книги из ГПНТБ / Борголов И.Б. Геология с основами минералогии и петрографии учеб. пособие для студентов с.-х. вузов, обучающихся по специальности агрономия, агрохимия и почвоведение

упомянем лишь о том, что многие ученые в настоящее время склоняются к мнению, что радиогенная и гравитационная энергии являются главными источниками всех эндогенных геологических процессов.

§ I. МАГМАТИЗМ

Магматизм, как учение о магме, включает все явления, связанные с процессом образования горных пород из рас­ плавленной огненно-жидкой магмы путем ее остывания. В зависимости от характера движения магмы и степени ее про­ никновения в земную кору различают поверхностный и глу­ бинный магматизм. В нашем случае под термином «магма­ тизм» будем понимать процессы глубинного магматизма, а процессы поверхностного магматизма, связанные с излияни­

ем магмы на земную поверхность, будем рассматривать под

названием «вулканизм».

Поднимающаяся из недр Земли магма не всегда проры­ вает земную кору и изливается на ее поверхность Чаще же она, не достигая земной поверхности, застывает в глубоких ее недрах и образует различной формы, строения и состава интрузивные тела.

В процессе движения к земной поверхности магма час­ тично расплавляет и растворяет в себе встречающиеся на ее пути горные породы вмещающей рамы. В результате этого химический состав первоначальной магмы изменяется. Вели же она вначале по составу была кислой и затем растворила в себе значительное количество известняков, доломитов и других карбонатных пород, то новый ее состав будет уже менее кислым и может даже стать основным. Вот такой про­ цесс расплавления и растворения постороннего материала, захватываемого магмой при ее соприкосновении с боковыми породами называется ассимиляцией.

Образовавшиеся в результате остывания магмы горные породы весьма разнообразны по составу и, как мы знаем, среди них различают кислые, средние, основные и ѵльтраосновные разновидности. В связи с таким разнообразием пх по составу было высказано много различных мнений относи­ тельно состава родоначальной магмы, из которой образова­ лись все эти породы. Одни ученые (например, В. Н. Лодоч­ ников) считают, что в глубоких недрах Земли существуют разнообразные магмы, отвечающие по своему составу раз­ личным горным породам. По мнению же других ученых (на-

140

Внедряющаяся в толщу земной коры магма, в отличие от излившейся на земную поверхность лавы, характеризуется медленным и постепенным охлаждением, что способствует наиболее полной кристаллизации образующихся из нее гор­ ных пород. Поэтому глубинные горные породы отличаются полнокристаллическими структурами и плотными, обычно массивными текстурами. Для них не характерны пористые, пузырчатые и ноздреватые текстуры.

По своей форме и размерам образующиеся при застыва­ нии магмы различные интрузии весьма разнообразны. Их форма и размеры зависят от количества внедряющейся маг­ мы, ее энергии и состояния вещества, а также от характера и типа вмещающих магму горных пород. В зависимости от этих условий различают два различных типа интрузий. При образовании интрузий первого типа энергия магмы настоль­ ко велика, что она при внедрении почти не считается с вме­ щающими ее породами: либо она их раздвигает и заставляет приспособиться к своей форме, либо поглощает. В качестве примеров таких интрузий можно привести батолиты, штоки и другие несогласно залегающие интрузивные тела.

Во втором типе форма интрузивных тел обусловлена при­ способлением внедряющейся магмы к условиям залегания окружающих ее горных пород. В этом случае магма внедря­ ется в ослабленные зоны между отдельными пластами, за­ полняет трещины и пустоты и т. д. Примерами таких интру­ зий могут быть различные трещинные и пластовые интрузии, лополиты, дайки и другие согласно залегающие тела.

§ 2. ВУЛКАНИЗМ

Под вулканизмом понимают излияние на поверхность Земли лавы, (магмы), или выход газов, или выбрасывание обломочного материала силой газов, вырывающихся из маг­ мы, не дошедшей до поверхности Земли.

На земную поверхность лава, газы и минеральные обломки^выбрасываются либо по образовавшимся трещинам в зем­ ной коре, либо по каналам, пробитым газами и лавой в пре­ делах ослабленных зон земной коры. В зависимости от этого различают вулканы трещинного и центрального типа. В на­ стоящее время в основном развиты вулканы центрального типа. Вулканы такого типа представляют собой конусообраз­ ные или куполообразные возвышенности, сложенные продук­ тами вулканического извержения. На примере конусовидных

142

Рис. 13. Ключевской вулкан.

вулканов удобнее всего разобрать строение вулканического

аппарата (рис. 13).

Из недр Земли к вершине вулканического конуса подни­ мается жерло, представляющее собой канал трубообразнон формы, и заканчивающийся у вершины расширением — кра­ тером. Диаметр кратера конусовидных вулканов достигает значительных размеров. Так, диаметр Ключевского вулкана составляет 675 м, а Везувия —568 м и т. д. Нередко от жерла к склонам конуса отходят каналы, которые заканчиваются небольшими побочными, или «паразитическими» конусами. Некоторые из них бывают расположены нарасстоянии от 8 до 25 км от главного кратера.

По характеру деятельности среди современных вулканов различают действующие и потухшие. Действующих вулка­ нов в настоящее время насчитывается свыше 550, а потухших более 4000. Однако такое деление является условным, так как имеются случаи, когда вулканы, считавшиеся потухши­ ми, неожиданно проявляли большую активность.

143

Основные типы вулканов

Извержения каждого вулкана отличаются особенностями, присущими только данному вулкану. Однако, несмотря на индивидуальность каждого извержения, среди них можно вы­ делить следующие главные их типы: гавайский, стром:болианский, везувианский, пелейекий, Кракатау и маар.

Гавайский тип. К нему относятся вулканы Килауэа и Ма- уана-Лоа на Гавайских островах, вулканы Исландии, вулкан Нирогонго в Африке и др. У вулканов данного типа очень пологие склоны, которые обычно сложены слоями остывшей

1200°С и находятся как бы в состоянии медленного кипения. Само извержение происходит следующим образом. Уровень лавы в кратере начинает спокойно, почти без толчков и взры­ вов, подниматься и достигает краев кратера; затем она пере­ ливается через край и благодаря весьма жидкой консистен­ ции быстро стекает по склонам вулкана. Этим обусловлены пологие склоны вулканов даннаго типа; уклон их не более 3—10°. Кратеры данных вулканов имеют очень большие раз­

ских островах — действует с незапамятных времен. Для вул­ канов даннаго типа также характерны базальтовые лавы, но содержание Si02 в них больше, чем у вулканов гавайского типа. В лаве данных вулканов содержится довольно значи­ тельное количество газов, в связи с чем извержения стромболианских вулканов сопровождаются сильными взрывами и выбросами вулканических бомб и ланиллей. Бомбы часто имеют скрученную веревко- и веретеновидную форму. К дан­ ному типу относятся некоторые извержения вулкана Плоский Толбачек и Ключевской сопки на Камчатке и др.

Везувианский тип. К указанному типу относятся Везувий в Италии, Вулкано в Средиземном море, Этна в Сицилии, многие вулканы Камчатки, Курильских островов, Японии и др. Везувианские вулканы обычно извергают лаву среднего

144

к накоплению под образовавшейся пробкой оольшого коли­ чества газов и паров; вследствие чего до извержения наблю­ даются подземные толчки. Затем происходят сильные взры­ вы газов, сопровождающиеся выбрасыванием большого котичества пепла, лапиллей и бомб на высоту нескольких километров (2—11). После взрыва из кратера или из образо­ вавшихся трещин происходит излияние в виде фонтана жид­ кой лавы, при остывании которой образуются крупные бес­ форменные глыбы. После излияния ливы сила извержения постепенно ослабевает, взрывы становіятся слабее и, нако­ нец, оно прекращается. Вулканы данного типа извергают колоссальное количество лавы. Например, при извержении Этны в июле 1960 от. было излито много тысяч кубических метров лавы, а в 1962 г. по склонам вулкана лава опять тек­ ла огненными реками. Пепел, песок и бомбы, выбрасываемые из вулкана, сгружаются на его склонах, при этом продукты извержения чередуются с языками остывшей лавы. Это так называемые слоистые конусы (стратовулканы), характери­ зующиеся крутыми склонами, угол наклона которыіх достига­

ет 20° и даже 30°.

Пелейский тип. 21 мая 1902 г. во время страшной ката­ строфы был уничтожен город Сен-Пьер на о. Мартиника (Малые Антильские острова). Катастрофа произошла в ре­ зультате мощного взрыва вулкана Мон-Пеле.

