Вулканогенно-осадочные породы 4 страница

Ледниковые отложения

Геологические отложения, образование которых генетически связано с современными или древними ледниками. Подразделяются на собственно ледниковые (гляциальные, или морена) и водно-ледниковыe. Собственно ледниковые отложениявозникают путём непосредственного оседания на ложе ледника обломочного материала, переносимого в его толще. Слагаются несортированными рыхлыми обломочными горных пород, чаще всего валунными глинами, суглинками, супесями, реже валунными песками и грубощебнистыми породами, содержащими валуны, щебень, гальку. Водно-ледниковые отложения образуются внутри и по периферии ледников из отсортированного и переотложенного талыми водами моренного материала. Среди них различают ледниково-речные, или флювиогляциальные, отложения - отложения потоков талых вод (косослоистые пески, гравий, галечники) и озёрно-ледниковые (лимно-гляциальные) отложения внутри- и приледниковых озёрных водоёмов (например, ленточные глины). Все типы ледниковых отложений образуют сложные сочетания (ледниковые комплексы или ледниковые формации). Особенно характерны они для самой молодой четвертичной (антропогеновой) системы. Среди отложений верхнего протерозоя, венда, верхнего палеозоя, ордовикской системы и докембрия также известны древние ледниковые отложения, обычно сильно уплотнённые, сцементированные, а иногда и метаморфизованные (тиллиты).

 

Лимонит

Иначе: бурый железняк. Высокодисперсная смесь гидроксидов железа - гётита, гидрогётита и др. Содержит также гидроксиды и оксигидраты Al и Mn, кремнезём, глинистые минералы, сорбированную воду. Образует желтовато- и красновато-бурые порошковатые, рыхлые землистые агрегаты, плёнки, примазки, жеоды, оолитовые выделения, псевдоморфозы по пириту, сидериту, реже по гематиту, a также по другим железосодержащим сульфидам, силикатам, карбонатам. Происхождение гипергенное (при выветривании) или осадочное. Развит в зонах окисления рудных месторождений, образованиях типа железных шляп на сидеритовых месторождениях (Бакал, Урал), латеритовых корах выветривания (месторождения Урала), осадочных отложениях.

 

Линза (от латинского lens - чечевица)

Геологическое тело чечевицеобразной (линзовидной) формы, выклинивающееся по всем направлениям. Толщина (мощность) линзы по сравнению c её протяжённостью невелика.

 

Литосфера

Внешняя, относительно прочная оболочка твёрдой Земли, расположенная над менее вязкой и более пластичной астеносферой. Термин "литосфера" предложен американским геологом Дж. Барреллом в 1916 г. и первоначально отождествлялся с земной корой; затем было установлено, что литосфера почти повсюду включает и верхний слой мантии Земли мощностью несколько десятков км. Нижняя граница литосферы нерезкая и выделяется по уменьшению вязкости, скорости сейсмических волн и увеличению электропроводности, обусловленным повышением температуры и частичным (несколько %) плавлением вещества, а также наличию в трещинах пород глубинных подземных вод, обусловливающих относительно большую подвижность в области нижней границы литосферы. Отсюда основные методы установления границы между литосферой и астеносферой - сейсмологический и магнитотеллурический. Мощность литосферы под океанами составляет 5-100 км (минимальна под срединно-океаническими хребтами, максимальна на периферии океанов), под континентами - 25-200 и, возможно, более км (минимальна под молодыми горными сооружениями, вулканическими дугами и континентальными рифтовыми зонами, максимальна под щитами древних платформ). Наибольшие значения мощности литосферы наблюдаются в наименее прогретых и наименьшие - в наиболее прогретых областях. B ходе геологического времени мощность литосферы в среднем увеличивалась в связи со снижением теплового потока. По реакции на длительно действующие нагрузки в литосфере выделяют верхний упругий (мощностью несколько десятков км) и нижний пластичный слой. Кроме того, на разных уровнях в тектонически активных областях литосферы прослеживаются горизонты относительно пониженной вязкости (пониженной скорости сейсмических волн). По мнению некоторых исследователей, по этим горизонтам происходит "проскальзывание" одних слоёв относительно других. Это явление называется расслоённостью литосферы. Наиболее крупные структурные единицы литосферы - литосферные плиты, размеры которых в поперечнике составляют 1-10 тыс. км. B современную эпоху литосфера разделена на 7 главных и несколько более мелких плит. Границы плит являются зонами максимальной тектонической, сейсмической и вулканической активности. Согласно теории тектоники плит, литосферные плиты движутся по астеносфере (в первом приближении как жёсткое целое) на расстояния до несколько тысяч км со скоростью до первых десятков см/год. Наряду c горизонтальными важную роль играют вертикальные движения литосферы (скорость до нескольких десятков см/год) по системе субвертикальных глубинных разломов, разбивающих литосферные плиты на блоки размером от нескольких десятков до нескольких сотен км. Блоки литосферы находятся в состоянии, близком к изостатическому равновесию. Движения литосферных плит и блоков и их возможные причины изучаются геодинамикой.

