Файл: Борисов, О. Г. Экструзии и связанные с ними газо-гидротермальные процессы.pdf

ное жерло снова приоткрылось. В проломе кратера начал образо­ вываться новый лавовый купол, который у своего основания дал короткий лавовый язык.

Изучение динамики активности вулкана Мерапи показываем что средняя продолжительность активного состояния с 1806 по 1948 гг. (Ван-Беммелен, 1957) длилась 2,58+0,32 года, а периоды покоя составляли 3,29+0,59 года. Периоды активности длились от 1 до 7 лет, а покоя-— от 1 до 12 лет. Формирование экструзивного купола Мерапи падает на наиболее длительные периоды активного состояния: от 3 до 7 лет. Исключение составляют лишь последние годы.

73

Формирование купола вулкана Безымянного продолжается 15 лет без перерыва. Однако время его роста приурочено к перио-

ется два раза в год — весной и осенью. Вулкан как бы отмечает дни своего рождения: активизация его деятельности после столетий покоя началась осенью 1955 г., а извержение произошло весной 1956 г. И с тех пор в эти два периода вулкан «оживает».,

Можно привести еще ряд примеров унаследованного развития куполов. К ним относится и вулкан Шивелуч. Вулканическое со­ оружение «Центральный Шивелуч», или «кратерная вершина», об­ разовано десятками куполов, последним из которых является купол Суелич, уничтоженный взрывом при извержении вулкана в 1964 г.

Возможны случаи, когда при закупорке центрального кратера экструзивной лавой вулкан возобновляет свою активность с обра­ зованием бокового кратера. В этом случае возможно зарождение на склоне старой вулканической постройки нового вулкана, нача­ ло которому часто дает экструзия лавы. Так было с вулканами Безымянным, возникшим на склоне вулкана Камень; Большая Зи­ мина, возникшим на склоне вулкана Горный Зуб; Желтым, воз­ никшим на склоне вулкана Кихпиныч и др.

Приведенные примеры вполне убедительно показывают, что экструзивные куполы могут быть как одноактными, так и много­ актными вулканическими образованиями, а экструзия лавы есть

Одним из важнейших свойств, влияющих на условия образова­ ния экструзивных куполов, является вязкость лавы, т. е. сопротивле­ ние, которое жидкая среда оказывает усилиям разъединения частиц. Вязкость определяют иногда как внутреннее трение. Вязкость при­ родных магм зависит от температуры, давления и химического со­ става. При одинаковой температуре основные, а также богатые летучими магмы имеют более низкую вязкость, чем кислые магмы. Отсюда следует, что экструзивные куполы должны быть сложены кислыми породами.

Вязкость как функция химического

и минералогического состава экструзивных лав

Дациты, риолиты (липариты), трахиты и фонолиты являются преобладающими лавами куполов. Не менее значительна и роль андезитов. В то же время при сравнительно низкой температуре,

пературе 1320° С, а заканчивается плавление при 1440° С. Показа­ тель преломления стекла 1,484—1,492. Таким образом, по показа­ телю преломления стекла основной массы порода должна быть отнесена к андезито-базальтам, а по сферолитам — к липаритам. Стекло, полученное при плавлении средневзвешенного образца, имеет показатель преломления, равный 1,525, что отвечает андези- то-дацитам.

Лавы дацитового потока с вулкана Зимина начинают плавить­ ся при 1050° С, показатель преломления 1,510—1,530; экструзивные лавы начинают плавиться при температуре 1215° С и имеют пока­ затель преломления стекла 1,530—1,535. Показатель преломления стекла андезитовых лавовых потоков 1,550—1,575, а андезитовых куполов—1,560. Таким образом, показатель преломления стекла отражает состав пород, но не тип лавы. А вот температура начала плавления четко разграничивает тип лав, однозначных по химиче­ скому составу.

зывает, что действительно доля потенциального кварца в породах

ноземе. Среди андезитовых куполов пироксеновые преобладают над роговообманковыми, а среди пироксеновых андезитов — гипер­ стеновые над авгитовыми. Дациты, в противоположность андезитам, более богаты порфировыми выделениями роговой обманки и слюды, чем пироксена. По нашему мнению, и эти минералогические осо­ бенности не определяют вязкости экструзивной лавы.

Отметим одну деталь. Различие в вязкости эффузивной и эк­ струзивной лав тем меньше, чем выше общая плотность лавы. В чем причина? Пока ответить на этот вопрос весьма затрудни­ тельно. Большинство исследователей сходятся на том, что на вяз­ кость лав в значительной степени влияет содержание кремнекислоты и глинозема. Так, например, опыты по изучению влияния закономерного изменения состава шлака при постоянной температу­ ре на его вязкость (Гинзберг, 1951) показали, что примесь окиси магния в шлаках может значительно понизить вязкость. Точно так же глинозем, вводимый как примесь в небольшом количестве, понижает вязкость; наоборот, значительное увеличение его со­ держания резко повышает вязкость, как и кремнекислота. Особен­ но это заметно при уменьшении содержания окиси магния.

Авторы провели опыты по плавлению пород для получения искусственных стекол. Базальты с низким содержанием кремнекислоты (48,0—52,0%) и глинозема (14,0—-15,0%) и высоким со­ держанием железа (до 12%) легко образовывали шарик из жид­ кого стекла. В то же время базальты с содержанием глинозема около 18,0% и железа 8,0—9,0% капли не образовывали, а «раз­ мазывались» по поверхности электрода. Дациты с содержанием 64,5% кремнезема, 19,0% глинозема и 3,4% железа вообще не растекались, а образовывали шлакообразные скопления.

7G

Некоторые авторы характеризуют изменение вязкости лав, образующих вулканические постройки, индексом вязкости (Лейден, 1936), который является сложной функцией всего состава породы. Однако, как показывает в своей работе В. И. Влодавец (1958), этим индексом невозможно воспользоваться для определения влия­ ния химического состава лав на вязкость потоков и куполов.

Таким образом, ни общий химический, ни минералогический составы эффузивной лавы не могут служить надежным индикато­ ром различия лавовых потоков и экструзивных куполов.

Температура и газонасыщенность экструзивной лавы

Различные по химическому и минералогическому составу лавы становятся твердыми при одном и том же коэффициенте вязкости. Но этого состояния основные лавы достигают при более низкой температуре, а кислые — при более высокой (рис. 15), а это значит, что при прочих равных условиях на поверхности температура становления (а соответственно и увеличение вязкости) кислых лав значительно выше, чем у основных. Но в таком случае, почему же не все основные лавы дают потоки, а кислые — куполы?

По данным Ф. Вольфа (Wol'lf, 1940), переход базальтовой лавы Килауэа, содержащей 22,74% газов, из жидкого состояния в пластичное происходит при температуре 740° С и при коэффициен­ те вязкости (lgr)), равном 7, а переход из пластичного состояния

77