книги из ГПНТБ / Борисов, О. Г. Экструзии и связанные с ними газо-гидротермальные процессы

2.Чем выше гипсометрическая отметка основания купола, тем меньше по размерам купол, и наоборот.

3.Куполы с меньшей плотностью экструзивной лавы (обычно

иболее кислой) могут достигать максимальной гипсометрической отметки.

4.Для одного и того же вулкана боковые куполы, сложенные лавой более основного состава, чем центральные, могут иметь мень­ шую гипсометрическую отметку вершины, чем центральные куполы, Относительная высота их может быть и большей.

5.Наиболее высокие куполы (в пределах 500 м) с максималь­ ной гипсометрической отметкой вершины имеют максимальную вы­ соту основания—2000—2500 м.

6.Ареальные куполы редко достигают большой высоты, хотя очень часто сложены кислыми лавами.

Отмеченная закономерность, по нашему мнению, тесно связана

сглубиной залегания магматического очага, питающего вулкан

(см. гл. 6).

Г Л А В А 4

ПЕТРОГРАФИЯ

Структурные и текстурные особенности

Источником лавы большинства экструзивных куполов явля­ ется эксплозивная богатая летучими магма, такая как магма пемзы и различных туфов. Но лава куполов намного беднее газа­ ми, а, следовательно, и менее пористая. Несмотря на отсутствие в большинстве случаев грубой пористости, она характеризуется микропористостью — следами остаточных газов в быстро затвер­ девшей стекловатой и дегазированной исходной эксплозивной магме.

Текстура экструзивных куполов зависит в первую очередь от температуры и скорости затвердевания лав. Отсутствие четкой ритмичности поступления лавы, постоянное, но неравномерное изменение объема формирующегося купола, наличие блоковых подвижек, а также возможная неравномерная дегазация создают в одном и том же экструзивном куполе самые разнообразные тек­ стуры: от стекловатой до микролитовой. И все же стекловатость экструзивной лавы является структурной особенностью куполов. Содержание стекла в породах куполов колеблется от нескольких процентов до 90% и более. И хотя эти вариации выдерживаются даже для пород аналогичного состава, наблюдается общая тен­ денция в уменьшении стекловатого базиса породы от кислых к бо­ лее основным разностям — от риолитов к андезитам. Например, риолиты Моно-Кратера содержат до 80% стекла, дациты куполов

38

района Лассен до 80% и более, а андезиты купола Лассен-Пик

(изв. 1915)— от 40 до 60% (Williams, 1932 i). Для андезитов ку­ пола Суелич вулкана Шивелуч вариации в содержании стекла составляют от 32,5 до 46,6%, пемзы экструзий того же купола со­

На отдельных куполах встречаются участки лав, 95—98% которых состоят из стекла.

Наблюдается определенная тенденция и в изменении струк­ турных особенностей лавы от краевых частей экструзивных купо­ лов к центральным. Стекловатая структура с плотной, а нередко и с пемзовидной текстурой, развивающаяся обычно в краевых частях купола, к центру постепенно переходит в мнкролитовую, стекловатый базис которой можно различить только под микро­ скопом.

Выборка по 32 экструзивным куполам Камчатки и Куриль­ ских островов показывает, что в общей структуре пород преобла­ дают порфировая (71,88%) и серийно-порфировая (28,12"%). В ос­ новной массе преобладает гиалопилитовая (37,5%), витрофировая (21,9%), микролитовая (15,6%), андезитовая и флюидальная(по 6,2%), интерсертальыая, гломеропорфировая, фельзитовая и микродолеритовая (по 3,1%). Основные структуры пород часто ус­ ложняются дополнительными структурами: пилотакситовой 50% (от дополнительных структур), гранеллитовой, сферолитовой и

пемзовую и перлитовую текстуры. Отметить преобладающие тексту­ ры куполов затруднительно, так как в большинстве случаев лава одного и того же купола может иметь почти все перечисленные выше текстуры. При изучении экструзивных куполов нами неодно­ кратно отмечалась определенная текстурная зональность. В этом отношении весьма примечательна работа О. Н. Волынца (1970) о зональности в четвертичных кислых экструзивных куполах. На при­ мере куполов Южно-Купольного и Виконт он с большой нагляд­ ностью доказывает наличие не только концентрической текстурной зональности, но и вертикальной. В первом случае горизонтальная зональность представлена (от центра) сферолитовой текстурой, пузырчатой, тонкополосчатой, грубообломочной, пемзовидной. Для

39

купола Виконт вертикальная зональность от центра экструзии к ее вершине тонкополосчатая, пузырчатая, полосчатая со стеклова­ тыми и шлаковиднымн полосами, полосчатая со сферолитовой, пемзовидная.

