Основы геологии. Учебное пособие. Плякин А.М.. Основы геологии
 Скачать 7.69 Mb.
|
|
3.1.3. Условия залегания магматических горных пород Многообразие условий образования магматических горных пород, раз- личный состав первичных магм приводят и к многообразию форм геологиче- ских тел, образуемых этими горными породами. Наиболее простые формы тел образуют эффузивные горные породы, что связано с относительно простым способом выхода магмы – лавы на поверх- ность Земли. Поскольку при вулканических процессах магма изливается на по- верхность, формы тел, образуемых при этом, связаны с самим этим процессом и называются потоками и покровами. Потоки образуются при течении лавы по узким долинам на склонах вул- канических построек, по ущельям или другим линейным отрицательным фор- мам рельефа. Поток магмы напоминает речной поток, откуда и произошло 106 название лавового тела. Следует учитывать, что, как правило, потоки образу- ются при относительно небольшом объёме лавы, не способной покрыть обшир- ные поверхности за пределами лавового «русла». Покровы занимают огромные площади и образуются, соответственно, в случаях обильных вулканических извержений. Покров может образоваться и в результате слияния нескольких потоков по мере повышения интенсивности из- вержения вулкана. Он может включать как одновозрастные магматические об- разования, так и продукты многофазной разновозрастной вулканической деятельности. По условиям залегания потоки и покровы весьма близки к пластовым формам осадочных горных пород, хотя и имеют значительные отличия, осо- бенно при извержениях центрального типа. Наиболее разнообразны формы геологических тел, которые образуют ин- трузивные горные породы. Формы проявления интрузий зависят от очень мно- гих причин, включающих физические свойства магмы, связанные с её составом, характер путей продвижения магмы, геологическое строение участка проявле- ния магматической деятельности, глубину образования магматического тела и некоторые другие. Интрузивные горные породы могут образовывать два глав- ных типа геологических тел: согласные и несогласные. Для каждого из этих ти- пов необходимы специфические условия. Так, согласные тела образуются, как правило, вблизи поверхности Земли и имеют формы, близкие к формам тел вмещающих горных пород. Суть механизма образования этих форм заключает- ся в проникновении магмы между слоями (пластами) горных пород практиче- ски без изменения первичных форм залегания этих вмещающих пород. Несогласные формы тел магматических – интрузивных горных пород об- разуются при проникновении магмы по зонам тектонических нарушений, раз- бивших вмещающие горные породы на блоки. Такие тела выполняют зоны дробления и являются секущими телами. При больших размерах магматиче- ских очагов происходят также процессы переплавления вмещающих горных пород (процессы ассимиляции и гибридизации). Таким образом, согласные формы геологических тел, сложенных интрузивными горными породами, обра- зуются при проникновении магмы в толщу горных пород между плоскостями напластования и имеют согласные контакты с вмещающими породами, а несо- гласные – при проникновении магмы по трещинам разных размеров и имеют секущие контакты с вмещающими горными породами. Среди согласных тел интрузивных горных пород можно выделить четыре наиболее распространённые формы: лакколиты, лополиты, силлы и факолиты. 107 Существуют и другие формы согласных тел, но они встречаются значительно реже и в этой работе не рассматриваются. Лакколит (рис. 23) – это согласное тело интрузивных горных пород с плоским основанием и выпуклым куполообразным сводом (кровлей). Распола- гается такое тело между слоями осадочных или метаморфических горных по- род. Его можно определить как грибообразное тело, напоминающее по форме подосиновики, подберёзовики и др. грибы. Образованию такой формы тела способствуют небольшая глубина их образования и преимущественно кислый состав магмы, имеющей относительно невысокую степень вязкости, что позво- ляет магме проникать на значительные расстояния по межслоевым плоскостям. В плане лакколиты имеют чаще всего округлую форму. Кровля и подошва лак- колита имеет элементы залегания, аналогичные элементам залегания вмещаю- щих толщ осадочных горных пород. Рис. 23. Схематическое строение в разрезе лакколита (I) и дайки (II) Лополит (рис. 24) представляет собой тело также грибообразной формы в разрезе и округлой в плане. В отличие от лакколита, лополит имеет чашеобраз- ное строение вогнутой формы, тоже напоминает форму грибов типа груздей, волнушек и проч. Образуются лополиты в результате прогибания подстилаю- щих пластов горных пород под тяжестью остывающей магмы. Это также гипа- биссальное образование (небольших глубин), сложенное магматическими интрузивными породами основного или ультраосновного состава. 108 Рис. 24. Схематическое строение в разрезе лополита (слева) и системы силлов (справа) Силл (рис. 24) – это пластообразное тело, которое называют также интру- зивной залежью. Силлы образуются между пластами осадочных или метамор- фических горных пород и сложены породами основного состава (долеритами – диабазами). Размеры этих тел по протяжённости достигают десятков километ- ров, а мощность составляет десятки метров, достигая иногда 100 и более мет- ров. Силлы широко распространены на Тимане, особенно на Среднем, причём в разрезе иногда наблюдается многослойное образование, состоящее из серии силлов, расслоенных осадочными горными породами девонского возраста. На контактах с долеритами осадочные горные породы обожжены и имеют красную и зелёную окраски. Поверхности напластования осадочных горных пород, раз- граничивающие тело силла, на значительных расстояниях параллельны, что по- зволяет относить их к согласным интрузивным телам. Факолит (рис. 25) представляет со- бой линзообразное тело небольших разме- ров, сложенное ультраосновными горными породами. Чаще всего они приурочены к замкам антиклинальных складок, но иногда отмечаются и в сёдлах синклина- лей. Образуются они в процессе складко- образования слоистых толщ горных пород. Внедрение этих интрузий не является при- чиной складкообразования. Магма при об- разовании факолитов проникает в ослабленные межслоевые зоны вблизи зон тектонических нарушений. Рис. 25. Схематическое строение в разрезе факолитов 109 К несогласным – секущим телам интрузивных горных пород относятся батолиты, штоки, дайки и жилы, хотя последние являются чаще телами не соб- ственно магматических горных пород, а продуктов магматической деятельно- сти на завершающих этапах магматического процесса. Они представляют собой заполнения трещин продуктами гидротермальной и пневмотолитической дея- тельности (послемагматической). Батолит – это очень крупное интрузивное тело, образованное по- родами кислого состава – гранитои- дами, и приуроченное к ядрам крупных антиклинориев, образован- ных осадочно-метаморфическими комплексами в складчатых областях. Образуются батолиты в результате многократного повторного внедре- ния магматических масс и занимают огромные площади, более 200 км 2 . В плане батолиты имеют слабо удли- нённую в одном направлении – по оси антиклинория, форму с непра- вильными, сильно «изъеденными» процессами ассимиляции краями. Такие же «изъеденные» контакты с вмещающими горными породами батолиты имеют и в разрезе. Батолиты являются глубинными образованиями, которые выводятся на поверхность тектоническими движениями и обнажаются благодаря эрозион- ной деятельности экзогенных геологических процессов (рис. 26). Шток – тоже интрузивное секущее тело неправильной формы, близкой к цилиндрической, с крутопадающими или вертикальными контактами. Часто они являются ответвлениями более крупных тел – батолитов. Состав горных пород штока может быть различным, имеются многочисленные примеры так называемых рудных штоков, образованных в зонах сложного пересечения сис- тем разломов и зон трещиноватости горных пород. Рудные штоки могут быть сложены различными по составу рудами, преимущественно металлов. Чаще они сложены гранитоидами, отмечаются сиенитовые тела и тела ультраоснов- ного состава. На Среднем Тимане имеется шток, сложенный карбонатитами. Дайка представляет собой плитообразное тело, образованное в результате заполнения магмой зон дробления и трещиноватости в горных породах. По- скольку магма представляет собой довольно вязкий расплав, её свободное про- Рис. 26. Выход