Формы залегания эффузивных магматических горных пород.

Эффузивные образования в виде застывших лав, пепловых туфов, лавовых брекчий и других продуктов вулканических извержений чрезвычайно широко развиты в земной коре. Они составляют существенные части разрезов всех систем, начиная от древнейших и кончая четвертичной. Однако эффузивные породы, образовавшиеся еще в докембрии, обычно сильно изменены про­цессами метаморфизма и превращены в зеленые сланцы, красно-каменные породы, порфироиды и порфиритоиды.

Строение вулканических аппаратов. Извержения вулканических продуктов происходят из вулканических аппаратов — вулканов, построенных весьма сложно и разнообразно.

Различают вулканы центрального, линейного и щитового типов.

Рис. Разрезы щитового (а) и центрального (б) вулканов, по Е. Е. Милановскому, 1—лавы; 2 — паразитические центры извержения; 3 — экструзивный купол; 4 — слот пирокластического материала

 

В вулканах центрального типа вокруг жерла развивается четко выраженный, пологий либо крутой слоистый конус — стратовулкан. Склоны вулкана могут иметь крутизну до 20—30° и сложены из переслаивающихся лав, туфов, лавовых брекчий, шлаков, шлаколав, а также осадочных пород морского или континентального происхождения. Эти образования покрывают склоны неравномерно, а их общая мощность убывает по мере удаления от центра извержения. Размеры стратовулканов и их высота весьма различны. Наиболее крупные достигают в поперечнике 60— 80 км и 6—8 км в высоту. Строение вулканических конусов в значительной степени зависит от состава лав. Основные лавы, бедные кремнеземом, весьма подвижны и чаще, чем кислые, распространяются на значительные расстояния от места извержения. Сложенные ими вулканические конусы имеют большие размеры, но пологие склоны не круче 10°.

Кислые лавы, содержащие большое количество кремнезема, накапливаются главным образом вблизи центров излияния, образуя вокруг кратера высокие конусовидные постройки с крутыми склонами.

В вулканах линейного (трещинного) типа излияния лав происходят из трещин. Например, в Исландии современные извержения лав и пепла связаны с линейными аппаратами имеющими 3—4 км в длину пря ширине в несколько сот метров. Они известны также на вулканогенном плато Армении в Гегамском хребте. Здесь на одном самых активных плиоцен-четвертичных разломов на протяжении 30-40 км расположено более 10 центров излияния.

 

Рис. Лавовые потоки и шлаковые конусы Гегамского вулканического нагорья (Малый Кавказ), по Е. Е. Милановскому. 1 — направление потоков голоценовых андезитовых лав; 2— шлаковые и шлаколавовые конусы; 3 — четвертичные сбросы и трещины; 4 — четвертичные аллювиальные отложения; 5 — плейстоценовые и плиоценовые вулканогенные толщи; 6 — доплиоценовое основание.

 

Линейные вулканы палеозойского возраста установлены в верхнем палеозое Центрального Казахстана. Сохранившиеся от эрозии остатки вулкана Момонтау имеют крышеобразную форму и вытянуты на 60 км.

 

 

Щитовые вулканы представляют собой относительно простые невысокие вулканические постройки, сложенные главным образом базальтами с поперечными размерами до нескольких десятков километров и склонами не круче 3 – 4⁰. Примером могут быть вулканы: Цхун в в Армении, Узон на Камчатке и Головина на Курильских островах.

Все типы вулканических аппаратов сопровождаются периодически действующими боковыми (паразитическими) подчиненными по размерам кратерами.

Современный действующий вулкан Этна, находящийся в Средиземном море, окружен 200 боковыми кратерами.

При сближенном расположении вулканических аппаратов продукты извержения могут сливаться в сплошной покров и слагать огромные площади. При таких условиях возникли: многокилометровая толща средне- и позднепалеозойских эффузивов в Центральном Казахстане, позднемеловые эффузивы Охотско-Чукотского пояса, эффузивы Армянского нагорья и других областей.

Фации и формы залегания эффузивных пород. Фации эффузивных горных пород отражают разные условия их образования, различия в физико-географической среде, в которой происходит накопление пород, особенности проявления самого вулканизма, соотношения газовых, жидких и твердых продуктов извержения, состав магмы, глубинность образования и другие, менее существенные особенности. По латерали фации могут переходить друг в друга и нередко меняются очень быстро, отражая сложную и неустойчивую обстановку вулканических процессов. Наиболее общим является деление фаций на морские (подводные) и континентальные (наземные). В каждой из групп могут быть выделены покровные, эксплозивные, экструзивные (жер-ловые), субвулканические и пирокластические (пирокласто-осадочные) фации.

