ВУЛКАНИТЫ

 

 

ТЕФРА. ТЕФРОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ. Вулканский, стромболианскнй и пелейский тип извержения

 

 

 

Тефровые отложения по условиям образования наиболее примитивные из всех обломочных вулканических образований. Они представляют собой накопления ювенильного пирокластического материала автохтонного происхождения. Иными словами, это пирокластика, выпавшая непосредственно из атмосферы вслед за извержением и впоследствии не перемещенная. В зависимости от типа магмы и типов извержений тефровые отложения приобретают своеобразные текстуры, структуры, определенную крупность материала и соответствующее агрегатное состояние. Основные лавы дают шлаки, разнообразные бомбы и глыбы, а кислые — распыленную тонкую пирокластику, пемзы и т. д.

 

Иногда тефра в ирикратерпых частях спекается, образуя агглютинаты. Часто тефра засоряется обломками фундамента и формируются ксенотуфы, а своеобразие отложения топкого материала обусловливает образование мелких пеп- ловых шариков величиной с горошину. Такие отложения носят название пизо- литовых туфов. Эти отложения представляют собой своеобразную тефру и поэтому рассматриваются отдельно.

 

Поскольку тефра ио мере удаления от кратера дифференцируется ио крупности, удельной массе и агрегатному состоянию, ее удобнее рассматривать и пределах трех зон: 1) прпкратсриой, 2) промежуточной, 3) удаленной .

 

Тефровые отложения прикратерной зоны

 

В прикратерной зоне, как правило, отлагается более крупный материал. В зависимости от типов извержения он обладает различной пористостью. Стромболианскпе и гавайские газонасыщепные извержения часто дают пористые шлаки, а зулканскне—плотные и слабоиористые глыбы. В перерывах между извержениями в кратере застывает лава и образуется плотная пробка. При взрывах материал пробки дробится на угловатые плотные блоки. Крупность материала различна от псефитового до блоков диаметром в несколько метров. При формировании шлаковых конусов наблюдается интересная закономерность — более плотные (тяжелые) обломки и бомбы отлетают от кратера дальше, чем пористый легкий шлак; они накапливаются у подножия конусов вместе с нсилово-лаииллневым материалом, создавая своеобразные порфировые структуры. Это объясняется способностью плотных бомб преодолевать сопротивление воздуха.

 

Накопление тефры в зависимости от типов извержений различно. Извержения гавайского типа или близкие к ним, как, например, па Южном прорыве БТТИ, 1976 г., дают легкий весьма пористый шлак и разнообразные фигурные бомбы, отпрепарированные мегакрислаллы плагиоклаза, волосы Пеле и слабо- пористые обломки и глыбы.

 

Преобладающие размеры обломочного материала 5—30 см. Иногда образуются крупные плитообразпые бомбы. В шлаковых конусах Амурско-Уссу- рийекой низменности в нижней части Барановского и Сельского Сипдинского вулканов залегают лепешкообразные бомбы диаметром до 2 м и толщиной около 0,5 м (см.  34, б). У подножия вулкана Зимина бомбы достигают диаметра от 2—3 до 10 м при толщине 0,3—0,5 м. При нагромождении весьма пластичного грубообломочпого материала в прикратерной части образуются агглютинаты.

 