Вулканы данного типа характеризуются замедленным из­ вержением вязкой лавы среднего андезитового состава, ко­ торая застывая в жерле вулкана, препятствует выходу газов и паров. Поэтому до извержения наблюдаются сильные под­ земные толчки. Это газы медленно выдавливают через жер­ ло вязкую густую лаву. Прорывающиеся при этом газы, об­ ладая высокой'температурой (700—800°) «палят» на своем п у т и все живое («палящие тучи»). Такие тучи, вырвавшие­ ся при извержении вулкана Мон-Пеле, в 1902 г. уничтожили все население г. Сен-Пьер численностью 29000 человек. У пелейских вулканов лава не выливается, а медленно выдав­ ливается с образованием купола — обелиска высотой до

900м (рис. 14).

Кпелейскому типу принадлежат некоторые извержения

вулканов Авачинского и Шивелуч на Камчатке, вулкана Ме­ рапи на о. Ява. Хибок-Хибок на Филиппинах и др.

Кракатаускнй тип. Этот тип объединяет вулканы Бандай-

мер, при пзвержешш вулкана Кракатау было выброшено пепла настолько много, что находящиеся на расстояние 100 — 200 км от него в океане корабли были покрыты за короткое время слоем пепла толщиной до 1,5 м. Мельчайший вулкани­ ческий пепел был поднят па высоту 60—80 км и в течение трех лет носился в верхних слоях атмосферы, являясь причиной необыкновенно красивых восходов и закатов Солнца в те годы.

Трубки взрыва (диатремы). Вулканы указанного типа являются мснстенны'ми и образовались в результате единого взрыва газов, без излияния лав. Они состоят из овальной формы ж&рла, устье которого, или кратер, представляет со­ бой пологое чашеобразное углубление диаметром от несколь­ ких десятков метров до 1—2 км п более. Иначе вулканы та­ кого типа называются маарами. Трубки взрыва, или маары были найдены в ФРГ, во Франции, Мексике. Африке, на островах Новой Зеландии и в СССР. В ФРГ (Эйфель), на небольшой площади (50 км2) зарегистрировано свыше 130 трубок взрыва, располагающихся вдоль линии разлома.

146

Кратеры эйфелевеких вулканов окружены валами из туфов и пепла. Ко многим из них приурочены озера (например. Ли­ ха рское).

Особенной известностью пользуются диатремы Кимберлея в Южной Африке. Это цилиндрические трубки, верти­ кально пересекающие отложения пермской системы и запол­ ненные зеленовато-серой брекчией основного состава с обломками сланцев и песчаников. Это так называемые алма­ зоносные кимберлиты, из которых производится добыча ал­ мазов.

Подобные цилиндрические трубки, заполненные продук­ тами сснсЕнсто состава, некогда происходивших мощных взрывов, были обнаружены на Сибирской платформе (в Якут­ ской АССР). Как известно, в настоящее время здесь открыто значительнее количество алмазоносных месторождений, бо­ лее богатых по содержанию алмазов, чем южно-африканские. Теперь Якутия является крупнейшим центром алмазодобыва­ ющей промышленности СССР.

Продукты вулканических извержений

Различают газообразные, твердые и жидкие продукты из­ вержения. От их количества и распределения зависит как форма вулканической ігоры, так и быстрота ее нарастания. У многих вулканов наблюдается следующая последовательность извержения: сначала выделяются газы и пары, затем измель­ ченные рыхлые продукты, находящиеся в твердом состоянии и. наконец, выливаются жидкие потоки лавы, при застывании которых образуются различные эффузивные горные породы.

Газообразные продукты. К ним относятся углекислый газ, пары воды, кислород, водород и газы, содержащие серу, хлор, фтор и другие элементы. Характер газовых выделений, или фумарол (лат. фумус — дым), и их химический состав в значительной степени зависят от температуры извержения,

KCl, F и др.); 2) кислые фумаролы с температурой 300—400°С заключают в себе хлористый водород, сернистый ангидрид и водяные пары; 3) щелочные фумаролы имеют температуру немного выше 100°С, состоят из хлористого аммония, при

разложении дающего свободный аммиак, и нередко содер­ жат углекислый аммоний; 4) сернистые фумаролы, или сольфаторы, состоят главным образом из водяных паров и серо­ водорода; 5) углекислые фумаролы, или моффеты, состоят преимущественно из углекислого газа. Фумаролы. содержа­ щие бор, называются софиони.

