Особенности образования и условия залегания вулканических пород

 

Основными вещественными элементами, создающимися в результате вулканической деятельности, являются потоки лавы и пирокластические слои. И те, и другие обычно участвуют в строении вулканов, которые образуются в результате центральных извержений, и вулканических плато, образующихся в результате трещинных излияний, и являются стратифицированными образованиями.

Классификация (по Е.Ф. Малееву, 1980) стратифицированных вулканитов, т.е. эффузивных, вулканокластических и вулканогенно-осадочных пород может быть представлена в следующем виде:

1. Эффузивные – лавы и лавобрекчии.

2. Вулканокластические породы: эффузивно-обломочные – кластолавовые, лавокластитовые и гиалокластитовые; эксплозивно-обломочные (пирокластические) – туфы (или пирокластические без посторонних примесей), ксенотуфы (или пирокластические с примесью чуждого материала), ортотуффиты (или осадочно-вулканокластические).

3. Вулканогенно-осадочные породы: вулканокласто-осадочные, тефроидные и вулкано-терригенные.

Рис. 5.7. Схема соотношений фаций и субфаций вулканогенных пород, по В.С.Коптев-Дворникову и др., 1967. 1 – дайки; 2 – силы и лакколиты; 3 – эксплозивная субфация; 4 – лавовые потоки; 5 – купола и обелиски; 6 – жерловая фация; 7 – гипабиссальная интрузия.

Кроме вышеперечисленных вулканитов в строении вулкана могут принимать участие нестратифицированные (секущие) тела – дайки, силлы, лакколиты, купола и обелиски, некки (жерловые образования) и гипабиссальные интрузии (рис. 5.7).

 

Лавовые потоки

Лавовые потоки образуются при излиянии магмы на поверхность земли в относительно спокойных условиях (с небольшим взрывом или без него). Они представляют собой пластинообразные тела, мощность которых значительно меньше их горизонтальных размеров. Их морфология и положение обусловлены особенностями рельефа поверхности земли или конуса вулкана. На пологих поверхностях потоки лавы почти горизонтальны, а на более крутых склонах будут наклонны и резко изменчивы по мощности. В гористой местности, изрезанной оврагами и речными долинами, лавы заполняют любые впадины рельефа в виде узких потоков, нередко сливающихся вместе либо, наоборот, разветвляющихся. При неоднократных излияния потоки перекрывают друг друга, и молодые потоки могут оказаться гипсометрически ниже более древних. Длина лавовых потоков в зависимости от состава лав и строения рельефа колеблется от первых десятков метров до 100-120 км. Потоки лав основного состава более подвижны, чем кислые лавы. Узкие лавовые потоки по бортам образуют бортовые валы или валы выдавливания. По строению потоков выделяются шлаково-глыбовые, волнистые и массивные лавы и туфолавы (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Схема, иллюстрирующая формы залегания лавовых (или эффузивных) пород.

Шлаково-глыбовые лавы. Лава блоковая или глыбовая – поток вязкой лавы с поверхностью, состоящей из полиэдрических глыб размером от 20 см до 1 метра. Она образуется при быстром остывании компактной или слабопористой толстой корки потока, распадающейся на глыбы под действием движущейся ещё раскалённой лавы, находящейся под ней. Она характерна также для вулканических куполов. Лава-аа – лавовый поток, разорванный на отдельные части, неровная шлаковая поверхность которых покрыта маленькими шипами. Она типична для базальтов средней или малой вязкости. От глыбовых лав отличается меньшими размерами обломков (не более 1м) и неровной поверхностью, а от санторианской лавы – меньшей разобщённостью обломков. Лава санторианская – разновидность глыбовой лавы с большими, разобщёнными и спёкшимися глыбами. Лава агломератовая – содержит бомбы, пепел, обломки инородных лав и обломки ранее застывшей той же магмы, захваченные лавовым потоком при его движении. Лава кусковая – лава, обладающая обломочным строением поверхности. Щебневатая лава – обломочного шлаковидного характера с постепенным переходом от щебёнки к шлаку (рис. 5.8).

