ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2009, № 2, с. 3-12
УДК 552.313
ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ И ПЕТРОГЕНЕЗИСА ИГНИМБРИТОВ
© 2009 г. А. М. Курчавов
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва, 119017
Поступила в редакцию 20.05.2008 г.
Для правильной диагностики пород необходимо объемное изучение особенностей строения их базиса, ибо оскольчатоподобное строение его может быть лишь в одном из наблюдаемых сечений (шлифе) образца породы, имеющей более сложную структуру - план - параллельного или линейного типов. От сходных по кремнекислотности лав игнимбриты отличает, прежде всего, наличие фьямме, "заливчатые" очертания вкрапленников и их постоянный катаклаз, а от пирокластических - катаклазированные вкрапленники, заключенные в ненарушенную основную массу с плавными и волнистыми очертаниями вулканических частичек, и наличие фьямме, закономерно эволюционирующих по составу. Изучение морфологических и вещественных особенностей всех составных частей игнимбритов в их взаимосвязи с кремнекислотностью расплава и формой залегания слагаемых ими геологических тел подтверждает представления о формировании игнимбритов не вследствие спекания (сваривания) выпавших пепловых частичек, а в результате сложной эволюции газонасыщенного расплава эмульсионного типа.
ВВЕДЕНИЕ
Цель статьи - на примере игнимбритов показать, что для правильной диагностики горных пород и более обоснованного решения проблемы их пет-рогенезиса необходимо комплексное изучение всех составных частей породы во взаимосвязи с кремнекислотностью расплава, наблюдаемым сечением образца и формой залегания слагаемых породой геологических тел.
Игнимбриты - это вулканогенные породы полосчатого строения за счет ориентированно расположенных фьямме [от итальянского йашше - пламя] и вмещающего их полосчатого базиса. Интерес к ним особенно обострился в связи с развитием представлений о расслоенности кремнекислых магматических расплавов вследствие ликвации, смешения в камере расплавов из разных источников и т.д. Существуют разные мнения относительно типа извержений и способа образования игнимбритов [11, 13]. Одни исследователи считают их отложениями пирокластических потоков с последующим спеканием или свариванием частиц; другие исследователи рассматривают игнимбриты как продукты извержения газонасыщенных расплавов - эмульсионных потоков подобно вскипающему молоку.
ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ
КРЕМНЕКИСЛЫХ ВУЛКАНОГЕННЫХ ПОРОД
Авторский опыт изучения кремнекислых пород разновозрастных вулканогенных областей свидетельствует о том, что нередко основанием для отнесения пород к пирокластическим служит наблюдаемое в шлифах оскольчатоподобное строение базиса породы, интерпретируемое как наличие в породе
пепловых частичек. Однако подобное "строение" может быть проявлено в одном сечении (шлифе), а в других сечениях структурный узор базиса будет совершенно другой. Это прекрасно было показано на примере кремнекислых лав Алтая [6]. Поэтому необходимо, прежде всего, объемное изучение структуры базиса - наблюдение структурных узоров в шлифах, взятых от одного образца под разными сечениями. Ибо оскольчатоподобное строение базиса породы может быть лишь в одном из наблюдаемых сечений (шлифе) образца породы, имеющей более сложную структуру - план - параллельного или линейного типов (рис. 1). Отсюда проистекают неточности в диагностике - породы относят к туфам, хотя они принадлежат к иной генетической группе.
Для диагностики пород определенное значение имеет также минеральный состав вкрапленников. При сходности валового химического состава кремнекислых игнимбритов с лавами или туфами для первых из них характерно возрастание роли калиевых полевых шпатов среди вкрапленников, а также высокая доля ортоклазовой составляющей в плагиоклазах. Следует заметить, что в кремнекислых лавах также отмечаются вкрапленники калиевых полевых шпатов, но, как правило, в тех разностях, в которых проявлена флюидальная полосчатость или имеются сферолоидные обособления. Эти особенности минерального состава вкрапленников вулканитов определяются насыщенностью соответствующих расплавов летучими компонентами.
Но более важное значение для диагностики кремнекислых вулканитов имеет морфология вкрапленников. Игнимбритам, как правило, присущи "заливчатые" очертания вкрапленников и их постоянный катаклаз со смещением отдельных частей
Рис. 1. Структурные узоры основной массы игнимбритов в зависимости от наблюдаемого сечения. Фото шлифов, взятых от одного образца под разными сечениями. Без анализатора. Верхнемеловые игнимбриты Южного Сихотэ-Алиня. Верховья р. Партизанской.
по отношению друг к другу. Это свойственно всем минералам, но особенно выразительно проявлено у плагиоклазов (рис. 2). Для собственно лав подобное явление не характерно и отмечается иногда в разностях флюидально-полосчатого строения. Породам, пирокластическая природа которых не вызывает сомнения (например, пизолитовых туфов), такая морфология вкрапленников не свойственна. Ката-клаз вкрапленников в игнимбритах обязан скорее всего расклинивающему воздействию базиса породы на кристаллы по типу эффекта Ребиндера [7]. Примечательно, что указанные особенности строения вкрапленников в игнимбритах проявлены во всех встречающихся в них разновидностей фьямме (рис. 3), а также в телах как покровного, так и рвущего залегания.
Таким образом, наличие "заливчатых" и ката-клазированных вкрапленников в породах, облик которых макроскопически напоминает туфовый, должно сразу же настораживать исследователя.
Особое значение для диагностики вулканогенных пород и выявления их генезиса имеет характер строения базиса пород. Базису игнимбритов свойственны тонкие, волнистые, гофрированные, с закругленными, а не с острыми, окончаниями частицы вулканического стекла; они плавно облекают вкрапленники и их отторженные куски, образуют затеки и заливы в кристаллах (рис. 4).
Анализ взаимосвязи строения базиса мел-палеогеновых игнимбритов Южного Сихотэ-Алиня с набором минералов во вкрапленниках и с валовым химическим составом породы выявил закономерные парагенезисы. Здесь распространены покровы и рвущие тела игнимбритов, варьирующие по содержанию кремнезема от 65 до 76 мас. %. Среди них по наборам минералов среди вкрапленников выделяются полевошпатовые (плагиоклаз - кали-шпатовые), биотит - полевошпатовые, роговооб-манково - биотит - полевошпатовые и кварц - полевошпатовые разновидности. Структурные узоры базиса этих пород меняются в широком
Рис. 2. Катаклаз вкрапленников игнимбритов. Зарисовка шлифа с анализатором. Верхнемеловые игнимбриты Южного Сихотэ-Алиня. Верховья р. Партизанской. Sn - санидин, Pl - плагиоклаз, q - кварц. 15, 51/8 - номера шлифов из коллекции автора.
диапазоне в зависимости от наблюдаемого сечения образца (шлифа). Разновидности с гидроксилсодержащими минералами обычно имеют узоры план - параллельного типа, а лейкократовые разновидности - узоры линейного типа (таблица). Первые из них отвечают по составу дацитам - ри-одацитам, вторые - андезидацитам (полевошпатовые разности) или риолитам (кварц - полевошпатовые разности). Таким образом, более резко выраженное оскольчатоподобное строение базиса
лейкократовых пород является следствием не столько кремнекислотности расплава, сколько его малой насыщенности летучими компонентами [7]. Другими словами, часто наблюдаемое в указанных породах пепловидное, оскольчатоподобное строение основной массы обязано течению относительно сухого расплава, его трению и расслоению и не связано с выбросом пирокластического материала на поверхность с последующим спеканием или свариванием пепловых частичек.
Рис. 3. Заливчатый вкрапленник кварца во фьямме верхнемеловых игнимбритов Южного Сихотэ-Алиня. Верховья р. Партизанской. Фото шлифа с анализатором.
Рис. 4. Базис верхнемеловых игнимбритов Южного Сихотэ-Алиня. Верховья р. Партизанской. Зарисовки шлифов (14, 26, 76 "б", 76 "в"). Р1 - плагиоклаз, 8и - санидин, q - кварц, НгЬ - роговая обманка, Ы - биотит.
Указанный выше комплексный анализ составных частей вулканогенных пород позволил выработать диагностические признаки игнимбритов и их отличия от собственно лавовых и пирокласти-ческих образований. От сходных по кремнекис-лотности лав игнимбриты отличает, прежде всего, наличие фьямме, как правило, насыщенность вкрапленниками (среди них обилие калишпатов, а
также плагиоклазов с высоким ортоклазовым ми-налом), их "заливчатые" очертания и постоянный катаклаз, а от пирокластических - обилие ката-клазированных вкрапленников, заключенных в ненарушенную основную массу с плавными и волнистыми очертаниями вулканических частичек, и наличие фьямме, закономерно эволюционирующих по составу.
Типы структурных узоров базиса игнимбритов с разными парагенезисами минералов-вкрапленников в зависимости от наблюдаемого сечения. Верхний мел Сихоте-Алинь (крестообразно закрашенные клетки означают отсутсвие данных структурных узоров в указанных разновидностях игнимбритов)
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ИГНИМБРИТОВ В СВЯЗИ С ИХ ПЕТРОГЕНЕЗИСОМ
Отличительная особенность игнимбритов - насыщенность многочисленными фьямме. Они разнообразны по форме, соотношениям с вмещающим базисом, химическому и минералогическому составу. Все фьямме имеют полосчатое (нередко фьямме - полосчатое) строение и заключены в полосчатый базис. Размер фьямме варьирует в широких пределах: от едва различимых микроскопически до насчитывающих десятки сантиметров по длинной оси. Встречаются обособления, как резко отграниченные от базиса породы (ранние фьямме), так и сливающиеся с ним (поздние фьямме). Химический состав фьямме в игнимбритах каждого конкретного массива варьирует в широком диапазоне в зависимости от валового состава породы.
На примере детально изученных известково-ще-лочных риолит-риодацитовых игнимбритовых массивов Казахстана разного возраста и различных форм залегания установлено несколько морфологических типов фьямме (рис. 5). I тип фьямме - это эллипсоидальные (лепешкообразные) обособления разных сечений. Длина подобных обособлений до-
стигает десятков сантиметров при ширине до 10 см и толщине в первые санти
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.