ВУЛКАНИТЫ

 

 

Термин агломерат. СТРУКТУРЫ ВУЛКАНОКЛАСТИЧЕСКИХ ПОРОД

 

 

 

Структуры, так же как и текстуры вулканокластических пород зависят от эндогенных и экзогенных процессов и формируются в зависимости от условий минералообразования при застывании магматического расплава, характера и степени магматического раздробления во время извержения, условии седиментации исходного материала, наличия и типа посторонних примесей и условий диагенеза обломочного материала.

 

Общая характеристика структур

 

Структура породы определяется степенью кристалличности, величиной составных частей как абсолютных, так и относительных, формой составных частей и соотношением обломков и цемента.

 

Степень кристалличности обусловливает полнокристаллическую, стекловатую и другие структуры. В зависимости от степени кристалличности лавы, вулканом выбрасываются обломки стекла, кристаллов или эффузивных пород, которые являются исходным материалом для образования туфов, а последующая дифференциация и сепарация этого материала в воздухе по крупности и плотности отделяет пористые обломки от плотных, крупные от мелких, легкие от тяжелых. Вследствие этого в природе присутствуют скопления обломочного материала, где в разных количествах присутствуют обломки стекла, кристаллов или пород. Это определяет выделение трех типов основных структур — внтрокластической, кристаллокласти- ческой и литокластической и ряда смешанных структур, таких как лито- кристаллическая, витрокристаллическая и др.

 

Величина составных частей вулканокластических пород (абсолютная и относительная), так же как и для осадочных пород, является одним из наиболее важных свойств, определяющих структуру. По абсолютной величине обломков структуры выделяются по принятым размерностям литологических разностей (размер фрагментов в мм).

1.         Глыбовая или блоковая                   более 200

2.         Агломератовая                     50—200

3.         Псефитовая                            . 2—50

4.         Псаммитовая 2—0,1

5.         Алевритовая              0,1—0,01

6.         Пелитовая                 менее 0,01

 

Термин «агломерат» введен Ч. Лайэлем. Под агломератом он подразумевал грубую брекчию, состоящую из глыб горной породы, выброшенной из вулкана и представляющей собой главным образом угловатые обломки диаметром 2—3 м.

 

Выделение структур, обусловленных относительной величиной составных частей, предложено автором еще в 1946 г. [75] и получило признание. Для этих структур принят корень «класто»  . Получились типы структур: порфи- рокластические, гетерокластнческие, гомеокластические и др.

 

Для грубообломочных пород корнем структуры взят «обломок». И поскольку принят корень русского происхождения, необходима и соответствующая приставка; равномернообломочная, неравномернообломочная и др.

 

В зависимости от относительной величины обломков для грубообломочных вулканокластических пород нами выделены следующие структуры:

1)        агломератовая (глыбовая, псефитовая), равномернообломочная;

2)        агломератовая (глыбовая, псефитовая), неравномернообломочная;

3)        агломератовая (глыбовая, псефитовая) порфирокластнческая.

Для пепловых вулканокластических пород, сложенных обломками кристаллов, стекла и эффузивов выделены:

1)        гомеокластическая (равномернообломочная);

2)        гетерокластическая (неравномерообломочная);

3)        порфирокластнческая (выделение крупных обломков среди основной массы) [75].

Форма составных частей. В изверженных породах она связана с условиями кристаллизации магмы. Здесь могут развиваться идиоморфные, ксеноморфные кристаллы, микролиты, а в эвтектических смесях прорастание одних кристаллов другими.

В осадочных (обломочных) породах форма составных частей связана со степенью окатанности.

 

В вулканокластических породах форма составных частей зависит от типов извержения, состава первичного материала, условий его отложения и среды, в которой он отлагается. При извержениях вулканскою типа происходит дробление кристаллов, а при извержении жидкой лавы, как, например, в 1976 г. на Южном прорыве БТТИ и при более ранних извержениях Плоского Толбачика выбрасывались хорошо отпрепарированные кристаллы плагиоклаза диаметром до 3 см и более. Пирокластические потоки в процессе движения и самовзрывания глыб в полупластичном состоянии также дают отпрепарированные кристаллы с первичными гранями.