Волнистые лавы. Лава волнистая (пахоехое) – лавовый поток с волнообразной, гладкой и стекловатой, пронизанной порами поверхностью, скрученной в складки при движении лавы. Потоки этой лавы меньше по размеру и текут медленнее аа-лав. Для них характерно образование туннелей. Поэтому в некоторых случаях выделяют пещеристые лавы (lava tunnels), в которых под поверхностью потока, за счет оттекания не застывшей лавы из ядерной части потока вниз по склону, образуются пещеры-пустоты или тоннели «тоннели» длиной от 10-15 м до 20 км. Позднее они могут быть заполнены лавой, пирокластическим или осадочным материалом. Лава дермолитовая – поток обычно волнистой базальтовой лавы с деформированной поверхностью, напоминающей морщинистую кожу. Лава канатная – поток волнистой лавы, морщинистая поверхность которого имеет вид канатов с поперечными размерами от 2 до 15 см. Лава пехуху (синоним: пахоехое – pahoehoe) – поток лавы с волнистой поверхностью. Она, так же как и аа-лава, может образоваться в разных частях одного потока. Лава черепитчатая, плитчатая или скорлуповатая – лава типа пехуху, поверхность которой распадается на плитки и пластинки (рис. 5.8).

Лава подушечная или эллипсоидальная (синоним: лава шаровая – pillow-lava) – волнистая лава, излившаяся под водой или внедрившаяся в ил на дне моря и представляющая собой скопление округлых тел в виде подушек или шаров, вдавленных друг в друга или вытянутых друг за другом (рис. 5.9, 5.10).

Лава массивная – поток лавы массивного строения и большой мощности (более 3 м). Для неё характерна зональность по вертикали потока, выраженная изменением зернистости пород. Средне-, крупнокристаллические породы внизу потока, а стекловатые и с большим количеством пор или миндалин вверху. Иногда массивные лавы имеют столбчатую отдельность (рис.5.11). Кроме массивных вулканитов с разной степенью кристалличности, флюидальности и неоднородности, в составе пород, слагающих лавовые потоки, выделяются эффузивные лавокластиты. Эффузивные лавокластолиты – автобрекчии, лавобрекчии, кластолавы, лавокластиты, гиалокластиты и туфолавы.

Рис. 5.9. Идеализированная схема пиллоу-лавы. Вид в плане и в поперечном сечении.	Рис. 5.10. Поперечные сечения наиболее распространённых видов лавовых подушек.

 

Граница между вулканокластическими и эффузивными породами проходит между лавобрекчиями и кластолавами, различающимися цементом. Автобрекчии возникали в результате раздробления ранее застывшей части лавового потока под напором лавы, ещё жидкой внутри потока и последующей цементации этой лавой образовавшихся обломков. Лавобрекчия или брекчиевая лава – это сцементированные лавой накопления кусков и глыб литоидной и шлаковой лавы, представляющие нижние и верхние слои лавовых потоков. Цементирующая лава имеет тот же состав, что и обломки. Кластолава – лавокластическая порода, общий термин для лав с эруптивными обломками ранее застывшей лавы, отличающейся от цементирующей лавы по составу, структуре, текстуре и цвету. В лавокластитах обломки не эруптивного происхождения – они образовались при дроблении изливающейся на поверхность лавы и сцементированы гидрохимически. Гиалокластиты образовались в результате своеобразного подводного дробления лавовых потоков с гидратацией вулканического стекла.

Туфолава или лава туфовая – горная порода, занимающая промежуточное положение между лавой и туфом. Основная масса её не отличается от лавы и нередко имеет флюидальную текстуру. Она содержит вытянутые или линзовидные обломки размером до 10 см обычно того же состава, что и цементирующая масса лавы. В связи с неясной природой туфолав существует в литературе большое количество местных и излишних терминов – эвтаксит, пиперно, ассо-лава, хай-си, сирасу, оварит, сваренная грязевая лава, псевдоигнибрит и т.д.