на поверхность батолита гранитов. Горный Алтай. Фото автора 110 движение возможно только в значительных по размерам зонах, что и определяет размеры тел этого типа. Образуются они магмой чаще всего основного состава и достигают по протяжённости десятков километров, а по мощности – 100 и более метров. Широко распространены дайки долеритов и метадиабазов в пределах Среднего Тимана, где они протягиваются на 30-40 км при мощности до 50-70 м. Возраст этих образований позднепротерозойский и позднедевонский. Жила – тоже плитообразное тело, но, в отличие от дайки, значительно меньших размеров, более неправильной, часто извилистой формы. Нередки случаи, когда они представляют собой сложную систему ветвящихся жил. Про- тяжённость жильных тел составляет сотни метров, а максимальная мощность достигает 15 метров, чаще составляя десятки сантиметров или первые метры. Самое главное отличие жильных тел состоит в том, что образованы они гидро- термальными или пневматолито-гидротермальными минералами, часто рудны- ми: пиритом, халькопиритом, галенитом, сфалеритом, самородным золотом и другими. Из породообразующих минералов в их составе наиболее часто встре- чаются кварц, кальцит, полевые шпаты и слюдистые минералы, главным обра- зом мусковит, биотит и серицит. 3.1.4. Вулканизм и продукты вулканизма Вулканизм – это совокупность процессов перемещения магматических масс, обогащённых часто газовыми составляющими, из глубинных частей Зем- ли на её поверхность. Вулканизм представляет собой эффузивную разновид- ность магматизма, приводящего к образованию продуктов этой деятельности, весьма распространённую на нашей и других планетах Солнечной системы. В результате вулканизма образуются жидкие, твёрдые и газообразные продукты. Вулканическая деятельность осуществляется через особые «проходы» в земной коре. В разные стадии развития Земли, на разных этапах её эволюции возможность выхода магмы на поверхность была разной, что сказалось и на из- менении характера вулканизма в геологической истории Земли. Выделяют три главных типа вулканической деятельности в истории на- шей планеты: площадной, трещинный и вулканизм центрального типа. Площадной вулканизм проявлялся в догеологический этап развития Зем- ли, когда земная кора только начинала формироваться и была очень тонкой. Благодаря этому магме не требовалось преодолевать большого сопротивления внешней покрышки для выхода на поверхность: магма настолько сильно про- гревала саму эту покрышку – земную кору, что на месте прогревания образо- вывались моря или озёра магмы, состоящей из расплавленного верхнего слоя 111 земной коры. Такие моря и озёра имели огромные размеры, а вулканизм такого типа имел весьма спокойный характер, обусловленный отсутствием какого- либо сопротивления появлению магмы на поверхности, без потрясений, взры- вов и выбросов в атмосферу каких-либо продуктов вулканической деятельно- сти. Постепенное остывание расплавленной массы приводило к её затвердеванию и наращиванию мощности земной коры. В процессе геологического развития происходило последовательное по- степенное увеличение мощности земной коры также в результате экзогенных геологических процессов, за счёт разрушения уже сформированных горных по- род и накопления осадочных горных пород. Когда земная кора из-за большой мощности уже перестала позволять разогревать себя до расплавления, площад- ной вулканизм перестал существовать, а для выхода магмы на поверхность по- требовалось образование специальных путей продвижения. Такие пути природой были найдены в виде крупных трещин в земной коре, которые обра- зуются при тектонических движениях и изменениях объёма планеты в процессе её развития. На смену площадному вулканизму пришёл трещинный вулканизм. Трещинный вулканизм родился в результате образования в утолщенной земной коре многочисленных трещин, достигающих на глубине областей обра- зования магматических очагов (глубинных разломов). Эти трещины и явились подводящими каналами для проникновения магмы сквозь жёсткую земную ко- ру значительной мощности к поверхности планеты. Движение магмы по тре- щинам или правильнее – по зонам глубинных разломов в земной коре осуществляется в результате резкого