Пирокластические отложения андезитовых вулканов и диагностика их генетических типов (стр. 3 из 4)

Критерии определения генетических типов пирокластических отложений

Всесторонний анализ особенностей типов пирокластических образований позволил автору найти те их характеристики, с помощью которых диагностика генетических типов пирокластических отложений облегчается и становится более достоверной.

Важнейшими вопросами изучения пирокластических отложений являются: "Как же на практике, непосредственно в полевых условиях, различать типы пирокластических отложений? С помощью каких характеристик уточнять проведенную диагностику? Каковы главные критерии, по которым определение генетических типов пирокластических отложений андезитовых вулканов будет наиболее достоверным?"

В таблице 1 показаны основные характеристики генетических типов пирокластических образований андезитовых вулканов Камчатки.

Предположим, что мы остановились перед незнакомым разрезом пирокластических отложений в 5-7 км от центра извержения. На таких расстояниях от кратера вулкана проявляются почти все генетические типы пирокластики катастрофических и некатастрофических его извержений, а влияние экзогенных факторов невелико.

В разрезе сразу обращают на себя внимание крупные "слои" мощностью до 3-5 м, в которых хаотически распределены обломки разного размера. Снизу и сверху этого крупного "слоя" лежат слои песчаного и алевропелитового материала, количество обломков пород в которых незначительно.

Визуально выделенный "крупный слой", по всей вероятности, будет отложениями пирокластического потока. Качественные характеристики потоков (большие мощности, высокое содержание хаотически распределенных крупных обломков и глыб, размеры которых не превышают первых метров, плохая сортированность материала и т.д.) сходны лишь с агломератом направленного взрыва (см. табл.1). Но если отложения пирокластических потоков имеют светлые, в целом равномерные окраски обломков и заполнителя, то образования агломерата - пестрые. Обломки в агломерате представляют собой породы разрушенных взрывом куполов или постройки вулкана, долгие годы (периоды покоя между активизациями вулканов могут превышать тысячу лет) подвергавшиеся постмагматическому преобразованию. Размер обломков достигает 10 и более метров, а их содержание в отложениях - до 80 %.

Отложения пирокластических потоков всегда окаймляются образованиями пирокластических волн, отложениями пепловых облаков пирокластических потоков, но нередко также и отложениями тефры. При катастрофических извержениях вулканов с пирокластическими потоками часто соседствуют образования песка направленного взрыва.

Песчаные отложения с небольшим содержанием обломков размером до 10 см, лежащие ниже и выше пирокластического потока, будут, вероятно, соответствовать отложениям пирокластических волн или песка направленного взрыва.

Отложения приземной пирокластической волны отличаются от других вышеназванных типов отложений небольшой мощностью (часто раз в 10 меньшей, чем мощность вышележащего пирокластического потока), хорошей отсортированностью материала, неясновыраженной слоистостью. Мощности отложений волны пеплового облака и песка взрыва сопоставимы, для них характерна слоистость, сортированность материала в каждом из слоев (см. табл.1).

Характерным отличительным признаком отложений приземной волны, залегающих в основании потока, является их постепенный переход в отложения потока. В случае залегания под потоком материала волн пепловых облаков, которые были отдифференцированы от первых порций потока, имевших меньшую, чем 5-7 км протяженность, граница между этими отложениями будет четко зафиксирована тонким слоем пепла облаков потоков, отложившимся на кровле слоя волны пеплового облака. Напомним, что мы рассматриваем разрез пирокластических отложений в 5-7 км от кратера вулкана

Наиболее тонкозернистыми, однородными, хорошо отсортированными будут отложения пепловых облаков пирокластических потоков (ash cloud of flows). Они перекрывают поток и его окрестности слоем равной мощности, а на расстоянии 1-5 км от боковых частей потока постепенно выклиниваются. По направлению ветра их отложения могут распространяться на десятки километров.

Отложения тефры охватывают большую площадь, чем пеплов облаков потоков, так как эруптивные облака, из которых происходит сепарация частиц тефры, поднимаются выше, чем пепловые облака потоков, и распространение их целиком подвластно ветру.