В заключение отметим, что структурно-текстурные особеннос­

ниже (см. гл. 8). Детальное описание структур и текстур опуска­ ем, они однозначны структурам вообще эффузивных пород, опи­ санных в работе Ю. И. Половинкиной (1966).

Типы лав

Высокая вязкость лав является той отличительной особен­ ностью, которая проявляется при формировании экструзивных ку­ полов. Следовательно, надо ожидать, что куполы должны быть сложены главным образом кислыми и средними породами. Эту особенность куполов отмечали в свое время А. Лакруа (1904, 1908) и И. К. Рассел (Russel, 1889, 1904). Действительно, риолиты, дациты, трахиты, фоиолнты и андезиты являются преобладающими ла­ вами. Изредка, как отмечает X. Вильямс (1932 г), могут встречать­ ся пироксеновые андезиты, и, если температура лав и содержание газа низкие, а затвердевание медленное, куполы могут быть образо­ ваны лавами андезито-базальтового состава. Отсюда X. Вильямс делает вывод, что химический состав исходной магмы не является определяющим фактором в процессе становления экструзивных куполов. Вариации состава лав куполов по содержанию Si02 весьма значительны (76,6% в липарптовом куполе Тензо-Сан, Япония и только 48,97% в базальтовом куполе Грейхем).

Среди андезитовых куполов пироксеновые преобладают над роговообманковыми, хотя известны и обратные случаи для отдель­ ных регионов. X. Бровер (Brouwer, 1942) отмечает, что купол, об­ разованный при подводном извержении близ Меогетанг сложен роговообманковыми андезитами, в то время как другие куполы Вест-Индии характеризуются, в основном, пироксенами. Среди ан­ дезитовых куполов Ключевского дола и вулкана Шивелуч (Кам­ чатка) преобладают роговообманковые и роговообманково-пиро- ксеновые. В то же время среди них лавы куполов такого сложно­ го вулканического комплекса, как сопки Зимины, лишены роговой обманки. Мало роговой обманки и в андезитах экструзивного ком­ плекса района Лассен (Калифорния).

Дациты, в противоположность андезитам, более богаты пор­ фировыми выделениями роговой обманки и слюды, чем пироксена (вулканы Эквадора, дацитовые куполы района Лассен, дациты и рио-дациты Восточной Камчатки).

Среди куполов Камчатки и Курильских островов отмечаются все основные разновидности: от липаритов — риолитов до андези- то-базальтов. В табл. 2 приводится список куполов, сгруппирован­ ных по природе (или типу) образующих их лав.

40

Т а б л и ц а ц

Список куполов Камчатки и Курильских островов, сгруппированных по типу лав

Ича; экструзивный купол к юго-востоку от конуса Черпук; экструзия вулкана Бол. Чекчебанай; экструзия на северном склоне в-на Хангар; купол у северного подножья вулкана. Хаигар

Колнчество проб.

Т а б л и ц а Зв

Статистика по потокам и куполам (дацито-липаритов, липаритов и риолитов) Камчатки и некоторых других районов .

Т а б л и ц а 4 Состав пород лавовых потоков и куполов вулканов Зимина и Шивелуч

Ро,(Т=900°С) | 1,9-10~6 | 8,2-10— 0

Рис. 13. Схема зонального изменения отношения Fe0/Fe203 и РО2 do с ремя формирования купола «Нового».

(номера зон на схеме соответствуют табл. 5).

лено, что процессы окисления экструзивной лавы протекают более интенсивно, чем эффузивной. А -вот интенсивность окисления раз­ личных минералов в лавах не рассматривалась.

