Структуры и текстуры вулканокластических отложений

Если осадки являются по существу эпикластическими, но образованы из более древних вулканических материнских пород, то для описания их структуры используют те же термины, что и для любых других кластических отложений. Однако если материал является истинно пирокластическим, т. е. извержен из кратера вулкана, то он характеризуется общим термином тефра, и для обозначения определенных его фракций применяется специальная терминология (табл. 9-1). Термин глыба используется для обозначения крупных обломков (более 32 мм), отколовшихся от массы ранее затвердевшей лавы; бомба — крупный обломок того же размера, образовавшийся в результате затвердения лавы в процессе выброса. Глыбы имеют угловатую форму; а бомбы — округлую, полусферическую, сплющенную или неправильную форму и в некоторых случаях шероховатую, испещренную трещинами поверхность (бомбы с поверхностью типа «хлебной корки»). Скопление глыб составляет вулканическую брекчию (рис. 9-1); совокупность бомб — агломерат. Если обломки образовались в процессе извержения лавы, то они называются основными, если же это обломки более древних лав и пирокластов одного конуса, то они называются акцессорными (второстепенными); если обломки принадлежат другим породам, то это случайные обломки. Термин лапилл и присвоен материалу размером 4-32 мм. Отложения такого материала называются лапиллиевым туфом. Крупнозернистый пепел имеет диаметр 1/4—4 мм; частицы мелкозернистого туфа — менее 1/4. Соответствующие отложения называются крупнозернистым и мелкозернистым туфом. Эти размерности и терминология несколько модифицированы другими исследователями. Ho в целом многие термины незначительно отличаются от терминов, введенных Уэнтуэртом и Уильямсом.

Важным аспектом структуры отложений является их сортированность. В вулканокластических материалах представлены все возможные степени сортированности. Некоторые из них хорошо отсортированы и характеризуются тонкой слоистостью; другие отличаются беспорядочным строением, неотсортированностью и содержат обломки размерами от мелкозернистого пепла до крупных глыб пород как родственного происхождения, так и инородных.

В распределении по размеру этих нескольких видов пирокластического материала проявляются резкие контрасты (рис. 9-2). Гранулометрические параметры материалов, переносимых воздушными и водными течениями, сходны с параметрами обычных эпикластических отложений (табл. 9-2). Распределение по размеру материала, переносимого в виде «раскаленных вулканических туч» («палящих туч» — nuees ardentes) или в виде пепловых потоков, сходно с распределением раздробленного материала, в соответствии с законом распределения Розина, и существенно не отличается от распределения, свойственного материалам коллювия грязевых потоков и при других способах транспортировки материала.

Как подчеркивали Корренс и Лейнц, многие первичные пирокластические отложения являются порфировыми (табл. 9-3). Сравнительно крупные кристаллы и обломки пород находятся в матриксе, состоящем из значительно более тонких обломков (рис. 9-3). Так, например, крупные обломки пород, бомбы и глыбы встречаются в толщах мелкозернистого пепла. Эти обломки, подобно валунам, переносимым льдами и наблюдаемым в ледниково-озерных и морских ледниковых отложениях, искажают слоистость вмещающих отложений. Такое расхождение в размерах зерен отражается и в составе: крупные обломки представляют собой главным образом частицы пород или обломки кристаллов, тогда как мелкий материал представлен в основном вулканическим стеклом (табл. 9-4). Однако если стекло представлено пемзой, то его может быть больше в крупнозернистых фракциях и. как будет отмечено позже, пемза может слагать более грубую часть обращенного градационного слоя.

В связи с плохой сортированностью, угловатостью минеральных компонентов, относительно большим содержанием матрикса и нормальной сортированностью многих туфовых слоев эти отложения имеют сходство с граувакками и во многих случаях с трудом отличаются от этих незрелых осадков.

Наилучшую слоистость и сортированность имеет материал, переработанный волнами и течениями или реками (см. табл. 9-3). Материалы, перенесенные воздушными потоками, также хорошо сортированы и могут характеризоваться градационной слоистостью, как это происходит с некоторыми туфами, отложившимися под водой. В некоторых субаквальных отложениях пепловых потоков прослеживается обратная градационная слоистость, вызванная отделением крупных обломков пористой пемзы от мелких, но более плотных обломков пород и минералов. Грубообломочным пирокластам свойственна плохая сортированность или отсутствие ее. Они также характеризуются слабой слоистостью или ее отсутствием, особенно если это продукты извержения вулкана типа палящей тучи. Они легко выветриваются и поэтому в обнажениях представлены окисленными выветрелыми породами.

Как известно, по определенным свойствам структуры и состава пирокластические отложения как первичные, так и вторичные отличают от обычных эпикластических отложений. Существуют ли специфические текстуры, являющиеся признаком пирокластического происхождения? Как и следовало ожидать, во вторичных или переработанных пирокластических материалах проявляются как структурные, так и текстурные особенности, указывающие на фактор переработки или его условия. Истинным пирокластическим осадкам свойствен ряд текстур, связанных с особенностями их переноса и накопления. Выпавший из атмосферы и отложившийся материал образует плащеобразный покров, и в этих осадках никогда не образуется косая слоистость, в них отмечается нормальная сортированность. Материал, отложившийся из раскаленного пирокластического потока, образует массивные толщи или характеризуется только грубой слоистостью; осадки имеют различную мощность в зависимости от рельефа. Они могут оказаться сваренными и в некоторых случаях образуют восстановленную лаву, которая медленно передвигается, как вязкое тело, перекатывает захваченные обломки, вытягивает и разрывает включенные обломки пемзы и создает трещины растяжения и другие текстуры, связанные с подобным движением. Осадки, отложившиеся при более холодном паронасыщенном извержении, сопровождаемом базисной волной, по высокой степени стратификации и сортированности похожи на отложения пеплового дождя, но отличаются от них развитием антидюы и косой слоистости. При подводных извержениях часто проявляются текстуры, свойственные турбидитам. Вулканические грязевые потоки как подводные, так и субаэральные характеризуются практическим отсутствием внутренних текстур; если не учитывать состав материала, то их очень трудно было бы отличить от обычных грязевых потоков или материалов, перенесенных другим способом в движущейся среде. Характерным признаком туфов являются отдельные очень крупные глыбы, обнаруживаемые в некоторых слоистых туфах и «продавливающие» слоистость туфов.