 

Гавайские извержения дают стекло волосовидной формы с волокнами до 1 м и более при диаметре менее 1 мм (Гавайские вулканы, Плоский Тол- бачик). При извержениях этого же типа образуется весьма пористый (пенистый) шлак с крупными порами. Извержения катмайского, плинианского и вулканского типов при выбросе продуктов кислой магмы дают весьма пористую пемзу. Извержения, сопровождающиеся дроблением шлака, дают угловатый и округлый, иногда каплеобразный материал, а дробление кислых пемз дает своеобразные фигурные пеплы.

 

Изучение формы обломков вулканического стекла показало, что они напоминают раздробленную пемзу. В зависимости от степени дробления пемзы обломки приобретают различную форму. Если раздробленный материал тонковолокнистой пемзы имеет псаммитовый размер, то обломки приобретают острореберную форму, образуя различные изогнутые волокна, рогатки, рогульки, треугольники с вогнутыми краями. По мере дальнейшего дробления гложные обломки распадаются на более простые составные части острореберной формы, свойственной алевритовому материалу. Если алевритовый материал в дальнейшем дробится до размера пелитовых частиц, то форма их значительно упрощается и становится преимущественно угловатой. Псефнто- вые обломки, сопровождающие описываемые пеплы, обычно представлены пемзой. Форма их более простая, угловатая пли округлая. Базальтовые вулканы извергают пепел в виде рваных комков лавы, а андезитовые — угловатые обломки.

 

В процессе формирования пирокластическнх потоков при пластичной лаве комки лавы диаметром 0,1—1 м приобретают округлую форму и па- званы мной бомбоидами [88], а при извержении слабопластнчного материала андезитового состава в результате самовзрывания и движения глыб в пирокластическнх потоках они приобретают также округлую форму, напоминая конгломерат, но с шероховатой поверхностью глыб, что является отличительным признаком. Подводные излияния дают подушечные лавы с разнообразными округлыми глыбами лавы (шары, караваи, подушки, баллоны и пр.). При этих же подводных извержениях образуются гиалокластпты, с обломочным материалом острореберной и угловатой формы. Наземные извержения лавовых потоков среднего и кислого состава дают глыбовый угловатый материал, а жидкие лавы — шары, плиты и угловатый шлак. Однако наиболее интересные формы обломочного материала образуются при извержении жидких и пластичных лав во время гавайских и стромболианских извержений, когда в воздухе формируются разнообразные фигурные бомбы, являющиеся украшением и гордостью музеев.

 

Таким образом, структуры вулканокластических пород по форме составных частей весьма разнообразны и еще не систематизированы, чтобы можно было дать здесь их классификацию. Однако нами еще в 1946 г. выделена структура, обусловленная наличием волосовидных обломков стекла. Впервые волосовидные образования обсидиана (волосы Пеле) были описаны на о. Гаваи В. Эллисом. Структура, характеризующаяся волосовидными обломками названа мной «комекластикой»  .

 

Форма обломков витрокластических туфов, как уже было отмечено выше, находится в зависимости от их размеров. Наиболее сложную форму имеют псаммитовые обломки и по мере уменьшения или увеличения размера обломков, формы их упрощаются: в псефитовых разновидностях они становятся угловатыми и округлыми, в алевритовых — острореберными, в пелитовых — угловатыми.

 

Зависимость формы составных частей от их размеров позволяет в вит- рокластических туфах сочетать форму составных частей с абсолютной величиной обломков. Следовательно, по форме составных частей без учета крупности материала может быть выделена только одна структура — комекла- стическая.

 

В  3 приведены структуры, выделенные в зависимости от абсолютной величины обломков и их агрегатного состояния.

 

Соотношение обломков и цемента. В вулканокластических породах благодаря наличию таких неустойчивых компонентов, как обломки стекла и стекловатых эффузивов, происходит более интенсивное разложение обломочного материала и следовательно выполнение межобломочных пространств и цементации породы.

Структурные признаки вулканокластических пород, зависящие от цемента, определяются типом цемента, составом цемента, относительным количеством и физическим состоянием его (пористостью).

 

В вулканокластических породах наблюдается цемент четырех типов: 1) образовавшийся за счет разложения обломков стекла; 2) образовавшийся за счет привнесенного материала; 3) лавовый; 4) образовавшийся за счет плавления обломков (спекания). В первом случае цементом является преимущественно глинистое вещество типа монтмориллонитовых, бейделлитовых, ферригаллуазитовых и других глин и значительно реже опал и кальцит, во втором — чаще всего привнесенный хемогенный материал. Базальный цемент может образоваться в результате разложения обломков стекла, переходящего при этом во вторичные минералы, лишь тогда, когда в первичной рыхлой породе, кроме обломков стекла, присутствуют обломки кристаллов. Причем в первую стадию разложения будет образовываться цемент соприкосновения, поровый и др.