Покровные фации. Застывшие потоки лав группируются вокруг жерла вулкана, спускаясь со склонов. Форма и размеры потоков в значительной степени зависят от рельефа, состава пород газового режима вулкана.

При выровненном рельефе покровы распространяются относительно равномерно вокруг кратера, но их строение и последовательность могут очень сильно осложняться действиями боковых кратеров, создающих узкие локальные покровы.

У вулканов, расположенных в гористой местности, изрезанной речными долинами, лавы заполняют понижения в виде узких потоков, нередко сливающихся вместе. На Кавказе позднеплиоценовые потоки, спускающиеся вниз по долине р. Дебед, имеют длину 120 км, ширину 1—2 км и мощность у начала до нескольких десятков метров. При неоднократных излияниях молодой поток может располагаться ниже более древнего. Подошва лав обычно оказывает заметное тепловое воздействие (обжиг) на породы, на которые они изливаются, вызывая их покраснение. Ширина обожженных пород невелика и не превышает нескольких сантиметров. Покровные фации заключают не только лавы, но и лавобрекчии и пирокластический материал, количество которого может возрастать по мере удаления от вулкана и в зависимости от физико-географической обстановки, а также терригенные морские или континентальные отложения.

Эксплозивные фации. Эксплозивные извержения представляют собой взрывы, сопровождающиеся выбросами в воздух либо в водный бассейн под большим давлением газов и паров, увлекающих за собой затвердевшие или полужидкие куски лавы, имеющие форму брызг, сгустков или иную форму. Подобный тип извержения характеризует выделение лав кислого и щелочного состава, реже среднего и основного.

При извержениях кислых и щелочных лав могут возникнуть тяжелые горячие облака из газово-пирокластической смеси, под большим давлением вырывающиеся из жерла вулкана и распространяющиеся в виде стелющихся туч или лавин. При остывании всей массы обломков лав они расплющиваются и свариваются, образуя породу, получившую название игнимбритов (палящих туч). Крупные уплощенные и линзовидные обломки стекловатой лавы (так называемые «фьямме») вытягиваются вдоль нижних и верхних поверхностей покрова, иногда с тем или иным наклоном уже в первичном состоянии. Игнимбриты могут покрывать площади до десятков тысяч квадратных километров и иметь мощность до 1 - 2 км.

Среди других образований эксплозивных фаций распространены тефры, сложенные вулканическими бомбами, гравием и песком, пирокласты, агломераты и пемзы. При направленных взрывах части вулканической постройки могут разрушаться, а образующийся крупный обломочный материал переносится на многие километры.

Экструзивные фации. При экструзивном типе извержения происходит выдавливание лавы, находящейся в вязком или уже затвердевшем состоянии, на поверхность. Форма экструзивных тел зависит от формы вулканического канала, по которому они выдавливаются. Они образуют купола, обелиски, неправильные раздутые тела, которые могут переходить в покровы и потоки лав. Обычно экструзии слагаются более крепкими породами, чем окружающие их образования, и хорошо выделяются в рельефе.

Экструзивные фации располагаются в верхних частях вулканических аппаратов, заполняя жерла вулканов, кольцевые и конические дайки. Сложены они обычно лавами риолит-андезитового и реже андезит-базальтового состава с хорошо выраженной флюидальной или полосчатой текстурой, ориентированной в направлении движения магмы.

Жерловые фации (некки) представляют собой каналы, по которым магма при вулканических извержениях поднимается на поверхность. Таким образом, некки являются частью эруптивного аппарата вулкана. Форма их в плане круглая, овальная или неправильная. Диаметр от десятков метров до 1—1,5 км. Боковые стенки некков крутые, вертикальные, нередко расширяющиеся кверху. Породы, заполняющие некки, изменчивы. Чаще всего это мелкозернистые или полустекловатые изверженные породы. В некоторых случаях некки заполнены грубым неотсортированным пирокластическим материалом (агломератами), пеплом или вулканической брекчией.

В глубоко коэродированных вулканических аппаратах в их центральных частях нередко располагаются гранитоидные либо щелочные массивы, образующиеся в нижних частях жерл вулканических аппаратов или в близповерхностных периферийных очагах.

 

Большое количество жерл (вулканических трубок), иногда заключающих алмазы, обнаружено на Сибирской платформе среди очень полого залегающих карбонатных и песчано-глинистых отложений нижнего палеозоя. Они представляют собой замкнутые горловины изометрической или овальной формы до 1—2 км в поперечнике, суживающиеся книзу. Первоначально каналы трубок были заполнены пирокластическим материалом ультраосновного состава, в который позже внедрились базальты. Породы, выполняющие трубки, местами превращены в гранатовые и пироксеновые скарны. Вмещающие породы по периферии трубок залегают спокойно; у контактов с трубками они, как правило, раздроблены, метаморфизованы и завернуты вверх, а иногда и вниз. Вдоль контактов трубок с вметающими породами нередко располагаются мелкие жилы долеритов.