П р и м е ч а н и е . Аналитики * А. М. Погорелова, ** И. Б. Никитина, *** И. И. Товарова.

47

Попытаемся дать оценку этому явлению. Рассмотрим не­ сколько уравнений возможного образования Fe20 3 за счет основ­ ных железосодержащих минералов лавы.

смогут быть прямо аппроксимированы на реальные процессы окис­ ления в горячих лавах, но они вполне дают качественную ориенти­

минералов, содержащих различные валентные формы железа. Повидимому, данный параметр в значительной степени увеличивает величину дисперсии в отношении окись — закись в суммарном со­ держании железа в породе. Это предположение подтверждается и корреляционным анализом пары Fe20 3—FeO в лавовых потоках и экструзиях. Коэффициент корреляции равен 0,45, что с большим допуском говорит о пропорциональном изменении в отношении Fe20 3—FeO при окислительных процессах, хотя при р = 0,95 он и значим.

С повышением температуры скорость окисления в значитель­ ной мере возрастает, что в конечном итоге может привести к пол­ ному разрушению первичных железосодержащих минералов с об­ разованием Fe20 3 и других продуктов их разрушения.

Таким образом, поле устойчивости Fe30 4 при 25° С определя­ ется Ро~— Ю-88'9— 10-67'74 атм. Выше значения—10-87'74 лежит поле

устойчивости Fe20 3. Поэтому вполне естественно, что лава длитель­

48

но формирующихся куполов в условиях высокого Ро, должна со­ держать больше Fe2 0 3, чем FeO.

Чем больше магнетита (или других соединений типа nFeOX XtfiFe2 0 3), тем интенсивнее идут процессы окисления FeO до Fe2 0 3.

Максимальное содержание магнетита падает на андезиты, и соот­ ветственно отношение Fe2 0 3 /Fe0 в них выше, чем в других поро­ дах (табл. 6 ). Нужно отметить еще одну деталь. Как показывает

пример с куполом вулкана Безымянного (см. рис. 13 и табл. 5), большое значение имеет место взятия пробы. И, как правило, от­

минералогии идентичных по составу лавовых потоков; этот вывод касается и статистической оценки, и конкретно лав одного вулка­ на. Средние оценки минералогического состава лав и куполов для трех вулканов Камчатки (табл. 7) не отражают кажущихся раз­ личий ввиду очень большой вариации этих средних значений. И все же можно отметить, что лавы более богаты пироксенами, а купо'лы — роговой обманкой, хотя на вулкане Зимина роговая об­ манка отсутствует и в лавах, и в куполах.

А. Ритман (1964) пишет, что часто на глубине господствую иные, чем на поверхности, условия, так называемые субвулкавкческие, характеризующиеся более высоким давлением и богатст­ вом газа. При этих условиях образуются частично другие, чем в

давлении и обилии газа в магме. При более высокой температуре из сухих расплавов выделяется пижонит.

Таким образом, как роговая обманка и биотит, так и гипер­ стен указывают на высокое давление и газонасыщенность магмы, образующей экструзивную лаву. При низком давлении и бедности газом эти интрателлурические вкрапленники (фенокристаллы) не­ устойчивы. Если экструзия лавы продолжается длительное время, а сами лавы охлаждаются медленно, фенокристаллы роговой об­ манки и биотита переходят в смесь стабильных минералов: вода удаляется, и часто возникают реакции с еще существующим рас­ плавом. Роговая обманка замещается смесью из плагиоклаза, ав­ гита (пижонита), оливина и магнетита; биотит замещается саниди­ ном, пижонитом (клиногиперстеном) и магнетитом, причем кремнекислота отнимается у расплава. Фенокристаллы гиперстена реа­ гируют при образовании пижонита с молекулами диопсид-авгита расплава. Они становятся похожими на корродированные. Во всех этих случаях новые продукты могут образовать оболочки вокруг остатков фенокристаллов, которые редко исчезают пол­ ностью; в таких случаях остаются псевдоморфозные пятна из сме­ си стабильных минералов.

Как мы уже отмечали, химизм лавовых потоков и куполов аналогичных пород почти идентичен. Однако условия становления