Класс пирокластических обломочных пород

Наряду с чисто осадочными породами существуют пирокластические обломочные (эффузивно-осадочные или вулканогенно-осадочные) породы занимающие промежуточное место между осадочными и магматическими. Так как этим породам при изучении магматической петрографии уделяется мало места, то мы сегодня остановимся на них. С ними не надо смешивать обломочные породы, состоящие из переотложенных обломков изверженных пород различного происхождения и возраста, которые принадлежат к нормальным осадочным образованиям.

Настоящие пирокластические породы слагаются в большей части из материалов эффузивного происхождения, выпавших непосредственно в результате вулканических извержений.

Среди них можно различать:

1. Агромелативные лавы - чисто магматические породы, которые мы не будем рассматривать.

2. Туфы и туфобрекчии - породы, сложенные непосредственными продуктами вулканических извержений, в том числе как пепловым материалом, так и обломками вулканических пород, раздробленных и выброшенных силой извержения за пределы лавовых потоков. Эти чисто вулканические образования, естественно, могут содержать примесь осадочного материала. Однако, если они отложились недалеко от места извержения и количество осадочной примеси незначительно (условно, по Шаталову, не более 25%), их следует рассматривать не как осадочные, а как магматические образования и называть в зависимости от величины составных частей туфами или туфобрекчиями, различая в них разновидности по петрографическому составу и степени раскристаллизованности.

3. Туффиты (туфогенные брекчии, песчаники и пеплы) - породы близкие к туфам, но содержащие меньшее количество пирокластических элементов (по Шаталову, от 75 до 25%). Несмотря на преобладание в них не осадочного материала, их можно рассматривать как своеобразную разновидность осадочных пород. Отлагаясь обычно после переноса ветром или водой в долинах, озерах и морях, их составные части приобретают следы окатывания и получают, кроме примеси осадочного, а в том числе и обломочных продуктов механического раздробления любых пород, и другие признаки осадочных пород - слоистость, осадочные минеральные новообразования (в цементе) и фауну.

По составу главной части (продукты извержения) иногда различают разновидности туффитов, аналогичные разновидностям, наблюдаемым среди туфов. Макроскопически отличить многие из этих пород от изменившихся невозможно, если не удается рассмотреть окатанные кластические зерна или обломки организмов. От других песчаников туффиты заметно отличаются характерной шершавой поверхностью, обусловленной остроугольной формой слагающих ее обломков. Цвета туффитов зависят от цвета слагающих их обломков пород и минералов, частью от тонких примесей.

Под микроскопом видны не отсортированные зерна горных пород и минералов, свойственных эффузивам (плагиоклазы, роговые обманки, стекла и др.). Форма зерен не окатанная, с острыми углами. Встречаются и обломки осадочных пород. Цементом часто служит, кроме обычных осадочных минералов, материал тех же вулканических пород с примесью обломков осадочных, сильно размельченный и разложившийся с образованием новых минералов (халцедон, кварц, кальцит, глинистые минералы, окислы железа, цеолиты и др.).

Образования этого типа почти не известны на платформах, но обычны всюду в геосинклинальных областях, где они слагают мощные толщи, отмечая эпохи оживления вулканической деятельности.

Наиболее тонкие продукты извержений - пеплы - могут уноситься за многие сотни и даже тысячи километров от места извержений и отлагаться прослоями и линзами среди нормальных осадочных пород. Будучи настоящими продуктами извержений магматических пород, они все же могут содержать органические остатки. Отличить их от окружающих осадочных пород в шлифе не трудно. Состоят они преимущественно из обломков вулканических стекол, они часто аморфны.

Вероятно, туфы и тонкозернистый туфовый материал встречаются среди осадочных пород чаще, чем нам известно, но они могут приниматься за другие породы (опоки (трепел?) и др.).

4. Туфитовыми песчаниками следует называть породы, близкие по происхождению к туффитам, но с ясным преобладанием осадочных компонентов (туфового материала, условно от 25 до 10%). В своей господствующей части они являются нормальными осадочными породами, отличающимися лишь примесью эффузивного материала. Употребляющийся иногда для их обозначения термин "туфогенные породы" неудачен, т.к. указывает на господство туфового материала, что не соответствует их составу. Встречаются они в тех же районах, где и туффиты, с которыми они связаны постепенными переходами, но область их распространения, естественно, будет несколько обширнее.

Влияние вулканической деятельности на осадкообразование не ограничивается выпадением в осадок твердых продуктов извержений. Выбросы газов, излияние термальных вод (с температурой до 350⁰ и более) и лавы при деятельности подводных вулканов существенно изменяют солевой режим вод и тепловой режим водоемов. Эти изменения могут приводить к выпадению из морских вод некоторых химических соединений, в частности кремнезема, фосфатов и др.