Субвулканические фации. В районах вулканической деятельности образуются вертикальные и крутые тела, не достигающие поверхности и сложенные застывшими лавами, лишенными флюидности, полосчатости и других текстур течения. Слагают они небольшие штоки, факолиты, силлы, крутые дайки, большая часть которых располагается в образованиях вулканического конуса. Их поперечные размеры редко превышают 1—2 км.

Пирокластические (пирокласто-осадочные) фации. Пирокластический (пепловый) материал, нередко со следами эоловой сортировки, может покрывать огромные пространства. Мощность пирокластических накоплений и их палеоаналогов— туфов быстро убывает по мере удаления от вулканов вместе с уменьшением размеров обломков застывших в воздухе лав, но самый тонкий пепел может переноситься на сотни и тысячи километров.

Вблизи вулканических аппаратов накапливаются глыбы, вулканические бомбы, лапиллиевый туф, а также плотные или пористые пемзы. Особенно широко пирокласты развиваются при извержениях лав щелочного и кислого состава. Известны палеовулканы, у которых покровные фации вообще отсутствуют и вся извергающаяся магма распыляется и отлагается в виде пирокластов. Особое место занимают так называемые лахаровые отложения, намываемые водными потоками, стекающими со склонов действующих вулканов во время извержения и возникающими за счет ливней в окрестностях вулканов, таяния снегов и ледников, прорыва озёр. Вода смывает накопившийся на склонах свежий вулканический материал и в виде грязевых брекчий отлагает его у подножия вулканов или в днищах долин. Состоят лахаровые отложения из неотсортированных вулканических продуктов с полуокатанными или угловатыми глыбами и обломками лав, сцементированных пеплово-глинистой массой. Их мощность может достигать десятков метров.

Особенности подводных и наземных вулканогенных образований. Условия накопления вулканогенных толщ в наземных подводных средах резко различны. Наземным излияниям свойственна изменчивость гипсометрического положения основания лавовых потоков, в значительной степени зависящая от неровностей рельефа. Нередко лавы покрывают речные террасы, что позволяет установить время их образования. Эффузивные породы, образующиеся в наземных условиях, обычно чередуются со слоями, сложенными пирокластическим материалом, пеплом, вулканическими брекчиями и бомбами. Последним свойственны эллиптические и закрученные формы, возникающие при полете застывающей лавы в воздухе. Наземным излияниям свойственны также линзы и скопления агломератов (и селевых образований), возникающих во время ливней, нередко сопровождающих извержения. Среди вулканогенных пород иногда появляются и другие типы континентальных образований: пролювиальные элювиальные отложения, уголь и др.

Толщи вулканогенных пород, накапливающиеся в континентальных условиях, нередко образуют самостоятельные стратиграфические комплексы, не параллелизующиеся с разрезами иных по генезису одновозрастных пород. Такие комплексы отделяются от подстилающих и вышележащих образований несогласиями.

В верхних частях покровов, застывших на поверхности, отдельность обычно плитчатая, параллельная поверхности, а в нижних медленно остывающих, столбчатая, перпендикулярная к подошве покрова. В целом вулканогенные толщи, образовавшиеся в наземных условиях, отличаются резкой изменчивостью мощностей и насыщенностью плохо отсортированным пирокластическим материалом. Стекло наземных лав и туфов со временем окисляется и приобретает красно-бурый цвет.

Вулканогенные толщи, образовавшиеся при подводных излияниях во многом отличаются от вышеописанных. Относительно ровный рельеф морского дна способствует формированию выдержанных по мощности покровов, залегающих согласно среди морских осадков. Прослои пепла, встречающиеся среди покровов лав, нередко хорошо отсортированы. Осадочные породы, переслаивающиеся часто с лавами, имеют морское происхождение (известняки, песчаники, аргиллиты и т. д.). Эти же породы замещают лавы па простиранию.

Накопившиеся на морском дне эффузивные породы легко подвергаются зеленокаменному перерождению; среди основных пород нередко присутствуют спилиты.

Отдельность в вулканогенных породах, образовавшихся при подводных извержениях, имеет правильные, хорошо развитые формы. Особенно характерны подушечная и шаровая отдельности. Такие формы отдельности образуются при быстром остывании лавовых струй. Вокруг очередной порции перемещающейся магмы в условиях быстрого охлаждения в водной среде образуется корка в виде шара или растянутость овала (мешка), внутри которых магма остается жидкой и при непрерывном ее поступлении прорывает шар или овал, стекая вниз по наклону дна и образуя следующий шар или овал. Размеры отдельностей могут достигать 3 м в поперечнике.