3. Вулканические, или вулканогенные, компоненты

Вулканические компоненты — уже заметная часть осадочных пород (до 2-3% объема), причем они не остаются на уровне компонентов, а поднимаются выше по лестнице организации вещества и образуют само­стоятельные горные породы — туфы, химические руды железа и марган­ца, кремни, серу и т.д., — их пачки и даже формации (Мархинин, 1967; Малеев, 1977, 1980, 1982), обычно смешанные, магматически-осадоч- ные, а именно — вулканогенно-осадочные (например, лавово-туфовые). 222

Вулканические компоненты представлены всеми тремя агрегатными состояниями вещества: твердыми, жидкими и газовыми. Они не обяза­тельно связаны с вулканами, к ним относят и те, которые,выходят на по­верхность земли с горячими источниками, не имеющими прямой или косвенной связи с вулканами, а также и грязевулканические туфы неф­тяных областей (Рахманов, 1987; и др.).

Твердые компоненты — вулканокласты: 1) пирокласты — обломки ювенильные или резургентные (их производит взрыв постройки вулкана или фундамента его), и те и другие возникают при эксплозивной, т.е. взрывной деятельности вулкана, лава которого богата газами (Макдо­нальд, 1975; Раст, 1982); 2) лавокласты — обломки потоков лав, возни­кающие при их движении по поверхности земли, они захороняются в осадочном материале; 3) гиалокласты, возникающие, как и лавокла­сты, при эффузивной деятельности вулканов, но обязательно подводной или подледной, в результате десквамации лавовых шаров при термиче­ском шоке (закалке) от соприкосновения горячей лавы и холодной воды или льда или в результате пульверизации лавы (шариковые, или глобулярные, гиалокластиты) через трещины застывшей корки, реже при эксплозиях на дне неглубокого водоема (подводно-туфовые гиалок­ластиты) .

По структурно-петрографическому характеру твердые вулканокла­сты подразделяются на три группы: 1) литокласты — обломки вулка­нических пород, не распавшихся при дроблении на вкрапленники и стекло; они чаще всего бывают вулканолитокластами, реже седикла- стами, или седиментокластами (обломками осадочных пород), мета- кластами (обломками метаморфических пород) и др.; 2) кристаллокла- сты — отдельные зерна или скопления отдифференцированных вкрап­ленников в лаве — плагиоклазов, калишпатов, пироксенов, амфиболов, биотита, магнетита, ильменита, кварца; 3) витрокласты — обломки стекла, не успевшего раскристаллизоваться при распылении жидкой ла­вы в воздухе; они имеют характерную рогулъчатую форму — у кислых и средних эффузивов — с остроугольностью (свидетельство переноса в воздухе, когда столкновения и обламывание менее часты) и вогнутой сферичностью (рис. 4.2). Последняя — это стенки бывших пузырьков и пузырей газа, выделившихся из лавы при падении внешнего давления вблизи земной поверхности лавинно и взорвавшихся в воздухе с образо­ванием пыльной тучи из скорлупок — их стенок; при меньшем давлении газа возникает пузыристая газово-жидкая смесь, способная течь с боль­шой скоростью, расчленяться на грубые и тонкие обломки и застывать в виде пемзовых потоков, сложенных пемзокластами, также состоящими в основном из стекла, но иногда включающими вкрапленники плагиок­лазов и других минералов.

Надо отличать вулканокласты от аналогичных по составу эпикла- стов, или экзокластов, возникающих не при вулканической деятельно­сти, а после нее, при расчленении и перемывании лавовых потоков или туфов ветром, реками, прибоем и другими экзогенными агентами. Они будут относиться к другому типу компонентов — к реликтовым обломоч­ным терригенным или эдафогенным (см. 4.4.), хотя по составу они вул­канические. Поэтому удобен и необходим термин, объединяющий все

эти компоненты, име­ющие общий вулкани­ческий состав; им яв­ляется термин “вулка­ниты”, к которым можно относить и чис­то магматические об­разования — лавы, экструзии, силлы. Ча­сто употребляется прилагательное от “вулканитов” — “вул- канитовый”.

Н

0,1мм

Рис. 4.2. Вулканитовые компоненты: а — литокласты (обломки вулканических пород), б — кристаллокласты, в — пемзокласты, г — витро- класты

аиболее мощны и разнообразны по ге­незису и составу туфо­вые породы, мощность которых достигает де­сятков метров для од­ноактных вулканиче­ских извержений. Толщи туфов достига­ют многих десятков метров. Они формиру­ются в вулканических поясах геосинклиналей, океанов и платформ; пример — триасовые вулканиты трапповой формации Сибирской платформы (Процессы ..., 1980; и др.).