перепада давлений в магматическом очаге и на поверхности Земли. При относительно маломощной, по сравнению с со- временной, земной коре магма могла достигать поверхности Земли даже по одиночным разломам без большого сопротивления, что способствовало спо- койному характеру вулканических извержений. В древние геологические эпохи этот тип вулканизма был преобладающим, а в настоящее время он эпизодиче- ски проявляется на склонах вулканов нового типа – центрального, являясь со- провождающим в виде побочных или паразитических конусов на основном конусе вулкана центрального типа. Третий тип, преобладающий в кайнозойскую эру, называется, как уже сказано, вулканизмом центрального типа. Под вулканом обычно понимается выводное отверстие, круглое или в виде короткой трещины, через которое вре- мя от времени из недр Земли на её поверхность выбрасывается вулканический материал разнообразного состава: в виде раскалённой лавы, твёрдого кластиче- ского (обломочного) материала, водяных паров и горячих газов. Иногда под 112 вулканами понимают непосредственно возвышенность, образованную твёрды- ми продуктами извержений (рис. 27). Эта возвышенность имеет конусообраз- ную форму, часто довольно правильную, и называется конусом вулкана. В центре конуса вулкана располагается жерло вулкана – канал, через который вулканические продукты выходят на поверхность. Форма жерла может быть округлой или щелевидной, а основное жерло иногда имеет одно или несколько побочных жерл, выходящих на склонах конуса вулкана и создающих также по- бочные конусы более мелких размеров. В верхней части конуса вулкана распо- лагается кратер (рис. 28). Особенность вулканов центрального типа заключается в том, что при современной огромной мощности земной коры прямолинейные трещины в ней, даже достигая поверхности Земли, перестают быть эффективными проводниками магмы, так как ей необходимо на своём пу- ти преодолеть чрезвычайно большое сопротивление. Для эффективной вулка- нической деятельности необходимы уже целые сложные системы трещин в земной коре – пересекающихся тектонических нарушений, в зоне пересечения которых образуется мощный подводящий канал для поднимающейся магмы. Но даже при таких благоприятных условиях продвижению магмы сопротивля- ется вся эта зона пересечения разломов, заполненная продуктами механическо- го разрушения горных пород. Это замедляет продвижение магмы к поверхности, она на некоторых участках успевает остыть и превратиться в маг- матические горные породы, закупоривая пути продвижения последующих пор- ций магмы. Возникающие препятствия преодолеваются растущим снизу давлением новых поступающих порций магмы, что приводит к выталкиванию уже застывших блоков магмы и к активной взрывной деятельности, особенно благодаря обогащенности магмы газообразными веществами. Растворимость газов в магме увеличивается с увеличением давления, поэтому в магматическом очаге газы находятся в ней в растворённом состоянии, а по мере подъёма, с па- дением давления, часть газов выделяется и может высвобождаться из магмы путём взрывов или эксплозии. Сила взрывов и их частота зависят от консистен- ции магмы, содержания в ней газов и возможности свободного выхода из неё. Взрывная деятельность способствует продвижению новых порций магмы к по- верхности Земли за счёт разрядки давления в результате предыдущих взрывов. Поэтому в большинстве случаев вулканические извержения сопровождаются сериями взрывов различной интенсивности. В образовании взрывов иногда ог- ромную роль играют подземные воды, находящиеся в горных породах припо- верхностного слоя земной коры. Эта вода под действием высокотемпературной магмы превращается в парообразное состояние и становится одним из главных 113 факторов взрывной деятельности этого вулкана. Очень сильные взрывы при вулканической деятельности наблюдаются в тех случаях, когда жидкая магма соприкасается с водами морей или океанов, то есть при подводных вулканиче- ских извержениях – это тоже объясняется переходом воды океана в парообраз- ное состояние. Рис. 27. Схема строения в разрезе вулкана центрального типа: А – кальдера, Б – кратер, В – жерло, Г – конус; 1- переслаивание пеплово-лавового материала, 2 – лава, 3 – пеплово-газовые выделения Рис. 28. Озеро Голубое в кратере древнего вулкана. Остров Кунашир. Фото автора 114 На нашей планете существуют два типа вулканов: потухшие и действую- щие. Потухшие – это вулканы, сохранившие свою форму конуса, но не прояв- ляющие активности очень длительное время. Если потухший вулкан неожиданно начинает действовать, то его называют уснувшим. Действующие вулканы проявляют свою активность в разной форме, в том числе в виде газовых выделений разной интенсивности, температуры и состава. Продукты вулканизма могут быть жидкими, твёрдыми и газообразными. Соотношение этих продуктов зависит от типа вулкана и состава магмы. Жидким продуктом деятельности вулкана является лава – раскалённая жидкая или вязкая масса, вытекающая на поверхность Земли из жерла вулкана. Температура лавы зависит от её химического состава и содержащихся в ней га- зов. Наиболее высокой температурой отличаются базальтовые лавы (900- 1200 0 С), наиболее низкую температуру имеют андезитовые лавы – не более 750 0 С. По химическому составу различают андезитовую, базальтовую, трахито- вую и риолитовую лавы. При излиянии лавы образуют потоки или покровы. В зависимости от места излияния застывшая лава может иметь определённую форму. Так, при подводных излияниях образуются подушечные или шаровые тела, состоящие из скоплений округлых образований в виде подушек или ша- ров; при наземных излияниях образуются волнистые или глыбовые образова- ния – с волнообразной поверхностью, как результат медленного течения и одновременного остывания или при быстром остывании толстой корки и её разрушении продолжающей течь нижней частью магматического потока. Твёрдые продукты вулканизма очень разнообразны по составу, что зависит от состава излившейся магмы, и по размерам обломков, что находится в прямой зависимости от типа вулканической деятельности. К твёрдым продуктам изверже- ний относятся вулканические бомбы, лапилли, песок, вулканический пепел. Бомбы являются обломками лавы, которые были выброшены из вулкана в полузастывшем состоянии. В зависимости от состава лавы бомбы могут иметь разную форму. Так, жидкие лавы образуют уплощённые формы, которые назы- вают лепёшковидными. Такие бомбы за время «полёта» не успевают полностью остыть и затвердеть и при ударе о поверхность Земли уплощаются. Несколько более вязкие базальтовые лавы образуют шарообразные или веретенообразные формы, иногда несколько вытянутые по направлению падения – результат поч- ти полного затвердения во время «полёта». Вязкие лавы имеют совершенно другую форму: округлую или угловатую с многочисленными трещинами на по- верхности – это следствие их быстрого остывания и затвердения. Размер бомб составляет больше 3 см и иногда превышает 1 м в поперечнике. 115 Лапилли – вулканические выбросы разной формы, как и вулканические бомбы, размером от нескольких миллиметров до 3 см. Состоят они из застыв- шей лавы, шлака, вулканического стекла или чуждых вулкану веществ в виде кристаллов. Например, при вулканическом извержении Толбачика образова- лись лапилли из кристаллов лабрадора. Для более крупных лапиллей иногда характерна веретенообразная форма как результат вращения падающих не за- твердевших полностью кусков лавы. Песок вулканический представляет собой несцементированный обломоч- ный – пирокластический материал с размером обломков от 0,1 до 1-2 мм, состав которого зависит от характера вулкана и состава лавы. Пепел вулканический – это наиболее мелкие, часто пылевидные частицы лавы, выброшенные из вулкана в твёрдом состоянии при извержении. Образу- ется пепел при измельчении лавы во время взрывов. Он поднимается на очень большие высоты в атмо- сферу и потоками воздуха переносится на большие расстояния от места из- вержения. Наибольшее ко- личество пепла обычно оседает вблизи действую- щего вулкана, образуя ту- фы. Крупные обломки твёрдых продуктов извер- жений образуют после на- копления вулканические брекчии, а пепел в смеси с осадочными горными поро- дами – туффиты. Газообразные вул- канические продукты (рис. 29) разделяются на три типа: фумаролы, сольфатары и мофеты. Фумаролы представ- ляют собой высокотемпе- ратурные газы, состоящие из водяных паров, углеки- |