Тема 13. ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ ВУЛКАНОГЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД Г.

Тема 13. ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ ВУЛКАНОГЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД Г. В. Лебедев Пермский университет

13. 1. Типы вулканических построек • По особенностям строения выделяются следующие типы вулканических построек: Вулканы центрального типа: — стратовулканы; — шлаковые конусы; — щитовые вулканы Вулканы трещинного типа Вулканы ареального типа Магмоподводящие каналы вулканических построек всегда приурочены к разрывным нарушениям, часто и к их пересечениям.

Стратовулканы Стратовулкан А. К. Корсаков, 2009 1 – лавовые покровы; 2 – пирокластические породы; 3 – фундамент постройки; 4 – магмоподводящий канал В разрезе изверженных пород наблюдается чередование лавовых покровов, потоков, туфов, брекчий и т. п. , которые подвергаются стратификации. Отсюда название – стратовулкан. Высочайший (4750 м) в Евразии действующий вулкан Ключевская Сопка http: //www. photogeographic. ru http: //www. waipahums. k 12. hi. us

Вулканический остров http: //www. photoprikol. net/uploads/posts/2011 -07/1310581629_vulkany-65. jpg

Шлаковые конусы • Шлаковые конусы – невысокие пологие конусы, сложенные пирокластическим материалом: пепловые, агломератовые и др. туфы и туффиты. Шлаковый конус. Сирия А. К. Корсаков, 2009 Шлаковидный конус, состоящий из покровов и потоков пирокластического материала А. К. Корсаков,

Щитовые вулканы • Щитовидный (щитовой) вулкан — вулканическое сооружение, образовавшееся в результате многократных излияний жидкой лавы. Имеет форму очень пологого щита, падение склонов которого в верхней части 7 -8°, в нижней 3 -6°. На вершине щитовидного вулкана располагаются кратеры , имеющие вид широких блюдцеобразных впадин с крутыми, часто вертикальными или террасообразно-ступенчатыми стенками. Щитовидная форма характерна для вулканов, извергающих базальтовые расплавы, так как такие магмы обычно имеют низкую вязкость и растекаются далеко от места излияния. • Примеры щитовых вулканов: Гавайские острова , Вулканы Исландии и другие. Щитовой вулкан А. К. Корсаков, 2009 1 — лавовый покров; 2 – фундамент вулканогенной постройки

Кратер щитового вулкана. Гавайские о-ва http: //gallery 1. persiangig. com

Вулканы трещинного типа • Магмаподводящими каналами таких вулканов являются крупные разрывные нарушения , которые в разное время приоткрываются. Через них на поверхность устремляются лавовые потоки высокоподвижной магмы базальтового состава. Вулкан трещинного типа А. К. Корсаков, 2009 1 – магмоподводящий разлом; 2 – лавовые потоки и покровы; 3 – направление течения магматических расплавов

Трещинный вулкан Лакки. Исландия http: //botinok. co. il

Вулканы ареального типа • Представляют собой группы мелких вулканических построек, сложенных лавами преимущественно базальтового состава Вулканы ареального типа А. К. Корсаков, 2009 1 — мелкие вулканические постройки; 2 – лавовое поле, сформированное единичными вулканами

Заснеженные вершины вулканов Алеутских островов. Космоснимок http: //animalworld. com. ua

13. 2. Фации вулканогенных горных пород • К вулканогенным относятся горные породы, образовавшиеся в результате извержения магмы на земную поверхность или внедрившиеся на небольшой глубине, но связанные с излившимися общностью магматического очага. • В соответствии с условиями образования выделяются следующие фации вулканогенных горных пород: 1. Эффузивная (покровная), подразделяющаяся на две субфации: — эксплозивную (1 а) и субфацию текучих лав (1 б); 2. Жерловая , включающая экструзивную субфацию ; 3. Субвулканическая ; 4. Гипабиссальная ; 5. Дайковая. 1 а 1 б

