авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |

Вулканогенно-осадочный литогенез в наземной рифтовой зоне исландии

-- [ Страница 3 ] --

В литературе существует представление, что межбазальтовые горизонты красно-коричневого цвета (red beds), образовавшиеся на переотложенных ветром пеплах, являются почвенными образованиями, отражающими климатические условия значительно более теплые современных, сходные с латеритами [Saemundsson, 1978; Roaldest, 1883, Einarsson, 1994]. Проведённое нами исследование не подтверждают такой точки зрения. Межбазальтовые отложения красного цвета не имеют признаков почвообразования. Даже в самых мощных горизонтах (11,5 м) отсутствует вертикальная зональность, характерная для отложений, преобразованных почвенными процессами. Условия формирования “красных горизонтов” (red beds) базальтовой тефры или осадочных пород с участием сидеромеланового стекла установлены вполне определенно. Появление красного цвета в этих отложениях, связано с термическим воздействием излившихся на них лав.

Глава 5. Изменение пород на поверхности земли

и при воздействии низкотемпературных подземных вод

При изучении особенностей гидротермальной минерализации вулканитов на поверхности земли и глубоко в толще пород важно было выяснить, как долго вулканический материал, после извержения на поверхности земли или под водой, остаётся неизменённым, если на него не было воздействия нагретых подземных вод? Был проанализирован имеющийся в литературе и собственный материал о составе наземных и подводных лав и гиалокластитов, образовавшихся при извержении базальтов в мелководных озёрных, ледниково-озёрных и морских обстановках, а также на контакте расплава с водой и паром на поверхности земли. Полученные результаты показали, что кристаллические разности базальтов вне зоны воздействия нагретых вод длительное время (миллионы лет) остаются неизменёнными. Все минеральные образования, заполняющие газовые полости и трещины в наземных и подводных вулканитах, являются вторичными, образовавшимися после консолидации расплава.

В работе рассматривается пример взаимодействия базальтового расплава с водой в поверхностных условиях на примере вулканитов, сформировавшихся в зоне фреатических эксплозий на лавовом потоке. Исследованы особенности строения двух мощных лавовых покровов, заполнивших обширное обводнённое понижение в рельефе. Лавовое озеро молодого потока Лаксау, образовалось около 2000 лет назад, заполнив болотистое понижение на территории современного озера Миватн. Канатная структура на поверхности лав свидетельствует о большой подвижности расплава, вытекавшего из лавового озера и распространившегося вниз по долине реки на большое расстояние. Поток базальтовой лавы мощностью около 15 м во время фреатических взрывов и эксплозий подвергался интенсивному воздействию поверхностных вод и пара. Свидетелями этого являются многочисленные шлаковые конуса фреатических эксплозий и лавовые колоны, образовавшиеся в месте прорыва и быстрого охлаждения и консолидации расплава паром. Все породы здесь остались свежими, минералы вкрапленники (плагиоклазы и оливины) не имеют следов изменения. Мельчайшие газовые полости (визикулы) в лаве и в тефре фреатических эксплозий остаются пустыми. Результаты химических анализов свидетельствуют об отсутствии окисления и изменений в лавах и тефре, испытавших воздействие горячего пара и экспонировавшихся на поверхности земли в течение 2000 лет

Не обнаружено изменения состава базальтов, образовавшихся при подлёдных (подводных) извержениях. Верхняя и нижняя части крупных лавовых подушек отличаются по структуре: в нижних частях крупные газовые полости вытянуты вертикально, а в верхних зоны крупной везикульярности распределены согласно с рельефом поверхности подушки. Это связано с разной скоростью остывания и консолидации расплава в разных частях крупной подушечной отдельности. В верхней части, остывавшей быстрее, консолидация расплава происходила с поверхности, а в нижней медленнее в результате чего и газовая фаза могла дольше проникать вверх через расплав. Подушечные лавы не содержат вторичных минералов и не имеют признаков химического изменения (окисления) во время или после извержения. Содержание воды в базальтах в нижней и верхней частях лавовых подушек практически одинаково. Нижние части подушек обогащёны крупными кристаллами оливина и отличаются повышенным содержанием MgO, что определенно указывает на низкую вязкость расплава и возможность гравитационного оседания кристаллов оливина.

