Вулканы. Состав магматических пород презентация

магматических пород. Первый определяют путем анализа порошка горной породы, а второй - при изучении шлифов под микроскопом.
Химический состав магматических пород представляют в виде перечня содержаний оксидов в массовых (весовых) процентах. Силикатные магматические породы состоят из следующих главных оксидов (цифры - интервалы содержаний в мас.%):
SiO2 --30-80 MnO--до 0.5 K2O--до 10
TiO2 --до 5 MgO--до 50 P2O5--до 2
Al2O3--до 30 CaO--до 30 H2O--до 10-15
Fe2O3+FeO--до 15 Na2O--до 15 CO2до 1-2
Твердые породы близки по составу к жидким магмам за исключением летучих компонентов (H2O, CO2), значитель-ная часть которых удаляется из расплава при затвердева-нии. Впоследствии магматические породы могут вновь обогащаться водой и углекислотой при образовании вторичных минералов: серпентина, хлорита, кальцита и др.

определяют не соотношения объемов, занятых разными минералами, а соотношения площадей в шлифах.
Первичные минералы, которые кристаллизуются из расплава, противопоставляются вторичным минералам, возникшим в процессе последующих преобразований твердой породы. Первичные минералы подразделяются на главные, второстепенные и акцессорные. Содержания главных минералов превышают 5 об.%, второстепенные минералы содержатся в меньшем количестве, а акцессорные минералы слагают единичные зерна. Они противопоставляются породообразующим минералам, составляющим основной объем пород (плагиоклаз, пироксен, кварц и др.).

часть пород названа по той мест-ности, где они были впервые описаны. Сохранились и некоторые названия, которые употреблялись в древ-ности рудокопами. Значение терминов раскрывается в петрографических словарях.
В настоящее время для классификации полнокристал-лических интрузивных пород используется их модаль-ный минеральный состав. Систематика же полу-кристаллических и стекловатых вулканических пород возможна лишь на химической основе. В связи с этим рекомендуется использовать две группы класси-фикационных схем. Одна из них основана на модальном минеральном составе и применима преимущественно для интрузивных пород, а другая имеет в основе химический состав и используется для систематики тех вулканитов, для которых нельзя установить количества слагающих их минералов.

по химическому составу

Вообще говоря, в основу систематики магматических горных пород можно положить содержания любого из присутствующих в них оксидов. Самыми распространенными являются классификации в координатах: SiO2-(Na2O + K2O), которые и используются для унификации номенклатуры горных пород. При дальнейшей детализации классифика-ционных схем принимаются во внимание содержания и других оксидов.

- как вулканических, так и интрузивных.

100% сухого вещества. По содержанию SiO2 выделены группы ультраосновных, основных, средних и кислых пород, а по суммарному содержанию Na2O + K2O - ряды щелочных, субщелочных (умеренно-щелочных) пород и пород нормальной щелочности.
Граница между породами нормальной и повышенной щелочности (субщелочными породами) проведена так, что в субщелочной ряд попадают вулканические и интрузивные породы, содержащие большое количество щелочных полевых шпатов и цветные минералы, богатые титаном. К щелочному ряду отнесены ультраосновные, основные и средние породы с щелочными минералами (фельдшпатоидами) – нефелином, лейцитом и др., а также кислые породы, содержащие натриевые цветные минералы: эгирин, рибеккит и др.
Следует помнить, что между группами, рядами, семействами магматических горных пород существуют постепенные переходы.

пород
Если нанести на любую классификационную диаграмму достаточно много точек, отвечающих составам магматических пород, то все выделенные на диаграммах поля окажутся заполненными, но плотность точек будет неравно-мерной вследствие неодинаковой распространенности пород разного состава. Максимальная плотность точек приурочена к полям основных и кислых пород в ряду нормальной щелочности. Название ряда как раз и отражает наибольшую распространенность изверженных пород с относительно низким суммарным содержанием Na2O + K2O. При этом среди эффузивов самыми распространен-ными являются базальты (группа основных пород), а среди интрузивных обра-зований - гранодиориты и граниты (группа кислых пород)

опасности не представляют, то ситуация с вулканизмом не такая, и он как раз может представлять серьезную опасность.
Вулканизм является глобальным явлением и может проявляться как на суше, так и дне океанов и морей. И если подводные извержения, за исключением небольших цунами, практически опасности собой не представляют, то наземные извержения часто приводят к катастрофам, и с ним связан целый ряд опасностей.