Стромболианскпе извержения также дают фигурные бомбы, но шлаковый материал более плотный. В районе Северного прорыва БТТИ бомбы часто достигают 1 м, редко 2 м в поперечнике (см.  27). Иногда етромболиан- ские извержения дают лапиллиево-пеиловый материал с редкими бомбами до 20 см. Так, например, мелкие шлаки, слагающие побочный вулканический конус Такетоми вулкана Алаид, образовавшийся в 1934 г., имеют мощность прослоев иеефито-пеплового материала у кратера 1 —10 см ( 60), а в 400 м от некка, где слои приобретают почти горизонтальное залегание, снижаются до 2 см и менее. Слоистость обусловлена выбросом и отложением обломков разной крупности, причем в пределах прослоев дифференциация материала ио крупности не наблюдается, вероятно, вследствие небольшой высоты выпадения пирокластики. Отсутствие сортировки обломочного материала по крупности вообще типично для прикратерных отложений. Следует отметить, что продукты извержений стромболиапского типа весьма распространены в областях современного вулканизма, поскольку в настоящее время наиболее интенсивно проявляется основная подкоровая магма. Во внутренних стенках кратера вулкана Авача можно наблюдать несогласие напластования извержений 1926, 1938 и 1945 гг., вследствие разрушения прикратерпой части взрывами. Ниже идут более древние отложения, хорошо видные во внутренних стенках кратера, высотой более 200 м. Горизонт шлака 1945 г. имеет мощность до 12 м. Он состоит из «рваных» обломков пористого базальта размером до 20 см, преобладают обломки 5—10 см. В отложениях наблюдается едва заметная слоистость, обусловленная различной интенсивностью извержения. В верхней части (3—5 м) шлак приобрел ярко-красный цвет и частично спекся, вероятно, в результате последующего окисления. Ниже залегают более сложные нрикратерные образования: пласты шлака, агглютинаты, отложения раскаленных лавин и лав предыдущих извержений. На отдельных участках породы интенсивно изменены фумаролами (аргнллнтизировапы).

 

Извержения вулканского типа характеризуются выбросом раскаленного не светящегося материала, свойственного более вязкой магме п в периоды возобновления извержений после образования кратерных пробок. Это приводит к выбросу до 10% резургентного материала.

 

Апдезито-дацитовый вулкан Карымский дает типичные вулкапекпе извержения. Бомбы его, как правило, имеют угловатую форму, часто с гладкими поверхностями, но, растрескиваясь и расширяясь в объеме, по трещинам, обнажаются шероховатые поверхности лавы (см.  29, а). Размеры обломочного материала ирпкратерг.ых отложений колеблются в широких пределах, достигая блоков до 8—10 м в поперечнике.

 

В многочисленных разрезах прикратерных отложений можно наблюдать, что угловатый материал, накапливаясь, сохраняет полости между глыбами, а при спекашш его в прикратерных частях расплющивания обломков пе происходит, которое весьма типично для стромболиаиских и гавайских типов извержения. Мощность пластов агломератов достигает 8—10 м, без слоистости и сортировки материала, но пласты грубой иирокластики часто разделяются пеиловымн прослоями. Эти отложения изучались мной в прикратерных зонах вулканов Шнвелуч, Безымянного, Авача, Камня и других, а также в вулканах Закарпатья [87] (см.  34). В пределах прикратерных зон вулканов грубая пирокластика часто переслаивается с короткими лавовыми потоками мощностью 10—20 м (Шивелуч, Безымянный).

 

Во взрывной кальдере Безымянного, особенно в его западной части, четко видна грубая слоистость, обусловленная переслаиванием грубообломочпых туфов, коротких лавовых потоков мощностью 10—20 м и более и прослоев с более топким материалом. При формировании верхней части вулкана Безымянного, вероятно, преобладали вулкаиские извержения, вследствие чего грубообломочный, елабосцементированпый материал представлен обломками и глыбами слабопористого серого андезита. Размер глыб достигает 0,5 и 1 м в поперечнике. В пределах пластов слоистость и сортировка материала отсутствуют. Пепловый материал присутствует в незначительном количестве, благодаря чему между крупными глыбами сохранились полости. Около 10—15% обломков окрашено в красный цвет, вероятно вследствие вторичного перегрева. Редко встречаются обломки типа хлебной корки.

 

Плипианские извержения характеризуются сильной газонасыщенностью, вследствие чего грубообломочный материал обладает пористостью, иногда приобретая вид пемзы, и одновременно выбрасывается до 25% резургентного материала.

Пелейскпе извержения типа направленных взрывов в прикратерпой части пе дают больших накоплений. Ювенильный грубообломочный материал редко угловатой формы, с шероховатыми рваными поверхностями, мелкообломоч- пый, типичен для удаленной зоны.

 

Грубая пирокластика прикратерных зон кислого состава изучалась на гримерах Закарпатья, Приморского края, Средней Азии и других регионов, поскольку в настоящее время кислый вулканизм проявляется весьма ограниченно (Катмай, Кракату и др.).

