Курс лекций: Основы геологии

Трещинные излияния Исландии. Исландия расположена непосредственно на Срединно-Атлантическом хребте. Самое крупное из описанных извержений произошло в 1783 г. Лава поступала из трещины длиной 30 км, и на протяжении двух месяцев в ходе трех основных извержений излилось около 12 км3 лавы базальтового состава. Подвижные лавовые потоки растеклись на расстояние более 25 км от жерла и затопили территорию площадью 915 км2. В конце извержения на трещине образовалось двадцать небольших шлаковых конусов. Пепел объемом около 3 км3 уничтожил все окрестные поля и пастбища.

Вулканы Камчатки. Вулкан Авачинский высотой 2751 м расположен в 30 км от г. Петропавловска-Камчатского. Вулкан за последние 230 лет извергался 16 раз [7]. Магматический очаг располагается в 5 - 7 км ниже земной поверхности, а извержения происходят вследствие закупорки жерла вулкана застывшей лавой. Когда под напором газов эта пробка вышибается, происходит очередное извержение. Самый северный постоянно действующий камчатский вулкан - Шивелуч высотой 3335 м. Извержение осенью 1964 г. продолжалось всего около часа, но оно было чрезвычайно мощным, взрывного типа, с палящими тучами. Сила взрыва была такова, что глыбы весом до 3000 т летели на расстояние от 2 до 12 км. На юге Камчатки имеется вулкан

Безымянный высотой чуть более 3 км. Он считался потухшим, но 22 сентября 1955 г. неожиданно начал извергаться, и газово-пылевые облака достигли высоты 5 - 8 км. 30 марта 1956 г. сильный взрыв снес вершину вулкана и понизил его на 300 м, а облако пепла и газов поднялось в стратосферу на высоту 40 км. После извержения в кратере Безымянного стал расти купол из вязких лав, достигший через 7 лет высоты несколько сотен метров.

4.3 Классификация магматических пород

Главнейшими элементами, из которых состоят магматические породы, являются O, Si, Al, Ca, Fe, Mg, K, Na, Ti, H. Они носят название петрогенных элементов. Минеральный состав магматических пород весьма разнообразен, однако главных породообразующих минералов не так уж много. Это кварц, калиевые полевые шпаты, плагиоклазы, лейцит, нефелин, пироксены, амфиболы, слюды, оливин. Выделяют еще акцессорные минералы, присутствующие в небольшом количестве в виде редкой, но характерной примеси, например, циркон, хромит, пирит, пирротин и др., хотя они могут и отсутствовать.

Минералы, богатые кремнием и алюминием, называются сиалическими (Si, Al), они имеют светлую окраску. Таковы полевые шпаты, кварц, мусковит. Минералы, содержащие магний и железо, называются мафическими (Mg, Fe), их называют цветными минералами; они темноокрашенные, к ним принадлежат пироксены, амфиболы, биотит, оливин. При отсутствии цветных минералов порода светлая, т.е. лейкократовая. Если цветных минералов много, она темная, т.е. меланократовая.

Минералы магматических пород разделяются на первичные и вторичные. Первичные образуются в результате кристаллизации самой магмы, вторичные - за счет преобразования первичных в последующие этапы преобразования пород при выветривании или метаморфических процессах.

Магматические породы классифицируются по химическому составу. За основу взято содержание кремнезема SiO2, который в петрографии называют кремнекислотой, и суммарное содержание оксидов Na и K, которые в петрографии называют щелочами. Выделяют четыре группы магматических пород по степени их кислотности (табл. 4.1). В отдельную группу выделяются щелочные породы, характеризующиеся значительным содержанием щелочей (до 20 %) и меньшим по сравнению с кислыми породами количеством кремнезема (около 40 - 55 %).

Кислая гранитная магма вязкая и обычно застывает на глубине. Излившиеся аналоги гранитов на поверхности встречаются нечасто. Только в гранитах в большом количестве встречается кварц, различимый невооруженным глазом. Другая важная особенность кислых магм - небольшое количество Mg и Fe, т.е. элементов, характерных для темноокрашенных минералов. К тому же магний и железо значительно тяжелее Si, Al, K, Na, и в процессе расслоения магматического расплава мафические компоненты опускаются ниже сиалических.