многих случаях вулканы расположе-ны вблизи густонаселенных районов, особенно в Средиземноморьи, и в Австралайзии: на Филиппинах, в Малайзии и Индонезии, а также на Карибах, на Камчатке и др. При этом характер опасностей различен для вулканов внутриплитного происхож-дения и для вулканов, связанных с конвергентными границами плит, с зонами субдукции.
Опасности, связанные с вулканами:
1. Истечение лавы;
2. Катастрофические взрывы
вулканов;
3. Пирокластические потоки;
4. Палящие тучи;
5. Подледные извержения;
6. Истечения горячих и холодных
газов;
7. Аэрозоли

внутриплитным вулканизмом, могут довольно быстро перемещаться в прост-ранстве. Их скорость достигает десятков километров в час, и они сжигают и уничтожают все на своем пути.
Таковы, например, лавы вулка-нов, образующих океанские острова, в частности, Гавайские.
Это крупнейшие в мире вулка-ны, высота которых достигает 9 км от дна океана до вершинного кратера. Постройки представ-ляют собой сложные сочетания потоков и туфовых покровов. Объем вулканических пород, связанных с отдельными крупными центрами, достигает сотен и тысяч км3..

базальтовые вулканы типичны и для континентальных рифтов, в частности, Байкальского. Обычно это крупные вулканы, похожие на гавайские, но могут быть и трещинные излияния, типичные, например, для Исландии, которая расположена на оси Срединно-Атлантического хребта и характеризуется высокой продуктивностью магмы.

справиться удалось – жители небольшого городка Хеймей на острове близ Исландии сумели в 1978 г. преградить путь лавовому потоку, отклонили его курс к океану и тем самым спасли свой город.

над ними мгновенно возникает огромное количество талой воды. Она устремляется вниз по склоны, образуя грязевые потоки (лахары), состоящие преимущественно из обломков вулканических пород, и все сметающие на своем пути.
Кроме того, в жерле вулкана могут скопиться тяжелые вулканические газы, преимущественно СО2, которые, стекая по склону, также могут привести к значительным человеческим жертвам. Это случилось не так давно в районе вулкана Ньоньо в Восточной Африке (люди задохнулись из-за отсутствия кислорода).
Кстати, в США, в штате Невада существует Долина Смерти, где из-за мощного слоя углекислого газа на ее дне погибают собаки, сопровождающие путников; та же участь ждет и самих людей, если они неосторожно лягут спать в понижениях рельефа.

траппо-вые области. К их числу относится крупнейшие в мире Сибирские траппы размером около 1 млн. км2, когда на поверхность вылилось целое море расплава.
Эти траппы формировались на границе перми и триаса, около 240-250 млн. лет назад. Многие иссле-дователи считают, что с ними связано массовое вымирание палеозойской фауны и флоры.
Столь масштабные извержения должны были привести к нарушению состава атмосферы, ее запылению вулканическим пеплом и аэрозоля-ми, уменьшению инсоляции поверх-ности суши и изменению климата, а именно - похолоданию.
Кстати, вымирание динозавров также связывается с подобными явлениями на границе мезозоя и кайнозоя, когда формировались траппы Декана в Индии.

они могут наблюдаться как на континентах, так и формировать огромные подводные лавовые плато в океанах, возвышающиеся на 1-2 км над уровнем их дна. К их числу относится крупнейшее подводное плато Онтонг-Джава площадью около 2.5 млн. км2.

суперплюмов, начинающихся на границе жидкого железного ядра и силикатной мантии. Их головные части растекаются в толще литосферы, обеспечивая однородный одновременный однородный вулканизм на огромных территориях. Конечно, плавится не весь этот материал – на поверхности суперплюмов возникают протуберанцы (вторичные плюмы), и именно в их головных частях происходит частичное плавление и возникают конкретные магматические системы.