Структуры вулканокластических пород в зависимости от величины обломков и агрегатного состояния

 

Цементация вулканокластического материала гидрохимическим путем во многом аналогична цементации оеадочно-обломочного материала и отличается только тем, что в первом случае очень часто образуется цемент за счет разложения обломков стекла, входящих в состав самой породы, поэтому структуры вулканокластических пород определяются взаимоотношением обломков и цемента.

 

В тех случаях, когда цементация породы происходит за счет разложения стекла или привносом цементирующей массы в вулканокластических, как и в осадочных породах, образуются следующие типы цемента: 1) ба- зальный, 2) соприкосновения, 3) пор (поровый). Такие типы цемента, как крустификационный, регенерационный и кристаллический, развиваются очень редко. Они скорее свойственны метаморфизованным иирокластическим породам, т. е. туфоидам, где опал переходит в кварц и появляются карбонаты.

 

Вулканокластические породы также цементируются лавой — первичной и вторичной.

Цементация в кластолавах происходит при захвате лавой обломочного материала. В породе можно наблюдать обломки лавы, погруженные в лаву. При различных составе, цвете и текстурах это видно макроскопически на армянских туфолавах (кластолавах) Арагацкого месторождения.

 

Цементация в кластолавах происходит вторичной лавой в результате вторичного перегрева и сплавления мелкообломочного лавового материала, заключенного между более грубым обломочным материалом . Тонкообломочный материал переплавляется, иногда вспучивается и превращается во вторичную лаву. Цементация в лавобрекчиях происходит при однородном составе лавы и цемента.

 

Вместе с тем вулканокластическим породам присущи и особые виды цементации пород. К ним относится сваривание и спекание обломочного материала в агллютинатах, игнимбритах и игниспумитах п своеобразная цементация в кластолавах и лавобрекчиях.

Спекание происходит обычно в агллютинатах, когда пластичные обломки лавы, падая один на другой, скрепляются при помощи тончайшего слоя расплавленного материала. Вследствие однородности состава и небольшой толщины расплавленного материала соединительный слой выделить очень трудно. Спекание туфов происходит путем расплавления обломков стекла и пемз у контактов без деформации обломочного материала. Этот процесс обычно наблюдается в нижних и верхних частях игнимбритовых пирокластических потоков и при относительно слабом спекании отложений пирокластических потоков, как это наблюдается в армянских туфах Еревано-Ленинаканского типа.

 

Сваривание в игнимбритовых пирокластических потоках происходит в результате вторичного разогрева разнородного обломочного материала, когда мелкие обломки стекла, расплавляясь, цементируют более крупные обломки пемзы, кристаллы и чуждый материал. Между обломками (с постепенным переходом) наблюдается стекловатая цементирующая масса. Обломки стекла и пемзы при этом деформируются.

Сваривание в игниспумитовых потоках более сильное, чем в игнимбритах, вследствие того, что в процессе извержения пирокластического потока обломочный материал находится в расплавленном состоянии, что приводит к общему сплавлению и как бы образованию вторичной лавы. При этом обломочный материал (стекло, пемза) полностью теряет первичную форму, создавая общий лавовый фон. При малом количестве чуждого материала выделить участки сваривания (сплавления) практически невозможно, по когда в породе присутствует значительное количество чуждого обломочного материала, создается впечатление цементации лавой обломочного материала, несколько напоминая кластолаву.

 

В ряде пунктов Восточной Камчатки вблизи Жупановского комбината можно наблюдать спекание и сваривание обломочного материала различной степени: без деформации обломочного материала и переплавления его, иногда вместе с чуждыми обломками, до такой степени, что отличить их от лав можно лишь путем прослеживания постепенных переходов в нижних и верхних частях потоков.

 

Сваривание в агломератовых пирокластических потоках происходит вследствие вторичного перегрева, и вблизи крупных грыб мелкообломочный материал превращается во вторичную лаву, где часто невозможно отделить цементирующую лаву от обломков.

Следует также отметить особый вид цементации «уплотнения», свойственный только ппрокластическпм породам. Такая цементация возникает в мелкообломочном, фигурном, обычно витрокластическом материале, когда крючковатые обломки стекла в результате уплотнения приобретают компактность.

