ВУЛКАНИТЫ

Пористость лав

Пористость лав может быть обусловлена: 1) газонасыщенностью породы; 2) разрывами лавы в процессе ее извержения; 3) вспучиванием дробленых участков лавы (вторичная).

Пористость вулканитов является одним из важнейших факторов, обусловливающих качество породы как полезного ископаемого, а также как коллектор воды п нефти, основание иод фундаменты и пр. Р. Шрок [132], изучал пористость лавовых потоков для определения направления движения лавовых потоков или последующей их деформации. Вместе с тем закономерности образования пористости вулканитов находятся в стадии изучения. Еще недостаточно исследованы отношение газонасыщспностп и вязкости лав, распределение в породе пористости в зависимости от движения лавы; условия образования различных форм пористости; влияние ее па физические свойства породы и т. д.

Пористость, обусловленная газонасыщенностью. Магма кислого состава более газонасыщена, чем магма основного состава. Это наглядно можно наблюдать при извержении вулканов. Извержения вулканитов кислого состава сопровождаются катастрофическими взрывами, приводящими к обезглавливанию вулканов, излиянию мощных газонасыщенных пирокластических потоков, выбросу пнрокластнки в атмосферу па десятки километров. В то же время извержения основных вулканитов сопровождаются спокойным излиянием лавовых потоков и небольшой силы взрывами. Однако пористость образуется в сочетании газоиаеыщенности п вязкости расплава. Кислые расплавы образуют наиболее пористые вулканиты, когда в процессе извержения происходит вспучивание лавы и ее дробление па обломки и формирование мощных накоплений пемзы. Основная магма несмотря на слабую газонасыщенность также часто дает вулканиты с большой пористостью благодаря малой вязкости расплава. Лавы среднего состава, как правило, слабопорн- етыс, за редким исключением (артикские туфолавы).

Вместе с тем на вязкость и пористость влияет также состав газов. Главная составляющая газов — водные нары. Лавовые потоки андезито-дацитового состава вулкана Карымского содержали значительное количество фтора, что, вероятно, уменьшило их вязкость. Пористость, обусловленная газонаеыщепностью лав. развивается неравномерно. В жидких лавовых потоках, особенно в их верхних частях, образуются поры, близкие к шаровой и эллипсоидальной формам. Несколько ниже быстро застывающей верхней корки лавы происходит движение лавового потока, деформирующего поры, вследствие чего вначале они вытягиваются в трубчатые или эллипсоидальные поры, а затем приобретают неправильную форму. В жидких газонасыщенных лавовых потоках (с обычной для них мощностью около 5—7 м) поры располагаются в верхней четверти потока и примерно в нижней части, постепенно уменьшаясь к средней их части. В жидких лавовых потоках мощностью 1 м и менее пористость развивается по всей мощности, но также неравномерно; иногда она больше в средней части или в верхней.

Наряду с обычными мелкими порами изредка в лаве встречаются пузыри диаметром 1 м. Несмотря па большую пористость основных лавовых потоков, они даже при небольшой мощности не имеют такой пористости, как шлаки, образующиеся в результате выбросов отдельных комков лавы. Автором только однажды наблюдался лавовый поток мощностью 0,3—0,4 м, близкий по пористости к шлаку с шаровыми порами па вулкане Синдинский, к северо-востоку от г. Хабаровска [80]. Следует упомянуть уникальные лавовые потоки дацитового состава вулкана Арагац (Армения), широко известные как туфолавы, пли артнктуфы. Плотность их варьирует от 0,67 до 1,73 г/см3. Основная масса лавы напоминает застывшую пену с большим количеством мелких шаровых пор в перегородках, отделяющих крупные поры эллипсоидальной и неправильной формы. Порода переполнена также весьма пористыми обломками. В андезитовых лавовых потоках пористость развивается главным образом в глыбовом материале, слагающем верхние части потоков. Поры обычно неправильной формы. В вязких андезитовых лавах Закарпатья можно наблюдать своеобразные плоские поры. Их высота менее 1 мм, а в плане они имеют округлую форму диаметром 3 м, причем в разрезе они располагаются в виде неправильной полосы, отделенной плотной породой толщиной 1—2 см. В разрезе создается впечатление своеобразной «слоеватости» ( 5).

