книги из ГПНТБ / Борисов, О. Г. Экструзии и связанные с ними газо-гидротермальные процессы

Т а б л и ц а 59

Значения Д.4° (ккал/см3) и Uv (ккал/см3) гидротермально-метасоматически изменениыхпород и исходной породы (гиперстеновый андезит) — район Малетойваям, Северная Камчатка

Т а б л и ц а 60

Значения ДА (ккал/см3) и £/„ (ккал/см3) гндрогермально-метасоматически измененных пород и исходной породы (вулкан Кихпиныч, купол Желтый)

Минералы, об. %

значительно меньше, чем у вмещающих пород. Затем, в случае для галогенокислотных терм, метасоматиты с пониженным уровнем Uv

отодвигаются к периферии, а на их месте развиваются породы, удельная внутренняя энергия которых выше. Происходит последо­ вательное образование более выгодных в энергетическом отноше­ нии пород и вместе с тем поглощение внешними зонами энергии, освободившейся в центральных зонах. Так получается, если следо­ вать трактовке Ю. В. Казицына и В. А. Рудника. Как отмечает Ф. А. Летников (1969), все без исключения вулканические метасо­ матиты (типа вторичных кварцитов) образуются с экзоэффектом, что указывает на прямую связь между характером метасоматического изменения и теплоотдачей в приповерхностной зоне земли, обусловливающими экзотермичность процесса. Так ли это?

Т а б л и ц а 61

Значения ДА° (ккал/см3) и Uv (ккал/см3) гидротермально-метасоматически измененных пород (вулкан Зимина)

Несколько иначе идет процесс для случая сернокислотных терм, особенно когда в составе метасоматнтов присутствует самородная сера. Вплоть до образования центральной монокварцевой зоны идет процесс формирования измененных пород с низким уров­ нем удельной внутренней энергии. Чтобы этот процесс шел, нужен постоянный приток дополнительной энергии. Не исключено, что таким источником могут являться экзотермические реакции, свя­ занные с образованием различных серосодержащих минералов.

На первый взгляд однозначный по форме процесс проявления горизонтальной или вертикальной зональности противоположен по своей энергетической характеристике. Смена зон в вертикальном разрезе происходит как с уменьшением, так и с увеличением удель­ ной внутренней энергии вновь образованных пород, а в горизон­ тальном—в основном с увеличением. Возможно поэтому в горизон­ тальном ряду зональности около кислых экструзивных пород редко проявляется полный ряд измененных пород. Он обычно ограничи­ вается развитием зоны каолинизации, а около средних •— почти полный ряд: алуниты, каолиниты, сапониты. Это только предпололоженне, но оно вытекает из энергетики процесса.

Каждая зона метасоматической колонки характеризуется не только постоянством минералогического состава, но и определен ным уровнем Uv или ДЛ°. Отсюда можно предположить, что ни

различных участках каждой зоны могут встречаться любые комби­ нации минералов данной метасоматической зоны при условии, что минерал, занимающий большой объем, должен иметь и меньшую величину Uv или АЛ, а минерал, занимающий меньший объем,—на­

оборот. Такая закономерность вполне выдерживается (табл. 61). Некоторые расхождения вызваны тем, что величина АЛ рассчитана по основным минералам зоны алунитизацпи, a U0— по данным

полного химического анализа.

Таким образом, приведенные данные вполне однозначно пока­ зывают направленность метасоматических процессов, которые мо­ гут быть в первом приближении оценены как расчетами по удель­ ной внутренней энергии, так и удельной свободной энергии исход­ ных пород и образующихся метасоматнтов. А те случаи {AUi > A U 2 и AU2 > A U \, где AUi — убыль энергии, a AU2— энергетический

эффект автокомпенсирующих реакций), которые Ю. В. Казицын и В. А. Рудник рассматривают как не типичные для метасом этиче­ ских процессов, но возможные при постмагматическом метасома­ тозе, являются основными, чем, по-видимому, и обусловлено от­ сутствие четких границ между метасоматическими зонами верти­ кальной метасоматической колонки рассматриваемых измененных пород в связи с экструзивными куполами.

ЗАКЛЮ ЧЕНИЕ

Процесс образования экструзивных куполов можно рассматри­ вать как своеобразную форму вулканического извержения, прояв­ ляющуюся во вполне конкретных геолого-структурных условиях

186

становления вулканических поясов в стадию орогенеза на заклю­ чительном этапе эволюции периферического магматического очага. Экструзия вязкой и малогазонасыщенной (дегазированной) лавы на поверхности земли часто сопровождается (и, или, предшествует) извержением игнимбритов, песчано-пепловых, пемзовых и агломера­ товых потоков, а также газогидротермальными процессами, прояв­ ляющимися в виде паро-газовых выделений фумарол, горячих ис­ точников и гейзеров. Последние приводят к образованию значи­ тельных по размерам полей измененных пород типа вторичных кварцитов.