Изучение современных лав и тефры вулкана-острова Суртсей (извержение в 1963-66 гг.) также не даёт оснований согласиться с представлением о том, что при активном контакте базальтового расплава и воды (пара) происходит изменение состава расплава и формирование вещества, предшественника глинистых минералов [Шутов, 1982; Коссовская и др., 1982; Peacock, 1926 и др.]. Исследование гиалокластики на сканирующем микроскопе показало, что закалочное сидеромелановое стекло даже в самых мелких фракциях остаётся свежим. Сопоставление химического состава сидеромелановой гиалокластики и лав наземных извержений подтвердило их полное тождество и отсутствие следов воздействия воды на расплав в момент гидроэксплозий.


Палагонит и процесс палагонитизации

Исследовались особенности состава и распределения петрогенных элементов в закалочном сидеромелановом стекле и на начальной стадии его изменения на поверхности земли в современных климатических условиях и в толще движущегося льда, а также в обстановке гидротермального воздействия. Эта стадия изменения сидеромеланового стекла, рассматривающаяся во многих работах, называется палагонитизацией, а формирующееся вещество палагонитом.

Палагонит вещество непостоянного химического состава характерный продукт вторичного изменения базальтового закалочного стекла, широко распространенного на дне океанов и в составе вулканитов на океанических островах. Образование палагонита происходит как в водных условиях, так и на суше, в зоне изменения гиалокластитов и корок закалки на поверхности канатных и подушечных базальтов. Исследование вулканических стекол разного состава показало, что палагонит это продукт изменения только базальтового закалочного стекла сидеромелана. Анализ взаимоотношения сидеромелана, палагонита и комплекса вторичных минералов определённо указывает на эпигенетический характер процесса палагонитизации [Гептнер, 1977б]


Состав, структура и условия образования сидеромелановых стекол.

Сидеромеланом называется прозрачное и полупрозрачное базальтовое стекло, в котором рудные минералы отсутствуют полностью или встречаются очень редко, в то время как валовое содержание железа достигает 10, а иногда и более процентов. Предполагается, что генетическая связь палагонита и сидеромелана обусловлена существованием слабых структурных связей в силикатном каркасе этого типа стекла и равномерным распределением в нём большей части железа в виде легко окисляющейся двухвалентной формы.

Постепенный переход закалочного сидеромеланового стекла в тахилитовый тип породы и в раскристаллизованные базальты неоднократно наблюдался в шлифах при изучении даек, на поверхности субаэральных и субаквальных лавовых тел, крупных обломков субаэральной тефры вулкана и пульверизационных гиалокластитов.

Сходство сидеромелановых стекол и генетически связанных с ними базальтов подтверждено при исследовании химического состава подушечных лав, гидроэксплозивных сидеромелановых туфов и субаэральных потоков толеитовых базальтов, слагающих единый интрагляциальный вулканический комплекс трещинного извержения (хр. Каульфстиндар юго-западная Исландия), а также для сидеромелановой гидроэксплозивной тефры, стеклянной фазы обломков тефры и лав щелочных оливиновых базальтов наземного этапа извержения вулкана-острова Суртсей (1963-67 гг).

Распределение петрогенных элементов в стекле. Сравнительный анализ характера распределения петрогенных элементов в корке закалки и в подушечных лавах показал, что все петрогенные элементы могут быть разделены на две группы: элементы, распространенные в стекле и минералах вкрапленниках, и элементы, которые концентрируются только в стекле. К первой группе относятся Si, Al, Ca, Na, Fe и Mg, а ко второй Ti и K. Si и Ca довольно равномерно распределены между стеклом, пироксенами и плагиоклазами, а Al и Na значительно больше в плагиоклазах, чем в стекле. Fe, Mg, Ti и K равномерно распределены в стекле, а в оливинах и пироксенах содержание Mg по сравнению со стеклом резко увеличивается. Ti и K в плагиоклазах, пироксенах и оливинах отсутствуют [Гептнер, Селезнева, 1979].

Палагонитизация сидеромеланового стекла. Палагонитом предложено называть вещество, формирующееся при гидратации и частичном выщелачивании, химически и структурном изменении сидеромелана. Химический состав палагонита непостоянен, т.к. степень гидратации и интенсивность выноса различных элементов из стекла зависят от того, в каких условиях они происходят (температура, химический состав и минерализация соприкасающихся со стеклом вод).

