Происхождение и свойства вулканокластических отложений » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Происхождение и свойства вулканокластических отложений

31.07.2021

Вначале рассмотрим истинные пирокластические отложения, имеющие первичное происхождение и являющиеся продуктами извержения; затем вторичные, или переработанные пирокластические осадки, и в конце — вулканокластические осадки, образовавшиеся в результате разрушения древних вулканических пород.

Первичные пирокластические осадки


Пирокластический материал — это основной продукт вулканических процессов в пределах островных дуг и вдоль активных континентальных окраин. В древних разрезах подобные материалы связаны главным образом с подвижными поясами. Большинство из них по составу являются фельзитовыми — до риолитовых. Лавы, обогащенные кремнеземом, имеют большую вязкость и более высокое содержание газа по сравнению с лавами с низким содержанием кремнезема и, следовательно, представлены в большей степени эксплозивным, чем эффузивным вулканизмом (последний характерен для платобазальтов). Хотя грубообломочная тефра может локально скапливаться в связи с формированием туфовых конусов, более мелкозернистый материал может переноситься в верхних слоях атмосферы на большие расстояния, в результате чего на большой площади образуются слои пепла, которые могут служить маркирующими горизонтами для многих стратиграфических разрезов. Эти переносимые в атмосфере частицы выпадают либо на сушу, либо в воду. Такое выпадение осадков называется пеплопадом. При других извержениях раскаленная турбулентная смесь обломков и газа может вырываться из кратера и быстро перемещаться вниз по склону почти так же, как и подводный турбидитный поток. Подобные высокоскоростные разрушительные потоки обусловливают отложение этих материалов на некотором расстоянии от их источника. Из таких материалов состоят отложения пеплового потока. Этот материал может быть образован как субаэральным, так и подводным извержением. В результате последнего возникает подводный пепловой поток. Извержение базисной волны представляет собой газообразные облака, которые перемещаются в сторону от основания эксплозивной колонны. По своим проявлениям они напоминают палящие тучи, но образующиеся осадки имеют большое сходство с отложениями пеплопада.

Грязевые потоки представляют собой побочные явления при извержениях. Ливневые дожди, выпадающие на свежеотложенный пепел образуют грязевой поток, который движется вниз по склону без какой-либо заметной сортировки захваченного материала. В результате образуются неотсортированные отложения хаотического строения.

Пеплопады. В пеплопадах изверженный материал переносится по ветру от центра извержения. Он обычно сортируется в соответствии с градиентом падения скорости, поэтому с удалением от места выброса уменьшается мощность скоплений и размер зерен (рис. 9-13). По мнению Шайдеггера и Поттера, размерность зерен и мощность отложений закономерно уменьшаются по направлению потока. Характер выпадающих осадков зависит от направления ветра, его скорости и турбулентности, а также от высоты облака извержения. Пространственный рисунок рассеяния, вероятно, является наиболее надежным способом определения направлений палеоветра.
Происхождение и свойства вулканокластических отложений

Типичные пеплопады характеризуются хорошей и очень хорошей сортированностью и четко выраженным напластованием (рис. 9-14). В отличие от пепловых потоков, распространение которых ограничено центрами вулканической активности, пеплопады могут занимать обширные территории до 7,8*10в5-10,4*10в5 км2. В наиболее удаленных от центра извержения участках пеплопады могут быть представлены только прослоем бентонитовых глин мощностью всего лишь несколько сантиметров. Такие бентонитовые прослои являются маркирующими горизонтами, представляющими большой интерес для стратиграфов.

Пепловые потоки. Отложения пепловых потоков, также известных под названием «игнимбриты», являются продуктом извержения типа палящей тучи, ставшего известным в результате катастрофического извержения вулкана Мон-Пеле в 1902 г. на о. Мартиника в Вест-Индии. Этот тип извержения вулкана представлен стремительным, горячим, плотным потоком, спускающимся вниз по склону и заполняющим крупные понижения в рельефе. Из-за скорости, достигающей 160 км/ч, и высокой температуры (550—950°С) поток имеет большую разрушительную силу. Такие, потоки могут распространяться на расстояние 32—97 км от источника извержения. Их мощность меняется в значительных пределах, причем верхняя граница относительно ровная, а нижняя зависит от рельефа местности. Мощность отдельных прослоев, представляющих один поток, достигает 100 м, но чаще всего она варьирует от 15 до 30 м. Внутренняя слоистость скрыта, но иногда наблюдается общая зональность, возникающая в результате неравномерного охлаждения верхней и нижней частей толщи потока Быстрое накопление раскаленных туфов препятствует выделению тепла и приводит к тому, что обломки пемзы и осколки вулканического стекла частично или полностью расплавляются или разрушаются. В результате образуется сваренный туф (рис. 9-15). В общем случае нижняя часть толщи является более сваренной по сравнению с верхней частью, которая имеет более высокую пористость. Чем больше степень сваренности, тем плотнее конечный продукт. Многие так называемые риолиты при ближайшем рассмотрении оказываются сваренными туфами. Полевые данные, касающиеся пепловых потоков, свидетельствуют о сплющивании и уплотнении обломков пемзы, многие из них характеризуются трещинами растяжения, будинажем, черепитчатой структурой и следами вращения; все эти признаки можно использовать для определения направления их перемещения. С этой же целью можно использовать движение, происходящее в некоторых случаях в процессе сваривания или после него (реоигнимбриты Кука), в результате которого появляются элементы деформации и текстуры ламинарного течения. Кроме того, на направление движения указывает некоторое уменьшение мощности и размерности (рис. 9-16). Сортированность их значительно хуже, чем у отложений пеплопадов.