Все перечисленные газообразные продукты выделяются не только во время вулканических извержений, но и после их окончания. Газы выделяются из кратера вулкана, а так­ же из трещин и расщелин на склонах и у подошвы его. От­ мечено, что фумаролы продолжают выделяться в течение десятков, сотен, а иногда тысяч лет после вулканического из­ вержения. Так, например, вулкан Сольфаторы вблизи Неа­ поля более 2000 лет выделяет различные газы, содержащие серу. Таким образом, этот вулкан переживает сольфаторную стадию развития. Известны вулканы в моффетной стадии раз­ вития, по существу потухшие, но продолжающие выделять углекислоту.

Жидкие продукты. Они представлены лавами различно­ го состава с температурой, обычно превышающей 1000°С. От магмы они отличаются почти полным отсутствием паров и газов. Физические свойства лав зависят от их химического состава и они главным образом состоят из окислов кремния, алюминия, натрия, калия, кальция, магния, железа. В зави­ симости от преобладания в их составе тех или иных окислов различают кислые и основные лавы. Кислые лавы по срав­ нению с основными богаче окислами кремния. Чем богаче лава окислами кремния, тем больше в ней окислов натрия, калия и меньше окислов кальция, магния и железа. Основ­ ные же лавы, наоборот, характеризуются сравнительно боль­ шим содержанием последних трех окислов и меньшим — окислов кремния, калия и натрия.

По внешнему облику кислые лавы характеризуются свет­ лыми или серыми тонами, сравнительной легкостью и вяз­ костью (густой консистенцией); они обычно остывают мед­ ленно и содержат в растворенном состоянии много различ­ ных газов, выделяющихся нередко со взрывами. В отличие от них основные лавы, наоборот, окрашены в темные тона, имеют большую плотность, жидкую консистенцию, легко­ плавкие, быстро остывают и содержат мало газов.

Застывая на поверхности Земли, лавы образуют потоки и покровы. Последние занимают нередко громадные площа­ ди, измеряемые многими десятками и даже сотнями тысяч

148

квадратных километров. Особенно большие по площади ла­ вовые покровы образуются при подводных извержениях. Они нередко бывают сложены лавами основного (базальтового) состава мощностью, достигающей сотен метров. В отличие от покровов лавовые потоки образуются в тех случаях, ког­ да лава стекает по ущельям, речным и ледниковым долинам. Длина таких потоков измеряется десятками километров, а мощность их составляет 10—15 м. Трапповые лавы на Сибир­ ской платформе на некоторых участках имеют мощность

100 м и более.

Твердые продукты. К твердым продуктам вулканических извержений относятся вулканические бомбы, лапилли, вул­ канический песок и пепел. Все эти продукты представляют собой кусни остывшей лавы и различаются лишь по их вели­ чине. Бомбы бывают величиной от размера яблока до нес­ кольких метров в поперечнике; лапилли — величиной с орех до размера яблока; размеры обломков вулканического песка такие же, как у обычного песка. Вулканический пепел состо­ ит из мелко распыленной, до размеров пылевидных частиц, лавы. По внешнему облику твердые продукты извержений представляют собой стекловидную массу, включающую зер­ на полевых шпатов, авгита, лейцита, магнетита и других минералов.

Внешняя форма вулканических бомб в значительной сте­ пени зависит от состава лавы и, следовательно, от химичес­ кого состава маігмы, питающей вулкан. Кислые лавы обра­ зуют чаще всего бомбы, неправильных очертаний, основные— округлые скрученные бомбы. Наличие на склонах вулканиче­ ских гор бомб различного типа указывает на смену состава извергавшейся лавы.

Поствулканические явления. После бурных вулканиче­ ских извержений в течение длительного времени наблютаются так называемые поствулканические явления. Они заключаются в периодических извержениях грязи (сальзы), пара и горячих вод (гейзеров), а также в выходах термаль­ ных. термоминеральных вод и различных газов. Со време­ нем активность таких явлений падает.

Сальзы — грязевые вулканы, представляющие конусо­ видные возвышенности высотой 1—2 м с пологими склона­ ми. Из кратера, располагающегося на вершине конуса, пе­ риодически выбрасываются совместно с парами воды и га­ зов обломки рыхлой породы или иногда очень жидкая грязь. Сальзы известны в Сицилии, на о. Ява и в других местах.

149