Физико-химические обстановки, в которых идет процесс застывания магмы на глубине и на поверхности, резко различны. По этой причине из магмы одного и того же состава в глубинных и поверхностных условиях образуются различные породы. Каждой интрузивной породе соответствует определенная излившаяся порода, которая называется эффузивным аналогом этой глубинной породы. Они различаются по структуре и текстуре.

Таблица 4.1

Структура - это особенности внутреннего строения породы, обусловленные степенью кристалличности ее вещества, размерами и характером срастания минеральных зерен в породе. У магматических пород отмечаются следующие основные типы структур: полнокристаллическая (крупнозернистая, среднезернистая, мелкозернистая), скрытокристаллическая (афанитовая), стекловатая, порфировая, миндалекаменная.

Текстура - это сложение породы, обусловленное взаимным расположением и распределением слагающих породу минералов или обломочных зерен, а также характером заполнения пространства минеральным веществом. У магматических пород различают массивную, пористую, пузырчатую текстуры.

Для всех интрузивных пород характерна полнокристаллическая структура, так как остывание магмы происходит очень медленно, и благодаря этому вещество кристаллизуется полностью. Эффузивные породы полнокристаллическую структуру имеют редко. Для эффузивных пород характерны скрытокристаллическая, стекловатая, мелкозернистая, порфировая структуры. Это объясняется тем, что застывание лавы происходит быстро, и она не успевает раскристаллизоваться. Если процесс кристаллизации начался, когда магма еще находилась в глубинных условиях, эффузивные породы приобретают порфировую структуру. В результате вторичных процессов эффузивные породы могут приобрести и миндалекаменную структуру.

Текстура интрузивных пород всегда массивная. Эффузивные породы часто тоже имеют массивную текстуру, но наряду с этим у них нередко наблюдаются также пористая и пузырчатая текстуры.

Подробное описание магматических пород и методы их диагностики приведены в отдельном методическом пособии по лабораторным работам.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Назовите формы залегания интрузий.

2. Как устроен вулканический аппарат?

3. Что такое интрузивные и эффузивные породы?

4. Расскажите о типах извержений и ныне действующих вулканах.

5. Назовите продукты вулканических извержений.

6. Как классифицируют магматические породы?

7. Может ли цвет магматической породы указывать на ее химический состав?

8. Какая магма более подвижная - кислая или основная?

9. Что такое структура и текстура горной породы?

10. Как по внешнему виду отличить глубинную магматическую породу от излившейся?

5. осадки и осадочные породы

Частицы пород, перемещаемые реками, ледниками и ветром, в конечном итоге отлагаются в виде слоев над породами, залегающими ниже. Вместе с неорганическим веществом может отлагаться материал органического происхождения. Рыхлые неуплотненные образования называются осадками. Со временем слои осадков, подвергшиеся уплотнению и диагенезу, превращаются в осадочные породы.

Три четверти суши на нашей планете покрыты осадками и осадочными породами, и только одна четверть - магматическими и метаморфическими породами. Дно большинства рек и озер выстлано покровом осадков. Поверхность морского дна заключает огромные площади, на которых, как установлено глубоководным бурением, осадки накапливались в течение многих миллионов лет. На некоторых участках суши осадочные породы имеют мощность до 10 - 15 км; ими создана большая часть континентального рельефа. Во многих местах осадочные породы залегают горизонтально, однако в большинстве районов слои обычно наклонены под разными углами. Осадочные горные породы играют первостепенную роль в расшифровке геологической истории Земли. Содержащиеся в них окаменелые остатки животных и растений представляют собой летопись истории жизни на Земле, и по окаменелостям определяют геологический возраст пород. Многие осадочные породы имеют такие текстурные особенности, которые дают ключ к расшифровке условий их образования.

Около 80 % полезных ископаемых, извлекаемых из недр, представляют собой осадочные породы или залегают среди них. Изучение осадочных пород важно как в научном, так и практическом отношении.

