоростью распространяются по впадинам рельефа на десятки километров от вулкана. Они легко преодолевают возвышенности, переваливая из одной долины в другую. Такие раскаленные пирокласты спекаются и образуют покровы так называемых игним- бритов (от латинских слов "игнис"— огненный и "имбер"— ливень). Последние особенно часто формируются при образовании взрывных вулканических кальдер.

При исключительно сильных вулканических взрывах выбрасываются огромные объемы пирокластов, и конус вулкана разрушается. На его месте образуется взрывная воронка, или эксплозионная кальдера типа Кракатау (по кальдере Кракатау в Большом Зондском проливе). Кольцевая возвышенность, оставшаяся от конуса, называется соммой (по названию древнего вулкана Сомма, бывшего на месте Везувия). На склонах кальдеры и на ее днище возникают эксплозивные кратеры. В дальнейшем в кальдере вырастает центральный конус молодого стратовулкана либо насыпной пирокластический конус. Возникает сложное строение вулкана типа Сомма-Везувий.

Строение вулканов еще более усложняется при перемещении центра вулканических извержений вдоль по разлому, на который насажен вулкан. В результате этого формируются вытянутые вулканические кряжи, сложенные рядами конусов, кальдер, лавовых куполов. Еще чаще возникают большие кольцевые вулкано-тек- тонические структуры, где по кольцевому разлому древней кальдеры насажены молодые вулканические конусы, лавовые купола, кратеры.

Вокруг активных вулканов происходят выделения вулканических газов и паров воды. Их струи называют фумаролами (от итальянского слова "фумаре"—дымить). По температуре выходящих газовых струй и по составу газов различают: сухие фумаролы (1000 — 650° С), кислые (650 — 400° С), щелочные (400 — 200° С), сернистые, или сольфатары (300—100°С), углекислые, или мо- фетты (менее 100°С). В периоды между извержениями активные вулканы проявляют фумарольную и соль- фатарную деятельность. Вокруг таких вулканов располагаются геотермальные поля с горячими источниками, гейзерами, струями пара.