Курс лекций для студентов специальности I 51. 01. 01 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых»

Вулканические породы кислого состава

По современным представлениям, большая часть кислых вулканитов образуется из расплава кислого состава корового происхождения, лишь очень незначительный процент кислых вулканических пород является, по-видимому, дифференциатом магмы основного состава.

Благодаря высокому содержанию SiO₂ в породах кислого состава долгое время существовало представление о крайней вязкости расплавов, из которых они формируются. Однако в последнее время появились гипотезы, доказывающие, что значительная часть вулканических пород образовалась из весьма подвижной магмы. Отличия двух типов кислых магм проявляются не только в их физических свойствах, но и сказываются на петрографическом облике сформированных из них пород. Почти идентичные по химическому составу вулканиты могут значительно отличаться по петрографическим признакам, что связано, как теперь предполагают, с составом летучих компонентов магм и режимом их отделения от расплавов. Как установлено работами Д. С. Коржинского, С. Е. Тилли и О. Ф. Таттла, А. А. Маракушева и других исследователей, среди флюидов, входящих в состав магм, могут быть выделены две группы: первые, так называемые магмофильные, значительно понижающие температуры кристаллизации расплава, тесно связанные с ним, неохотно от него отделяющиеся, и вторая группа магмофобных флюидов, стремящаяся при понижении давления покинуть расплав. К первой группе, по экспериментальным работам, можно отнести такие летучие компоненты, как P₂O₅, HF, Li₂O, B₂O₃, ко вторым – CO₂, NH₃, SO₃. Вода занимает между ними промежуточное положение. Предполагают, что повышенные содержания среди летучих компонентов магмофобных флюидов приводят к быстрому их отделению при приближении магмы к поверхности, часто сопровождающемуся взрывом; магма, потерявшая значительную часть летучих, становится весьма вязкой. Магмофильные флюиды, удерживающиеся в расплаве значительное время, способствуют подвижности магмы, а также повышают ее способность к ликвации (магматическому разделению вещества).

Вулканиты кислого состава, сформированные из вязкой магмы

Неизменные вулканические породы кислого состава отличаются черным, бурым, темно-серым цветом и раковистым изломом. Наряду с наиболее обычными полустекловатыми породами встречаются и стекловатые разновидности, которые, хотя и имеют подчиненное значение, распространены среди кислых пород значительно шире, чем среди пород любого другого состава. Стекловатые вулканические породы кислого состава принято делить на обсидианы, перлиты и пехштейны. Обсидианы содержат не более 1 мас. % воды; перлиты – 2,5–6 мас. %, часто они обладают так называемой перлитовой (скорлуповатой) отдельностью, из-за чего формируются шарообразные выделения – перлы (см. рис. 6). Пехштейны, или смоляные камни, отличаются повышенным содержанием воды, достигающим в некоторых случаях 10 мас. %. Вулканические стекла могут быть массивными, брекчиевидными и полосчатыми.

Афировые риолиты с трудом отличаются невооруженным глазом от вулканических стекол. Во вкрапленниках порфировых риолитов кроме кварца могут присутствовать плагиоклаз (от олигоклаза до лабрадора), санидин, биотит, роговая обманка, реже пироксены. Кварц риолитов представлен высокотемпературной разновидностью дипирамидального габитуса. Количество вкрапленников невелико (не более 5–15 % всей массы породы). Величина вкрапленников колеблется в пределах 0,2–1 мм, реже 4–5 мм. При макроскопическом определении риолитов их отличительной особенностью является наличие во вкрапленниках кварца. Стекловатые разности риолитов часто обладают раковистым изломом и эмалевидным, иногда фарфоровидным блеском. Основная масса риолитов из-за большой вязкости часто представлена исключительно кислым бесцветным вулканическим стеклом или же характеризуется тонкой раскристаллизацией и тогда состоит из мельчайших зерен кислого плагиоклаза, санидина и кварца. Как правило, микролиты в основной массе риолитов отсутствуют.