магматизма, кото-рый связан с деструктивными (конвергентными) границами плит. Такие вулканы располага-ются над зонами субдукции, обычно в островных дугах.
Эти взрывы, сопровождаемые выбросом в атмосферу огромно-го количества пирокластики (измельченных продуктов взрыва) и газов, палящими тучами, пирокластическими потоками и т.д. Это может приводить и часто приводит к огромным человеческим жертвам и материальным потерям, а также оказывают существенное, а в ряде случаев - долгосрочное, влияние на атмосферу и климат Земли.

начале 21 столетия

г.

Извержение вулкана Пик Сарычева, о. Матуа, Курильская дуга,
июнь 2009 г.

Пароксизмальная фаза извержения.

На половине острова Матуа уничтожена растительность.

Объем изверженного материала не менее 100 млн мз.

следующим фактам. Так, сравнительно небольшой взрыв вулкана Сан-Хеленс на северо-западе США в 1980 г. опустошил площадь в радиусе 29 км от вулкана, вызвав пепловые тучи, оползни, грязевые потоки и наводнения; извержение продолжалось 2 месяца.
При взрыве вулкана Кракатау (Индонезийская дуга) в 1883 г. в атмосферу было выброшено 20 км3 пемзы и пепла.
Еще большие масштабы, имело извержение вулкана Тамбора в той же дуге в 1815 г., когда в атмосферу было выброшено 150-180 км3 пирокластики, Извержения таких вулканов, вследствие выброса в стратосферу большого количества пыли и газа, привели к существенному, на 0,5-0,8°С, понижению средней температуры воздуха на Земле в течение 1-1,5 лет.
Как показало изучение извержения вулкана Эль-Чичон в Мекси-ке в 1982 г., в продуктах подобных взрывов может присутство-вать большое количество серы, окисляющейся до серной кисло-ты и способной образовать долгоживущую туманную пелену. Подобные аэрозоли также оказывают экранирующее влияние на солнечную радиацию, приводя к снижению средней температуры на 0,2°С; количество сернокислотного аэрозоля в этом случае было оценено в 20 млн. т.

км и нередко приводит к катастрофическим последствиям. К их числу относится извержение вулкана Везувий, погубившее в начале новой эры римские города Геркуланум и Помпеи.
Из последних таких катастрофических извержений можно отметить извержение вулкана Пинатубо в Индонезии, также сопровождавшееся большими жертвами и разрушениями. Катастрофические извержения могут продолжаться месяцами, сильно усложняя спасательные работы.
Как я говорил на одной из прошлых лекции, в результате взрыва на месте вулкана может возникнуть крупная депрессия, ограниченная дугообраз-ными разломами – кальдера. В центре кальдеры может расти новый купол, как это видно на примере вулкана Медисин-Лейк на западе США.

Например, объем кальдеры Санторин в Эгейской дуге равен 1500 км3.
Кстати, некоторые исследо-ватели считают, что именно здесь располагалась Атлан-тида, уничтоженная при взрыве вулкана.

с ним расположены два спящих вулкана – Корякский и Авачинский, который последний раз извергался около 60 лет назад. Так что у этого города опасное соседство.

часто возникают облака тонкого пепла и аэрозолей, т.е. мельчайших взвешенных частичек пепла, которые попадая в турбины самолетов, быстро выводят их из строя. Вот так выглядит спокойное извержение вулкана Этна на Сицилии. По этой причине аэропорт Анкоридж на Аляске считается опасным, и трассы самолетов рассчитываются исходя из розы ветров.

выдавливают-ся в форме куполов и даже пиков

Так, на о. Мартиника в Карибском архипелаге формированию пика в 1902 г. предшествовала палящая туча, образованная раскаленными вулканическими газами с мелкой пирокластикой. Эта тяжелая смесь скатилась по склону вулкана со скоростью курьерского поезда и сожгла на своем пути расположенный на удалении 15 км от него город Сен-Пьер. В живых остался только один заключенный местной тюрьмы, посаженный в подвал за плохое поведение. Ему еще повезло, что палящая туча прошла быстро, иначе он был бы отравлен вулканическими газами.

представляют наибольшую опасность для человека. Поэтому изучение механизма катастрофических взрывов является одной из важных задач петрологии. При этом требуется объяснить как катастрофический масштаб взрывов, так и продолжительность самого взрывного процесса, длящегося нередко от 2 до 4-х месяцев.
Большинство исследователей связывают возникновение катастрофичес-ких извержений с резким увеличением объема магмы в малоглубинном очаге за счет дегазации, ретроградного кипения магмы при снижении температуры и давления. Имеющиеся на этот счет представления предполагают: 1) взрыв в результате проникновения в магматический очаг грунтовых вод, 2) взрыв в результате обрушения вулканического конуса, 3) внедрение в вулканический очаг газонасыщенной базальтовой магмы, 4) вскрытие такого очага трещинами-каналами и т.д.
Однако все это не объясняет ни масштабов, ни длительности процесса, который может продолжаться месяцами, а также не вскрывает конкретного механизма массового образования пузырьков газа, необходимого для такого взрыва. Подобные факторы действительно могут оказывать определенное влияние на ход конкретного извержения, например, появление трещин в кровле может объяснить возникновение «палящих туч», но не в состоянии обеспечить катастрофический масштаб самого извержения.

о причинах высокой газонасыщенности распла-вов, ни о механизме практически одновременного выделения пузырьков газа сразу в значительном объеме, так как образование новой поверхности требует значительных энергетических затрат. Это характерно для любого фазового перехода, в том числе и ретроградного кипения расплава. Поэтому массовое образование зародышей новой фазы (кристаллов, зародышей плавления, газовых пузырьков) в ранее гомогенной среде возможно только после преодоления определенного энергетического барьера. Затем процесс приобретает уже объемный характер, так как идет в поле устойчивости новой фазы.

Таким образом, необходимым условием для длительного катастрофического взрыва является наличие как пересыщенного летучими расплава, так и некоторого энергетического импульса, своего рода "спускового крючка" процесса, обеспечивающего именно массовое быстрое образование зародышей газовой фазы.

и дацитовыми расплавами, где газовая фаза представлена главным образом водой.
Согласно экспериментальным данным, растворимость воды и СO2 в расплавах как основного, так и кислого составов возрастает с давлением.
Однако, в отличие от воды, раствори-мость СО2 в значительной мере зависит от состава расплава. Она максимальна в расплавах основного состава и минимальна - в породах кислого и среднего составов, которые характерны для катастрофических извержений.
Из тех же экспериментальных данных следует, что растворимость воды в расплавах особенно кислого состава, при понижении давления остается практически постоянной до достижения величины порядка 1 кбар, после чего резко снижается. В отличие от воды, растворимость СО2 при снижении давления уменьшается равномерно.

меньше 3-4 км, вследствие резкого падения растворимости воды, расплав может оказаться пересыщенным Н2О. В таком случае он представляет собой своего рода "гремучую смесь", готовую в любой момент взорваться в результате быстрой дегазации.
Однако, как следует из экспериментальных данных, даже пересыщенный водой расплав сам вскипать не будет, а если и вскипает, то по принципу пенообразо-вания, как это имеет место при извержениях внутриплитных базальтов, где образуются шлаковые конуса.
Для того чтобы началось массовое выделение пузырьков газа, требуется механическое воздействие ударного типа: расплав необходимо резко подвергнуть давлению (сжать), а затем также резко это давление сбросить. В таком случае выделение газовых пузырьков начинается сразу во всем объеме.
По-видимому, этот механизм применим и к катастрофическим извержениям вулканов. Насыщенный летучими расплав в неглубокой приповерхностной камере может взорваться в результате мощного землетрясения, когда при проходе ударной волны давление резко повышается и так же резко сбрасывается при прохождении следующей за ней волны разряжения. Затем удар от самого взрыва будет провоцировать следующий взрыв и так будет продолжаться вплоть до полного исчерпания расплава в магматическом очаге.
Необходимо отметить, что взрывы вулканов не имеют ничего общего со взрывами пиротехнических материалов и атомными взрывами, где ведущую роль играют цепные реакции. Здесь взрывные явления связаны с массовым образованием пузырьков газа и детонацией, вызванной как сейсмическими толчками, так и самими взрывами.

вулканизм, кроме Земли, известен только на спутнике Юпитера – Ио.
Вулканизм Ио весьма специфичен – по-видимому, расплавы там очень богаты серой. Взрывы выбрасывают материал на высоту до 500 км со скоростью 3200 км/час. Сами продукты вулканизма, вероятно, представлены жидкой серой или серо-силикатным расплавом.

земной группы – Венере, Марсе, Луне и, по-видимому, Меркурии, который пока еще мало изучен.

Больше всего информации имеется о составе магматических пород Луны, где побывал человек и откуда американскими и советскими космичес-кими миссиями доставлены на Землю образцы пород. Согласно этим данным, как я уже говорил, древнейший магматизм Луны имел место 4.4-4.0 млрд. лет назад на лунных материках. Он был представлен низко-Ti породами, близкими к зем-ным породам палеопротерозойской кремнеземис-той высоко-Mg серии.
В интервале 3.9-3.8 млрд. лет назад появились крупные депрессии лунных морей с сильно уто-ненной корой, залитые базальтами. Большинст-во исследователей связывает их происхождение с ударами крупных метеоритов. Однако эти базальты имеют геохимические характеристики плюмового магматизма (высокие Ti, Fe, Nb и др.), и, вероятно, являются аналогами земных океанов или крупных изверженных провинций.

уже «мертвой» планетой. Как и Земля, она образована крупными возвы-шенностями («землями»), сложен-ными древним легким «континента-льным» материалом, и более моло-дыми обширными равнинами, зали-тыми базальтами. Если осушить океаны Земли, то получится такая же картина. Вулканизм на Венере был наиболее интенсивным из всех земных планет – здесь выявлены сотни тысяч потухших вулканов. Наиболее крупным из них является вулкан Маат высотой около 9 км, т.е. такой же как Мауна Лоа на Гавайях.

крупные возвышенности, сложенные древним легким материалом, и огромные низменные равнины, залитые базальтами.
На Марсе расположены крупнейшие в Солнечной системе вулканы: Олимпус, Арсия, Повенис и Аскраус. Высота наиболее крупного из них – Олимпус, достигает 27 км, что почти в три раза превышает высоту Эвереста.
Эти вулканы также весьма близки по строению, и, по-видимому, составу, к крупнейшим внутриплитным вулканам Земли, таким как Гавайские вулканы Мауна Лоа и Мауна Кеа, но превышают их в три раза по высоте.
.

этом характер опасностей различен для вулканов внутриплитного происхождения и для вулканов, связанных с конвергентными границами плит, с зонами субдукции. Если основными опасно-стями, связанными с внутриплитным вулканизмом является истечение лав и вулканических газов, то извержения надсубдук-ционных вулканов могут сопровождаться катастрофическими взрывами, пеплопадами, а также «палящими тучами».
Оба типа извержений могут сопровождаться наводнениями за счет плавления ледников и грязевыми потоками. Извержения подводных вулканов непосредственной опасности не несут, хотя и могут вызывать небольшие цунами.
Интенсивный наземный вулканизм крупных изверженных провинций может привести к существенным изменениям климата вследствие запыления атмосферы мелким пеплом и аэрозоля-ми, а также понижения содержания кислорода в атмосфере за счет выброса огромного количества СО2. И то и другое может привести к массовому вымиранию живых организмов, не успевающих приспособиться к новым условиям.

принципы классификации магматических горных пород
2. Внутриплитный магматизм континентов и океанов
3. Магмообразование в мантии и коре и его причины; понятия ликвидуса и солидуса
4. Кристаллизационная дифференциация магм
5. Главные геодинамические обстановки и связанные с ними типы магматизма
6. Современный магматизм на границах литосферных плит
7. Магматизм в современных конструктивных, или дивергентных обстановках
8. Вещественный состав мантийных пород, принципы их классификации
9. Типы вулканов, связанных с разными геотектоническими обстановками
10. Принципы классификации метаморфических пород: понятие метаморфических фаций
11. Эволюция магматизма в истории Земли
12. Магматизм в современных деструктивных, или конвергентных обстановках (зоны субдукции)
13. Земная кора континентов и океанов

провинции континентов и океанов (траппы)
16. Мантийные плюмы – что такое
17. Формирование крупных расслоенных интрузивов
18. Строение и магматизм современных континентальных рифтов
19. Понятие метаморфизма; какие типы известны
20. Главные опасности, связанные с вулканической деятельностью.
21. Понятие метасоматизма, отличия от метаморфизма
22. Главные породообразующие минералы
23. Катастрофические взрывы вулканов, чем вызываются
24. Структуры и текстуры горных пород
25. Внутреннее строение Земли
26. Магматизм планет земной группы