Происхождение и геологическое распространение

Образование пирокластических пород и близких к ним разновидностям связано с вулканическими извержениями или с переработкой их материала.

Изучение строения некоторых туффов указывает на частичное сплавление отдельных частиц друг с другом. Иногда пепловые частицы падали на поверхность земли настолько горячими, что они скреплялись друг с другом. Туфы, образовавшиеся в результате осаждения раскаленных пепловых частиц, называются игнимбритами. Они широко известны среди четвертичных пород Армении и ряде других районов. В некоторых случаях пепел выпадал таким раскаленным, что в виде подвижной массы сползал в понижения рельефа. Чаще же он выпадал на поверхность в виде сплошного покрова.

Пирокластические обломочные породы встречаются преимущественно в районах, испытавших значительные вертикальные движения, сопровождающиеся вулканическими извержениями в геосинклинальных областях. Известны вулканогенно-осадочные породы с нижнего палеозоя до четвертичных толщ.

Терригенно-минералогические провинции 

Изучение способов поступления обломочного материала в бассейн седиментации, способы его транспортировки позволяет не только  рассмотреть ряд вопросов связанных с условиями отложения осадков, познания процессов диагенеза, перехода их в горную породу, но играет колоссальное значение для восстановления палеогеографических реконструкций, основанных на терригенных компонентах и базирующихся, прежде всего, на провинциальном распределении петрографических типов пород в областях сноса и отложения.

На территории Европейской части с включением Урала и Северного Кавказа Ф.Ю. Левинсон-Лессинг выделяет следующие провинции: Кольский полуостров, Беломорский район, Карелию, Юго-Западную область, Крым, Южно-Приазовский район, Северный Кавказ и Урал (собственно Урал и Ильминские горы).

Под питающей провинцией он понимал "некоторый пространственно ограниченный комплекс, обнимающий все породы (изверженные, метаморфические и осадочные), участвующие в образовании современных с ним накоплений осадков". Эту формулировку, по мнению В.П. Батурина необходимо уточнить, а именно - подчеркнуть, что "прстранственно-ограниченный комплекс" должен быть петрографически индивидуальным, причем необязательно, чтобы эта индивидуальность базировалась на глубоком генетическом сходстве.

В зависимости от агентов сноса можно указать несколько типов питания провинций.

·     Наиболее распространенным типом является речной бассейн, где отдельными, подпровинциями могут быть бассейны притоков.

·    Далее следует указать области занятые ледниками, крутые морские берега, разрушаемые прибоем, пустыни, служащие питающими провинциями для эоловых формаций. Если включить сюда и пирокластические осадки (вулканогенно-осадочные), то для них "питающими провинциями" будут жерла вулканов.

По форме питающие провинции могут быть: площадными (бассейн реки, ледника), линейные (берег моря), точечные (вулканы). Отдельно следует указать на перенос обломочного материала плавающими льдами, представляющими своеобразные блуждающие питающие провинции.

В конце 40-х годов ХХ в. В.П.Батурин предложил провинциальное расчленение терригенных осадков на основе минералогического состава легкой и тяжелой фракций. Эти провинции он назвал "терригенно-минералогическими", дав им следующую характеристику:

"Терригенно-минералогическими провинциями называются седиментации геологического прошлого, охарактеризованные одним комплексом легких и тяжелых минералов".

Позже эта трактовка была расширена: "Терригенно-мине-ралогическими” или простыми терригенно-минералогическими провинциями называются области седиментации (как современные, так и ископаемые), охарактеризованные одним комплексом легких и тяжелых минералов, и связанные с одной питающей провинцией. Под сложной терригенно-минералогической провинцией разумеются области, получившие свой материал из нескольких питающих провинций".

По характеру трансформирующей среды можно различать аквальные, аэральные и смешанные терригенно-минералогические провинции. В первых провинциях обломочный материал доставляется водой, во вторых - он имеет эоловое происхождение, в третьих - его природа носит смешанный характер. Строго говоря, почти все осадки относятся к последней группе, поскольку очень трудно представить себе обстановку седиментации, где бы не совершала транспортирующую работу вода и где бы атмосфера не приносила пылеватый обломочный материал, однако по преобладанию того или иного вида транспорта все же можно различать аквальные и аэральные отложения, а следовательно, и аквальные и аэральные терригенно-минералогические провинции.

Главная масса осадков формируется в аквальной обстановке и переносится туда водой, аэральная же аккумуляция играет преобладающую роль лишь кое-где на суше, а именно там, где ничтожна роль водного переноса. Пески пустынь, вулканический пепел, лесс - вот осадки, где могут существовать аэральные терригенно-минералогические провинции, как в настоящий момент, так и в прошлые геологические периоды.