Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Камни из туфа Бишопа из Калифорнии, США, несжатые с пемзой слева; сжато с помощью fiamme справа
Покров на этой фотографии - слой игнимбрита формации гремучей змеи в Орегоне .

Игнимбрит - разновидность затвердевшего туфа . [1] Игнимбриты - это магматические породы, состоящие из кристаллов и фрагментов горных пород в основной массе из осколков стекла , хотя первоначальная текстура основной массы может быть стерта из-за высокой степени сварки . Термин игнимбрит не рекомендуется Подкомиссией МСГН по систематике магматических пород. [1]

Игнимбрит - это отложение течения пирокластической плотности, или пирокластического потока , который представляет собой горячую взвесь частиц и газов, быстро вытекающих из вулкана и движимую плотностью, большей, чем окружающая атмосфера. Новозеландский геолог Патрик Маршалл (1869-1950) вывел термин « игнимбрит» от «огненного облака пыли» (от латинского igni- (огонь) и imbri- (дождь)). Игнимбриты образуются в результате огромных взрывов пирокластического пепла, лапилли и блоков, стекающих по склонам вулканов.

Игнимбриты состоят из очень плохо отсортированной смеси вулканического пепла (или туфа при литификации ) и лапилли пемзы , обычно с разбросанными каменными фрагментами. Пепел состоит из осколков стекла и кристаллов. Игнимбриты могут быть рыхлыми и рыхлыми, или литифицированными (затвердевшими) породами, называемыми лапилли-туфами. Рядом с вулканическим источником игнимбриты обычно содержат мощные скопления каменных блоков, а на дальнем плане многие демонстрируют скопления округлой булыжника пемзы толщиной в несколько метров.

Игнимбриты могут быть белыми, серыми, розовыми, бежевыми, коричневыми или черными - в зависимости от их состава и плотности. Многие светлые игнимбриты относятся к дацитовым или риолитовым . Игнимбриты более темного цвета могут быть плотно сваренными вулканическими стеклами или, реже, иметь основной состав.

Депонирование [ править ]

Существуют две основные модели, которые были предложены для объяснения отложения игнимбритов из-за течения пирокластической плотности, массового отложения и моделей прогрессирующего разложения.

Массовая модель [ править ]

Скопом модель была предложена вулканологом Стивен Sparks в 1976. Спаркса отнести плохую сортировку в игнимбритах с ламинарными потоками очень высокой концентрации частиц. Пирокластические потоки рассматривались как сходные с обломочными потоками, когда тело подвергалось ламинарному течению, а затем прекращалось в массе . Поток будет перемещаться как поршневой поток с по существу недеформируемой массой, перемещающейся по тонкой зоне сдвига, и массовое замерзание происходит, когда движущее напряжение падает ниже определенного уровня. В результате получится массивная единица с обратно пропорциональной базой.

Есть несколько проблем с массовыммодель. Поскольку игнимбрит представляет собой месторождение, его характеристики не могут полностью отражать поток, а месторождение может регистрировать только процесс отложений. Вертикальная химическая зональность в игнимбритах интерпретируется как регистрация инкрементальных изменений в отложениях, а зональность редко коррелирует с границами единиц потока и может происходить внутри единиц потока. Было высказано предположение, что химические изменения отражают прогрессирующее ухудшение в основании потока от извержения, состав которого меняется со временем. Чтобы это было так, основание потока не может быть турбулентным. Мгновенное осаждение всей массы материала невозможно, потому что перемещение жидкости невозможно мгновенно. Любое вытеснение жидкости мобилизует верхнюю часть потока, и в массовом порядкеосаждения не произойдет. Мгновенное прекращение потока вызовет локальное сжатие и растяжение, что проявится в форме трещин растяжения и мелкомасштабных надвигов, которые не наблюдаются в большинстве игнимбритов. [2]