13. 2. 1. Эффузивная фация [[ лат. effusio – излияние ]] • Представляет собой продукты вулканических взрывов – пирокластический материал [ гр. pyr – огонь + klao — ломаю, разбиваю ]. • Рыхлый материал — тефра [ гр. téphra — пепел, зола ]. • Сцементированный материал – туфы. • Спекшийся материал- игнимбриты [ лат. ignis –огонь + ливень ]. Игнимбрит — вулканическая обломочная порода, обладающая признаками как лав (характерна флюидальность – следы течения), так и пирокластических образований. 13. 2. 1. 1. Эксплозивная субфация [ лат. explosio – взрыв ]

Тефра: рыхлый материал вулканических взрывов

Обнажение слоев пирокластических пород (тефра) вулкана Ошима. Япония Фото Р. Фокс,

Вулканические туфы http: //upload. wikimedia. org http: //geograafia 10 a. pbworks. com http: //img-2005 -04. photosight. ru Розовые туфы Армении

Игнимбриты http: //www. google. com http: //t 2. gstatic. com http: //t 3. gstatic. com Для игнимбритов характерна флюидальность и присутствие обломков (фьямме).

13. 2. 1. 2. Субфация текучих лав • Лава [ итал. lava , лат. labes — обвал, падение ] — огненно-жидкий, преимущественно силикатный расплав, изливающийся во время вулканических извержений на земную поверхность. • Застывший и частично раскристаллизованный материал также часто называют лава. Типичные горные породы, образующиеся при застывании лав: риолиты, дациты, андезиты, базальты, трахиты и др. • Характерные особенности горных пород: порфировая структура , основная масса (матрикс) мелкозернистая или стекловатая , присутствие пустот (миндалин), флюидальных текстур. • Подушечные (шаровые) лавы. Возникают при подводных излияниях слабой интенсивности высокотемпературной базальтовой магмы.

Шаровая отдельность в базальтах раннего карбона. Шаровая отдельность в литокластических туфах раннего карбона

13. 2. 1. 3. Условия залегания пород эффузивной фации • Породы этой фации образуют следующие структурные формы : • Пирокластические покровы; • Пирокластические потоки ; • Лавовые покровы; • Лавовые потоки

Лавовые покровы • Характеризуются большими площадями (до нескольких тыс. км 2 ) распространения, имеют близкую к изометричной (в плане) форму. Мощность может достигать нескольких десятков , а иногда и сотен метров. В разрезе – это линзообразные тела, обращенные выпуклостью вверх или вниз. • Образуются в результате излияния лав андези-базальтового и базальтового состава , характеризующихся повышенной текучестью. • Типичны для извержений трещинного и ареального типов. Образуют большие континентальные плато (В. Сибирь, п-ов Декан и др. ) Лавовые покровы А. К. Корсаков, 2009 I – в плане; II, III – в разрезе

Вулкан Килауэа. Лавовые покровы. Гавайская вулканическая обсерватория

Вулканическая постройка Фрагмент учебной геологической карты № 23 Стратовулкан центрального типа, состоящий из серии лавовых покровов (показаны сиреневым цветом разных оттенков). Цветной штриховкой показаны разновозрастные жерла, приуроченные к глубинному разлому. Тектоническая харак-теристика приведена на следующем слайде.

Геологический разрез к карте № 23 Участок альпийской складчатой области, в которой можно выделить один структурный этаж, представленный тремя СТЯ: 1) раннеальпийский ортогео-синклинальный, сложенный породами мел-палеогенового возраста, смятыми в линейные наклонные и опрокинутые складки, осложненные надвигами; 2) среднеальпийский эпигеосинклинальный орогенный, сложеный неогеновыми породами, смятыми в пологие брахиформные складки (зона межгорного или предгорного прогиба); 3) позднеальпийский эпигеосинклинальный орогенный, представленный вулканогенной постройкой. Первые два СТЯ являются фундаментом вулканической постройки. Границей между ними является глубинный разлом, к которому приурочены вулканические породы.

