Што такое піракластычныя пароды і як яны ўтвараюцца?
Піракластычныя пароды — адзін з самых выразных «запісаў» інтэнсіўнасці вулканічнай актыўнасці. Калі вулкан вывяргаецца, не ўвесь выкінуты матэрыял ператвараецца ў лаву. Многія вывяржэнні насамрэч вывяргаюць фрагменты горных парод, попел і фрагменты магмы, якія выкідваюцца ў паветра, а затым падаюць назад і назапашваюцца. Гэтыя адклады могуць затым утвараць піракластычныя пароды. Каб зразумець піракластычныя пароды, нам трэба вывучыць іх цесную сувязь з тыпам вывяржэння, памерам выкінутага матэрыялу, тым, як гэты матэрыял транспартуецца і як ён у канчатковым выніку «замыкаецца» ў цвёрдую пароду.
Вызначэнне піракластычных парод
Проста кажучы, піракластычныя пароды — гэта пароды, якія ўтварыліся з вулканічнага матэрыялу, выкінутага падчас выбуховых вывяржэнняў (выбуховых вывяржэнняў), які затым асядае і падвяргаецца ўшчыльненню і цэментацыі (літыфікацыі). Слова «піракластычны» паходзіць ад грэчаскіх слоў: pyro (агонь) і klastos (фрагмент). Такім чынам, піракластычны можна вызначыць як «фрагментацыю, якая ўзнікла ў выніку агню/вулканічнай актыўнасці».
У адрозненне ад экструзіўных магматычных парод, такіх як базальт або андезіт, якія ўтвараюцца ў выніку выліву лавы, а затым застываюць, піракластичныя пароды ўтвараюцца з фрагментаў, якія ўтвараюцца ў выніку выбухаў — альбо фрагментаў магмы, якія застываюць у паветры, альбо фрагментаў старых парод вулканічнага цела, якія адломваюцца і выкідваюцца.
Кампазітныя матэрыялы: ад попелу да вулканічных бомб
Піракластычны матэрыял называецца піракластамі. Піракласты моцна адрозніваюцца па памеры, і класіфікацыя памераў дапамагае геолагам вызначыць тып радовішча і пароды:
1. Вулканічны попел (попел): памер < 2 мм. Попел можа быць вельмі дробным, лёгка пераносіцца ветрам і пакрываць вялікія плошчы. Калі ён асядае тоўстым пластом і застывае, ён можа ўтвараць горныя пароды, такія як туф. 2. Лапілі: памер 2–64 мм. Па форме ён нагадвае жвір, можа быць фрагментамі горных парод або кроплямі хутка застываючай магмы. Адклады, у якіх пераважаюць лапілі, могуць утвараць лапілі-туф або сярэднезярністую піракластычную пароду. 3. Вулканічныя бомбы і блокі: памер > 64 мм.
– Вулканічныя бомбы звычайна ўсё яшчэ пластыкавыя, калі іх кідаюць, таму іх форма можа быць круглявай або аэрадынамічнай.
– Блокі звычайна ўяўляюць сабой цвёрдыя фрагменты горных парод, якія былі кінутыя, іх форма больш вуглаватая.
Такія буйныя адклады могуць утвараць піракластычныя брекчыі.
Акрамя памеру, піракласты можна адрозніць і па паходжанні:
– Ювенільны: матэрыял, які паходзіць з новай магмы (напрыклад, пемза, шлак).
– Літык: фрагменты старажытнай пароды са сценак кратара або вулканічных каналаў.
– Крышталі: мінеральныя фрагменты (напрыклад, плагіяклаз, піраксен), якія вызваляюцца з магмы.
Як утвараюцца піракластычныя пароды?
Утварэнне піракластычных парод — гэта серыя працэсаў: вывяржэнне → перанос → адклад → літыфікацыя. Этапы наступныя.
1) Фактары, якія выклікаюць выбуховыя вывяржэнні: ціск газу і глейкасць магмы
Выбуховыя вывяржэнні звычайна адбываюцца, калі магма багатая газам (вадзяная пара, CO₂, SO₂) і/або дастаткова глейкая, каб газ мог павольна выходзіць. У выніку нарастае ціск, што прыводзіць да выбуху. Магма разбіваецца на дробныя фрагменты, калі газ раптоўна пашыраецца — гэта падобна на тое, як страсянуць бляшанку з-пад газіроўкі, але ў велізарных маштабах і пры надзвычай высокіх тэмпературах.
На гэтым этапе ўтвараюцца такія матэрыялы, як вулканічны попел, лапілі, пемза, шлак, бомбы і блокі. Гэта асноўная сыравіна для піракластычных парод.
2) Выкід і перанос: выпадае ў выглядзе попелу або абвальваецца ў выглядзе піракластычных патокаў.
Пасля ўтварэння піракласты рухаюцца некалькімі спосабамі:
— Піракластычнае падзенне
Матэрыял выкідваецца ў атмасферу, а затым падае пад дзеяннем сілы цяжару. Дробны попел можа пераносіцца вятрамі на сотні кіламетраў, у той час як лапілі і бомбы падаюць бліжэй да цэнтра вывяржэння. Адклады радыеактыўных ападкаў звычайна даволі акуратна размяшчаюцца пластамі і пакрываюць паверхню.
