Первичные пирокластические осадки

Пирокластический материал — это основной продукт вулканических процессов в пределах островных дуг и вдоль активных континентальных окраин. В древних разрезах подобные материалы связаны главным образом с подвижными поясами. Большинство из них по составу являются фельзитовыми — до риолитовых. Лавы, обогащенные кремнеземом, имеют большую вязкость и более высокое содержание газа по сравнению с лавами с низким содержанием кремнезема и, следовательно, представлены в большей степени эксплозивным, чем эффузивным вулканизмом (последний характерен для платобазальтов). Хотя грубообломочная тефра может локально скапливаться в связи с формированием туфовых конусов, более мелкозернистый материал может переноситься в верхних слоях атмосферы на большие расстояния, в результате чего на большой площади образуются слон пепла, которые могут служить маркирующими горизонтами для многих стратиграфических разрезов. Эти переносимые в атмосфере частицы выпадают либо на сушу, либо в воду. Такое выпадение осадков называется пеплопадом. При других извержениях раскаленная турбулентная смесь обломков и газа может вырываться из кратера и быстро перемещаться вниз по склону почти так же, как и подводный турбидитный поток. Подобные высокоскоростные разрушительные потоки обусловливают отложение этих материалов на некотором расстоянии от их источника. Из таких материалов состоят отложения пеплового потока. Этот материал может быть образован как субаэральным, так и подводным извержением. В результате последнего возникает подводный пепловой поток. Извержение базисной волны представляет собой газообразные облака, которые перемещаются в сторону от основания эксплозивной колонны. По своим проявлениям они напоминают палящие тучи, но образующиеся осадки имеют большое сходство с отложениями пеплопада.

Грязевые потоки представляют собой побочные явления при извержениях. Ливневые дожди, выпадающие на свежеотложенный пепел образуют грязевой поток, который движется вниз по склону без какой-либо заметной сортировки захваченного материала. В результате образуются неотсортированные отложения хаотического строения.

Пеплопады. В пеплопадах изверженный материал переносится по ветру от центра извержения. Он обычно сортируется в соответствии с градиентом падения скорости, ПОЭТОМУ с удалением от места выброса уменьшается мощность скоплений и размер зерен. По мнению Шайдеггера и Поттера [41], размерность зерен и мощность отложений закономерно уменьшаются по направлению потока. Характер выпадающих осадков зависит от направления ветра, его скорости и турбулентности, а также от высоты облака извержения. Пространственный рисунок рассеяния, вероятно, является наиболее надежным способом определения направлений палеоветра [9].

Типичные пеплопады характеризуются хорошей и очень хорошей сортированностью и четко выраженным напластованием. В отличие от пепловых потоков, распространение которых ограничено центрами вулканической активности, пеплопады могут занимать обширные территории до 105 км2 [36]. В наиболее удаленных от центра извержения участках пеплопады могут быть представлены только прослоем бентонитовых глин мощностью всего лишь несколько сантиметров. Такие бентонитовые прослои являются маркирующими горизонтами, представляющими большой интерес для стратиграфов.

Пепловые потоки. Отложения пепловых потоков, также известных под названием «игнимбриты», являются продуктом извержения типа палящей тучи, ставшего известным в результате катастрофического извержения вулкана Мон-Пеле в 1902 г. на о. Мартиника в Вест-Индии. Этот тип извержения вулкана представлен стремительным, горячим, плотным потоком, спускающимся вниз по склону и заполняющим крупные понижения в рельефе. Из-за скорости, достигающей 160 км/ч, и высокой температуры (550—950°С) поток имеет большую разрушительную силу. Такие, потоки могут распространяться на расстояние 32—97 км от источника извержения. Их мощность меняется в значительных пределах, причем верхняя граница относительно ровная, а нижняя зависит от рельефа местности. Мощность отдельных прослоев, представляющих один поток, достигает 100 м, но чаще всего она варьирует от 15 до 30 м. Внутренняя слоистость скрыта, но иногда наблюдается общая зональность, возникающая в результате неравномерного охлаждения верхней и нижней частей толщи потока. Быстрое накопление раскаленных туфов препятствует выделению тепла и приводит к тому, что обломки пемзы и осколки вулканического стекла частично или полностью расплавляются или разрушаются. В результате образуется сваренный туф. В общем случае нижняя часть толщи является более сваренной по сравнению с верхней частью, которая имеет более высокую пористость. Чем больше степень сваренности, тем плотнее конечный продукт. Многие так называемые риолиты при ближайшем рассмотрении оказываются сваренными туфами. Полевые данные, касающиеся пепловых потоков, свидетельствуют о сплющивании и уплотнении обломков пемзы, многие из них характеризуются трещинами растяжения, будинажем, черепитчатой структурой и следами вращения; все эти признаки можно использовать для определения направления их перемещения. С этой же целью можно использовать движение, происходящее в некоторых случаях в процессе сваривания или после него (реоигнимбриты Кука [4]), в результате которого появляются элементы деформации и текстуры ламинарного течения. Кроме того, на направление движения указывает Некоторое уменьшение мощности и размерности Сортированность их значительно хуже, чем у отложений пеплопадов.

Иногда пепловые потоки могут следовать один за другим без перерыва, тогда как в других случаях между двумя потоками проходит значительный промежуток времени. В последнем случае может наблюдаться переслаивание с почвенными горизонтами, а также с отложениями пеплопадов, аллювия, грязевыми потоками и лавамина поверхность и рассеиваются волнами или течениями, а в случае их оседания на дно образуют верхний (и наиболее крупнозернистый) слон отложений.

Отложения базисной волны характерны для мааровых вулканов. Образуются они газообразными изверженными облаками, перемещающимися горизонтально с большой скоростью. Однако они существенно отличаются от отложений раскаленной палящей тучи маломощными, но выдержанными слоями и тем, что могут иметь пологую косую слоистость, а в некоторых случаях в них фиксируются ритмические циклы. Вулканические глыбы, попадающие в эти отложения, создают «проседание слоев» в подстилающих породах. Отложения базисной волны во многом напоминают отложения пеплового дождя, но косая слоистость и волнообразные формы (антидюны) отличают их от образований пеплового дождя. Характерные формы пластов были описаны в работах Фишера и Уотсрса [15], Кроу и Фишера [6].

Грязевые потоки. Ливневые дожди, сопровождающие извержения или выпадающие вскоре после них на свежеотложенный пепел и шлак, образуют мощные грязевые потоки, или лахары [32]. Весь этот материал движется вниз по склону и происходит беспорядочное его накопление, которое характеризуется отсутствием сортированноести и слоистости, хотя иногда и отмечается грубая зональность [42]. В туфогенный матрикс могут внедряться глыбы диаметром до метра. О том, что такие отложения привнесены грязевыми, а не пепловыми потоками, свидетельствуют отсутствие признаков сваренности, отсутствие разрушенной пемзы и разнообразие обломков породы. Вулканические грязевые потоки могут также вливаться в море или быть связанными с подводными оползнями. Такие потоки могут постепенно переходить в турбидитные потоки, и в этом случае они обладают всеми свойствами, характерными для турбидитов.