 

К востоку от г. Берегово (Закарпатье) в руинах вулкана Хаеш агломера- товые туфы сложены обломками пористого липарита и пемзы размерами 3 — 8 см, а иногда 10—20 см, переслаиваясь с короткими потоками липарита. Крупных блоков в этих пунктах не отмечено. В пределах пластов сортировка и слоистость отсутствует. В нижних горизонтах наблюдается иримесь обломков пород фундамента [81].

 

Агглютинаты представляют собой разновидность тсфры, спекшуюся в компактную массу. Агглютинаты развиты в прикратерных частях вулканов. Состав их, как правило, основной. Примеров образования и непосредственных наблюдении за ними множество. Раскаленный и часто пластичный материал, накапливаясь в прикратерпой области, спекается в сплошную массу, в которой, однако, .хорошо видны отдельные фрагменты. В зависимости от вязкости извергающихся комков лавы агглютинаты могут состоять из лепешкообразных, деформированных обломков или в вязких лавах сохранять свою первичную форму (см. . 16, б). Выше отмечалось, что размеры обломочного материала могут быть огромными (до 10 м в диаметре).

 

В процессе изучения вулканических толщ очень важно выделять области развития агглютинатов, поскольку они фиксируют близость очага извержения.

 

Псевдоагглютнпаты или вторично спекшиеся туфы также представляют собой спекшуюся тсфру. Шлаковые конусы БТТИ 1975—1976 гг. после прекращения эруптивной деятельности стали интенсивно подвергаться вторичному разогреву. Аналогичное явление наблюдалось и на Олимпийском прорыве вулкана Алаид в 1973 г. Раскаленный материал конусов после прекращения извержения продолжал подсасывать кислород, что привело к окислительным реакциям и подъему температуры до 500° и выше. Многочисленные анализы показали увеличение в породах кислорода и переход закненого железа в окис- ное. Во многих разрушенных конусах побочных кратеров вулканов Ключевского, Алаида, Толбачикского дола, кратера Авачи и др. максимальное спекание и изменение пород приходится на верхнюю часть конусов, с глубиной степень спекания и покраснение пород снижается. Псевдоагглютинаты также указывают на близость очага извержения.

 

Несколько иного типа исевдоагглютинат (названный агглютинатом), обнаруженный в составе лунного реголита «Аполлон-16». Порода имеет каверно- брекчиевую текстуру и на 25% состоит из обломков плагиоклаза, пироксена и оливина, располагающихся в перекристаллизованном базисе из зерен плагиоклаза, пироксена, оливина, металлического железа, триолита, ильменита и хромита. По содержанию окислов агглютинат отвечает габбро-анортозиту. Предполагается, что метаморфические преобразования связаны с прогревом реголита под покровом раскаленных выбросов из крупных метеоритных бассейнов [135].

 

Тефровые отложения промежуточной и удаленной зоны

 

Соотношение грубообломочного материала, слагающего вулканический конус и рассеянной вокруг пирокластики, колеблется в широких пределах и зависит от типов извержений. Южный прорыв БТТИ 1975—1976 гг., характеризующийся извержениями базальтовых продуктов, близкими к гавайскому типу, дал конус объемом около 0,034 км3 и рассеянной пирокластики приблизительно 0,024 км3, а Северный прорыв 1975 г. этого же извержения, где преобладал стромболнанский тип,—объем трех основных конусов 0,33 км3 и рассеянной пирокластики 0,683 км3 [32]. Распределение пирокластики показано на  61. Во время действия конуса 1, в июле 1975 г., газово-пирокластическое облако поднималось на высоту до 14 км и иеиел относился в океан на 1000 км. Вокруг конусов отлагался преимущественно мелкопсефитовый материал в радиусе 1—2 км с отдельными бомбами до 0,3 м в поперечнике, а псаммитовый материал в радиусе до 5—6 км. Алевритовый материал относился на 100 км и более к восточному побережью Камчатки.