Лавам кислого состава свойственны поры неправильной формы небольшого размера. Иногда вулканические стекла обладают мельчайшей пористостью, в этом случае они приобретают белый, серебристый цвет и перламутровый блеск. Плотные обендиаиы в Армении переходят в пористые, образуя так называемые лнтоидные пемзы. В Армении известен целый ряд таких месторождений: Гутансар, Фонтан, Алапарис, Безенк и др. Поры имеют округлую форму, эллипсоидальную, трубчатую, а текстуры струйчато-волокнистые и пенисто-губчатые. Пористость лнтондных пемз варьирует от 25 до 60% [52]. В кислых лавах тонкая пористость очень часто располагается зонально, образуя хорошо выдержанные параллельные прослон, создающие полосчатые текстуры. Проведенные мной исследования шлаков ряда камчатских вулканов под электронным микроскопом Стерпоскан-600 показали тонкую пористость вещества. Так, например, шлаки Олимпийского прорыва 1972 г. вулкана.Алаид обладают весьма густой пористостью с размерами пор от 5 до 100 мк ( 6, а). Шлаки вулкана Тятя извержения 1973 г. имеют диаметры пор от 40 до 200 мк ( G, б), а шлаки Южного прорыва Большого трещинного Толбачикского извержения 1976 г. от 10 до 200 мк ( 6, в). Причем отдельные группы пор имеют диаметры 0,5 мк ( 6, г). Форма пор шаровая и эллипсоидальная. Стенки пор обычно гладкие. Иногда объем пор размерами 40—100 мк составляет около 20—40%.

Пористость, обусловленная разрывами лавы. В лавовых потоках и экструзиях липаритового, дацитового и часто андезитового состава в процессе движения в породе образуются в начале трещины, а затем они растягиваются в поры различной формы. Изучение этого типа пор позволяет определять направление движения лав и реконструировать эродированные части экструзий. В вязких лавах в процессе неравномерности (полосчатости) кристаллизации, проявляющейся в виде флюидальности, образуются чередующиеся полости с разной степенью кристаллизации, что подчеркивается иногда цветом. В процессе движения лавы в нераекристаллпзованных прослоях происходит их утонение, а в раскристаллизованных образуются трещины.

Так, например, к западу от г. Хуста (Закарпатье) в одной из экструзий липарита в переходной зоне от перлита к липариту порода состоит из переслаивающихся прослоев перлита и витролипарита толщиной 2—3 мм. В процессе движения и одновременного твердения лавы в прослоях витролипарита происходит образование трещин, перпендикулярных направлению лавы. В плане поры образуют полосы длиной 3---5 см [81]. Вероятно, прослои имели разную степень вязкости, что в перлите (стекло) вызывало растяжение, а в витролнпарнте — трещпноватость ( 7). Полосчатая зональная кристаллизация может влиять па образование н иного типа пористости.

В одной из экструзий андезита к северу от г. Мукачево (Закарпатье) наблюдается переслаивание андезита темно-серого цвета мощностью 10—12 см с андезитом светло-серого цвета и толщиной 3—5 см. Темно-серый андезит менее раскристаллизован п в нем образуются трещины (поры), параллельные движению лавы длиной 3—10 см и толщиной 1 мм, а в более раскри- сталлнзованном апдезите светло-серого цвета — перпендикулярные поры (трещины) длиной 3—5 см и высотой до 1 см. В плоских порах, параллельных движению лавы, иногда кристаллизуются тридимит и кри- стобалпт ( 8).

Вторичная пористость обусловлена вспучиванием обломков лавы. Она развивается в нижней и верхней частях лавовых потоков и по периферии экструзий преимущественно кислого состава.

На Камчатке, в Закарпатье, Армении, Приморском крае и других вулканических областях в куполах и отходящих от них лавовы.х потоках Образуется кластолава, состоящая из обломков и глыб плотной лавы, сцементированных тонкопористой лавой. В особенности это хорошо видно в липаритовых стеклах, где черные глыбы перлита или обсидиана разме- рамй до 0,3 м (редко 1 м) в поперечнике сцементированы белой лавой ( 9). В многочисленных переходных зонах от спекшейся лавы к обломочному материалу было установлено, что цементирующая вторичная лава состояла из мелких псаммитовых обломков первичной лавы и, вероятно, вследствие вторичного разогрева расплавилась и вспучилась в компактную пористую массу. Размер пор обычно до 1 мм, форма пор' шаровая. При этом процессе происходит расплавление микролитов, в результате чего показатель преломления вторичной лавы больше, чем у обсидиана. Аналогичное спекание тонкообломочного материала наблюдается в верхних и нижних частях лавовых андезито-базальтовых потоков, побочных прорывов вулкана Ключевского и в других регионах.