В обстановке интенсивной палагонитизации, когда обломки сидеромелана оказываются измененными почти полностью, внешний контур обломков, замещенных сначала палагонитом, а потом глинистыми минералами, остается неизменённым, четким, а заключенные в него вкрапленники оливина, пироксена или плагиоклаза часто сохраняются свежими. По микроструктурным особенностям выделяются зональный и незональный (чешуйчатый) типы палагонита. На контакте с сидеромеланом часто образуется крупнопористый палагонит. Этот тип палагонита назван “корешковым” [Гептнер, 1977б]. Детальное исследование на сканирующем микроскопе показало, что формирование палагонита с подобной структурой может быть связано с деятельностью бактерий, участвующих в разрушении стекла.

При исследовании процесса преобразования закалочного стекла и замещения его палагонитом в зоне воздействия на стекло нагретой воды установлено, что малоподвижными, практически не распространяющимися за пределы изменяющегося стекла были Ti и Fe. Перераспределение и концентрация титана отмечена только в зоне “корешковой” палагонитизации. Согласно полученным данным при формировании палагонита в гидротермальных условиях из стекла выносятся только (или в основном) Mg, Na и Ca. Остальные петрогенные элементы сидеромеланов практически полностью наследуются палагонитом, а это означает, что значительная часть компонентов, слагающих минералы цемента, запечатывающих гиалокластиты, поступала в зону изменения породы с гидротермальными растворами.

При изменении пород в зоне воздействия пресных нагретых вод смектиты и цеолиты образовались позже палагонита и цементируют палагонитизированные обломки гиалокластики. Это определенно указывает на то, что формирование минералов, цементирующих рыхлую гиалокластику, произошло в основном за счет элементов, принесенных гидротермами. Вторичные минералы в крупных межзерновых пространствах нередко образуют стратиформные полосчатые выделения, которые “притыкаются” к зоне палагонитизации. Подобные соотношения свидетельствуют о существовании перерыва между образованием палагонита и комплексом вторичных минералов цемента в гиалокластитах.

Изменение базальтового стекла в зоне выветривания и в толще движущегося льда

При изучении палагонитизации в зоне выветривания анализировалось сидеромеланове стекло современного извержения вулкана Суртсей, а также стекло тефры из горизонта в зоне абляции, базальтовая тефра из скважины, пробуренной в толще ледникового покрова, и тефра подлёдного извержения вулкана Катла (1357 г.), залегающая на прибрежной низменности в слое болотистой почвы.

При исследовании стекол разных размерных фракций гидроэксплозивной тефры вулкана Суртсей (1963-66 гг.), экспонировавшейся на поверхности насыпного конуса 6 лет, установлено, что изменения обломков всех размерных фракций (песчаной и пелитовой) нет. Поверхность пепловых частиц совершенно свежая, ровная, с сохранившимися следами пластических деформаций и мельчайших газовых пузырьков. Обломки грубой пелитовой размерности имеют острые углы и грани. Это позволяет считать, что при низких температурах и высокой влажности, существующих сейчас в южной Исландии, сидеромелановое стекло на поверхности земли может оставаться неизмененным в течение нескольких лет.

Напротив, в ледовой обстановке сидеромелановое стекло достаточно быстро разрушается. В результате содержание в моренах большого количества легко разрушающегося сидеромеланового стекла привело к тому, что даже среди самых молодых плейстоценовых ледниковых отложений, никогда не подвергавшихся гидротермальной переработке, появились сцементированные основные морены, по своей прочности нисколько не уступающие древним тиллитам. Плейстоценовые тиллиты особенно часто встречаются в тех районах острова, где ледники покрывали толщи формации Моуберг, содержащие большое количество базальтовой (сидеромелановой) гиалокластики. Образование прочного тиллита в процессе переработки движущимся ледником сидеромеланового стекла установлено на примере изучения вещественного состава плейстоценовых основных морен, располагающихся вне зон современной или древней гидротермальной деятельности.

Глава 6. Биоморфные структуры (минерализованные микроорганизмы) в палагоните.

При изменении базальтового стекла и замещении его палагонитом в условиях умеренно-холодного и влажного климата на поверхности земли важную роль играет микробиальная активность.