– Піракластычныя шчыльныя плыні
Гэта перагрэтыя сумесі газу, попелу і абломкаў горных парод, якія хутка сцякаюць уніз па схілах — з высокай хуткасцю і маюць смяротны патэнцыял. Адклады, як правіла, больш масіўныя (не заўсёды акуратна размешчаныя пластамі), могуць пакрываць даліны і раўніны і часта ўтвараюць шырокія адклады.
– Піракластычны ўсплёск
Больш разрэджаныя і турбулентныя піракластычныя хвалі могуць пераадольваць тапаграфічныя бар'еры. Іх адклады часта маюць асадкавыя структуры, такія як крыжаваная слаістасць.
Гэты спосаб пераносу ўплывае на канчатковую тэкстуру горнай пароды : ці з'яўляецца яна дробнаслаістай, масіўнай, градуяванай або ўяўляе сабой «выпадковую» сумесь памераў.
3) Асадак: назапашваецца ў тоўстыя пласты
З часам піракласты назапашваюцца ў адклады. Адклады могуць мець таўшчыню ад некалькіх сантыметраў да дзясяткаў метраў у залежнасці ад памеру і месца вывяржэння. Адклады могуць запаўняць басейны, перакрываць рэкі або ўтвараць новыя раўніны. На гэтым этапе матэрыял усё яшчэ адносна друзлы (падобны да пяску, жвіру або попелу).
4) Літыфікацыя: ад рыхлых асадкаў да цвёрдых парод
Каб стаць горнай пародай, піракластычныя адклады павінны прайсці літыфікацыю праз:
– Ушчыльненне: нагрузка ад верхняга пласта цісне на асадак, так што пары памяншаюцца.
– Цэментацыя: мінералы, якія выпадаюць у асадак з вады (напрыклад, крэмнезём, кальцыт, цэаліт, гліна), «склейваюць» зярняткі разам.
– Зварка некаторых гарачых адкладаў: калі адклад ападае або цячэ, пакуль ён яшчэ вельмі гарачы, фрагменты вулканічнага шкла могуць зліпацца і злівацца разам. У выніку ўтвараецца больш цвёрды і кампактны звараны туф (ігнімбрыт).
Працэс літыфікацыі можа адбывацца адносна хутка ў геалагічным маштабе, асабліва калі адклады тоўстыя, гарачыя і хутка пахаваныя.
Распаўсюджаныя тыпы піракластычных парод
Вось некаторыя тыпы, якія часта сустракаюцца:
1. Туф
Піракластычныя пароды складаюцца пераважна з вулканічнага попелу.Туф можа быць ад дробнага да даволі грубага, у залежнасці ад памераў. Туф шырока выкарыстоўваецца ў якасці будаўнічага матэрыялу ў розных галінах, хоць яго трываласць адрозніваецца.
2. Ігнімбрыт (ігнімбрыт)
Звычайна ігнімбрыты ўтвараюцца з багатых на попел, перагрэтых піракластычных адкладаў, часта са зваранай тэкстурай, і могуць утвараць шырокія раўніны і служыць маркерамі буйных вывяржэнняў.
3. Піракластычная брекчыя
Складаецца з буйных вуглаватых фрагментаў (блокаў) або сумесі буйных фрагментаў у матрыцы попелу/лапілі. Паказвае на вывяржэнне або абвал, які ўтварае буйныя фрагменты.
4. Лапілійскі туф
Туф, багаты лапілі (зерні 2–64 мм). Тэкстура выглядае «плямістай», таму што буйнейшыя фрагменты ўбудаваны ў попелавую матрыцу.
Чаму важна вывучаць піракластычныя пароды?
Піракластычныя пароды важныя, таму што:
– Зафіксаваць гісторыю вывяржэнняў: па памеры фрагментаў, складзе і структуры пластоў геолагі могуць інтэрпрэтаваць тып вывяржэння і яго велічыню.
– Дапамога ў картаграфаванні вулканічнай небяспекі: адклады піракластычных патокаў і выпадзенне попелу паказваюць на тэрыторыі, якія пацярпелі і могуць зноў пацярпець.
– Карысныя як рэсурс: некаторыя піракластычныя адклады становяцца ваданоснымі гарызонтамі, мінераламі або прамысловымі пародамі; але яны таксама могуць быць далікатнымі і схільнымі да апоўзняў пры выветрыванні.
Закрыццё
Піракластычныя пароды — гэта пароды, якія ўтварыліся з фрагментаў вулканічнага матэрыялу ў выніку выбуховых вывяржэнняў. Гэтыя матэрыялы — ад попелу і лапілі да бомб і блокаў — пераносяцца попелападамі або піракластычнымі патокамі, затым асядаюць, ушчыльняюцца, цэментуюцца, а часам зварваюцца пад уздзеяннем цяпла, утвараючы ў рэшце рэшт цвёрдыя пароды, такія як туф, ігнімбрыт і піракластычная брекчыя. Вывучаючы піракластычныя пароды, мы не толькі разумеем геалагічныя працэсы, якія фарміруюць паверхню Зямлі, але і можам прасачыць сляды мінулых вывяржэнняў, каб прадказаць будучыя рызыкі.
Калі жадаеце, я магу адаптаваць гэты артыкул для школьных (прасцей), каледжскіх (больш тэхнічных) патрэб або дадаць прыклады піракластычных парод, знойдзеных у Інданезіі, разам з іх месцазнаходжаннем і характарыстыкамі.