Адаптация теории в массе предполагает, что игнимбрит регистрирует прогрессирующую деградацию от устойчивого течения и что различия, наблюдаемые между игнимбритами и внутри игнимбрита, являются результатом временных изменений в природе потока, который его отложил. [2]

Модель реоморфного потока [ править ]

Реоморфные структуры потока в сварном игнимбрите, остров Липари, Италия

Реоморфные структуры наблюдаются только в игнимбритах высокого содержания. Есть два типа реоморфного течения; пост-осадочная ремобилизация и вязкое течение на поздней стадии. Хотя в настоящее время ведутся дискуссии об относительной важности того или иного механизма, все согласны с тем, что оба механизма действуют. [3] Вертикальная вариация в ориентации структур является убедительным доказательством того, что пост-осадочная ре-мобилизация ответственна за большинство структур, но необходимо провести дополнительную работу, чтобы выяснить, имеют ли большинство игнимбритов эти вертикальные вариации в чтобы сказать, какой процесс наиболее распространен.

Модель на основе наблюдений на стену горы туфа в Флориссант ископаемых Кровати Национальный памятник в Колорадо предполагает , что rheomorphic структуры , такие как слоения и пирокластики были сформированы в ходе ламинарного течения вязкой жидкости , как плотность тока приходит к остановке. Переход от потока твердых частиц к вязкой жидкости может вызвать быстрое массовое охлаждение в последние несколько метров. [4] Также предполагается, что трансформация происходит в пограничном слое у основания потока и что все материалы проходят через этот слой во время осаждения. [5]

Другая предложенная модель состоит в том, что плотностный ток стал стационарным до образования реоморфных структур. [6] Такие структуры, как всепроникающая слоистость, являются результатом уплотнения нагрузки, а другие структуры являются результатом ремобилизации под действием нагрузки и осаждения на наклонной топографии. Туф, отложившийся на горе Вагонтайр в Орегоне и Бишоп-Тафф в Калифорнии, демонстрирует признаки вязкого течения на поздней стадии. Эти туфы имеют схожий химический состав и, следовательно, должны быть подвергнуты одинаковому процессу уплотнения, чтобы иметь одинаковую слоистость.

Зеленый туф в Пантеллерии содержит rheomorphic структуры , которые проводятся , чтобы быть результатом постдепозиционных повторной мобилизации , потому что в это время Грина туф , как считался, быть падение депозитом , который не имеет никакого бокового транспорта. [7] Сходства между структурами в зеленом туфе и игнимбритами на Гран-Канарии предполагают ремобилизацию после осадконакопления. Эта интерпретация отложения зеленого туфа была оспорена, предполагая, что это игнимбрит, а такие структуры, как черепчатый фиамме , наблюдаемые в зеленом туфе, были результатом первичного вязкого потока на поздней стадии. [8] Подобные структуры, наблюдаемые на Гран-Канарии, были интерпретированы как син-осадочный поток.[7]

Складки оболочки и другие реоморфные структуры могут быть результатом единственной стадии сдвига. Возможно, сдвиг произошел при прохождении плотностного тока через формирующийся осадок. Вертикальные вариации ориентации складок оболочки свидетельствуют о том, что реоморфизм и сварка могут происходить синхронно. [9] Это оспаривается, что сдвиг между плотным током и формирующимся отложением достаточно велик, чтобы вызвать все реоморфные структуры, наблюдаемые в игнимбритах, хотя сдвиг может быть ответственным за некоторые из структур, таких как черепчатый фиамме. [10] Уплотнение нагрузки на наклонном склоне, вероятно, является причиной большинства реоморфных структур.

Петрология [ править ]

Блок игнимбрита
Изображение с помощью светового микроскопа сварного игнимбрита, состоящего из эвтакситового лапилли-туфа, как видно в шлифе (длинный размер - несколько мм). Осколки стекла (в основном коричневые) иногда свариваются, когда осадок еще горячий, и могут деформироваться за счет потока и уплотнения о фрагменты кристаллов (прозрачные).

