Эксплозивно-обломочные (пирокластические) породы

Вулканические извержения сопровождаются мощными взрыва­ми, при которых в атмосферу выбрасывается большое количество обломков, представленных как твердеющим в момент выброса рас­плавом или образованными на глубине кристаллами, так и уже су­ществовавшим к этому времени материалом вулканических пост­роек. Часть обломков разлетается по баллистическим траекториям, разносится ветром и падает на землю в виде вулканических бомб, ла-пиллей или пепловых частиц (см. табл. 8.3), образуя рыхлые пиро­кластические накопления, или тефру (термин применялся еще Аристотелем).

Преобладающая масса тефры формируется однако иным спосо­бом и представляет собой отложения пирокластических потоков — раскаленных лавин и палящих туч, возникающих вследствие на­правленных взрывов, мгновенного выброса в атмосферу больших масс газа и обломков, быстрого оседания такой смеси и ее переме­щения вниз по склону. Пирокластические потоки неоднократно возникали на глазах человека. Выполненные наблюдения позволи­ли установить последовательность событий, получить количест­венные данные о развитии процесса и строении пирокластичес­ких накоплений.

Рис. 8.1. Распространение передовой взрывной волны, по Р.В. Фишеру и др., 1987 г.

Как выяснилось, фор­мированию пирокластиче-ского потока часто предше­ствует передовая взрывная волна. Смесь горячего газа и взвешенных мелких об­ломков движется с ураган­ной скоростью, оставляя после себя тонкий слой вул­канического песка (рис. 8.1). Внутри этого слоя обычно видна вол­нообразная слоистость. Затем со склона вулкана спускается лави­на раскаленных обломков, а над ней распространяется горячее газовое облако — палящая туча.

Пирокластические потоки обладают скоростью, достигающей десятков и сотен метров в секунду. При извержении вулкана Сант-Августин на Аляске в 1976 г. палящая туча перемещалась со скоро­стью 180 км/ч, а раскаленная лавина обломков спускалась со скло­на вулкана Фуего в Гватемале со скоростью 60 км/ч (данные

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

Дж.Стита и др., 1977 г., Д.Дэвиса и др., 1978 г.). Протяженность пирокластических потоков, образованных в историческое время, ва­рьирует от 1-2 до 50-70 км, а мощность пирокластических накоп-

измеряется метрами или

Рис. 8.2. Отложения пирокластических потоков, по Р.С.И.Спарксуидр., 1973 г. / — горизонт песка, об­ разованный после про­ хождения передовой взрывной волны; 2а — базальный горизонт, лишенный крупных об­ ломков; 26— скопления обломков пемзы (светлое) в верхней час­ти разреза и обломков пород (темное) в нижней части; 3— пеп-ловый горизонт, обра­зованный в результате осаждения пепловых частиц из палящей тучи

Отложения молодых пирокластических пото­ков представляют собой рыхлую смесь обломков разных размеров, для ко­торой нет общепринято­го описательного терми­на. В основании полного разреза выделяется мало­мощный горизонт вулка­нического песка с косой слоистостью, образован­ный после прохождения передовой взрывной волны. На нем залегает материал самого пиро-кластического потока, в котором также имеется базальный горизонт мел­кообломочного строе­ния. Выше появляется множество крупных обломков. Замечено, что обломки относительно плотных пород скапливаются в нижней части слоя, а обломки более легких пемз — в верхней. Крупнообло­мочный горизонт перекрыт маломощными слоями тонкого пеп-лового материала. Такое строение разреза (рис. 8.2) отражает быс­трое течение потока, в основании которого обособлялась зона, лишенная крупных обломков (дифференциация течения). Внутри потока происходила некоторая гравитационная сортировка облом­ков по плотности. Верхний, пепловый, горизонт представляет со­бой тонкообломочный осадок, выпавший из пылевого облака, ко­торое покрывало раскаленную лавину крупных обломков. Однотипно построенные пачки пирокластических пород могут по­вторяться в разрезе многократно, фиксируя последовательное фор­мирование серии пирокластических потоков. Суммарная мощность эксплозивно-обломочных накоплений нередко измеряется мно-

8. Вулканогенна-обломочные породы (вулканокластиты)

гими сотнями метров. Закономерное развитие извержений приво­дит к тому, что тефра, образованная при рассеянных выбросах, ча­сто перекрывается отложениями пирокластических потоков, а те, в свою очередь, лавами.

Обломки лав, пемз и стекол могут испытывать спекание в горя­чем состоянии с образованием агглютинатов — спекшихся, или, как их еще иногда называют, сваренных, туфов. Петрографические признаки спекания неотчетливы и во многих случаях неоднознач­ны. Поэтому о распространенности спекшихся туфов высказывают­ся разные суждения. Одни исследователи полагают, что подобные породы ограничено распространены и встречаются лишь вблизи центров извержений, а другие, наоборот, считают, что спекшиеся туфы развиты очень широко и преобладают среди отложений пиро­кластических потоков. Современные пирокластические потоки во всех известных случаях привели к накоплению только рыхлого об­ломочного материала, который не испытал спекания.

Спекшиеся туфы часто называют игнимбритами (лат. ignis — огонь, imber— дождь). В последние годы термин потерял определен­ность и употребляется при описании пород разного строения и про­исхождения. Этим словом обозначают как рыхлые отложения пи­рокластических потоков, так и плотные породы лавового облика, туфогенная природа которых ставится под сомнение (см. раздел 6).

Разновидностью эксплозивно-обломочных пород является ма­териал трубок взрыва (диатрем) и фреатических взрывных изверже­ний; последние вызываются соприкосновением горячей магмы с подземными или поверхностными водами. Примерами могут слу­жить трубки, заполненные раздробленными кимберлитами, лампро-итами и другими глубинными магматическими породами. Над труб­ками взрыва нередко образуются маары — углубления (взрывные воронки), окаймленные валом пирокластических пород. Внутри маара обычно находится озеро.

С течением времени рыхлая тефра, возникая в результате рас­сеянных выбросов, перемещения пирокластических потоков или за­полнения трубок взрыва, уплотняется, цементируется и превраща­ется в литифицированные вулканические туфы, которые так же, как рыхлая тефра, разделяются по величине обломков (см. табл. 8.3).

По составу и строению обломков различают следующие разно­видности туфов: витрокластические (преобладают обломки стекла), кристаллокластические (преобладают обломки кристаллов), лито-пластические (преобладают обломки пород). Нередко туфы имеют

цть I I. Магматические горные породы (петрография)

смешанный, например, витро-кристаллокластический состав. Туфы кислого состава обычно представлены витро- и кристал-локластическими разностями, а туфы основного состава — ли-токластическими.

Рис. 8.3. Пепловые частицы в вит-рокластическом туфе, по В.К. Рот-ману и др., 1988 г. При одном нико-ле, поле зрения около 1 х 1 мм

Цементом туфов служит вул­канический пепел, иногда гли­нистое и кремнистое осадочное вещество, нередко с примесью рудной пыли. Под микроскопом в связывающей массе можно различить многочисленные мел­кие осколки вулканического стекла, которые имеют харак­терные рогульчатые, копьевидные, серповидные формы (рис. 8.3). Такое строение типично и для витрокластических пепловых туфов. Пепловые туфы основного состава легко гидратируются и превра­щаются в горизонты бентонитовых глин.