Мощность отложений тефры у кратера вулкана небольшая (она как бы перебрасывается эксплозиями на некоторое от него удаление), что отмечено в работах [11,18 и др.], на некотором расстоянии от вулкана - максимальная, затем на протяжении сотен километров постепенно уменьшается и выклинивается. В каждой из точек изучения отложения тефры имеют различный гранулометрический состав [19,20], но везде стратифицированы, что обусловлено эоловой гравитационной дифференциацией. Отложения пепловых облаков пирокластических потоков одного извержения везде (в ближней и дальней зонах вулкана) однородны и одинаковы по гранулометрическому составу, так как процесс отложения пеплов - одноактный, завершающий кульминационную фазу извержения вулкана.

Итак, в полевых условиях благодаря стратиграфическим и структурно-текстурным особенностям отложений можно четко различать образования агломерата направленного взрыва и пирокластических потоков, но отложения пепловых облаков потоков можно перепутать с отложениями тефры, а отложения разновидностей пирокластических волн - между собой и с песком направленного взрыва.

Рис.5

Для достоверной диагностики генетических типов пирокластики необходимо воспользоваться лабораторными методами изучения отложений, и, в первую очередь, рассмотреть гранулометрический состав этих образований и их заполнителей. Известно, что гранулометрический состав является наиболее информативной количественной характеристикой пирокластики, а в некоторых случаях - единственной, с помощью которой можно различать генетические типы пирокластических отложений. Содержание обломков, а также их максимальный размер в породах каждого из генетических типов пирокластики своеобразно и поэтому позволяет, например, различать разновидности типов пирокластических потоков (пеплово-глыбовых и "ювенильных") и пирокластических волн (приземных и волн пепловых облаков) (см. табл.1). Каждый из генетических типов пирокластики обладает определенным распределением фракций, и, следовательно, определенной формой и местоположением на графике кумулятивных кривых гранулометрического состава, а также и гранулометрическими статистическими коэффициентами (медианой, средним размером частиц и т.д.), отличающими один тип от других. Своего рода эталонным в этом отношении может служить рис.5, на котором показаны обобщенные кумулятивные кривые гранулометрического состава заполнителей пирокластики вулкана Безымянный извержений 1984-1989 гг. и 1956 г.

Заполнители потоков наиболее крупнозернисты, поэтому их кривые занимают нижнее положение на графике (см. рис.5); на диаграммах, отражающих распределение разных фракций заполнителя, видно, что частицы крупных размеров преобладают (см. рис.4). Кумулятивные кривые гранулометрического состава заполнителей агломерата направленного взрыва резко отличаются от других типов пирокластики. У заполнителей каждого из типов отложений преобладают или одна, или две фракции, а у заполнителей агломерата превалируют сразу четыре фракции примерно одинакового содержания (см. табл.1). Заполнители отложений приземных пирокластических волн имеют одну, превосходящую другие, фракцию (такую же, как и заполнители потоков), но содержание этой фракции названных отложений достигает 40-45 %, а заполнителей потоков -меньше 25 % (см. рис.4). Для отложений волн пепловых облаков (ash cloud surge) характерны две превалирующие фракции: такая же, как и у потоков и наименьшая (частицы размером менее 0.056 мм), содержание которой может достигать 35 %. Преобладающая фракция отложений пепловых облаков потоков - наименьшая (до 55-60 %), доля каждой из других не превышает 15 %, обломков нет. У заполнителей песка направленного взрыва превосходящей является одна, но крупнозернистая фракция (до 35 %) (см. рис.4). Средние медианные диаметры и средний размер частиц заполнителей пирокластических потоков и агломерата направленного взрыва одинаковы, хотя у потоков большие вариации этих значений (см. табл.1). Коэффициенты сортировки заполнителей отложений показывают худшую отсортированность материала агломерата направленного взрыва. Гранулометрические характеристики заполнителей отложений пирокластических волн большие по величине, чем заполнителей потоков, и меньшие, чем показатели тефры дальнего разноса и отложений пепловых облаков потоков. Характеристики песков направленного взрыва - самые высокие среди пирокластики андезитовых вулканов (см. табл.1), что является хорошим отличительным признаком этих отложений от других. Учитывая вышесказанное, можно утверждать, что гранулометрический состав заполнителей пирокластических отложений (распределение фракций, наклон и местоположение кумулятивных кривых состава на графике, величины гранулометрических характеристик) может являться достоверным критерием определения типов пирокластики.