Жидкие вулканические компоненты поставляются гидротермами и представляют собой истинные и коллоидные растворы кремнезема, окислов железа, марганца, алюминия, фосфорных и других соединений, переносимые в виде хлоридов, бромидов, карбонатов, мышьяковых, сурьмяных и других форм, т.е. преимущественно в виде кислых раство­ров (Мархинин и др., 1977; и др.). Щелочные гидротермы редки. В на­стоящее время установлено, что и вода, и растворенные в ней катионы и анионы в основном не ювенильны, а ремобилизованы из осадочной обо­лочки Земли при ее прогревании поднимающимся магматическим диа- пиром. При охлаждении и дегазации у поверхности земли гидротермаль­ные растворы разгружаются и дают соответствующие осадки, в том чис­ле руды железа; марганца, опалиты, как на суше, так и в водоемах и на морском дне, и пополняют солевой состав Мирового океана, где эти вул­канические компоненты обезличиваются. В последние 10-12 лет в зонах раздвига океанического дна открыты гигантские конусовидные гидро­термальные сооружения высотой до 0,5 км — черные и белые курильщи­ки, состоящие из сульфидов, сульфатов, окислов железа, меди, свинца, цинка и др.

Гидротермальные компоненты и качественно, и количественно изу­чены еще недостаточно (Металлоносные ..., 1987; и др.). Требуется 6о-

лее глубокое литологическое, минералогическое и геохимическое их изучение.

Газовые компоненты^ поставляемые фумаролами и другими эксга- ляциями (Распределение ..., 1972), связаны динамическим равновесием с гидротермами и имеют ряд общих компонентов: пары воды, СОг, СО, Нг, N2, H2S, Нз, СН4, As, Cl и др. Многие из них также мобилизованы в стратисфере. Бблыыая их часть была растворена под огромным давлени­ем в недрах, а в газовую фазу выделилась у поверхности. Дальнейшая судьба газов различна. Сероводород, например, окисляясь в воздухе, да­ет твердую фазу — элементарную серу, которая образует конусы — гри­фоны высотой до 10 м или осадки серной породы — сульфуриты, напри­мер в кратерах и озерах вулкана Эбеко на о. Парамушир (Курильская гряда). Часть сероводорода связывается в сульфиды железа и цветных металлов и дает рудные осадки или жилы, другая часть переходит в сульфаты. Переходят в твердую фазу частично и некоторые другие газы. Но бблыыая их часть рассеивается в атмосфере, также растворяется в во­дах и уносится в океан.

Теоретическое и практическое значение вулканогенных компонен­тов велико. Прежде всего они являются материальным документом недр Земли, и поэтому интересны всем геологам, особенно петрографам и гео­химикам. Рассеянные на сотни километров от вулканических центров, они имеют больше шансов сохраниться в геологической летописи исто­рии Земли, чем вулканические породы. Кроме того, они строго страти­фицированы среди слоистых осадочных пород, т.е. имеют возрастную привязку. Поэтому история вулканизма не может быть восстановлена без изучения этих компонентов в осадочных породах. Особенно далеко разносятся витрокласты, которые благодаря своей характерной рогуль- чатой форме узнаются даже в единичных зернах. Их показатели пре­ломления (меняются от 1,62 у базальтового стекла до 1,470 — у риоли- тового) легко определяются иммерсионным методом, что позволяет про­сто узнать химический тип вулканита.

Прослои туфов формируются практически мгновенно, поэтому они идеальные стратиграфические реперы и горизонты, отбивающие на гео­логических часах моменты одновременности. К ним легко привязывать стратиграфические разрезы, по ним уверенно проводится увязка разре­зов, т.е. их стратиграфическая корреляция. В последнее десятилетие развилось даже самостоятельное направление — туфовая, или тефро- вая_л стратиграфия. Тонкие геохимические исследования стекла и газо­во-жидких включений в нем позволяют индивидуализировать прослои вулканических пеплов и увереннее распознавать их в разрезах. Успешно применяется и трэковый метод — изучение и подсчет следов распада ра­диоактивных элементов.

По туфам развиваются ценные полезные ископаемые — каолины (в кислых условиях торфяных болот), монтмориллонитовые отбеливающие глины (на дне моря и в других щелочных условиях), цеолититы. Хими­ческие гидротермные осадки — ценные руды железа, марганца, серы, мышьяка, сурьмы, меди, свинца, цинка и другие, а также многие яшмы, возможно некоторые фосфориты и бокситы.