Игнимбрит в основном состоит из матрицы вулканического пепла ( тефры ), который состоит из осколков и фрагментов вулканического стекла, фрагментов пемзы и кристаллов. Фрагменты кристаллов обычно разносятся взрывным извержением. [11] Большинство из них - это вкрапленники , выросшие в магме, но некоторые могут быть экзотическими кристаллами, такими как ксенокристы , происходящие из других магм, магматических пород или из вмещающих пород .

Матрица золы обычно содержит различное количество обломков породы размером от гороха до булыжника, называемых каменными включениями. В основном это куски более старого затвердевшего вулканического мусора, унесенного со стенок канала или с поверхности земли. Реже обломки являются родственным материалом из магматического очага.

Если при осаждении достаточно горячие, частицы игнимбрита могут свариться, и отложение превратится в «сварной игнимбрит» , сделанный из эвтакситового лапиллитуфа . Когда это происходит, лапилли пемзы обычно сглаживаются, и они появляются на каменных поверхностях в виде темных линз, известных как фьямме . Интенсивно сваренный игнимбрит может иметь стекловидные зоны около основания и верха, называемые нижним и верхним «витрофирами», но центральные части являются микрокристаллическими («литоидальными»).

Минералогия [ править ]

Минералогия игнимбрита определяется в первую очередь химическим составом исходной магмы.

Типичный диапазон вкрапленников в игнимбритах - это биотит, кварц, санидин или другой щелочной полевой шпат , иногда роговая обманка , реже пироксен, а в случае фонолитовых туфов - полевые шпатовидные минералы, такие как нефелин и лейцит .

Обычно в большинстве кислых игнимбритов кварцевые полиморфы кристобалита и тридимита обычно обнаруживаются в сварных туфах и брекчиях . В большинстве случаев оказывается, что эти высокотемпературные полиморфы кварца возникли после извержения как часть аутогенного постэруптивного изменения в какой-то метастабильной форме. Таким образом, хотя тридимит и кристобалит являются обычными минералами в игнимбритах, они не могут быть первичными магматическими минералами.

Геохимия [ править ]

Большинство игнимбритов кремнеземистые, обычно с содержанием SiO 2 более 65% . Химический состав игнимбритов, как и всех кислых пород, и результирующая минералогия популяций вкрапленников в них в основном связаны с различным содержанием натрия, калия, кальция и меньшими количествами железа и магния. [12]

Некоторые редкие игнимбриты являются андезитовыми и могут даже образовываться из летучих насыщенных базальтов , тогда как игнимбриты имели бы геохимию нормального базальта.

Изменение [ править ]

Большие горячие игнимбриты могут создавать некоторую форму гидротермальной активности, поскольку они имеют тенденцию покрывать влажную почву и заглублять водотоки и реки. Вода с таких субстратов будет выходить из игнимбритового покрова в фумаролах , гейзерах и т.п., процесс, который может занять несколько лет, например, после извержения туфа Новарупты . В процессе выкипания этой воды слой игнимбрита может метасоматизироваться (изменяться). Это имеет тенденцию формировать дымоходы и карманы из измененной каолином породы.

Сварка [ править ]

Образец породы игнимбрита, собранный у подножия горы Гуна в Эфиопии.

Сварка - распространенная форма изменения игнимбрита. Есть два типа сварки: первичная и вторичная. Если плотность тока достаточно высока, частицы будут агглютинировать и свариваться на поверхности седиментации с образованием вязкой жидкости; это первичная сварка. Если во время транспортировки и осаждения температура низкая, то частицы не будут склеиваться и свариваться, хотя сварка может произойти позже, если уплотнение или другие факторы снизят минимальную температуру сварки до уровня ниже температуры стекловидных частиц; это вторичная сварка. Эта вторичная сварка является наиболее распространенной и предполагает, что температура большинства токов пирокластической плотности ниже точки размягчения частиц. [5]

