Изменение туфов вулканокластических осадков
Обнаружение свежеотложенных туфов является скорее исключением, а не правилом, гак как они особенно подвержены изменениям из-за своей пористости и нестабильности компонентов.
Процессы выветривания и отвердевания протекают в них очень быстро. Выветривание ускоряется за счет легкого доступа воздуха и влаги и сравнительно большой площади поверхности, что обусловлено тонкозернистостью. Полевошпатовые туфы легко каолинизируются и превращаются в мягкую землистую массу. Одним из наиболее ранних изменений в стекловатых туфах является высвобождение кремнезема и отложение гидратированного кремнезема (опала и халцедона), что может превратить эти фельзитовые туфы в плотную кремневую породу, очень напоминающую кремень. Остатки витрокластической структуры, а также формы, состав ассоциирующих кристаллов и валовой химический состав, позволяют отличать окремнелые туфы от кремней, порцелланита и других подобных пород. В некоторых случаях происходит обогащение карбонатами, и вся порода становится сильно известковистой. Реже туфы превращаются в микрокристаллическое серицитовое вещество, смешанное с зернами кварца. Базальтовые («палагонитовые») туфы преобразуются во вторичный кремнезем, цеолиты, хлориты, карбонаты и лимониты. В результате этого разрушается витрокластическая структура и вуалируется происхождение породы.
За исключением тех случаев, когда они оказываются «запечатанными», вулканические стекла редко встречаются в породах древнее третичного возраста. Вулканические стекла претерпевают девитрификацию — процесс, который ведет к образованию глинистых минералов, цеолитов и кремнезема. В результате этого в скрещенных николях порода выглядит как мозаика слабополяризующих частиц. При тщательном исследовании в неполяризованном свете можно обнаружить «тени» осколков, струйчатости, фестонов или пузырьков первичного вулканического стекла (рис. 9-12). Монтмориллонит и галлуазит образуют коллоформную вермикулитоподобную массу, которая может осаждаться в пустотах вулканомиктового песка. В результате расстеклования вулканическое стекло может перейти в микрокристаллический агрегат, напоминающий кремень Продуктом полного преобразования пепла является бентонит.
Бентонит представляет собой породу, состоящую из кристаллического глиноподобного минерала, образовавшегося в результате девитрификации и сопутствующих химических превращений стекловатого изверженного материала, обычно туфа или вулканического пепла. Он может содержать зерна, которые в вулканическом стекле первоначально были представлены фенокристаллами. Глиноподобные минералы имеют облик слюды, высокое двойное лучепреломление и структуру, унаследованную от первичного пепла. Обычно они представлены монтмориллонитом, реже — бейделлитом. Бентониту свойственно увеличиваться в объеме и превращаться в гелеподобную массу или распадаться до агрегата гранулярного или «пушистого» строения. Бентониты, в отличие от обычных глинистых сланцев и глин, характеризуются в тонких срезах матовой полупрозрачностью. Наилучшим доказательством их вулканического происхождения являются реликты оскольчатой структуры, а также присутствие минералов и эвгедральных кристаллов, характерных для вулканических пород.
Основные туфы наиболее восприимчивы к изменениям в процессе диагенеза. Хлорит — главный продукт этих изменений, — наряду с эпитодом, образуется по обломкам вулканических пород. В пустотах между обломочными зернами хлорит обычно образует светло-зеленый волокнистый цемент. Нередко отмечается также цементация и замещение кальцитом обломочных зерен.
Особый интерес представляют цеолиты. Изучение известных месторождений осадочных цеолитов показало, что большинство (если не все) этих минералов образовалось в процессе диагенеза вулканического вещества, часто риолитового стекла. Цеолиты осаждаются в поровом пространстве и обволакивают зерна каркаса вулканокластических песков. Из цеолитов наиболее часто встречаются анальцим и клиноптилолит, которые представлены столь малыми агрегатами, что их оптическое изучение затруднено; поэтому более успешно их исследуют в рентгеновских лучах. Процесс превращения пирокластов в цеолиты изучался Брамлеттом и Позняком, а также Дефайсом
В результате метаморфизма происходит полная перекристаллизация, а на более высокой ступени образуются новые минералы, такие как биотит, зеленая роговая обманка и актинолит. Первичные фенокристаллы полевого шпата замещаются агрегатами нового полевого шпата и кварца, а также биотита. Особенности минеральных ассоциаций в определенной степени зависят как от первоначального состава туфов, так и от степени метаморфизма. В общем случае наиболее характерным минералом метаморфизованных фельзитовых туфов является серицит, который ассоциирует с кварцем, биотитом, хлоритом, эпидотом и клиноцоизнтом; мафические туфы представлены главным образом актинолитом и хлоритом, а также некоторым количеством биотита, клиноцоизита и эпидота.
В случае когда степень метаморфизма относительно невысока, признаки туфов могут сохраниться. Решающий признак — сохранившиеся витрокластические структуры; второй по значению признак — характер включенных кристаллов или обломков кристаллов. Эти признаки являются убедительными, если они сопровождаются ясно выраженной слоистостью; в противном случае не исключено, что первичная порода была лавой. Более грубообломочные пирокласты сохраняют макроскопические признаки — глыбы и куски пузырчатых и (или) порфировых лав. Валовой химический состав может также служить подтверждением вулканической природы первичного осадка.