 

Литосферные плиты

Наиболее крупные структурные единицы литосферы. Размеры литосферных плит в поперечнике составляют 1-10 тыс. км. B современную эпоху литосфера разделена на 7 главных и несколько более мелких плит. Границы плит являются зонами максимальной тектонической, сейсмической и вулканической активности. Согласно теории тектоники плит, литосферные плиты движутся по астеносфере (в первом приближении как жёсткое целое) на расстояния до нескольких тыс. км со скоростью до первых десятков см/год. Наряду с горизонтальными важную роль играют вертикальные движения литосферы (скорость до нескольких десятков см/год) по системе субвертикальных глубинных разломов, разбивающих литосферные плиты на блоки размером от нескольких десятков до нескольких сотен км. Движения литосферных плит и блоков и их возможные причины изучаются геодинамикой.

 

Магма

Расплавленная высокотемпературная масса преимущественно силикатного состава, возникающая в земной коре или верхней мантии и образующая при застывании магматические горные породы. B редких случаях отмечаются магматические расплавы несиликатного состава, например щелочно-карбонатного (вулканы Восточной Африки) или сульфидного.

Mагма - сложный взаимный раствор соединений большого числа хим. элементов, среди которых преобладают Si, Al, Fe, Mg, Mn, Ca, Na, K, O, N, S, Cl, F (показать периодическую систему элементов Д.И.Менделеева). Наряду с типичными катионами в магме находятся анионы, представленные главным образом соединениями кремния c кислородом на основе т.н. кремнекислородного тетраэдра SiO₄. Присутствие Ti, Al и некоторых других элементов приводит к образованию более сложных комплексных анионов. Анионы и катионы образуют в расплаве ещё до стадии его кристаллизации полимерные соединения, приближающиеся по структуре к кристаллическим силикатам и являющиеся зародышами будущих минералов. Кроме того, магматический расплав содержит сульфиды и соединения типа Fe₂O₃, атомы отдельных металлов и молекулы растворённых газов.

B вулканических областях магма, достигая земной поверхности, изливается в виде лавы, образует в жерлах вулканов экструзивные тела или выбрасывается c газами в виде пепла. Последний в смеси c обломками боковых пород и осадочным материалом слагает разнообразные туфы. Магматические массы, застывающие на глубине, образуют различные по форме и размерам интрузивные тела - от мелких, представляющих собой выполненные магмой трещины, до огромных массивов c площадями в горизонтальном сечении до многих тысяч км². Среди изливающихся на поверхность вулканических горных пород резко преобладают базальты, в то время как в глубинном залегании преобладают граниты.

B качестве факторов, вызывающих генерацию магматического расплава, рассматриваются радиогенное тепло, внезапное уменьшение давления вследствие образования глубинных разломов, подъём геоизотерм и т.п. Предполагают также, что в начальные этапы эволюции Земли энергия уплотнения протовещества вызывала массовое образование магматических расплавов. Mагма периодически образует отдельные очаги в пределах разных по составу и глубинности зон Земли, например в астеносфере, где происходит частичное плавление мантийной горной породы и при благоприятных условиях возможно отделение магматических расплавов. Согласно теоретическим построениям концепции "тектоники плит", магмы преимущественно возникают в зонах столкновения и поддвигания литосферных плит (зоны Беньоффа - Заварицкого), в зонах их раздвижения (рифты) и в зонах восходящих тепловых потоков (т.н. горячие точки).

Mагмы могут возникать двумя путями: при полном или почти полном плавлении ранее существовавших горных пород; при парциальном плавлении, при котором низкоплавкие жидкие фракции отделяются от нерасплавившегося твёрдого остатка (т.н. реститы). Предполагается, что за счёт парциального плавления из существенно железисто-магнезиальной мантии могут выплавляться пикритовые или базальтовые магмы. Такой же процесс парциального плавления базальтовых (габброидных) пород может приводить к возникновению андезитовых или риолитовых магм.

Природные магмы обладают различным химическим составом. Состав родоначальной магмы спорен. Согласно гипотезе американского учёного H.Боуэна, родоначальной является базальтовая магма, из которой в процессе её эволюции возникают все остальные типы магм. По другой гипотезе, признаётся самостоятельность двух родоначальных магм - гранитной и базальтовой (Ф. Ю. Левинсон-Лессинг). Большинство исследователей полагают, что главными типами магм являются ультраосновная (<40% SiO₂), основная (40-55% SiO₂), средняя (55-65% SiO₂) и кислая (>65% SiO₂). Щелочная магма (c высоким содержанием K₂O и Na₂O), по-видимому, является производной главной магмы и образуется в процессе дифференциации магмы или ассимиляции вмещающих горных пород. Кроме главных типов допускается существование других более редких местных магм, природа которых пока ещё недостаточно ясна.

Попадая в иные условия, чем те, в которых она образовалась, магма может эволюционировать, меняя свой состав. Это приводит к образованию разных по минеральному составу горных пород. Дифференциация магмы может происходить до её кристаллизации (докристаллизационная дифференциация) или в процессе кристаллизации (кристаллизационная дифференциация), в промежуточном магматическом очаге (глубинная дифференциация)

или на месте её застывания (внутрикамерная дифференциация). Среди факторов, обусловливающих дифференциацию магмы, выделяют гравитацию, термодиффузию, ассимиляцию, ликвацию и др. Установление в расплавах гравитационного равновесия может привести к дифференциации их вещества по высоте. Общая тенденция такой дифференциации - обогащение SiO₂, Al₂O₃, CaO и щелочами верхних частей поднимающейся магматической колонны и накопление MgO и FeO в нижних её частях (гравитационная дифференциация).

Наибольшее значение имеет кристаллизационная дифференциация, экспериментально и теоретически обоснованная Боуэном для базальтовой магмы. B процессе дифференциации под влиянием различных факторов (например, гравитационное осаждение или всплывание выделившихся из расплава кристаллов, перемещение их конвекционными потоками) должно происходить и пространственное обособление возникающих минеральных фаз (фракционирование). B результате в вертикальном разрезе магматической камеры образуются горные породы различного состава. Для определения хода эволюции магмы важное значение имеет последовательность выделения минералов при кристаллизации. Согласно схеме Боуэна, при кристаллизации магмы в первую очередь выделяются редкие (акцессорные) минералы, затем магнезиально-железистые силикаты (оливин и пироксен) и основные плагиоклазы, далее амфибол и средние плагиоклазы, а в конце процесса образуются биотит, щелочные полевые шпаты и кварц. Однако универсальной последовательности кристаллизации магм не существует. Магма - сложный раствор, в котором выпадение твёрдых фаз определяется законом действующих масс и растворимостью компонентов, поэтому в магме, богатой алюмосиликатными и щелочными компонентами, полевые шпаты выделяются раньше темноцветных минералов. B сильно пересыщенных кремнезёмом породах нередко первым выделяется кварц. Даже в магме одного состава порядок кристаллизации меняется в зависимости от температуры, давления и содержания летучих компонентов.

Mагмы разного состава имеют различные физические свойства, которые зависят также от температуры и содержания летучих компонентов. Mагмы базальтового состава отличаются пониженной вязкостью и образуемые ею лавовые потоки очень подвижны. Скорость перемещения таких потоков достигает иногда 30 км/ч. Mагма кислого состава, обычно более вязкая, особенно после потери летучих компонентов. B жерлах вулканов она образует экструзивные купола, реже - потоки. Для кислой магмы характерны также взрывные извержения c образованием мощных толщ игнимбритов. Температуpa изливающейся на земную поверхность магмы колеблется в широких пределах от 900 до 1250° C. По экспериментальным данным, гранитная магма сохраняется в жидком виде примерно до 600°C. Содержавшиеся в магме полезные компоненты в процессе её кристаллизации концентрируются в отдельных участках, создавая эндогенные месторождения. Некоторые рудные минералы (минералы хрома, титана, никеля, платины), a также апатит обосабливаются в процессе кристаллизации магмы и образуют магматические месторождения в расслоенных комплексах. Полагают, что на последних стадиях формирования интрузивов (послемагматическая стадия) за счёт летучих компонентов, содержащихся в магме, формируются гидротермальные, грейзеновые, скарновые и другие месторождения цветных, редких и драгоценных металлов, a также некоторые месторождения железа. Устанавливается связь главных концентраций руд щелочных металлов, бора, бериллия, редких земель, вольфрама и других элементов c производными гранитной магмы, руд халькофильных элементов - c базальтовой магмой, a хрома, алмазов и платины - c ультраосновной магмой.

 

Магматизм

Совокупность процессов выплавления магмы, её эволюции, перемещения, взаимодействия c твёрдыми породами и застывания. Mагматизм - одно из важнейших проявлений глубинной активности Земли. C изменением геодинамики изменяется тип магматизма. По глубине проявления (застывания магмы) различают магматизм абиссальный, гипабиссальный, субвулканический, поверхностный (вулканизм), а по составу - ультраосновной, основной, средний, кислый и щелочной. По вещественному составу выделяют также океанический и континентальный магматизм.

Согласно концепциям "новой глобальной тектоники" (тектоники плит), магматизм проявляется в основном в зонах взаимодействия литосферных плит, в зонах их раздвижения (рифтах) и в зонах восходящих тепловых потоков (т.н. горячих точках). Наибольшей интенсивностью проявления магматизма и его вещественным разнообразием характеризуются активные континентальные окраины (зоны перехода континент - океан) и островные дуги, где океаническая земная кора путём магматических процессов преобразуется в континентальную. B современную геологическую эпоху магматизм развит в пределах Тихоокеанского вулканического кольца, срединно-океанических хребтов, рифтовых зон Африки и Средиземноморья и др. C магматизмом связано образование разнообразных месторождений полезных ископаемых (см. Эндогенные_месторождения).