Фактор, определяющий, есть ли у игнимбрита первичная сварка, вторичная сварка или нет, обсуждается:

  • Различные химические составы снизят вязкость и обеспечат первичную сварку. [4]
  • Не существует достаточных различий в составе игнимбритов, сваренных первичной и вторичной сваркой, чтобы это могло быть основным фактором. [5]
  • Охлаждение во время транспортировки незначительно, поэтому при достаточно высокой температуре извержения произойдет первичная сварка. Боковые колебания степени сварки не являются результатом охлаждения во время транспортировки. [13]
  • Литостатическая нагрузка отвечает за интенсивность сварки, потому что игнимбрит Тириби сваривается наиболее плотно там, где толщина самая большая. Корреляция не идеальна, и на нее могут влиять другие факторы. [14]
  • Существуют две линии доказательств относительной незначительности литостатической нагрузки при определении интенсивности сварки; боковые изменения степени сварки независимо от толщины и случаев, когда степень сварки коррелирует с химическим зонированием. Сварка определяется сочетанием факторов, включая изменения состава, содержание летучих веществ, температуру, размер зерна и содержание литилена. [2]

Морфология и встречаемость [ править ]

Пейзажи, образованные эрозией в затвердевшем игнимбрите, могут быть удивительно похожи на ландшафты, сформированные на гранитных породах . В Сьерра-де-Лихуэль-Калель , провинция Ла-Пампа , Аргентина, в игнимбритах можно наблюдать различные формы рельефа, типичные для гранитов. Эти формы рельеф инзельберг , расширяющиеся склоны , купола , комочки , TORs , tafonis и gnammas . [15] Кроме того, как и в гранитных ландшафтах, формы рельефа в игнимбритах могут находиться под влиянием систем суставов . [15]

Распространение [ править ]

Игнимбриты встречаются по всему миру и связаны со многими вулканическими провинциями, имеющими магму с высоким содержанием кремнезема и вызванными ими взрывными извержениями.

Игнимбрит происходит очень часто вокруг нижнего Хантера область в австралийском штате Новый Южный Уэльс . Игнимбрит, добываемый в регионе Хантер в таких местах, как Мартинс-Крик, Бренди-Хилл, Сихем ( Борал ) и в заброшенном карьере на Реймонд-Террас, представляет собой вулканическую осадочную породу каменноугольного периода (280-345 миллионов лет). Оно имело крайне жестокое происхождение. Этот материал образовался на значительной глубине, и для его полного остывания должны были потребоваться годы. В процессе материалы, из которых состояла эта смесь, слились в очень прочную породу средней плотности.

Игнимбрит также встречается в регионе Коромандель в Новой Зеландии , где поразительные оранжево-коричневые игнимбритовые скалы являются отличительной чертой ландшафта. Близлежащая вулканическая зона Таупо покрыта обширными плоскими пластами игнимбрита, извергавшимися кальдерными вулканами в плейстоцене и голоцене. Обнаженные игнимбритовые скалы в Хинуэре (Вайкато) отмечают края древнего русла реки Вайкато, которая протекала через долину до последнего крупного извержения Таупо 1800 лет назад ( извержение Хатепе).). Западные скалы добывают в каменоломнях, чтобы получить блоки из камня Хинуера - названия сварного игнимбрита, используемого для облицовки зданий. Камень светло-серый со следами зеленого цвета, слегка пористый.

Огромные месторождения игнимбрита образуют большую часть Западной Сьерра-Мадре в западной Мексике. На западе Соединенных Штатов массивные месторождения игнимбритов мощностью до нескольких сотен метров встречаются в провинции Бассейн и Диапазон , в основном в Неваде , западной Юте , южной Аризоне , а также в северо-центральной и южной частях Нью-Мексико и на равнине реки Снейк . Магматизм в Провинции Бассейнов и Хребтов включал массивное вспыхивание игнимбритов, которое началось около 40 миллионов лет назад и в основном закончилось 25 миллионов лет назад: магматизм последовал за концом орогенеза Ларамид., когда деформация и магматизм произошли далеко к востоку от границы плиты. Дополнительные извержения игнимбрита продолжались в Неваде примерно 14 миллионов лет назад. Отдельные извержения часто были огромными, иногда до тысяч кубических километров в объеме, что давало им индекс вулканической эксплозивности 8, сравнимый с извержениями Йеллоустонской кальдеры и озера Тоба .

Последовательности игнимбритов составляют значительную часть постэрозионных пород на островах Тенерифе и Гран-Канария .

Используйте [ редактировать ]

Юкка-Маунтин- Хранилище, терминал для хранения отработанного ядерного реактора и других радиоактивных отходов Министерства энергетики США, находится в залежи игнимбрита и туфа.

Наслоение игнимбритов используется при обработке камня, так как иногда он распадается на удобные плиты, которые можно использовать для каменных плит и при озеленении края сада.

В регионе Хантер в Новом Южном Уэльсе игнимбрит служит отличным заполнителем или «синим металлом » для дорожных покрытий и строительных целей.

См. Также [ править ]

  • Bluestone  - Культурное или коммерческое наименование ряда разновидностей размерного или строительного камня.
  • Пирокластические породы  - обломочные породы, состоящие исключительно или преимущественно из вулканических материалов.
  • Лава  - Расплавленная порода, выброшенная вулканом во время извержения.
  • Магма  - природный материал, найденный под поверхностью Земли.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Le Maitre, RW, изд. (2002). Магматические породы: классификация и глоссарий терминов . Нью-Йорк, США: Издательство Кембриджского университета. п. 92 . ISBN 978-0-511-06651-1.
  2. ^ a b c Бранни, MJ; Кокелаар, ВР (2002). Токи пирокластической плотности и седиментация игнимбритов . Бат: Геологическое общество. ISBN 1-86239-097-5.
  3. ^ Тролль, Валентин Р .; Емелей, К. Генри; Nicoll, Graeme R .; Матссон, Тобиас; Эллам, Роберт М .; Дональдсон, Колин Х .; Харрис, Крис (24.01.2019). «Крупное взрывное силикатное извержение в Британской палеогеновой магматической провинции» . Научные отчеты . 9 (1): 494. DOI : 10.1038 / s41598-018-35855-ш . ISSN 2045-2322 . 
  4. ^ a b Schmincke, H.-U .; Суонсон, Д.А. (1967). «Ламинарные структуры вязкого течения в туфах пепловых потоков из Гран-Канарии, Канарские острова». Журнал геологии . 75 (6): 641–644. Bibcode : 1967JG ..... 75..641S . DOI : 10.1086 / 627292 .
  5. ^ a b c Чапин, CE; Лоуэлл, GR (1979). «Первичные и вторичные структуры потоков в туфах пепловых потоков палеодолины Gribbles Run, центральный Колорадо». Специальные документы GSA . Специальные статьи Геологического общества Америки. 180 : 137–154. DOI : 10.1130 / SPE180-P137 . ISBN 0-8137-2180-6.
  6. ^ Рэган, DM; Шеридан, MF (1972). «Уплотнение Епископа Таффа, Калифорния». Бюллетень Геологического общества Америки . 83 (1): 95–106. Bibcode : 1972GSAB ... 83 ... 95R . DOI : 10.1130 / 0016-7606 (1972) 83 [95: COTBTC] 2.0.CO; 2 .
  7. ^ а б Вольф, JA; Райт, СП (1981). «Реоморфизм сварных туфов». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 10 (1–3): 13–34. Bibcode : 1981JVGR ... 10 ... 13W . DOI : 10.1016 / 0377-0273 (81) 90052-4 .