 

Второй пример стромболианского типа извержения можно привести но побочному прорыву вулкана Тятя извержения 1973 г. На юго-восточном склоне вулкана побочный кратер выбрасывал иирокластику с 14 по 27 июля, а 28 июля давление упало и началось фонтанирование лавы. Конус этого кратера сложен слабопористым неравномернообломочным шлаком базальтового состава. В зоне главного иеилопада мощность слоя пепла постепенно снижалась от 3—5 до 0,4—0,8 м в 5 км от кратера, на берегу о. Кунашир. Основная масса пирокластики — псаммито-гравийная. По мере удаления от центра извержения размеры и количество гравийного материала резко уменьшаются.

 

Обломочный материал представлен весьма пористым базальтом. Пспловый материал также обладает тонкой пористостью с диаметром пор в сотые и тысячные доли миллиметра. Пеиел фракции 1—2 мм имеет округлую и угловатую форму со сглаженными краями. По мере уменьшения крупности пепла до алевритового и пелитового форма его постепенно приобретает угловатость, а затем остроугольность (см.  29). В пепле резко преобладает вулканическое стекло бурого и черного цвета с показателем преломления 1,561 ±0,002 п единичные зерна плагиоклаза, моноклинного пироксена и магнетита. Очень редко встречаются обломки иород и минералов фундамента.

 

Проведенные химические анализы показали, что бомбы различной пористости и пеплы, удаленные на различные расстояния, имеют тождественный химический состав. Это объясняется тем, что иепел как в конусе, так и на значительном удалении от него имеет близкий гранулометрический состав. Кроме того, своеобразие извержения заключается в дроблении вязкого материала и феиокрнсталлов, вероятно, вследствие сильной газонасыщенности. Результаты многочисленных гранулометрических анализов пеплов вулкана Тятя показали наличие псаммитового материала размером от 0,1 до 2 мм от 75 до 95%, и только пепел, взятый в 120 км от центра извержения, содержит около 44% псаммитового материала размером от 0,25 до 0,1 мм ( 62).

 

Вулканский тип извержений также весьма характерен для вулканов Ка- рымского, Безымянного, Жупановского и Ключевского в периоды менее интенсивной деятельности. Извержения Ключевского вулкана в 1962 г. показали, что стромболианскпе взрывы дают более тонкий материал, чем вулкано- стромболианскне, и пепел первых относится на более далекие расстояния, чем последних. Извержение главного кратера Ключевского вулкана в ноябре— декабре 1962 г. сопровождалось подъемом эруптивного облака более чем на 3500 м с радиусом выпадения пеплов от 35—40 до 75 км. Общее количество выпавшего пепла составило 0,02 м3, что намного меньше предыдущих извержений (1937—1938 гг. —0,16 км3; 1945 г. —0,6 км3).

 

Извержения вулкана Безымянного И. И. Гущепко [39] делит на четыре фазы: 1) пепловая докульминационная стадия извержения вулкано-плиниан- ского типа, давшая в 42 км от вулкана 0,15—0,27 кг/м2 пепла, а общее количество пепла—530 млн. т; 2) период роста купола с малым количеством выбросов пепла дает пепла 1—2 млн. т; 3) кульминационный катмайско-безы- мянный взрыв в 42 км от вулкана дал 24,5 кг/м2, общее количество пеплов составило 150 млн. т, а вместе с пирокластическнм потоком — 2400 млн. т; 4) послекульминационный период (с 1956 по 1963 г.) дал 12 небольших пепловых извержений с общим количеством пепла 3 млн. т. Во время кульминационного взрыва Безымянного 30 марта в иос. Ключи в 42-х км от вулкана вначале падал пепел размером до 3 мм, а затем пошел более мелкий. Фракции размерами менее 0,25 мм составляли 97,4%, а менее 0,05 мм — 28,4%, относительно слабые извержения этого вулкана до пое. Ключи доносили более тонкий материал. Наиболее крупные фракции 0,05—0,25 мм составляли обычно от 11,39 до 19,3% и только 17 ноября 1955 г. — 52,3% и 26 марта 1961 г.-79% [39].

 

Андезито-дацитовнй вулкан Карымский весьма типичен для вулкаиских нзвержений. Один из наиболее сильных его взрывов произошел 11 мая 1963 г. Взрывное облако достигло высоты 10 км, и в районе вулкана выпал пористый андезито-дацитовый шлак в количестве до 150 кг на 1 м2, а в Петропавлов- ске-Камчатском, расположенном в 130 км на юг от вулкана,—слой 1,5—2 мм, т. е. 0,3 кг/м2.

