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

Т а б л и ц а 7

Минералогический состав пород (объем %, приведенных к 100%) вулканов Шивелуч, Удиных и Зимина

их различны, что определяет различия в их минералогическом составе. Поэтому многие авторы относят, казалось бы, вполне идентичные по химическому составу породы к различным семей­ ствам: от андезитов до риолитов. В этом отношении интересный пример приводит А. Ритман (1964) для пород с одинаковым хими­ ческим составом (табл. 8 ).

Как видим, химически идентичные горные породы отнесены по их минералогическому составу к различным фациям. Вполне есте­ ственен и обратный процесс, когда породы с идентичным минерало­ гическим, но различным химическим составом относятся к одной определенной фации. Приведенные в этом разделе таблицы пока­ зывают большие вариации в химизме и минералогическом составе

Минералогический состав, (об. %)

Название породы:

Мы уже отмечали, что содержание стекла в них колеблется от пер. вых десятков до 90 объемных процентов и выше. Даже в том слу­ чае, когда порода, казалось бы, раскристаллизована на 80—90%, содержание микролитов бывает столь высоким, что реально оценить минералогический состав можно только по фенокристаллам. Поэ­ тому, чтобы определить хотя бы приблизительный потенциальный минералогический состав лав п экструзивных куполов идентичных пород, мы рассчитали их субмодальный состав, исходя из среднего химического состава лав и экструзий. Для некоторых разновид­ ностей экструзий дана статистическая оценкаих минералогическо­

держание ортоклаза, диопсида, ромбического пироксена, магнети­ та, ильменита и возрастает доля свободного кварца, полевого шпата (в котором увеличивается содержание анортитовой моле­ кулы); появляется гематит. В ромбических пироксенах уменьша­ ется доля ферросилита.

2.В дацитах куполов уменьшается доля свободного кварца, ортоклаза, диопсида, магнетита и возрастает содержание плагио­ клаза (с незначительным увеличением в нем анортитовой состав­ ляющей); появляется гематит. Содержание ромбическогопироксена и ильменита почти не изменяется.

3.В риолитах в куполах уменьшается доля свободного квар­

ца, незначительно — плагиоклаза (почти без изменения его соста­ ва), магнетита, исчезает диопсид; увеличивается содержание орто­ клаза, ромбического пироксена, появляется гематит; содержание ильменита не изменяется.

В дацитах и риолитах, в отличие от андезито-базальтов и ан­ дезитов куполов, в ромбических пироксенах увеличивается доля ферросилита, что подтверждается данными по лавам конкретных куполов (В. И. Влодавец, 1958). Общим для всех куполов явля­ ется стремление ромбических пироксенов к составу, отвечающему Fsio-3 0 >т. е. к бронзиту.

Последнее обстоятельство представляет несомненный интерес для генезиса экструзивных куполов. Как отмечает У. А. Дир и др. (1965), ромбические пироксены (часто и пижонит) с высоким со­ держанием Fs3 0 _ 3 5 обычно встречаются в глубинных магматических

породах базальтового состава, но редки в эквивалентных гипа­ биссальных породах. Если принять эту точку зрения, то внешне очевиден процесс обогащения экстатитом экструзивных лав анде­ зито-базальтового и андезитового состава и, наоборот, обеднение энстатитовой составляющей экструзивных куполов дацитового и риолитового состава, так как условия становления куполов одина­ ковые, а формирование исходной магмы для средних и кислых пород различные (по глубинности, т. е. давлению и температуре). Ромбический пироксен в большинстве случаев встречается в лавах

52

с содержанием S i0 2 от 57 до 59%, т. е. в андезито-базальтах и

андезитах. Если содержание кремнезема в породах превышает 65%, ромбический пироксен отмечается редкой в очень небольших количествах (У. А. Дир и др., 1965).

По приведенным выше данным, ромбический пироксен содер­ жится в значительном количестве и в кислых лавах, что, по-види­ мому, связано с ассимиляцией глиноземистых осадочных или метаморфических пород, которая приводит в конечном результате к увеличению ромбического пироксена и повышению содержания анортитового компонента в плагиоклазе за счет богатого кальци­ ем пироксена:

Аналогичные процессы отмечаются многими исследователями и, в частности, для вулканов Ключевской группы В. Н. Борисовой

(1966) и К. М. Тимербаевой (1967).