Иногда пепловые потоки могут следовать один за другим без перерыва, тогда как в других случаях между двумя потоками проходит значительный промежуток времени. В последнем случае может наблюдаться переслаивание с почвенными горизонтами, а также с отложениями пеплопадов, аллювия, грязевыми потоками и лавами.

В работах Гилберта, Фишера и Шминке и Соунсона приведены детальные описания отложений пепловых потоков. Проблема в целом освещалась и обобщалась Смитом, Россом и Смитом и Куком.

Фиске и Фиске и Мацуда описали подводные отложения пепловых потоков. Обломочный материал этих потоков быстро остывал при осаждении на дно, где он образовывал плотный турбидитный поток. Такие отложения гораздо лучше сортированы, чем осадки субаэральных пепловых потоков. Как и подводные турбидитные потоки, они могут распространяться на большие расстояния. Обычно в первую очередь осаждаются кристаллические и лититовые обломки; тонкий пепел переносится на большее расстояние; частицы пемзы всплывают на поверхность и рассеиваются волнами или течениями, а в случае их оседания на дно образуют верхний (и наиболее крупнозернистый) слой отложений.

Отложения базисной волны характерны для мааровых вулканов. Образуются они газообразными изверженными облаками, перемещающимися горизонтально с большой скоростью. Однако они существенно отличаются от отложений раскаленной палящей тучи маломощными, но выдержанными слоями и тем, что могут иметь пологую косую слоистость, а в некоторых случаях в них фиксируются ритмические циклы. Вулканические глыбы, попадающие в эти отложения, создают «проседание слоев» в подстилающих породах. Отложения базисной волны во многом напоминают отложения пеплового дождя, но косая слоистость и волнообразные формы (антидюны) отличают их от образований пеплового дождя. Характерные формы пластов были описаны в работах Фишера и Уотерса, Кроу и Фишера.

Грязевые потоки. Ливневые дожди, сопровождающие извержения или выпадающие вскоре после них на свежеотложенный пепел и шлак, образуют мощные грязевые потоки, или лахары. Весь этот материал движется вниз по склону и происходит беспорядочное его накопление, которое характеризуется отсутствием сортированности и слоистости, хотя иногда и отмечается грубая зональность. В туфогенный матрикс могут внедряться глыбы диаметром до метра. О том, что такие отложения привнесены грязевыми, а не пепловыми потоками, свидетельствуют отсутствие признаков сваренности, отсутствие разрушенной пемзы и разнообразие обломков породы. Вулканические грязевые потоки могут также вливаться в море или быть связанными с подводными оползнями. Такие потоки могут постепенно переходить в турбндитные потоки, и в этом случае они обладают всеми свойствами, характерными для турбидитов.

Вторичные (переработанные) пирокластические осадки


В результате вулканических извержений происходит перекрытие или разрушение растительного покрова. Свежеотложенная тефра, залегающая на крутых склонах, особенно подвержена быстрой эрозии. Исчезновение растительного покрова обычно ведет к образованию оползней. Эти процессы, сопровождаемые ливневыми дождями, поставляют огромное количество обломочного материала и способствуют образованию обломочных потоков, которые заполняют верховья рек и быстро перемещаются вниз по течению. Этот материал слагает грязевые потоки или со временем перерабатывается в речной аллювий и, наконец, может быть вынесен в море, где он разносится морскими донными течениями. Часть этих отложений может быть смыта с шельфа и перенесена дальше в море в виде турбидитного потока.

Многим из этих переработанных отложений свойственны хорошая сортированность, слоистость и другие особенности строения, присущие тому или иному механизму отложения. Переработанная тефра может смешиваться с обычными кластическими обломками. Подводные отложения могут быть смешаны даже с известковым раковинным материалом. Установление первичного вулканического характера этих отложений зависит от выявления витрокластических структур, присутствия обломков кристаллов таких минералов, как роговая обманка и оливин, и от химических аномалий валового химического состава.

Эпипластические вулканические осадки


Древние вулканические толщи подвергаются разрушению и эрозии, и их обломки содержат большое количество вулканического детрита. Например, Веб и Поттер отмечали, что потоки, протекающие по риолитовому плато, содержат пески, состоящие главным образом из обломков риолитовых пород с меньшим содержанием вулканогенного кварца и полевых шпатов. Почти две трети зерен песка из реки Колумбия, Даллес, штат Вашингтон, имеет вулканическое происхождение. Как можно отличить лититовые песчаники вулканического происхождения от пирокластических песков? Поскольку эти пески образовались из более древних вулканических пород, то они почти не содержат вулканического стекла; нестабильное вулканическое стекло за длительный промежуток времени девитрифицировалось и превратилось в обломки глинистой размерности. Для таких отложений, в отличие от измененных туфов, не характерна обычная витрокластическая структура. Они почти всегда перемешаны с материалами, образованными из невулканических источников.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: