Вулканогенные толщи являются достаточно сложным объектом для исследований. Изучая их, необходимо помнить, что толщи вулканогенных пород могут представлять собой суммарный продукт деятельности многих вулканов.
Геологическое картирование вулканогенных пород предполагает определённую последовательность работ. После предварительного подготовительного этапа выбирается рациональная маршрутная сеть, которая обусловлена геологической обстановкой – характером структур (линейных, кольцевых, вулканно-купольных или вулканно-депрессионных). Она должна быть выбрана таким образом, чтобы в направлении маршрута была возможность выявить максимальную фациальную изменчивость – вкрест простирания фаций. Любые маршрутные исследования также предполагают прослеживание и оконтуривание геологических тел и определяются единой схемой познания – от частного к общему.
● На первом месте в полевых исследованиях стоит изучение горных пород: диагностика, определение типовых текстурных и структурных характеристик, а также присущих только им особенностей. Подразумевается определение по агрегатному состоянию типа породы, принадлежность к группе, текстурных и структурных характеристик, окраски породы, отдельности, завершающееся точной диагностикой вулканогенной породы.
● Следующий этап исследований состоит в обособлении и изучении геологических тел, сложенных определёнными вулканогенными породами или их набором. Определяется формы тел, размеры, характер контактов, положение в геологическом пространстве (рис. 5.16, 5.17), положение в пространстве кровли и подошвы тел, вариации по составу и структурно-текстурным особенностям.
|
|
|
Рис. 5.16. Установление залегания и формы вулканических тел по слоям течения и первичной отдельности. а, б – некки; в – дайки; г – покров. 1 – слои течения в плане и на разрезе; 2 – столбчатая отдельность; 3 – вмещающие породы. |
|
|
|
5.17. Схема взаимоотношения элементов эффузивного комплекса, по Е.Е. Милановскому. а – согласное залегание двух лавовых потоков; б, в – несогласное: б – налегание с размывом; в – «вложенное» залегание молодого потока. Точечным знаком показаны осадочные породы и туфы. |
● Далее определяется взаимоотношение каждого выделенного геологического тела с другими телами. На этом этапе основными задачами является: а) расчленение вулканических пород на стратифицируемые (потоки, покровы и т.п.) и секущие (жерла, купола, субвулканические дайки, штоки и т.п.) образования; б) установление структуры вулканических комплексов и выяснение строения и последовательности формирования покровных, жерловых и субвулканических тел и связанных с ними рудных и прочих полезных ископаемых. Решение этих задач включает выяснение: 1) структурных и возрастных взаимоотношений вулканических тел между собой, а также с подстилающими, перекрывающими и прорывающими образованиями; 2) соотношение вулканических тел с довулканическими, синвулканическими и поствулканическими разломами;3) связи гидротермально- и метасоматическими изменениями пород и рудной минерализации с конкретными фациями и структурами вулканической постройки. Особенно сложно решать эти задачи при изучении вулканических построек, эродированных, нарушенных или претерпевших метаморфизм и складчатость.
● На следующем этапе исследований выделяются сообщества тел (пачки, толщи, подсвиты, свиты), имеющие объединяющие их признаки по морфологии, генезису, составу, положению в геологическом пространстве. Вначале выявляются геоструктурные типы разрезов вулканитов, их латеральная изменчивость. Затем производится расчленение вулканогенных пород по литолого-петрографическим особенностям (по составу пород, по фациальным особенностям, по петрографо-минералогическим особенностям), по биостратиграфическим показателям толщ и по петрохимическим и геохимическим особенностям. После этого проводится корреляция разрезов по маркирующим признакам и по прочим критериям (минералы-индикаторы, геофизические характеристики и др.).
● Затем проводится обобщение более высокого порядка – фациальный анализ вулканитов, при котором устанавливаются закономерные сочетания отдельных геологических тел и их ассоциаций, реконструируется палеовулканическая обстановка их образования, определяется положение и тип вулканических центров.
● Заключительный этап обобщения в полевой геологии связывается с подготовкой и решением ряда задач формационного анализа.
Приведённая последовательность характеризует собой один цикл изучения вулканитов. Следует иметь в виду, что таких циклов может быть несколько, но каждый последующий проводится на боле высоком уровне и при этом могут выпадать некоторые этапы.
Палеовулканологические исследования
Определение кровли и подошвы
Определить кровлю и подошву пластов вулканогенных образований можно по ряду признаков: по неоднородности строения лавовых потоков (рис. 5.18) и субвулканических силлов; по скоплениям миндалин и характеру их заполнения (рис. 5.19); по неоднородности строения пирокластических пластов.
|
|
|
Рис. 5.18. Принципиальная схема строения лавового потока, залегающего в толще осадочных пород (I) и силла (II) в разрезе. 1 – глыбово-шлаковая лавовая корка; 2 – пузыристая лава; 3 – слабо раскристаллизованные (эффузивная и интрузивная) породы; 4 – вулканическое стекло; 5 – зоны обжига во вмещающих породах и реакционные каёмки по ограничениям ксенолитов (К); 6 – конгломерат; 7 – вмещающие осадочные породы; а – апофизы. |
● Лавовый поток имеет волнистую, пузырчатую поверхность, иногда растрескавшуюся или с обломками. Обломки лавы могут встречаться в покрывающих породах. У потока застывшей лавы, находящейся в составе осадочных или вулканогенных образований, зона закалки отмечается только у подошвы. К тому же, в верхней части потока часто присутствуют зоны, насыщенные порами или миндалинами, и обломки верхней корки потока, что позволяет определить кровлю и подошву потока. В массивных лавовых потоках большой мощности может быть зональность в степени раскристаллизации – в нижней и центральной части породы будут раскристаллизованы, а в верхней части – стекловатые.
● Наиболее надёжными признаками, указывающими на принадлежность пород к интрузивной залежи, служат контактовые изменения во вмещающих породах у кровли и у подошвы интрузивного тела (причём у кровли она больше, чем в подошве) и оторочка закала (зона закалки), а также присутствие тонких жилок и ответвлений (апофиз) в породах кровли.
● В подушечных лавах выпуклая часть «подушек» обращена к кровле, а вогнутая или плоская – к подошве.
|
|
|
Рис. 5.19. Схема неполных миндалин как показателей направлений кровли и подошвы в потоках лавы, по Р.Шроку (1950). а – миндалины в субгоризонтально залегающем лавовом потоке; б – миндалины в наклонённом потоке, выполнение миндалины завершено до наклона, угол наклона плоскости полусферы соответствует углу наклона потока; в – сложная миндалина в наклонном потоке, нижняя часть миндалины заполнена до наклона, верхняя – после наклона; г – сложная миндалина, сформировавшаяся в три этапа: до наклона потока (нижняя часть), в процессе наклона потока (средняя часть) и после завершения наклона (верхняя часть); д – неполная миндалина, сформировавшаяся после наклона потока. |
● В пирокластических пластах более крупные обломки будут находиться в основании пласта, к кровле размер зерен уменьшается. Это свойство более ярко выражено в отложениях пирокластических пород, сформированных в аквальных (водных) условиях.
● Наличие поверхностей несогласий, выраженных размывами подстилающих пород и корами выветривания, фиксирует подошву вышележащего пласта.
● В подошве покрова могут находиться захваченные обломки нижележащих пород.
Определение направления течения лав
Направление движения потока лав определяется – по форме пор (рис. 5.20), по канатным лавам, по флюидальности, по линейным и плоскостным текстурам в потоках лав по статической ориентировке вытянутых подушек лав и по их подворачиванию во фронтальной части потока, по лавопадам, по наклону столбчатой отдельности в лавовых потоках (рис. 5.14б) и др.
|
|
|
Рис. 5.20. Трубчатые пустоты в лаве. а – пустоты сформировались после окончания движения лавы; б – пустоты сформировались в процессе движения лавы справа налево (по Р. Шроку). |
Выявление вулканического центра (очага излияний)
Выявление центров вулканической деятельности имеет большое значение для понимания условий образования и залегания эффузивных пород. Сохранность вулканических аппаратов определяется глубиной их эрозионного среза. Молодые (кайнозойские) вулканы сохранились хорошо (и при их изучении в первую очередь можно использовать аэрофотоснимки), тогда как более древние – в разной степени эродированы.
При выявлении вулканических центров можно использовать геоморфологические признаки – породы жерловой фации и некки более прочные и могут выделяться в рельефе. Но если они были выполнены пирокластическим легко разрушающимся материалом, то на месте жерла будет пониженный участок (депрессия, котловина). При глубокой эрозии на поверхности могут оказаться породы нижней части жерла (некка) или периферические очаги.
Центры извержений нередко можно наметить исходя из расположения кольцевых и конических даек, в центре схождения радиальных даек или участкам вторичных кварцитов и пропилитов.
При приближении к центру извержения увеличивается мощность лавовых потоков и размеры обломков туфов. Максимальное количество крупных бомб будет находиться в образованиях прижерловых фаций.
Направление положения центра извержения можно предполагать исходя из анализа линейных текстур течения в лавах, наклона пор или миндалин в их верхних частях.
Фациальный анализ
Выделяются континентальные и морские типы фаций вулканогенных пород. Затем каждый тип фаций по глубинности подразделяется на три класса – поверхностные, приповерхностные и гипабиссальные. Класс поверхностных фаций делится на семейства – эффузивные, эксплозивные, экструзивные и вулканогенно-осадочные. Каждое семейство подразделяется на фации. Например, семейства поверхностного класса континентального типа: 1) эффузивные – лавовых покровов, лавовых потоков, игниспумитовых потоков; 2) эксплозивные – тефры, пирокластические потоки, отложения направленных взрывов, игнибритовая; 3) экструзивные – экструзивных куполов, трещинных выжимок; 4) вулканогенно-осадочные – лахаровая, временных потоков, кальдерных озёр, кратерных озёр. Наличие тех или иных поверхностных фаций и их соотношение зависит от типа и зоны вулкана (табл. 2, рис. 5.21), а также от состава магм и динамики извержения и глубины последующей эрозии (рис. 5.22).
В континентальном типе приповерхностного класса в семействах выделяются следующие фации: 1) в жерловом – некковая и дайковая; 2) в субвулканическом – силловая, дайковая, лакколитовая. В субвулканическом семействе гипабиссального класса – штоковая, лакколитовая, лополитовая и дайковая фации.
Аналогичным образом выделяются фации и разных классов и семейств морского типа фаций.
Определение возраста эффузивных и экструзивных пород
Относительный возраст лавовых, пирокластических и вулканогенно-осадочных пород может быть установлен после выявления последовательности их наслоения (стратиграфической последовательности), а экструзивных и секущих тел – по соотношению их с вмещающими породами и друг с другом. При наличии остатков руководящей фауны и флоры можно определить их геохронологический относительный возраст. Абсолютный возраст лавовых пород и пород секущих тел можно определить радиологическими методами. Сложнее определить абсолютный возраст пирокластических и вулканогенно-осадочных пород, так как эти породы могут являться смесью обломков разновозрастных пород. Возраст вулканогенных пород может быть установлен на основании возраста покрывающих (верхняя возрастная граница) и подстилающих (нижняя возрастная граница) пород.
Стратиграфическое расчленение вулканогенных пород
При выделении стратиграфических комплексов в вулканогенных толщах используются различные данные – выявленная относительная последовательность пород, данные об относительном и абсолютном возрасте, результаты расчленения пород по химическому составу, фациальная принадлежность, маркирующие вещественные и другие признаки.
Вулканогенные комплексы пород расчленяются на стратиграфические единицы так же, как и осадочные толщи. Помимо общепринятых геохронологических подразделений в них выделяются и местные – свиты, толщи и пачки. При расчленении следует руководствоваться положением вулканогенных комплексов в стратиграфическом разрезе, обращать внимание на условия их накопления, петрографический и химический состав, ассоциации с породами иного генезиса. Эффузивные образования, объединяемые в один стратиграфический горизонт, должны обладать сходным строением.
Талица №2. Ассоциации фаций типовых вулканов
на примере областей современного вулканизма (по В.Н. Залепугину).
|
|
|
|
|
5.21. Схема расположения генетических типов вулканитов в пределах вулканических построек, по Е.Ф.Малееву (1980). 1 – терминальный экструзивный купол; 2 – латеральный экструзивный купол; 3 – шлаковый конус побочного прорыва; 4 – лавовый поток; 5 – бескорневой экструзивный купол; 6 – агглютинаты побочного прорыва; 7 – агломераты направленного взрыва; 8 – отложения пирокластических потоков; 9 – отложения раскалённых лавин; 10а – отложения лахаров; 10б – отложения тефроидов сухими реками; 11 – отложения вулканических морен; 12 – флювиогляциальные отложения; 13 – кратерно-озёрные отложения; 14 – пролювиально-коллювиальные отложения. |
|
|
Рис. 5.22. Сочетание периклинального и центриклинального залеганий вулканогенных пород в зависимости от степени проседания и глубины эрозионного среза вулканической постройки (на примере вулканических построек Камчатки, Курильских островов, Средней Азии, Центрального Казахстана и Армении, по А.И.Бурде и др., 1989).
1 – кольцевые и центральные интрузии гранитоидов; 2 – экструзивные купола; 3 – жерла; 4 – жерловые брекчии; 5 – силы; 6 – лакколиты; 7 – субвулканические дайки и магматическая камера; 8 – покровные образования стратовулкана; 9 – покровные образования щитового вулкана; 10а – кольцевые дайки в современных структурах; 10б – кольцевые дайки в реконструированных структурах; 11 – довулканический фундамент |
Более детально методика и методические приёмы, а также последовательность исследований и разномасштабного картирования в областях распространения вулканогенных образований изложены в многочисленных монографиях и методических указаниях, и некоторые из них приведены в прилагаемом списке литературы.