 

Материал этого взрыва скорее типичен для плипнанекпх взрывов, нежели для вулкаиских. Менее сильные взрывы представляют типичные вулкаиские извержения. В период активности происходит 30—60 небольших вулкапо- стромболианскпх взрывов в сутки с выбросами малого количества пепла. Они совершенно не вредят пышной растительности, обогащая почвенпо-гумусовый слой и одновременно наращивая вулканическую постройку. Пепел имеет темно-серый цвет и представлен преимущественно псаммитовой фракцией. Гра- пулометрпческпн состав пепла, собранного памп в сентябре 1966 г. у южного основания молодого конуса, следующий:

 

Размер фракции, мм , . 2 2—1 1—0,5 0,5—0,25 0,25—0,1 0.1—0,01 <0,01

Содержание, %         2,10 7,85 21,75 36,75 26.55 2,55 2,45

 

Как видно из анализа, па долю псаммитового материала (0,1—2 мм) приходится 92,90%, причем главную массу составляет материал от 0,1 до 1 мм (85,05%). Отобранная серия проб пеплов у подножия конуса вулкана, где пепел частично перемыт, также содержит малое количество пелнтового и алевритового материала — от 5 до 15% и только в одной пробе 23,70% алевритового материала.

 

В 1977 г. по пробе, взятой в 1 км от кратера, пепел состоял только из двух фракций 0,5—0,25 и 0,25—0,1 мм с резким преобладанием последней фракции (см.  31).

В заключительный этап извержения конуса I Северного прорыва БТТИ 8—9 августа 1975 г. произошли вулкаискпе взрывы, сопровождавшиеся выбросом пелито-алеврито-базальтового материала. В 3 км от кратера мощность слоя достигала 10—15 см, здесь пелитовый материал составлял 20% и более, а в 1,2 км пелитовый и алевритовый материал — 58,10%.

 

Пелейский тип извержения (направленных взрывов, или палящих туч) на Камчатке наблюдался во время извержения Безымянного 30 марта 1956 г. и Шивелуча 12 ноября 1964 г. Они также отмечены па вулканах Ласеи-Пик (1915 г.), Лимннгтон (1951 г.) и Хибок-Хибок (1951 г.). Этот тии извержений характеризуется разделением пепла по агрегатному состоянию. Ближе к центру извержения отлагаются ювенильные литокластические обломки, обычно андезита, далее резко преобладают кристаллы правильной огранки, образуя иногда кристаллокластические туфы, а па расстоянии десятков километров формируются прослои витрокластического материала.

 

При выпадении пеплов в промежуточной и удаленной зонах, благодаря воздушной дифференциации, вначале выпадает более крупный и тял<елый материал, а затем мелкий. Каждый взрыв завершается выделением наиболее тонкого материала. Таким образом возникает прямая циклическая текстура. Однако если пористый материал выпадает в водный бассейн, то вначале погружаются не пористые более мелкие обломки, а пористые более крупные погружаются только после заполнения пор водой. Таким образом формируется негативная (обратная) циклическая текстура (см.  19).

 

В зависимости от состава магмы и типов извержения пепловый материал приобретает своеобразную форму и состав. Пеплы основного состава представляют собой рваные комья лавы (стекла), а кислого — приобретают ро- гульчатую форму. Следует напомнить, что в настоящее время вулканы Камчатки и Курильских островов при аидезитовых и дацнтовых извержениях не давали пеплов рогульчатых форм. Они отмечались частично только во время извержения Катмая в 1912 г. (Аляска). Андезнтовые пеплы имеют преимущественно изометричнучо форму. По мере уменьшения крупиости материала форма обломков упрощается.

 

 

К содержанию книги: ВУЛКАНИТЫ. Вулканические горные породы

 

 Смотрите также:

 

Палеовулкан - что это такое. Наука о древних вулканах ...

 

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

Более вязкие массы изливают вулканы стромболианского типа.
В извержениях пелейского типа лава настолько вязка, что наглухо закупоривает жерло и вулканические газы,