В основу дальнейшего деления вулканокластических пород положены петрографические принципы, заимствованные из классификаций изверженных и осадочных пород:

● по вещественному составу – базальтовые, липаритовые и др.;

● по условиям дробления – лавокластитовые, гиалокластитовые и др.;

● по агрегатному состоянию обломков – витрокластические (состоящие из обломков стекла), кристаллические (сложенные обломками кристаллов) и литокластические (состоящие из обломков пород);

● по типу цементации – спёкшиеся, сцементированные гидрохимически и рыхлые;

● по характеру примесей – туффиты или ортотуффиты (с примесью терригенного, хемогенного и органогенного материала до 50 %) –и ксенотуфы (с примесью чуждых обломков фундамента вулкана);

● в зависимости от размеров присутствующих обломков, сцементированных лавой, подразделяются на агломератовые (>50 мм), псефитовые (2-50 мм) и псаммитовые (2-0,25 мм).

Пирокластические пласты

Пирокластические пласты вулканического происхождения состоят из обломков, имеющих размер от долей сантиметра до нескольких метров. Некоторые обломки состоят из вулканического стекла, образовавшегося из выброшенных в воздух и мгновенно остывших или частично раскристаллизованных капелек лавы, а некоторые – представляют отдельные кристаллы, ранее возникшие в магме.

Несцементированные пирокластические обломки пород могут быть разделены по размерам и происхождению на вулканическую пыль (< 0.25 мм), вулканический пепел (0.25-4.0 мм), лапилли (4-32 мм), фъямме (уплощённые и линзовидные обломки стекловатой лавы), шлак (пористые и стекловидные обломки), обломки (>32 мм) и бомбы (от 4см до нескольких метров). Вулканические бомбы обычно грушевидной, витой или лепёшкообразной формы, покрыты трещиноватой коркой и с пористой массой внутри (рис. 5.11). Если ядро бомбы сложено инородным телом или ранее затвердевшей лавой, то такая бомба называется бомбой обволакивания.

Рис. 5.11. Разные типы вулканических бомб, по Е.Ф. Малееву (1980). а – двухполюсная веретенообразная; б – поперечный разрез бомбы а; в – однополюсная веретенообразная; г – миндалевидная; д – поперечный разрез бомбы г; е – поперечный разрез бомбы с широким экваториальным выступом; ж – цилиндрическая ленточная; з – поперечный разрез бомбы ж; и – поперечный разрез «коровьей лепёшки»; к – «коровья лепёшка».

К эксплозивным образованиям, слагающим вулканокластические или пирокластические пласты, относятся:

● туфы, подразделяющиеся по размеру обломков на агломератовые (>50 мм), крупнопсефитовые или крупнолапиллиевые (10-50 мм), мелкопсефитовые или мелколапиллиевые (2-10 мм), псаммитовые (2-0,25 мм), алевритовые и пелитовые (<0.25 мм);

● затвердевший (сцементированный) пирокластический материал: туф (угловатые обломки < 4мм); туфобрекчия (преобладают угловатые обломки< 4мм, но есть и >4 мм); вулканическая брекчия (угловатые обломки > 4мм); агломерат (первично округлые обломки> 4мм); жерловый агломерат, аналогичен агломерату, но расположен в вулканическом жерле; вулканический конгломерат (в нём обломки округлены под действием водных потоков);

● тефры, сложенные вулканическими бомбами, гравием и песком;

● пемзы, агглютинаты (породы, спекшиеся в плотную каменную массу, скопления всевозможных обломков и заполняющие жерло вулкана и внутреннюю часть шлакового конуса), спекшиеся туфы, игнимбриты и др.

Граница между вулканокластическими (или пирокластическими) и вулканогенно-осадочными породами обусловлена количеством примеси осадочного материала. Она проходит между осадочно-пирокластическими породами или ортотуффитами (пирокластического материала > 50 %) и пирокласто-осадочными или паратуффитами (осадочного материала > 50 %).