Лавовые потоки • Представляют собой линзообразные в плане тела. Один край примыкает к жерлу, а другой по радиусу удаляется от него. • Для формирования потоков решающее значение имеет рельеф вулканической постройки и кромки кратера. • Понижения в рельефе возникают в результате действия временных потоков в период ливневых дождей, вызванных извержениями и снеготаяния. Лавовые потоки А. К. Корсаков, 2009 I – в плане; II, III – в разрезе

Лавовые потоки вулкана Килауэа. Гавайские о-ва Фото Дж. Григга, 2 июня 1986 г. Длина потоков достигает 50 км при ширине до 2, 5 км

Лавовый поток вулкана Килауэа Гавайи, сентябрь 2002 г. http: //geo. metodist. ru/teleclass/2/septem 2002 Kilavea 2095_DAS_large. jpg

Особенности строения лавовых потоков и покровов • В плане выделяют прижерловую, промежуточную и удаленную части. В прижерловой преобладает столбчатая, а в удаленной — глыбовая отдельность. • Лавовые потоки и покровы имеют вертикальную зональность. • При континентальных излияниях внизу образуются породы со столбчатой отдельностью , в средней части – лавы с флюидальной текстурой , в верхней – лавобрекчии (продукты дробления ранее затвердевшей лавы новыми порциями магматического расплава). • При излиянии лавы на дно водоемов за счет больших объемов паров в нижней зоне образуются пористые шлакообразные породы. Зональность лавовых потоков и покровов при континентальных излияниях А. К. Корсаков, 2009 Зональность лавовых потоков и покровов при излияниях на дно водоемов А. К. Корсаков,

Столбчатая отдельность в базальтах http: //travertinstone. ru

Лавобрекчия дацитового лавового покрова Эльбруса А. К. Корсаков, 2009 Обломки и цемент представлены лавовым материалом

Пирокластические покровы и потоки • Пирокластические покровы образуются в результате вулканических взрывов. В плане являются изометричными, часто занимают громадные площади (тыс. км 2 ). Мощность может достигать нескольких сотен метров. Сложены тефрой и туфами. Близ жерл преобладают мощные псефитовые тефра и туфы, которые к периферии постепенно сменяются псаммитовыми. При этом уменьшается и их мощность.

Образование пирокластического покрова http: //www. photoprikol. net

Пирокластический поток при извержении вулкана Майон. Филиппины, 1984 г. http: //upload. wikimedia. org • Пирокластический поток — смесь высокотемпературных вулканических газов , пепла и камней, образующаяся при извержении вулкана. Скорость потока достигает иногда 700 км/ч, а температура газа — 100 — 800 °C. Характерен для пелейского типа извержений (по названию вулкана Мон-Пеле ). • Пирокластический поток был основной причиной гибели людей в Помпеях , Геркулануме и Стабиях во время извержения Везувия в 79 г. Пирокластические потоки

Пирокластический поток потухшего вулкана Таруки. Япония http: //t 3. gstatic. com/images? q=tbn: ANd 9 Gc. SGbyt. VHIDv. As 00 h. THS_EKTOFf. Ih. D 94 ZNBg. Q 6 ZHq 6 nvow. Ijp 6 Esv w

Движущийся пирокластический поток http: //storage 0. dms. mpinteractiv. ro/media/2/2/7227/5914874/1/volcanicash. jpg

Зональность пирокластических потоков А. К. Корсаков, 2009 I – прижерловая зона агломератовых (псефитовых) тефры и туфов; II – средняя зона псефитовых и псаммитовых тефры и туфов; III – удаленная зона псаммитовых тефры и туфов

Люди, захороненные пирокластическим потоком. Останки, найденные при раскопках Помпеи http: //t 2. gstatic. com/images? q=tbn: ANd 9 Gc. Sw 0 y. Ry. V 4 qx 6 vy_o 0 e. MW 2 TAxt. VELMh. SUn. OZq 5 Sx. OFVESGK 2 b. R i. R