Вулканические куполы представляют собой в определенной мере такие же магматические образования, как и лавовые потоки. В ряду поток — вулканические куполы (эффузивные — эффузивно­ экструзивные— экструзивные) отмечается закономерная смена одних форм другими. Структура и текстура, химический и минера­ логический состав лав, образующих куполы и потоки, для одина­ ковых по петрохимическому составу исходных магм, не отличаются друг от друга. А те различия, которые им иногда приписывают

вобщей оценке купол — поток, определяются петрохимическими различиями пород отдельных регионов, но не исходной магмы вулканического очага. Лава, формирующая потоки и куполы на конкретном вулкане, петрохимически однородна. Даже те незначи­ тельные различия, по статистической оценке, которые отмечаются

вхимизме, минералогии и структуре лавовых потоков и куполов андезитового состава, полностью стираются в породах образован­ ных кислыми лавами. Структурная однородность куполов и пото­ ков подтверждается и тем, что экструзивная лава, выброшенная

вулканическим извержением в виде пирокластического материала с больших глубин даже после длительного перерыва в деятельно­ сти вулкана, ни в одном из наблюдавшихся случаев не имела пол­ ностью кристаллической структуры.

В то же время намечаются и существенные различия между ку­ полами и лавовыми потоками по форме проявления вулканизма на земной поверхности. Экструзивные куполы по строению и меха­ низму становления близки к таким интрузивным телам, как лак­ колит или бисмалит, т. е. механизм извержения экструзивной лавы — выдавливание, можно отождествить с механизмом станов­ ления интрузивных тел — внедрением, что отличает экструзивные куполы от других вулканических куполов или конусов, образован­ ных натеканием лавовых потоков через канал в теле вулканиче­ ской постройки. Это различие в механизме формирования вулкани­

магмы. Периферические очаги считаем генераторами экструзивной магмы, а сами экструзивные куполы рассматриваем как индика­ торы относительно небольшой глубины очага, питающего их магмой.

ПОСЛЕСЛОВИЕ

После того, как рукопись была сдана в издательство, авторы получили возможность ознакомиться с интересной работой группы японских геологов «Вулканизм и генезис руд» (1970).

Изучая месторождения полезных ископаемых типа Куроко, японские исследователи обратили внимание на то, что условия за­ легания рудных отложений определенно показывают на тесную связь между ними и вулканической активностью. При этом значи­ тельная часть месторождений типа Куроко генетически связана с вулканической активностью лавовых куполов относительно неболь­ ших размеров, которые формировались в условиях подводного вул­ канизма в прибрежной мелководной зоне. Особенно отчетливо этот вид вулканической деятельности проявляется на руднике Косака (округ Косака), где обнаружено девять лавовых куполов дацитового состава. По форме они подразделяются на 1) поверхностные интрузии, не излившиеся на морское дно; 2) куполы, частично из­ лившиеся на морское дно и 3) лавовые потоки, полностью излив­ шиеся на морское дно. Все эти разновидности молено классифици­ ровать, соответственно, на экструзивные, экструзивно-эффузивные и эффузивные куполы. Месторождения связаны в основном с экст­ рузивными и экструзивно-эффузивными куполами, которые по вре­ мени образования проявились последними. Процессы, сопровож­ давшие формирование лавовых куполов в подводных условиях, по форме и последовательности проявления почти аналогичны таким лее процессам в наземных условиях.

Первая стадия подводного экструзивного вулканизма начина­ ется, как в наземных условиях, с извержения пирокластического материала, образующего подводный поток, из которого отлагается туфобрекчия. Но в отличие от отлолеения наземного пирокласти­ ческого потока, в ней намечается сортировка материала по направ­ лению движения потока, а в краевых (фронтальных) частях про­ является далее грубая слоистость (хотя текстура туфобрекчии в общем гомогенна). Кроме того, далее небольшие подводные пото­ ки образуют туфобрекчии значительной мощности. Так, на руднике

при средней мощности отлолеений 15—20 м.