 

Виды структур

 

Витрокластические структуры. Группа витрокластических структур характеризуется преобладанием обломков вулканического стекла. Форма обломков, как правило, остроугольная с вогнутыми очертаниями, напоминающими измельченную пемзу. По мере уменьшения размеров частиц они становятся более угловатыми. В этой группе выделено четыре структуры, из которых первые три различаются по гранулометрическому составу, а последняя отличается от остальных формой обломков, свойственной исключительно витрокластическим туфам. Все витрокластические структуры были объединены под одним общим названием «пепловая структура», введенным в 1893 г. Мюгге. Эти структуры следующие.

 

Пелитовая витрокластическая структура присуща туфам и туффи- там, состоящим преимущественно из угловатых и остроугольных обломков вулканического стекла размером до 0,01 мм ( 20, а).

Алевритовая витрокластическая структура также характеризуется преобладанием обломков вулканического стекла угловатой и остроугольпой формы с размерами обломков, колеблющимися от 0,01 до 0,1 мм ( 20, б).

 

Псаммитовая витрокластическая структура аналогична предыдущим, но отличается размерами обломков стекла, достигающих 2 мм. Обломки стекла в туфах кислого состава дают большое разнообразие остроугольных и угловатых форм ( 20, в). Основные породы дают обломки стекла угловатоостроугольной формы.

 

Коме пластическая структура выделена по форме обломков, которые, как правило, представлены стеклом. Образуется она при «раздувании» жидкой лавы, в результате чего на Плоском Толбачике стеклянные нити имели длину более 1 м. При дроблении тонковолокнистой пемзы образуются нити при отношении диаметра к длине 1 : 10 и более.

 

Кристаллокластические структуры. Кристаллокластические структуры присущи вулканокластнчееким породам, состоящим из угловатых обломков, главным образом кристаллов. Иногда в небольшом количестве присутствуют обломки стекла или эффузивных пород. Кристаллокластические структуры разделяются по гранулометрическому составу.

 

Алевритовая кристаллокластическая структура характеризуется преобладанием обломков кристаллов размерами до 0,1 мм ( 20, г).

Псаммитовая кристаллокластическая структура свойственна туфам и туффитам, состоящим из обломков, главным образом кристаллов размерами от 0,1 до 2 мм ( 20, d).

Псефитовая кристаллокластическая структура встречается редко. Она присуща туфам, состоящим из обломков кристаллов размерами более 2 мм в поперечнике. Часто такие кристаллы сохраняют свою первичную огранку (идиоморфизм). Извержения вулкана Плоского Толбачика и Большого трещинного Толбачикского извержения 1975—1976 гг. характеризуются выбросом кристаллов и сростков плагиоклаза размерами до 3 см в поперечнике, редко больше. В прикратерной части Плоского Толбачика, по наблюдениям 1977 г., на отдельных участках выдувался мелкообломочный материал и обнажались прослои, обогащенные кристаллами.

 

Литокластические структуры. Литокластические структуры характеризуются преобладанием обломков эффузивных пород. Форма обломков округлая, эллипсоидальная или угловатая. Последняя развита в псефитовых литокластических базальтовых туфах. Обломки могут быть пористыми или плотными независимо от состава. Туф, состоящий из обломков пемзы, имеет особую пемзокластическую структуру, которая является разновидностью лп- токластической структуры ( 20, е).

 

Структуры, выделяемые по абсолютной величине обломков.

Псаммитовая литокластическая структура с обломками лавы до 2 мм в поперечнике.

Псефитовая литокластическая структура с обломками лавы от 2 до 50 мм в поперечнике.

Агломератовая литокластическая структура с глыбами от 50 до 200 мм.

Блоковая литокластическая структура с обломками более 200 мм ( 21, а).

Структуры, выделяемые по относительной величине обломков. Агломератовая равномернообломочная макроструктура характеризует породу, состоящую из глыб, обломков и бомб, в которых основная масса составляющих ее частей имеет примерно одинаковую величину ( 21, б).

 

Агломератовая неравномернообломочная макроструктура характеризует породу, состоящую из обломков, глыб или бомб различных размеров. Она наиболее часто развита в агломератовых туфах ( 21, s).

Агломератовая порфирокластическая макроструктура представляет собой частный случай неравномернообломочной текстуры, в которой наряду с основной, более или менее равномернообломочной массой присутствуют крупные глыбы ( 21, г).

Для мелкообломочных пород, определяемых под микроскопом, в отличне от грубообломочных целесообразно ввести термины с корнями древних языков: гомеокластическая, гетерокластическая н др.

 

Гомеокластическая структура свойственна туфам, состоящим из разных по размерам обломков. Наиболее хорошо выражается эта структура в кристаллокластических туфах, в псаммитовых литокластических туфах, в пелитовых и алевритовых витрокластических туфах (см.  20, а, г).

 

Гетерокластическая структура характеризует вулканокластнческие породы с различными размерами составных частей. Чаще всего гетерокластическая структура встречается в смешанных туфах, состоящих из обломков стекла, кристаллов и обломков пород ( 20, ж).

Порфирокластическая структура представляет собой частный случай гетерокластической структуры, когда среди мелких обломков основной массы рассеяны крупные обломки. Порфировые включения обычно представлены кристаллами, а основная масса — обломками стекла ( 20, з).

 

Структуры, выделяемые по взаимоотношению обломков и цемента.

Структура базального цемента обычно образуется в вулканокластических породах при преобладании двух фракций: тонкообломочного стекла и более крупных фрагментов. Тонкообломочный материал обычно разлагается быстрее и без сохранения реликтов. Таким образом, более крупные обломки оказываются погруженными в опалово-глинпетую массу. В древних толщах эти структуры сохраняются. Более крупные обломки стекла оставляют хорошо заметные реликтовые очертания ( 22, а).

Структура цемента соприкосновения характеризует породу, в которой цементирующая масса приурочена только к контактам обломков ( 22, б).

Структура заполнения пор развивается в породах с более или менее равномерным обломочным материалом, пустоты между которым выполнены цементом, чаще это опалово-глинистый материал, образующийся за счет обломков стекла.

Агглютинатовая структура (спекшихся туфов) характеризуется Припоем обломочного материала лавовым веществом, иногда без деформации обломочного материала

 

Игнимбритовая структура обусловлена цементацией расплавленных деформированных обломков стекла и пемзы. Часто в породе присутствуют линзообразные стекловатые обособления (фьямме) ().

Игниспумитовая структура характеризуется вторичной флюи- дальностью, образованной за счет переплавления и деформации обломочного материала

 

Первично -кластолавовая структура свойственна породам, состоящим из обломочного материала, сцементированного лавой, отличной от обломочного материала составом, структурой или цветом, поскольку лава может проникать только между более или менее крупными глыбами, и их цементировать. Первично-кластолавовая текстура характеризует макроструктуру породы (см.  15, а).

 

Вторично -кластолавовая структура возникает в породах, когда мелкообломочный материал, расположенный между крупными глыбами, переплавляется и превращается в лаву. Цемент часто пористый, в нем иногда сохраняются и мелкие обломки, обнаруживаемые под микроскопом ( 22, г).

 

Брекчиевая структура характеризует грубообломочную породу, в которой глыбы лавы сцементированы лавой такого же состава, текстуры и цвета.

 

Структуры смешанных пород. Весьма разнообразны структуры смешанных пород — туффитов. Смешение пирокластпческого и терригенного материала, окатанного, угловатого, глинистого, а также смешение пирокластпческого и хемогенного (кремнистого, карбонатного, железистого) и смесь пи- рокластического и органогенного дают большое количество специфических структур, к сожалению, пока малоизученных.

Туфодиатомитовая структура характеризуется примерно равным количеством остроугольных обломков кислого вулканокластпческого стекла и обломков-панцирей диатомей, сцементированных опалово-глиннетой массой ( 23, а). Аналогичные смешанные структуры весьма разнообразны: ту- фотерригенная ( 23, б), туфокарбонатная ( 23, в), туфогалоидная ( 23, г) и многие другие.

 

 

К содержанию книги: ВУЛКАНИТЫ. Вулканические горные породы

 

 Смотрите также:

 

Лавовые потоки. Минералы в вулканической лаве

Потоки лав по внутреннему строению и рельефу кровли разделяются на глыбовые, монолитные, подушечные и гиалокластитовые.

 

Что такое вулканы – каких типов бывают вулканы – космическая...

Ведь лава—это и есть магма, но только излившаяся на поверхность. Поэтому вулканологи с особым интересом и подчас не без риска изучают извержения вулканов...