Разновидности вулканов и их строение
Глава 5: Геологическое картирование вулканических пород
Вулканические породы широко распространены в земной коре и встречаются среди комплексов горных пород, образовавшихся, начиная с раннего архея вплоть до современного времени. Образовывались они в рифтах континентов и океанов, в складчатых областях и в зонах эндогенной активизации платформ. В зависимости от химического состава вулканические породы подразделяются на: ультраосновные (пикриты), основные (базальты), средние (андезиты), кисло-средние (дациты и риодациты), кислые (риолиты), субщелочные фельдшпатоидные (трахибазальты, трахиандезиты, трахидациты и др.), субщелочные безфельдшпатоидные (трахиты, щелочные трахиты и трахидациты и др.) и щелочные (щелочные пикриты, мелилититы, нефелиниты, фонолиты и др.) и прочие промежуточные по составу породы.
С вулканогенными и вулканогенно-осадочными формациями связаны месторождения сульфидных руд, чёрных металлов, фосфатов, неметаллического сырья, стройматериалов и др. Ход вулканического процесса зависит от газового режима, химического состава поступающей магмы и тектонических процессов, предшествующих и сопутствующих этому процессу. Вулканические породы по способу образования можно подразделить на эффузивные, эксплозивные и экструзивные породы.
Эффузивные породы образуются при излиянии и растекании по земной поверхности магматического расплава, т.е. лавы и лавобрекчии.
|
|
|
Экструзивные породы образуются при выдавливании лавы кислого или среднего состава на поверхность в вязком или затвердевшем состоянии в виде валов, куполов или шпилей. При извержении лав основного состава преобладают лавовые излияния, а при извержениях более вязких кислых лав большую роль играют продукты эксплозивной деятельности, если в них содержится в большое количество летучих компонентов, и экструзии, если процесс извержения менее динамичен.
Эксплозивные (взрывные) породы образуются при выбросе в воздух (или в водный бассейн) под большим давлением магматического материала, насыщенного газами и парами воды, которые при возникающем резком перепаде давления разбрызгивают и распыляют магму, и дальнейшем оседании на поверхности или на дне бассейна.
Вулканические породы – один из наиболее сложных для изучения объектов в геологии. Эту сложность определяют ряд факторов.
1. Многообразие сложенных ими геологических тел. Во-первых, вулканогенные породы слагают хорошо стратифицированные толщи и соответственно пластообразные тела. Во-вторых, они образуют разнообразные по форме интрузивные субвулканические тела. Это предполагает двойственность в методическом подходе к изучению вулканитов – использование методик исследования осадочных и интрузивных пород одновременно.
|
|
|
2. Сложность полевой диагностики вулканитов, поскольку чисто магматические эффузивные породы в большинстве случаев скрытокристаллические, что затрудняет привлечение минералогических критериев при их определении, а наиболее распространённая в природе группа – вулканокластические породы – представляет собой механические смеси магматической и осадочной составляющих, процентное соотношение которых варьирует, и выяснение их роли, необходимое для определения породы, весьма затруднено.
3. Большая изменчивость признаков и характеристик пород и слагаемых ими тел, что является отражением фациальной пестроты.
Вулканические аппараты и их строение
Извержения вулканических продуктов происходит из вулканических аппаратов – вулканов, строение которых сложно и разнообразно. Вулканы – это возвышающиеся над окружающей местностью сооружения, построенные из пород извергавшейся магмы.
Элементы вулканического аппарата
Главные структурные элементы вулкана – жерло, конус, кратер и кальдера.
|
| Рис. 5.1. Разрезы щитового вулкана (а) и стратовулкана (б). 1 – лавы; 2 – паразитические центры извержения; 3 – экструзивный купол; 4 – слои пирокластического материала; 5 – жерло вулкана. |
Жерло вулкана – вертикальный или почти вертикальный канал, соединяющий магматический очаг вулкана с поверхностью земли, где жерло заканчивается кратером (рис. 5.1). Логичнее называть жерлом вулкана только верхнюю часть подводящего канала. Форма жерл вулканов центрального типа близка к цилиндрической. От магмоподводящего канала в теле вулкана могут отходить второстепенные выводные каналы в стороны, давая начало боковым кратерам. Жерло вулкана может быть сложено туфами, лавой, кластолавой, а также частично или полностью кристаллическими магматическими породами. И это столбообразное тело называется некком.
|
|
|
|
| Рис. 5.2. Вулканические конусы. A – лавовый конус, B – пирокластический конус, C – сложный конус, D – экструзивный шипообразный конус (горнито). 1 – довулканические породы; 2 – лавы; 3 – пирокластические породы |
Конус вулканический (рис.5.2) – вулканическая постройка, имеющая форму конуса со срезанной вершиной, сформированная вокруг жерла из вулканических пород. Крутизна склона конуса обусловлена соотношением эффузивных и эксплозивных пород и их составом. Выделяются пирокластические или эксплозивные лавовые конусы, экструзивные (иглы, обелиски и др.) купола и сложные или комбинированные конусы. Сложные конусы, называемые также стратовулканами, состоят из перемежающихся слоёв лавы и пирокластического материала (рис. 5.1б). На склонах главного конуса могут быть мелкие дополнительные или паразитические конуса.
|
|
|
|
| Рис. 5.3. Типы строения моногенных вулканов. а – моногенный лавовый вулкан; б – шлаковый конус; в – эксплозивная воронка (маар). 1 – жерло вулкана; 2 –конус; 3 – кратер. |
Кратер вулканический (рис. 5.3) – впадина в виде чаши или воронки, образовавшаяся в результате активной, преимущественно эксплозивной деятельности вулкана. Кратер тесно связан с жерлом и вообще вулканическим каналом и генетически неотделим от них. Первичная форма кратера, в которой соединяются понятия вулкана и кратера называется мааром, т.е. это зарождающиеся вулканы, представленные кратером взрыва с пологим дном, которые не имеют ещё конуса, либо конус очень маленький Поперечник кратера редко превышает 2-2.5 км, а глубина – от нескольких десятков до нескольких сотен метров. На дне кратера, засыпанном пирокластическим материалом, могут находиться бокки (отверстия на дне кратера, откуда происходят слабые извержения), фумаролы (выходы из трещин горячего вулканического газа и пара в виде струй или спокойно парящих масс), сольфатары (источники пара, содержащие сероводород или сернистый газ) и горячие источники. Кроме главного кратера могут быть многочисленные паразитические кратеры на склоне вулкана.
|
| Рис. 5.4. Морфология и внутреннее строение кальдер. а – закрытая (концентрическая) кальдера Нгоронгогоро в Танзании диаметром 20 км; б – открытая (эксцентрическая) кальдера Меру в Танзании диаметром около 7 км; в – схематический разрез кальдеры с молодым вулканом внутри. |
Кальдера – циркообразная впадина с крутыми стенками и с более или менее ровным дном, образовавшаяся не в результате активной деятельности вулкана, а после неё вследствие провала вершины вулкана, а иногда и прилегающей местности (рис. 5.4). Образуются кальдеры в результате уменьшения давления или истощения магматической камеры и последующего проседания накопленных вулканогенных образований обычно по кольцевым разломам. Размеры кальдер до 10-15 км и более в поперечнике. Они подразделяются на кальдеры оседания, обрушения и провальные. Кроме того, выделяются кальдеры взрывные, когда явления обрушения и оседания имеют второстепенное значение, и кальдеры-вулканы, образовавшиеся на месте древнего вулкана.
Кальдеры, образовавшиеся в современное время, бывают окружены валом, называемым соммой. Она сложена вулканическими породами и имеет пологую внешнюю и крутую внутреннюю поверхности. Кольцевые долины (депрессии) в кальдере, обусловленные кольцевыми разломами и расположенные между соммой и молодым вулканом у двойных вулканов называются атрио (рис. 5.4в).
Вулканно-тектонические кальдеры проседания – это крупные структуры, часто ограниченные кольцевыми разломами, в которых кроме вулканогенного эффузивного и эксплозивного материала могут накапливаться континентальные, озёрные и морские осадки, а также формироваться силловый и дайковый комплексы. Примером такой структуры на Кольском полуострове является Контозёрская кальдера проседания диаметром около 8 км.
Кальдеры скрыто-вулканического типа представляют собой округлые депрессии, диаметр которых от 1.5 до 25 км, а глубина от 50 до 500м. Происхождение их не вполне ясно, особенно, когда в них вулканогенный материал присутствует в небольшом объёме.
Вулканно-тектонические структуры поднятия встречаются редко. Они образуются над магматической камерой или при давлении магмы в процессе перемещения её в верхние зоны земной коры. Если магма не достигает поверхности, то образуются гипабиссальные тела караваеобразной формы, например лакколиты.
Разновидности вулканов и их строение
Все вулканы по форме жерла и морфологии постройки подразделяются на вулканы центрального и линейного типа (рис. 5.5), которые, в свою очередь, по сложности строения разделяются на моногенные и полигенные.
Моногенные постройки центрального типа в большинстве своём связаны с полигенными вулканами и представляют собой вулканы второго порядка. Представлены они шлаковыми конусами или экструзивными куполами и сложены они, как правило, породами близкого состава.
Полигенные вулканы центрального типа по геологическому строению и форме подразделяются на стратовулканы, щитовые, куполовидные и комбинированные, представляющие комбинацию перечисленных вулканических построек. В свою очередь эти постройки могут быть осложнены вершинной или периферической, по отношению к вулкану, кальдерой.
|
| Рис. 5.5. Классификация вулканов, по В.В.Донских и В.Н.Залепугину (1989) |
Стратовулканы – это когда в полигенных вулканах центрального типа, вокруг жерла развивается чётко выраженный, пологий (либо крутой) слоистый конус крутизной склона 20-30º, сложенный переслаивающимися лавами, туфами, лавовыми брекчиями, шлаками, шлаколавами, а также осадочными породами морского или континентального происхождения (рис. 5.1.б). Эти породы могут покрывать склоны постройки неравномерно, а их мощность убывает по мере удаления от центра извержения. Стратовулканы достигают в поперечнике 60-80 км и 6-8 км в высоту, а его строение зависит в значительной мере от состава лав и от количества паразитических кратеров, количество которых может достигать десятков. Основные лавы менее вязкие по сравнению с кислыми лавами, и, растекаясь на более значительные расстояния, образуют менее крутые постройки (не круче 10º).
Щитовые вулканы представляют собой относительно простые невысокие вулканические постройки (рис. 5.1а), сложенные главным образом базальтами с поперечными размерами до нескольких десятков км и склонами не круче 3-5º (например, вулканы Цхун в Армении, Узон на Камчатке и т.д.).
Куполовидные вулканыили вулканические купола и строению весьма разнообразны по форме (от слабо заметных выпуклых структур до пиков в сотни метров высотой) и по строению (по рисунку флюидальности) – от правильных форм луковичного, веерообразного, воронкообразного строения до сложных завихрений (рис. 5.6). Купола могут неоднократно прорываться последующими порциями лавы или в процессе неравномерного выжимания заключать зоны брекчирования, а также обладать сложными комбинациями этих неоднородностей. Экструзивные и протрузивные купола, прорывая вулканогенные толщи, захватывают монолиты этих пород, частично оплавляют их, усложняя тем самым своё строение.
Геологическая позиция куполов обусловлена характером вулканизма, типом магматических очагов, приуроченностью к различным типам вулканических построек и отношением к магматическим очагам. Базальтовый вулканизм способствует на щитовых вулканах формированию бескорневых куполов, а на стратовулканах – одиночных и групповых куполов, расположенных как в центральной части вулкана, так и по периферии. При извержении дифференцированных (контрастных) вулканитов возникают купола весьма разнообразного строения, формы и генезиса. Кислый и средний вулканизм способствует появлению экструзивных и протрузивных куполов. При образовании крупных кальдер и кольцевых вулканно-тектонических структур купола очень часто располагаются вдоль кольцевых разломов и оконтуривая близповерхностные магматические очаги. Иногда экструзии располагаются в пределах всего поля близповерхностной интрузии.
Вулканические купола можно разделить на три группы: 1 - купола без видимой связи с интрузией; 2 - сформированные над интрузией; 3 - бескорневые вулканические купола.
● Вулканические купола без видимой связи с интрузией – эффузивные (периклинальные и луковичные симметричного или асимметричного строения), экструзивные (грибообразные и веерообразные или воронкообразные) и протрузивные (пикообразные и метлообразные) (рис. 5.6). В качестве примера пикообразного купола можно привести «Иглу» пироксеновых андезитов вулкана Мон-Пеле на о. Мартиника. После катастрофического извержения 8 мая 1902 г. игла, появившаяся в октябре 1902 г, достигла к маю 1903 г. высоты около 345 м. Её диаметр в основании составлял около135 м. Она могла бы иметь высоту около 850 м, если бы не была разрушена в период извержения в 1905 г. Метлообразный купол Сеулич на Камчатке за три года (1946-1948 г.г.) вырос на 600 м над кратером при поперечнике внизу около 1 км, а вверху около 0.5 км. Скорость роста блоков варьировала от 1 до 15 м в сутки.
|
| Рис. 5.6. Схема моделей эффузивных, экструзивных и протрузивных куполов, по Е.Ф.Малееву (1980). |
● Вулканические купола, сформированные над интрузией, это – положительные структуры, в которых наблюдается вниз по разрезу переход от эффузивов к интрузивным породам. Высота приподнятых структур может достигать 800 м. Они широко развиты в вулканических поясах Камчатки, Урала, Кавказа, Средней Азии и т.д.
● Бескорневые вулканические купола могут быть двух типов: 1 – выжатые порции лавы на лавовых потоках; 2 – деформированные (изогнутые) лавовые потоки, образующие полусферы, и возникшие при излиянии перед преградой как куполовидные нагромождения лав или как вытекшие из средней части потока остатки лавы, иногда принимающие субвертикальное положение. Купола первого типа небольшие – до 50-70 м, а второго еще меньше – до 10 м. И те и другие встречаются на Камчатке.
Моногенные вулканы линейного типа представлены трещинными выжимками – одноактными трещинными вулканами кислого или среднего состава. К полигенным вулканам линейного типа относятся трещинные вулканы, образующие лавовые хребты и лавовые плато, и которые могут быть осложнены вершинными, внешними грабенами или комбинацией грабенов. Современные излияния трещинного типа, например в Исландии, связаны с линейными аппаратами, имеющими 3-4 км в длину при ширине до нескольких сотен метров. В Армении известно вулканогенное плато, образовавшееся в плиоцен-четвертичное время за счет излияний лав из >10 вулканов, расположенных вдоль двух разломов.
Все типы вулканических аппаратов сопровождаются периодически действующими боковыми или паразитическими подчинёнными кратерами. Например, вулкан Этна окружен 200 боковыми кратерами. Продолжительность вулканической деятельности может быть различной и прерывистой. Например, вулкан Эльбрус является активным на протяжении 3 млн. лет.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1319; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!