Каждый день миллионы тонн осадков выносятся в озера, дельты, океанические бассейны. Крупнейшая река мира Миссисипи переносит и откладывает ежегодно около 3,2 км3 осадков. Большое количество песка и гравия, переносимого реками, периодически откладывается в виде песчаных баров, островов или слоев в застойных участках русел. Эти недолговечные отложения могут быть смыты снова во время паводка, когда и объем, и скорость потока возрастают. В таком случае осадки переотлагаются на другие места. Поэтому на судоходных реках организована постоянная служба наблюдения, составляются карты перемещения донных осадков и меняющиеся профили речного дна, - это помогает предотвратить посадку судов на мели и возможные аварии кораблей речного флота.

5.1 Источники осадочного материала

Терригенные осадки. В эту группу входит весь поступающий с суши материал. Терригенные осадки состоят как из твердых частиц, так и из химически осажденного вещества (карбонаты кальция и магния, оксиды железа и марганца, фосфаты, хлориды, нитраты). Некоторые выпадающие из растворов неорганические осадки с трудом можно отличить от аналогичных по составу осадков биохимического происхождения. Терригенный материал является продуктом выветривания и размыва горных пород всех типов.

Осадки органического происхождения. Различают два вида органогенных осадков. В одном случае они сложены скелетными частями организмов, такими, как кости, зубы, раковины моллюсков или простейших (фораминифер, радиолярий - твердый наружный скелет крошечных беспозвоночных). Эти образования представлены карбонатом кальция и магния, фосфатами, оксидами железа и кремния. В другом случае органогенные осадки состоят из углеродистого вещества, созданного растениями. Осадки такого происхождения обычно сложены более или менее разложившимися растительными остатками.

Осадки вулканического происхождения состоят из материала, образовавшегося при извержении вулканов и отложившегося в виде осадочных слоев на суше или в акваториях. Они сложены тонким вулканическим пеплом, пылью или более крупными частицами, а в отдельных случаях - продуктами размыва лавовых потоков. Материал вулканического происхождения обычно смешивается с другим обломочным терригенным материалом.

Осадочный материал магматического происхождения переносится в виде растворов или суспензии горячими магматическими водами. Часть этого материала достигает поверхности в местах выхода горячих источников и гейзеров, воды которых могут откладывать осадки на поверхности земли. Например, в Йеллоустонском национальном парке США из горячей воды гейзеров осаждается карбонат кальция, называемый травертином. Поскольку вода из источников изливается в течение длительного времени, притом неравномерно, большинство травертинов откладывается в форме террас, которые покрывают площадь в несколько квадратных километров. В источниках Лёйк в Швейцарии ежегодно осаждаются тысячи тонн гипса. В других местах откладываются оксиды железа и магния, хлорид натрия, сульфиды металлов, карбонат натрия, сера.

Материал внеземного происхождения поступает из космического пространства и является продуктом разрушения метеоритов, проходящих через земную атмосферу. Эти частицы отлагаются в виде очень тонкой пыли на суше и на море. Конечно, на суше среди прочих осадков такой материал обнаружить практически невозможно, зато на поверхности льдов в Антарктиде он распознается значительно легче.

Существует несколько подходов к разделению осадочных пород на группы. Но все исследователи признают, что наиболее объективна генетическая классификация, в которой по происхождению выделяются обломочные, хемогенные и органогенные породы. В таком порядке мы их и рассмотрим.

5.2 Обломочные осадочные породы

По величине обломков твердые продукты выветривания бывают от крупных глыб до мельчайших глинистых частиц. Эти образования, перемещенные в процессе эрозии, называются обломочными породами. Огромные блоки и глыбы передвигаются с трудом, в то время как мельчайшие частицы переносятся на сотни километров за пределы суши и откладываются в море. Крупные обломки в ходе транспортировки отстают в своем движении, подвергаясь при этом повторному выветриванию. В результате обломочный материал обычно сортируется и накапливается в виде осадков, состоящих из частиц примерно одинакового размера. Формируются обломочные, или кластические, породы (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Обломочные (кластические) горные породы

Рыхлый осадок в дальнейшем уплотняется и превращается в породу, т.е. проходит стадию литификации. Пространство между обломками заполняется мелкими глинистыми частицами и выпадающими из воды химическими соединениями. Вещество, заполняющее поры, называется цементом. По составу цемент обычно бывает карбонатный, кремнистый, глинистый, железистый.