  8. ^ Бранни, MJ; Кокелаар, П. (1992). «Переоценка внедрения игнимбрита: постепенное разрастание и переход от потока твердых частиц к потоку без частиц во время внедрения высококачественного игнимбрита». Вестник вулканологии . 54 (6): 504–520. Bibcode : 1992BVol ... 54..504B . DOI : 10.1007 / BF00301396 .
  9. ^ Бранни, MJ; Барри, TL; Годшо, М. (2004). «Оболочки реоморфных игнимбритов». Вестник вулканологии . 66 (6): 485–491. DOI : 10.1007 / s00445-003-0332-8 .
  10. ^ Коббергер, G .; Шминке, Х.-У. (1999). «Отложение реоморфного игнимбрита D (формация Моган), Гран-Канария, Канарские острова, Испания». Вестник вулканологии . 60 (6): 465–485. Bibcode : 1999BVol ... 60..465K . DOI : 10.1007 / s004450050246 .
  11. ^ Бадд, Дэвид А .; Тролль, Валентин Р .; Диган, Фрэнсис М .; Jolis, Ester M .; Смит, Виктория С .; Уайтхаус, Мартин Дж .; Харрис, Крис; Фрида, Кармела; Хилтон, Дэвид Р .; Halldórsson, Sæmundur A .; Биндеман, Илья Н. (25.01.2017). «Динамика резервуара магмы в кальдере Тоба, Индонезия, зарегистрированная по изотопному зонированию кислорода в кварце» . Научные отчеты . 7 (1): 40624. DOI : 10.1038 / srep40624 . ISSN 2045-2322 . PMC 5264179 . PMID 28120860 .   
  12. ^ Тролль, Валентин Р .; Шминке, Ганс-Ульрих (01.02.2002). «Смешивание магмы и рециклинг земной коры, зарегистрированные в тройном полевом шпате из зонального по составу перщелочного игнимбрита« А », Гран-Канария, Канарские острова» . Журнал петрологии . 43 (2): 243–270. DOI : 10.1093 / петрологии / 43.2.243 . ISSN 0022-3530 . 
  13. ^ Freundt, A. (1999). «Формирование высокосортных игнимбритов. Часть II. Модель течения пирокластической взвеси с последствиями также для низкосортных игнимбритов». Вестник вулканологии . 60 (7): 545–567. Bibcode : 1999BVol ... 60..545F . DOI : 10.1007 / s004450050251 .
  14. ^ Pérez, W .; Альварадо, GE; Ганс, ПБ (2006). «Туф Тириби 322 тыс. Лет назад: стратиграфия, геохронология и механизмы отложений самых крупных и новейших игнимбритов в Центральной Валле, Коста-Рика». Вестник вулканологии . 69 (1): 25–40. Bibcode : 2006BVol ... 69 ... 25P . DOI : 10.1007 / s00445-006-0053-х .
  15. ^ a b Aguilera, Emilia Y .; Сато, Ана Мария; Лламбиас, Эдуардо; Tickyj, Хьюго (2014). «Эрозионная поверхность и морфология гранитов в горах Сьерра-де-Лихуэль-Калель, провинция Ла-Пампа, Аргентина». В Рабасе, Хорхе ; Оллер, Клифф (ред.). Пейзажи Гондваны на юге Южной Америки . Springer. С. 393–422.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Кэннон, Э. (28 апреля 2002 г.). "Среднетретичная вспышка игнимбритов" . Колорадский университет в Боулдере. Архивировано из оригинального 21 апреля 2016 года . Проверено 24 августа 2016 года .
  • Спаркс, RSJ (1976). «Изменения размера зерен в игнимбритах и ​​последствия для переноса пирокластических потоков». Седиментология . 23 (2): 147–188. Bibcode : 1976Sedim..23..147S . DOI : 10.1111 / j.1365-3091.1976.tb00045.x .
  • Словарь биографии Новой Зеландии, Патрик Маршалл 1869-1950, http://www.dnzb.govt.nz/dnzb/default.asp?Find_Quick.asp?PersonEssay=3M44