Среди исследованных микроструктур палагонита, образовавшегося в зоне выветривания и в почве, выявлен ряд структурных элементов, которые могут рассматриваться как минерализованные фрагменты микробиоты. В палагоните из толщи движущегося льда, подобные микроструктурные образования не встречены.

В составе минерализованной микробиоты можно различать: 1 единичные круглые и овальные тела и их скопления, располагающиеся на поверхности отдельных зон палагонита; 2 круглые уплотнения, выделяющиеся в пористой структуре палагонита; 3 бесструктурные нити и вытянутые и ветвящиеся структуры со слабо выраженным зональным строением. Нити и круглые тела часто встречаются совместно; 4 на поверхности зональных образований присутствуют скопления мельчайших комочков, которые предположительно могут быть идентифицированы как нанобактерии [Folk, 1993, Folk, Lynch, 1997]. Минерализованные микроорганизмы в почве встречаются рядом с крупными фрагментами частично минерализованной органики растительного происхождения.

Микроструктура минерализованных микроорганизмов

Идентификация минерализованной микробиоты выполнена по литературным данным и на основе сравнительного анализа с остатками современных, частично минерализованных микроорганизмов в гидротермалитах, формирующихся из горячих подземных вод и на прогретых участках сольфатар.


Единичные круглые и овальные тела и их скопления. Это наиболее часто встречающиеся биоморфные структуры. Их размер колеблется от 0,51 до 45 мкм. Структуры, размер которых не превышает 1 мкм, имеют чаще правильную шарообразную форму и четкие контуры. Среди них встречаются гантелевидные образования, возможно, свидетельствующие о делении клеток.

Определенным указанием на биогенную природу рассматриваемых структур является их совместное расположение с прекрасно сохранившимися или только частично минерализованными микроорганизмами. На поверхности некоторых круглых и овальных структур видна тонкая, параллельно ориентированная скульптура, а в месте их прикрепления к поверхности палагонита хорошо видны нитеобразные выросты. Многочисленные примеры частичной минерализации определенно биогенных объектов не оставляют сомнения в том, что круглые и овальные тела, в большом количестве встречающиеся на поверхности отдельных зон палагонита, являются минерализованными микроорганизмами.

Круглые уплотнения в пористой структуре палагонита. Палагонит, состоящий из тонкопористого материала (напоминающего губку), включает отдельные, неравномерно распространенные, плотные внутри и с губчатой поверхностью круглые тела. Их максимальный размер не превышает 45 мкм. Значительная часть таких образований имеет 12 мкм в поперечнике. Скопления таких структур неравномерно размещены в открытых полостях

Палочки. Палочки с закругленными концами встречены в слое палагонита на контакте с поверхностью сидеромелана. Палочки прямолинейные, реже слабо изогнутые, иногда с намечающейся перемычкой или соприкасающиеся торцами. Они незначительно выступают над поверхностью палагонита, иногда полностью сливаясь с его поверхностью. Здесь же видны немногочисленные круглые структуры близкого к палочкам размера. Длина палочек от 1,2 до 3,0 мкм, ширина не более 0,6 мкм.

Нити. Одиночные нити и их скопления обнаружены на поверхности отдельных зон палагонита. Ветвящиеся, прихотливо изгибающиеся и загнутые в спираль нити имеют близкий размер поперечного сечения 0,3 мкм. Иногда минерализованные нити бывают значительно толще до 1,2 мкм. Желобок, протягивающийся вдоль средней части нити, указывает на трубчатый характер этой структуры. Наличие внутреннего канала было видно на изломе минерализованной прямолинейной нити.

Пленки. Характерным структурным элементом палагонитизированного сидеромеланового стекла в зоне выветривания являются тонкие пленки, закрывающие сплошным “покрывалом” все структурные элементы на поверхности палагонита. Пленка плотно прилегает к выпуклым частям, обволакивает их и свободно “висит” над понижениями микрорельефа и трещинками в слое палагонита. При большом увеличении на поверхности пленки видны мельчайшие круглые отверстия диаметром 0,30,5 мкм. По краям крупных отверстий и на участках, соединяющих отдельные выступающие элементы рельефа, на пленке можно было видеть тончайшую микрогофрировку.

Наноструктурные элементы палагонита



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.