• ВУЛКАНОГЕННО-ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ — горные породы , состоящие из вулканического и осадочного материала. • Подразделяются на вулканогенно-обломочные и хемогенные. Основной вулканический компонент вулканогенно-обломочных пород — пирокластический материал эксплозивных извержений вулканов, образующийся в результате дробления вулканическими взрывами жидкой лавы и слагающих вулкан горных пород. • В зависимости от количества вулканического материала среди сцементированных вулканогенно-обломочных пород различают: туфы вулканические, почти целиком состоящие из пирокластического материала, туффиты с содержанием последнего более 50% и пирокласто-осадочные породы (туфопесчаники, туфогравелиты, туфоконгломераты и др. ) с преобладанием осадочных компонентов. • По размеру обломков туфы и туффиты подразделяют на пелитовые (меньше 0, 01 мм), алевритовые (0, 01 -0, 1 мм), псаммитовые (0, 1 -2) и псефитовые (2 -200 мм и более). • Материал, выносимый горячими источниками, парогазовыми струями и извлекаемый при выщелачивании вулканических пород, осаждаясь в морях и на суше, образует хемогенные вулканогенно-осадочные породы, примерами которых служат многие яшмы, отложения серы, некоторые руды железа, марганца, фосфориты и др. Породы эффузивной фации могут перемежаться с вулканогенно- осадочными и осадочными породами, относительное количество которых к периферии вулканической постройки увеличивается.

13. 2. 2. Жерловая фация • Жерла вулканов – это магмаподводящие каналы, по которым магма из магматического очага поднимается к поверхности земли. • Жерла приурочены к разрывным нарушениям. • Форма жерл в плане может быть изометричной, овальной, вытянутой (линейные жерла). В поперечнике размер жерл может достигать первых километров, а для линейных жерл – десятков километров. • Некки [ англ. neck – шея ] – изометричные в плане жерла потухших вулканов. • Действующие вулканы у земной поверхности заканчиваются кратерами. • Жерловая фация может иметь экструзивную субфацию. • Жерла сложены лавами, кластолавами, туфами , обломками пород фундамента вулканической постройки и др.

Жерла в разрезе Разрез к учебной геологической карте № 23 Цилиндрическая и коническая форма некков (показаны штриховкой) в разрезе

Трубки взрыва • Трубки взрыва – специфические разновидности вулканических построек платформенного типа , образованных щелочно-ультраосновной магмой, у которых практически отсутствует эффузивная фация. • Диатрема , трубка взрыва [ гр. dia – через + trema — отверстие, дыра ] — трубообразный вулканический канал, имеющий в плане круглое или овальное очертание и образующийся в результате прорыва газов. • При этом имеет место не излияние лавы, а ее внедрение в магмаподводящий канал, сложенный вулканической брекчией. Диаметр поперечного сечения диатрем до 1 км. Наряду с вулканическим материалом диатрема заполнена обломками горных пород из стенок канала (базальты, лимбургиты, вулканические туфы, кимберлиты и осадочные породы). • С кимберлитовыми и лампроитовыми трубками взрыва связаны коренные месторождения алмазов. http: //t 0. gstatic. com

Жерла на геологической карте Фрагмент учебной геологической карты № 23 Тела жерловой фации (некки) изометричной и линзообразной формы показаны штриховкой

Экструзивная субфация жерловой фации • Экструзивная [ лат. extrude – вытеснять ] фация образуются при выдавливании вязкого магматического расплава на поверхность. Представлена куполами, обелисками и др. положительными формами рельефа высотой до 600 м на месте бывших кратеров. • Субфация часто рассматривается как промежуточная между жерловой и эффузивной. Образуется при извержении магмы риолитового состава. • У подножия экструзивов образуются купольные брекчии. Экструзивная субфация А. К. Корсаков, 2009 1 – экструзивный купол; 2 – стратифицированная вулканическая постройка; 3 – купольные брекчии; 4 – фундамент вулканической постройки

Экструзивный купол

Башня Дьявола. Шт. Вайоминг. США http: //upload. wikimedia. org Столбчатая отдельность в верхней части жерла (некк). Вмещающие породы эродированы

13. 2. 3. Субвулканическая фация • К субвулканитам относятся малоглубинные тела, которые при образовании не выходили на поверхность. В этот момент жерло закупорено. • Такие тела могут находится как в породах фундамента постройки, так и среди пород эффузивной фации. • Имеют форму силлов, лакколитов, штоков, дайкообразных тел. • Образуются на глубине до 2, 0 – 2, 5 км. • К образованиям субвулканической фации относятся близповерхностные геологические тела, сложенные застывшими, частично или полностью раскристаллизованными лавами без флюидальности, полосчатости и других текстур течения: силлы, штоки, лакколиты, крутые дайки, большая часть которых расположена в образованиях вулканического конуса. • По морфологии и характеру залегания эти тела сходны с обычными интрузиями, но отличаются от них эффузивным обликом слагающих их пород и более слабыми контактовыми изменениями. Для большинства субвулканических тел характерна однородность состава, что облегчает их диагностику в полях развития эффузивно-экструзивных и жерловых фаций. Кроме того, породы субвулканических интрузий обычно лишены текстур течения, весьма распространённых в породах эффузивных, экструзивных и жерловых фациях.

Субвулканиты на карте Фрагмент учебной геологической карты № 28 • В поле развития риолитового (светло-оранжевое с крапом) и базальтового (темно-оранжевое с крапом) лавовых покровов обнажаются породы жерловой фации (показаны штриховкой) и субвулканические тела кислого состава (красное с индексами γ Р 2 , ργ Р 1 , оранжевое с индексом ξ Р 2 )

13. 2. 4. Гипабиссальная фация • По механизму образования породы гипабиссальной фации аналогичны породам субвулканической фации. Образуются в момент, когда жерло уже закупорено. • Отличительной особенностью является то , что они образуются на большей глубине (до 3 -5 км) и, как правило, не содержат вулканическое стекло. Относительно небольшая глубина формирования и небольшие размеры камер, в которых происходила кристаллизация, обусловили: -образование мелкозернистых и/или порфировидных структур горных пород, — слабое проявление экзоконтактового метаморфизма , — присутствие в эндоконтактовых зонах многочисленных ксенол итов вмещающих пород. • Гипабиссальные горные породы слагают сравнительно небольшие (обычно не более первых сотен км 2 ) интрузивные тела (штоки, дайкообразные тела, лакколиты и др. ), обычно секущие структурные элементы вмещающих пород. • Массивы гипабиссальных горных пород часто образуют единые вулкано-плутонические комплексы с комагматическими вулканитами. • Гипабиссальные массивы могут формироваться и вне связи с вулканогенными породами.

Гипабиссальный интрузив на геологической карте Фрагмент учебной геологической карты № 23 В центральной части карты красным цветом показан дайкообразный гипабиссальный массив гранит-порфиров плиоценового возраста ( γπ N 2 )

Схема образования кольцевых жерл, субвулканитов и гипабиссальных интрузивов http: //www. suu. edu/faculty/colberg/Hazards/Volcanoes/caldera 3. jpg (а) Извержение риолитового пепла: частичное истощение магматического очага (b) Образование кальдеры по зоне кольцевых разломов (с) Образование центрального купола ( d) Извержение магмы по кольцевому разлому

Гипабиссальный интрузивы на геологической карте Фрагмент учебной геологической карты № 25 Изображена вулкано-тектоническая структура, сложенная породами эффузивной ( D 1 us 1 и D 1 us 2 ) , жерловой ( λ D 1 ) и гипабиссальной ( γδπ D 1 ) фаций

13. 2. 5. Дайковая фация Дайки, связанные с вулканическими постройками в плане (слева) и в разрезе (справа) А. К. Корсаков, 2009 • По времени образования является завершающей в вулканогенной постройке. • После прекращения эффузивной деятельности вследствие истощения магматического очага давление в нем уменьшается. Горные породы всех фаций охлаждаются , что приводит к сокращению их объема. • В горных породах возникают напряжения , приводящие к образованию трещин. В трещины устремляется остаточная магма, что приводит к образованию даек. • Наиболее типичными по ориентировке являются две группы даек : — дайки , образовавшиеся при повторных раскрытиях магмоподводящего разлома; они ориентированы субпараллельно разлому; — система кольцевых, дугообразных и радиальных даек , характерная для изометричных в плане структур; кольцевые и дугообразные дайки могут иметь вертикальное, центриклинальное и периклинальное падение. • Типичными структурами пород являются мелкозернистая, порфировидная (реже порфировая).

Дайки в вулканогенной постройке Фрагмент учебной геологической карты № 25 Среди поля олигоценовых базальтов (светло-бежевый цвет, Р 3 ) на поверхность выходят породы жерловой фации (показаны штриховкой, λ N 1 ) , гипабиссальные тела (красное и зеленое, γπ 1 N 1 , ν 2 N 1 ) , дугообразные и кольцевые дайки (зеленое, β 4 N 1 ) и линейные дайки северо-западного простирания в южной части территории (зеленое, β N 2 )

13. 3. Структурные типы вулканических сооружений после прекращения вулканической деятельности • После завершения активного наземного вулканизма на месте ранее существовавших построек формируются: 1. Кальдеры; 2. Вулкано-тектонические депрессии; 3. Эродированные вулканогенные постройки. • Последующими тектоническими процессами они могут быть нарушены , что приводит к образованию весьма сложных складчато-разрывных структур. • Породы эффузивной фации, особенно сложенные магматитами среднего и основного состава, совместно с осадочными и вулканогенно-осадочными породами участвуют в строении складчатых комплексов. Иногда они отличаются достаточной хорошей выдержанностью на значительных площадях.

Кальдеры • Кальдера (исп. caldera — котёл) — циркообразная впадина с крутыми стенками и более или менее ровным дном, образовавшаяся вследствие провала вершины вулкана и в некоторых случаях прилегающей к нему местности. От кратера кальдера отличается происхождением и большими размерами (в поперечнике до 10— 15 км и больше). Часто к кальдерам приурочены фумаролы и грифоны. Кальдера вулкана Узон на Камчатке http: //pro-2012. info/volcano/images/caldera_uzon. jpg

Стадии развития вулканов http: //www. cografyatutkudur. com/volkanizma/kaldera. jpg a – начало извержения, характеризующееся высоким давлением в магматическом очаге и активной эксплозивной деятельностью ; b – уменьшение давления в очаге, обусловленное постепенным его истощением, приводит к сокращению эксплозий, извержение магмы идет преимущественно путем излияния лав; с — постепенное проседание прикратерной части вулкана , прекращение извержения магмы , продолжается фумарольно-сульфаторный процесс; d – по системе кольцевых, дугообразных и радиальных разломов вулканическая постройка проседает, формируется типичная кальдера ; в центральной части обычно образуется кальдерное озеро.

В центральной части карты в виде полосы субмеридионального простирания изображен Вулканогенный пояс. Кольцевые разломы являются составными элементами строения кальдер

Вулкано-тектонические депрессии • Вулкано-тектонические депрессии образуются в результате проседания центрально части вулканической постройки по системе кольцевых и дугообразных разломов. Образование эффузивной фации продолжается параллельно с прогибанием постройки по мере истощения магматического очага и уменьшения давления в нем. В отличие от кальдер образуются при продолжении эффузивной деятельности. Вулкано-тектоническая депрессия А. К. Корсаков, 2009 1 – фундамент вулканической постройки; 2 – лавовые покровы; 3 – пирокластические покровы

Вулканические постройки по степени эродированности А. К. Корсаков, 2009 I – слабо эродированные; II – умеренно эродированные; III – глубоко эродированные. 1 – фундамент постройки; 2 – эффузивная фация; 3 – жерловая фация; 4 – субвулканическая фация

На заднем плане два купола потухшего вулкана четвертичного возраста. Эльбрус. Вид со склона г. Чегет