|
Научная конференция ЛОМОНОСОВСКИЕ
ЧТЕНИЯ
Апрель 2003 года, Секция ГЕОЛОГИЯ,
Подсекция: Инженерная и экологическая геология.
В.М. Ладыгин, Ю.В. Фролова
Вулканизм, как проявление эндогеных
процессов, существовал на протяжении всей истории развития Земли. Это подтверждается
наличием вулканических пород всех возрастных диапазонов - начиная от архея до
настоящего времени. Таким образом, вулканические породы несут информацию о строении
и эволюции недр Земли.
На кафедре инженерной и экологической
геологии собрана представительная коллекция вулканических пород (от архея до
современного возраста, из различных геодинамических обстановок и регионов Земли),
и создана база данных их петрофизических свойств. База охватывает около 5000
образцов и включает 20 показателей петрофизических свойств, а также петрографические
и геологические характеристики пород. Созданная база данных позволила детально
изучить свойства вулканитов, их природу, зависимость от различных факторов.
Сравнение древних и современных
пород показало, что одним из основных их отличий является степень и характер
вторичных преобразований. Тогда как остальные характеристики - химический состав
(за очень редким исключением - в настоящее время, по-видимому, не образуются
коматииты), структура, текстура, строение потоков и массивов, - практически
одинаковы. В связи с этим, изучение современных эффузивов дает возможность не
только понять и прогнозировать процессы вулканизма, происходящие в настоящее
время на Земле, но и познать характер вулканических и метаморфических процессов,
произошедших на той или иной территории в течение всей истории развития Земли.
Как известно, образование вулканической
породы начинается с процесса излияния жидкой расплавленной магмы на поверхность
Земли. Однако подготовка этого процесса, существенно влияющая на конечный продукт
(вулканические породы) начинается глубоко в недрах Земли. По глубине заложения
выделяют мантийные и коровые магматические очаги, дающие различные по составу
магмы, что приводит к образованию всего многообразия вулканических пород от
ультраосновных до кислых.
В процессе излияния расплава на
поверхность Земли образуются потоки и покровы, имеющие наиболее часто двух-трехчленное
строение, выраженное чередованием массивных и пористых эффузивов. Для последних
характерны открытые поры различной конфигурации, размера, количества и положения
в потоке. Количество порового пространства меняется от 1-2
до 60-70 % объема породы. Пористость является главным фактором, влияющим на
петрофизические свойства четвертичных вулканитов. Она непосредственно определяет
величины плотностных характеристик (плотность, величину пористости, водопоглощение),
а также упругие и прочностные характеристики. Пористое сложение породы сохраняется
в течение длительного времени (до несколько миллионов лет), до того момента,
пока различные процессы - гравитационные (платформы), тектонические, вызывающие
опускание территории на глубину, в зону воздействия температуры, давления, термальных
вод, не вызовут заполнение пор и преобразование первичных минералов вторичными.
Это одно из главных отличий четвертичных вулканитов от более древних, которое
вызывает и различия в петрофизических свойствах и их зависимость от различных
геолого-минералогических факторов. Это касается как эффузивов, так и рыхлых
обломочных образований, образующих мощные толщи несцементированных отложений,
которые лишь под воздействием тех же вторичных процессов переходят в туфы.
Как показали исследования, помимо
видимых пор, при окончательном застывании расплава и перехода его из жидкого
в твердое состояние, в процессе уменьшения объема, происходит образование как
макротрещин (столбчатая, шаровая отдельность), так и мельчайших микротрещин.
Микротрещиноватость впервые была обнаружена у современных эффузивов Камчатки
при исследовании причин аномально низких значений скоростей упругих волн (Vp~2-3
км/с), существенно отличающихся от более древних вулканитов той же пористости.
Микротрещины были выявлены при изучении полированных образцов насыщенных люминофором
в люминесцентном микроскопе. Размеры микротрещин составляют доли микрона. Дальнейшие
исследования эффузивов в различных регионах (Камчатка, Исландия, Новозеландские
островные дуги, Канарские острова, М. Кавказ) показало, что аналогичные микротрещины
образуются повсеместно и характеризуют именно современные и реже, позднеплейстоценовые
вулканиты. Следует отметить, что микротрещиноватость влияет только на значения
скорости упругих волн, но, по-видимому,
не оказывает воздействия на прочность пород.
С течением времени в эффузивах
(Q3 -Q1) микротрещиноватость
исчезает (это косвенно подтверждается увеличением скоростей упругих волн до
4-5 км/с), но, возможно, в породе остаются зоны "разуплотнения", облегчающие
фильтрацию гидротермальных растворов при метасоматических и метаморфических
процессах.
Сравнение петрофизических показателей
вулканитов, образованных в разных тектонических обстановках и РТ-условиях выявили
заметные их различия.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (проект
03-05-64842).
|
