Файл: Основы геологии.pdf

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-

116 слого газа, азота, сернистого газа, водорода, хлора и других газов. Они могут быть сухими с температурой 500 0
С, состоящими из NaCl, KCl, FeCl
2
; кислыми с температурой 300-400 0
С (водяные пары, сернистый ангидрит, HCl); щелочными с температурой 180 0
С, состоящими из хлористого аммония.
Сольфатары состоят из водяных паров и H
2
S и имеют температуру
100 0
С.
Мофеты состоят из углекислого газа и водяных паров. Температура мо- фет приближается к 100 0
С, но, как правило, бывает значительно ниже. Распола- гаются они вблизи действующих вулканов или в области уже потухших
(уснувших) вулканов. Впадины, в которых располагаются мофеты, называют долинами смерти, так как попадающие в них животные задыхаются от выде- ляющихся газов.
3.2. МЕТАМОРФИЗМ
Метаморфизм является мощным эндогенным геологическим процессом, который в значительной мере изменяет облик нашей планеты, изменяя все ра- нее образованные горные породы с использованием внутренней энергии Земли и являясь важнейшей составной частью круговорота вещества планеты.
3.2.1. Общие понятия о метаморфизме
Метаморфизм – это преобразование горных пород любого состава и происхождения под действием эндогенных геологических процессов, вызы- вающих изменение физико-химических условий в земной коре. Метаморфизм в природных процессах сменяет собой прогрессивный катагенез и также вызыва- ется физико-химическим и термодинамическим неравновесным состоянием горной породы относительно тех условий, в которых оказывается эта порода в процессе геологического развития земной коры при её погружении. Метамор- физму могут подвергаться осадочные, магматические и ранее образованные ме- таморфические горные породы, и притом неоднократно, при каждом новом несоответствии состава и внутреннего строения горной породы тем конкрет- ным геологическим условиям, в которые эта горная порода перемещается про- цессами развития планеты.
Особенностью процессов метаморфизма является то, что они происхо- дят в твёрдом состоянии вещества, без расплавления горных пород и всегда связаны с тектоническими движениями: складчатостью, глубинными разло-

117 мами, подъёмом магмы. Метаморфизм может быть изохимическим или мета- соматическим.
Изохимический метаморфизм характеризуется тем, что при его прохож- дении горная порода изменяет только минеральный состав, не изменяя химиче- ского состава. При этом может изменяться также и сложение горной породы, её внутреннее строение, за счёт изменения положения минеральных частиц (об- ломков, кристаллов) или изменения их размеров. Такой тип метаморфизма в природе распространён весьма широко.
Метасоматический метаморфизм заключается в значительном, иногда абсолютном изменении химического состава горной породы после метамор- физма. Такой процесс коротко называют метасоматозом. Суть его заключается в дополнительном привносе в метаморфизуемую горную породу или выносе из неё некоторых химических элементов, часто весьма существенном. В связи с этим метасоматически изменяемые горные породы мы условно можем назвать
«открытой» геохимической системой, в отличие от «закрытой» геохимической системы изохимически изменяемых горных пород. Привнос и вынос химиче- ских элементов может осуществляться в процессах метаморфизма активными подвижными газово-жидкими растворами, образующимися, главным образом, благодаря магматической деятельности.
Серьёзные исследования метаморфизма были проведены Ф. Тернером и
Дж. Ферхугеном (1961 г.). Эти исследования сопровождались анализом физико- химических особенностей этих процессов и сопровождались экспериментами.
Под метаморфизмом они понимали «изменение минерального состава и струк- туры твёрдых горных пород в физико-химических условиях, господствующих в земной коре ниже приповерхностных зон выветривания и цементации и отли- чающихся от условий первоначального образования горных пород». Это не- сколько расширяет, по сравнению с принятыми у нас понятиями, область метаморфических преобразований за счёт включения в эту область зоны ката- генетических (предметаморфических) преобразований.
Тем не менее, основными действующими силами процессов метаморфиз- ма являются также температура, давление, химически активные вещества, привнесённые этими процессами, а также состав исходных горных пород, под- вергающихся метаморфическим преобразованиям.
Поскольку при метаморфизме происходит значительное изменение не только состава горных пород, но и их внутреннего строения, то есть структуры и текстуры, остановимся на определении этих важных характеристик внутрен- него строения горных пород.