В дацитах во вкрапленниках преобладает плагиоклаз; кварц встречается реже, чем в риолитах, а санидин отсутствует; чаще, чем в риолитах, встречаются вкрапленники темноцветных минералов.

Трахириолиты обладают порфировой структурой. От риолитов отличаются отсутствием порфировых выделений кварца и обязательным наличием крупных фенокристаллов калиевого полевого шпата, преобладающих среди вкрапленников. Порфировые выделения плагиоклаза и биотита редки.

Комендиты обладают светло-голубоватыми и желтоватыми окрасками, обладают порфировым строением. Пантеллериты имеют более темную зеленую или серую окраску. Макроскопически эти породы не определяются. Только при изучении под микроскопом среди вкрапленников устанавливаются щелочные амфиболы, кварц, пироксены, санидин, фаялит.

Измененные вулканиты кислого состава

Свежие вулканические породы кислого состава встречаются достаточно редко и только в областях молодого вулканизма. Значительно большим распространением пользуются измененные разновидности – метариолиты (устаревшие термины – липаритовые порфиры, фельзиты, кварцевые альбитофиры, кварцевые кератофиры). В отличие от свежих вулканических пород, имеющих темные окраски, измененные кислые вулканиты всегда окрашены в светлые тона – светло-зеленые, желтовато-зеленоватые, светло-серые, если породы подверглись зеленокаменному перерождению, и светло-розовые разных оттенков при краснокаменном перерождении. Они уже не обладают типичным для свежих полустекловатых пород стеклянным блеском и раковистым изломом. Вкрапленники кварца в этих породах остаются прозрачными, а полевые шпаты утрачивают блеск на плоскостях спайности; плагиоклазы мутнеют и делаются непрозрачными (они окрашиваются в светло-серые тона); калиевые полевые шпаты приобретают розоватые и красно-бурые окраски. В измененных породах никогда не сохраняется санидин, он преобразуется в ортоклаз, реже микроклин. Темноцветные минералы хлоритизируются. Стекло в метариолитах не сохраняется, а преобразуется в очень тонкий кварц-полевошпатовый агрегат.

Геологические условия нахождения, распространения и формы залегания вулканических пород кислого состава

Риолиты и метариолиты образуют небольшие потоки и покровы, а также купола и лакколиты. Иногда риолиты выполняют кальдеры или образуют лавовые озера. Появление риолитовой лавы связано с вулканами центрального типа; среди лав современных извержений риолиты чрезвычайно редки. Среди измененных риолитов не всегда можно отличить лавы от пирокластических образований. При образовании кислых лав большое количество газов, растворенных в богатых кремнеземом магмах, вызывает катастрофический характер извержений и сопровождается обильным образованием пепла и пирокластических продуктов. Часто объем пирокластического материала превышает объем лав. При извержении некоторых вулканов раскаленные обломки и частицы выносятся вместе с газом и образуют «пирокластические потоки», как это было при извержении Катамаи в 1912 г. Образуются пласты пирокластических пород.

Лавовые потоки распространены сравнительно незначительно. В связи с малой подвижностью лав они отличаются небольшой протяженностью (первые километры) и большой мощностью (до 100–150 м). Слагаемые ими площади невелики – первые десятки квадратных километров. Лавовые потоки имеют достаточно однородное строение, однако иногда они обладают зональностью; пузыристые породы, нередко представленные перлитами, слагают верхние части потоков, затем следует обсидиан, в центральных частях обнаруживаются риолиты, переходящие в основании потока снова в обсидианы.

Экструзии среди вулканитов этого типа встречаются часто. Они обладают формой куполов, усеченных пирамид, игл. Размеры экструзий различны. Обычно они имеют высоту 50–300 м, в основании постройки в поперечнике достигают 0,5–2,5 км. Иногда от них отделяются потоки. Например, купол Кечелдаг осложняется потоками лав протяженностью 0,5–1,0 км. Кислые вулканические породы участвуют в строении разрезов разных этапов развития земной коры. Исключение составляют лишь платформы и океаны, где они либо не встречаются, либо очень редки. Встречаются в геосинклинально-складчатых поясах от начальных этапов развития геосинклиналей, например, зеленокаменно-измененные кислые вулканиты девонского возраста Урала и Алтая. Значительно большие объемы кислых вулканитов наблюдаются среди отложений орогенных этапов развития складчатых областей. Например, среди девонских пород Центрального Казахстана значительную роль играют краснокаменно-измененные лавы и туфы, образованные в континентальных условиях.

Вулканиты кислого состава, сформированные из подвижной магмы

Породы этой группы распространены значительно шире, чем кислые породы вязких магм. В некоторых регионах объемы их очень велики и достигают сотен кубических километров.

Генезис этих образований до сих пор является во многом дискуссионным. Большое сходство по внешнему виду пород с туфами заставляло исследователей долгое время склоняться к их пирокластическому происхождению. В пользу этого предположения свидетельствовали большие поля, сложенные достаточно однородными породами. Считалось, что лавы кислого состава вязкие и неспособны растекаться на большие расстояния. Однако в настоящее время целый ряд новых данных привел к пересмотру этих представлений (Маракушев, 1991). Наиболее распространенным названием этих образований является игнимбрит, которое предложил П. Маршалл в 1935 г., считая эти породы спекшимися туфами. Иногда их называют еще туфолавами.

Свежие игнимбриты часто обладают черным, иногда красно-бурым или темно-серым цветом. Измененные породы отличаются розоватой, редко светло-серой окраской. Характерная особенность игнимбритов – наличие в них лепешек стекла размером 2–4 см (фьямме) с растрепанными краями, залегающими согласно флюидальности (определяются только под микроскопом).

Для этой группы пород характерно наличие значительного количества оскольчатых вкрапленников (в риолитах 35–40, а в дацитах до 50 %). Вкрапленники кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата, биотита, магнетита. Считается, что оскольчатая форма вкрапленников связана с их растаскиванием, а не распылением в воздухе.

Для игнимбритов характерны флюидальные и пепловидные текстуры, постепенно переходящие друг в друга.

Строение игнимбритовых потоков

Объемы игнимбритов чрезвычайно велики. В качестве примера можно привести объемы игнимбритовых покровов севера о. Суматра, которые достигают 1500–2000 км³. Покровы игнимбритов обладают не только большими объемами, но и слагают зачастую громадные площади. При объеме 400 км³ на Центральном Кавказе площадь, занятая игнимбритами, определяется в 2000 км². Мощность потоков достигает сотен метров.

Внутреннее строение потоков обычно неоднородно, но выявляются некоторые закономерности: в основании его залегают породы пепловидного строения (вплоть до рыхлых пород), которые вверх по разрезу сменяются породами с флюидальной текстурой, а затем вновь появляются более рыхлые разновидности с пепловидной основной массой. Сторонники теории формирования игнимбритов из пирокластического материала объясняют такие особенности строения спеканием пирокластических частичек; сторонники лавового происхождения – различным соотношением и режимом отделений магмофобных и магмофильных флюидов в разных порциях расплава. Наряду с покровами установлены и субвулканические тела (силлы большой протяженности, дайки), сопровождающиеся апофизами (ответвлениями), что свидетельствует о большой подвижности магм.

Игнимбриты широко распространены на Дальнем Востоке, где они участвуют в строении Чукотско-Охотского вулканического пояса и имеют меловой возраст. Игнимбриты девонского и каменноугольного возраста встречаются в Центральном Казахстане и Средней Азии. Известны они в Америке, Новой Зеландии и других регионах.

Полезные ископаемые

Туфы риолитового состава, обсидианы и пемзы используются в силикатной и строительной промышленности. Они употребляются как гидравлические добавки к цементу. Пемзы являются также прекрасным абразивным материалом.

Кислые лавы и их пирокластические образования риолитовой формации в ряде регионов подвергаются процессу окварцевания и превращаются во вторичные кварциты, с которыми связаны месторождения алунита, андалузита, пирофиллита, диаспора и корунда, а также месторождения золота, серебра, меди и полиметаллов.

жүктеу/скачать 1.74 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: