geokniga-krasnoshchekovaosnovypetrografii2010
.pdf
На графике показана средняя концентрация каждого из основных элементов для четырех основных типов вулканических пород (рис. 24). Породы, в которых количество диоксида кремния меньше, в большом количестве содержат магний и железо.
Рис. 24. Среднее содержание основных компонентов в вулканических породах
В зависимости от химического состава лавы различаются по вязкости или текучести. При высоком содержании диоксида кремния (кремнезема) лава характеризуется высокой вязкостью. Вязкость магмы и лавы в большой степени определяет характер извержения и тип вулканических продуктов.
Жидкие базальтовые лавы наполовину состоят из диоксида кремния (кварца), наполовину − из оксида алюминия, железа, магния и других металлов. Именно металлы обеспечивают высокую температуру расплава – более 1200 °C и подвижность – базальтовый поток обычно течет со скоростью около 2 м/с. Сливаясь, лавовые языки образуют реки, всреднемтечениикоторыхрасплавдвижетсясбольшойскоростью– 10…18 м/с.
Поверхность текущего базальта чаще всего напоминает связку канатов, вытянутых вдоль движения лавы − «пахоэхоэ» (рис. 25). Ниже сморщенной в канаты поверхности потока часто возникают полости, трубы и туннели, с потолков которых свисают лавовые сосульки. Более вязкие базальтовые потоки образуют поля остроугольных, похожих на шипы, обломков лав, называемых также на гавайский манер «аа-лавами». Мощность лавовых потоков обычно составляет от 3 до 15 при протяженности потоков более 100 км.
Обширные базальтовые поля (траппы), выходящие на поверхность, часто разбиты на ряды вертикальных 5- и 6-гранных призм. Это столбчатая отдельность, которая образуется при медленном остывании большой массы однородного расплава. Базальт постепенно уменьшается в объеме и трескается по строго определенным плоскостям (рис. 26).
41
Рис. 25. При остывании вязкая корка базальтовой лавы покрывается морщинами, похожими на свернутые канаты (Ф.Д. Этвуд, 1997)
Рис. 26. Столбчатая отдельность в базальтах Кунашира
Чем больше в лаве кремнезема, тем она вязче. Так называемые средние лавы с содержанием диоксида кремния 53–64 % уже не так быстро текут и не столь горячи, как базальтовые (рис. 27). Их температура колеблется в интервале 800…900 °C, а скорость потока составляет несколько метров в день. Повышенная вязкость лавы, а точнее магмы, поскольку все основные свойства расплав приобретает еще на глубине, кардинально меняет поведение вулкана. Из вязкой магмы труднее высвобождаются скопившиеся
42
в ней пузырьки газа. На подходе к поверхности давление внутри пузырьков в расплаве превышает давление на них снаружи и газы высвобождаются со взрывом.
Рис. 27. Андезитовый лавовый поток. Мощность потока более 10 метров. Хорошо выраженные текстуры течения свидетельствуют о небольшой вязкости лав. Примечательно то, что центр извержения практически не выражен в рельефе. Северная Камчатка, район среднего течения р. Озерной
(http://www.geol.msu.ru/ deps/petro/images/Kamch2002/K2-322b.htm)
Обычно на переднем крае более вязкого лавового языка образуется корка, которая трескается и осыпается. Осколки тут же подминаются напирающей позади горячей массой, но не успевают раствориться в ней, а застывают, как кирпичи в бетоне, образуя горную породу характерной структуры − лавобрекчию. Даже через десятки миллионов лет лавобрекчия сохраняет свое строение и свидетельствует о том, что в данном месте когда-то происходило вулканическое извержение.
Если количество кремнезема занимает более 63 % состава, расплав становится очень вязким и неповоротливым. Чаще всего такая лава, называемая кислой, вообще не способна течь и застывает в подводящем канале или выдавливается из жерла в виде обелисков, «чертовых пальцев», башен и колонн (рис. 28, 29). Если же кислой магме все-таки удается достичь поверхности и вылиться, потоки ее движутся крайне медленно, по нескольку сантиметров, иногда метров в час.
Рис. 28. Образование лавовой пробки (некка)
43
Рис. 29. Шип Рок возвышается более чем на 400 м над отложениями пустыни Нью-Мехико. Образовался в результате застывания расплавленного материала в канале продвижения магмы; из-за денудации в течение продолжительного времени стал выступать над поверхностью
(Р. Джермольи и архив Издательства Мондадори)
Иногда кислая лава до того сильно насыщается газами, что буквально вскипает и становится пемзой. Пемза − очень легкий материал, с меньшей, чем у воды, плотностью, поэтому случается, что после подводных извержений мореплаватели наблюдают в океане целые поля плавающей пемзы.
По мере поднятия магмы к поверхности выделяющиеся газы образуют крошечные пузырьки диаметром чаще до 1,5 мм, реже до 2,5 см. Они сохраняются в застывшей породе. Так образуются пузырчатые лавы.
Многие вопросы, связанные с лавами, остаются без ответа. Например, почему из одного и того же вулкана могут вытекать лавы разного состава, как, например, на Камчатке. Но если в данном случае есть, по крайней мере, убедительные предположения, то появление карбонатной лавы остается совершенной загадкой. Ее, наполовину состоящую из карбонатов натрия и калия, извергает в настоящее время единственный на Земле вулкан – Олдоиньо-Ленгаи в Северной Танзании (рис. 30). Температура расплава составляет 510 °C. Это самая холодная и жидкая лава в мире (течет подобно
воде). Цвет горячей лавы – черный или темно-коричневый, но уже через несколько часов пребывания на воздухе карбонатный расплав светлеет, а спустя несколько месяцев становится почти белым. Застывшие карбонатные лавы – мягкие и ломкие, легко растворяются в воде, видимо, поэтому геологи не находят следов аналогичных извержений в глубокой древности.
При остывании лавы значительная часть расплава образует вулканическое стекло, в массе которого встречаются отдельные микроскопические кристаллы. Исключение составляют так называемые фенокристаллы − крупные кристаллы, обра-
44
зовавшиеся в магме еще в недрах Земли и вынесенные на поверхность потоком жидкой лавы. Чаще всего фенокристаллы представлены полевыми шпатами, оливином, пироксеном и кварцем. Породы, содержащие фенокристаллы, обычно имеют порфировую структуру. Цвет вулканического стекла зависит от количества присутствующего в нем железа: чем больше железа, тем оно темнее.
Кислые лавы представлены риолитами и дацитами. Состоят из кварца, кислых плагиоклазов, биотита, амфибола и ромбического пироксена. Для этих пород характерна флюидальная текстура.
Широко распространенные андезиты содержат плагиоклазы, биотит, реже роговую обманку, кварц и относятся к средним лавам.
Базальты, лавы основного состава, с вкрапленниками основного плагиоклаза, оливина и пироксенов наиболее распространены.
Ультраосновные лавы встречаются крайне редко, но были широко распространены в докембрии. Представлены коматиитами и содержат вкрапленники оливина и редко клинопироксена.
Таким образом, даже без химических анализов можно догадаться, что светлоокрашенная порода – это риолит или дацит, темноокрашенная − базальт, серого цвета − андезит. По различимым в породе минералам определяют ее тип. Так, например, оливин – минерал, содержащий железо и магний, характерен для базальтов, кварц − для риолитов.
УПРАЖНЕНИЯ И ЗАДАЧИ К ЧАСТИ 2
1. Охарактеризуйте структуры и текстуры горных пород.
а)
б)
в)
г) 
45
д)
е)
ж) 
з) 
и)
к)
л)
м)
46
2. Дайте названия микроструктурам магматических и пород, приведенным ниже на рисунке (использованы фотографии автора, а так же материалы с сайтов: http://geo.web.ru/IgMetAtlas, http://ises.iem.ac.ru/presentation)
Основная масса сложена сплошным войлоком микролитов плагиоклаза, в промежутках которого располагается небольшое количество пироксена, рудного минерала. Без анализатора
а)
Порода сложена идиоморфными зернами оливина. Николи скрещены
б)
Включения мелких лейст плагиоклаза в крупных зернах клинопироксена. Николи скрещены
в)
47
Основная масса сложена сплошным войлоком микролитов плагиоклаза. Николи скрещены
г)
Закономерное прорастание кварцем зерен калиевых полевых шпатов. Николи скрещены
д)
Идиоморфные биотит и плагиоклаз и ксеноморфные калиевый полевой шпат и кварц. Николи скрещены
е)
3.Несогласные контакты с вмещающими породами имеют: а) лакколит, б) лополит, в) силл, г) дайка. Выберите правильный ответ и дайте пояснения к каждому термину.
4.Определите, какие акцессорные минералы из перечисленных характерны для нефелиновых сиенитов: сфен, рутил, циркон, хромит, апатит, эпидот.
48
5.В каких породах биотит встречается в качестве породообразующего минерала: дунит, гранит, базальт, сиенит, гранодиорит? Ответ поясните.
6.Верлит состоит из минералов:
а) оливин и моноклинные пироксены; б) оливин и ромбические пироксены;
в) оливин, моноклинные и ромбические пироксены; г) оливин.
7.В чем отличие дунита от оливинита?
8.Дайте название породе, минеральный состав которой:
55% основного плагиоклаза, 40 % ортопироксена, 5 % роговой обманки.
9.Для каких пород эгирин является породообразующим минералом: диорит, аплит, базальт, нефелиновый сиенит, габбро?
10.Магматическая порода, состоящая из 60 % плагиоклазов (№ 30–50), 20 % щелочных полевых шпатов, 20 % биотита, является:
а) сиенитом; б) габбро;
в) плагиогранитом; г) монцодиоритом; д) диоритом.
Укажите, к какому отряду и подотряду относится данная порода.
11.Кварцевый сиенит содержит кварца (в %):
а) менее 5 %;
б) 5–10 %; в) 5–15 %; г) 15–25 %;
д) более 25 %.
12.Вторичными минералами ультраосновных пород являются: а) серпентин; б) каолинит; в) хлорит; д) серицит.
13.Определите отряд и подотряд породы, состоящей из 55 % плагиоклаза (№ 40–60), 30 % авгита, 15 % роговой обманки.
14.В гранитах нормальной щелочности общее содержание темноцветов составляет (в %):
а) 0–10 %; б) 10–20 %; в) 20–30 %.
15.Укажите отличительные особенности лейкогранитов от гранитов.
16.Содержаниетемноцветныхминераловвпородахосновногоотрядасоставляет:
а) 0–30 %; б) 30–70 %; в) 70–90 %.
17.Порода, минеральный состав которой 35 % плагиоклаза (№ 30–50), 35 % калиевого полевого шпата, 15 % биотита, 10 % роговой обманки, 5 % кварца, называется:
а) сиенитом; б) кварцевым монцонитом; в) монцонитом;
г) кварцевым сиенитом.
49
18.К первичным магмам относятся: а) щелочная; б) кислая; в) основная;
г) ультраосновная.
19.Процесс взаимодействия магмы с вмещающими породами, в результате чего полностью или частично растворяется вещество вмещающих пород и изменяется состав магмы называется:
а) дифференциацией; б) гибридизацией; в) ассимиляцией; г) контаминацией.
20.Перемещение и пространственное обособление возникающих при охлаждении магмы минеральных агрегатов называется:
а) ассимиляцией; б) кристаллизационная дифференциацией; в) анатексис.
21.На рисунке интрузивные тела отмечены буквами А–F. Назовите формы залегания магматических пород.
(рис. http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Igneous_structures.jpg)
22.Первичные трещины отдельности в магматической породе возникают в результате: а) выветривания, б) охлаждения магматического расплава, в) метасоматоза, г) тектонических движений.
23.Минерал, содержание которого составляет более 5 % и определяющий название породы, является: а) главным, б) второстепенным, в) акцессорным.
24.Данные о содержании SiO2 и общей щелочности для пород, названных трахитами и гавайитами, приведены в табл. 3.
50