Весьма редкая ассоциация ромбических пироксенов с оливи­ нами. Так, в андезитовых куполах вулкана Шивелуч, содержащих

При расчете субмодального состава пород не учитывалась ро­ говая обманка. Это связано с тем, как мы уже отмечали выше, что роговая обманка не является обязательным компонентом лавовых потоков, а в экструзивных куполах ее содержание сильно варьи­ рует от единичных зерен до 50—60% от общего числа минералов вкрапленников. В ряде случаев роговая обманка является харак­ терным минералом экструзивной андезитовой лавы, поэтому неко­ торые исследователи относят лавовые потоки к экструзивным куполам. Этот вопрос пока дискуссионный, хотя, как отмечалось выше, условия для кристаллизации роговой обманки в экструзив­ ной лаве куполов благоприятнее, чем в эффузивной лаве потоков.

В экструзивных куполах присутствует главным образом базальтическая роговая обманка, но не исключено одновременное присутствие и обычной, хотя некоторыми исследователями этот факт оспаривается. Базальтические роговые обманки, как правило, имеют низкое содержание гидроксильной группы. Поэтому вполне естественно связать минералогический состав лав экструзивных куполов с количеством летучих, присутствующих в формирующей­ ся экструзивной магме. Богатая летучими (и в частности водой) магма в условиях высоких давлений способствует образованию роговой обманки, бедная — ромбического пироксена. Следователь­ но, минералогический состав экструзивных куполов можно исполь­ зовать как индикатор относительной газонасыщенности экструзив­ ной магмы и, в частности, водонасыщенности. Такие магмы обла­ дают огромной взрывной силой, но последующие процессы газо­

53

ниже, с гиперстеновыми экструзивными лавами связаны основные проявления сольфатарного процесса на вулканах, приводящего к образованию мощных зон изменённых пород, часто сопровождае­ мых месторождениями вулканической серы.

Таким образом, минералогический состав пород экструзивных куполов в какой-то мере определяет не только количественный, но и качественный состав магматических газов: лавы куполов с рого­ вой обманкой относительно богаты галогенными газами, а купо­ лов с ромбическими пироксенами — Сернистыми газами.

В табл. 9 приведен качественный минералогический состав для 99 куполов мира, образованных различными типами лав. Об­ зор минералогического состава, данный по преобладающим феми-

Т а б л и ц а 9

Минералогический состав экструзивных куполов различного типа лав

С4

В случае многократного, блочного формирования купола величина

свойств. В данной главе мы рассмотрим основные параметры, ха­ рактеризующие лавы куполов,— пористость и проницаемость.

До настоящего времени в литературе при описании пористости и проницаемости горных пород не нашли отражения раздельная фиксация и сопоставление отмеченных параметров для лав и ку­ полов. Поэтому приводимые ниже оригинальные данные для купо­ лов не могут быть оценены в сопоставлении.

Изменение пористости и проницаемости проводилось по хоро­

заметная дифференциация по величине эффективной пористости между различными типами пород. Так, пористость, типичная для основных и ультраосновных пород, вполне возможна для гранитов и даже аплитов; крупнозернистые породы могут иметь такую же величину пористости, как и мелкозернистые; интрузивные породы кристаллического фундамента могут не отличаться от пород ин­ трузивов молодых геосинклннальных областей.

Диапазон изменения значений пористости для всей группы интрузивных пород в целом достаточно узок и стабилен: по своему абсолютному значению эффективная пористость интрузивных пород редко бывает ниже 0 ,2 % (лишь у особо плотных разностей ультрабазитов) и редко превышает 2 —2 ,2 % (повышенные значе­

ния пористости характерны для пород гипабиссальных массивов). Такого узкого интервала значений пористости не наблюдается у осадочных и метаморфических пород. Эффективная пористость этих пород может быть равной и долям процента, и десяткам про­

этом нужно учесть, что кривые распределения пористости от гра­ нитов к трахилипаритам изменяются от симметричного, почти га­ уссовского, до резко асимметричного.

А. В. Канцель и др. (1967) изучали вулканические образова­ ния Средней Азии (Чаткальский хребет). В трех группах пород различного происхождения, но близкого петрографического соста­ ва ими определена эффективная пористость.

1. Субвулканические тела граносиенит-порфиров, гранодиоритлорфиров, гранит-порфиров и кварцевых порфиров — 0,3— 1,6%.

2. Породы переходных типов, фации интрузивных куполов и покровов — 2 ,0 — 1 1 ,0 %.

3. Туфогенно-осадочные образования — более 15,0%.

57'

Т а б л и ц а 10

Физические свойства различных типов пород лавовых потоков и экструзивных куполов Камчатки