Вторая стадия вулканического изверлеения характеризуется выдавливанием вязкой лавы из того лее эруптивного центра. Со­ прикосновение раскаленного лавового материала с морской водой вызывает фреатические взрывы, и на склонах купола формируется мощный чехол вулканической брекчии, переходящей постепенно в автобрекчию купола. При этом в вулканической брекчии, лелеащей непосредственно на куполе, намечается грубая сортировка ма­ териала по вертикали, а в краевых частях-— весьма заметная сор­ тировка вплоть до отчетливой слоистости, что не свойственно для отложении эксплозивной брекчии и брекчии разрушения растущего

189

купола в наземных условиях при извержении одного цикла. Последующая газо-гидротермальная стадия вулканической

активности приводит к образованию рудных отложений и формиро­ ванию месторождений типа Куроко. Отложения локализуются главным образом в вулканической брекчии в виде так называемых слоисто-ограниченных (Sirato-bound) рудных тел и вкрапленных руд. Руды могут залегать на самой брекчии, в меньшей степени в туфобрекчнн и в самих лавовых куполах; в последних они образуют штокверковые и вкрапленные руды.

Однородность по структуре, текстуре и вещественному составу лавового материала, образующего туфобрекчию, вулканическую брекчию и лавовые куполы, своеобразие положения и простран­ ственных взаимоотношений этих образований, а также отсутствие инородного материала в виде стратифицированных пластов или прослоек (между отложениями вкрапленных руд и слоисто-ограни­ ченными, позволили японским исследователям высказать предполо­ жение о единстве экструзивного процесса и процесса рудообразования, проявившихся лишь на разных стадиях вулканической ак­ тивности.

В заключение отметим следующее. Японские исследователи несколько иначе, чем описано выше, трактуют механизм образова­ ния подводного потока. По их мнению, вулканическая пирокластика, послужившая источником туфобрекчии, образовалась в резуль­ тате фреатическо-магматических взрывов дацитовой магмы в тот момент, когда магма соприкасалась с морской водой. При этом пирокластика в виде хаотического нагромождения оставалась на месте и не образовывала потока. Последний образовался на после­ дующей стадии активности, когда стала выдавливаться вязкая лава, которая сдвинула нагромождение пирокластикн по склону, в результате чего и образовался подводный поток. Сравнение пи­ рокластических отложений наземных вулканов при экструзивном магнптизме и механизме их образования с такими же, описанными японскими исследователями, но образованными в подводных ус­ ловиях, показывает, что различие заключается в условиях извер­ жения и отложения (наземные или подводные). А сам механизм из­ вержения и последовательность процессов вулканической активности идентичны. Основной особенностью подводного экструзивного вулканизма на стадии газо-гидротермальной активности является наличие благоприятных условий для рудоотложения. Если в наземных условиях, как отмечалось в нашей работе, газо-гидро- термы свободно «пульверизируют» в атмосферу, то в подводных ус­ ловиях толща воды, являясь гидростатическим и термо-химическим барьером, способствует образованию и осаждению рудных компо­ нентов. Условия проявления вулканизма очень важно учитывать при структурной реставрации геологических образований типа экструзивных куполов. Особого внимания, отмечает Т. Ватанабе, при изучении сульфидных месторождений заслуживает структурное геологическое картирование отложений руд вулканического проис­ хождения.

/

Л И Т Е Р А Т У Р А

Алексеев Ф. А., Лебедев В. С. и др. Изотопный состав углерода природ­ ных углеводородов и некоторые вопросы их генезиса.— Отдел научно-техн. ин-

ратовом потоке вулкана Безымянного в 1960 г. Владивосток, 1963. (Сообщ. ДВФ СО АН СССР, № 19).

Борисов О. Г., Никитина И. Б. Состояние фумарол вулканов Шивелуч и Безымянного в 1960 г.— «Бюлл. вулканол. станции», 1962, № 13.

Борисова В. Н. Некоторые отличия петрохимического состава эффузивных и экструзивных пород.— В кн.: Вопросы петрологии метаморфических и магма­ тических пород. Владивосток, 1965.

191

пергенных минералов на основе предположения о стационарности химических по­ тенциалов и концентраций главных элементов в водах Мирового океана.— В кн.: Миграция химических элементов при процессах выветривания. М., «Наука», 1966.

Заварицкий А. Н. Заметки о геологической терминологии.— «Известия АН

СССР. Серия геол.», № 2, 1947.

Зеленое К. К., Канакона П. А. Вулкан Заварицкого (Бирюзовое озеро) и изменение химизма его вод в результате извержения в 1957 г.— «Бюлл. вулка­

физико-механических свойств вулканогенных пород при решении вопроса их гене-

193