Вулканический туф Туффит

Образование пирокластических пород и их характерные особенности

Пирокластические породы образуются при эксплозионной вулканической деятельности за счет скопления главным образом твердых про-дуктов вулканических выбросов. Среди материала вулканических выбросов существенное значение могут иметь также обломки пород, прорывающихся во время взрыва; кроме того, к пирокластическому мате-риалу нередко примешивается сингенетичный ему нормально осадочный материал, отлагающийся на поверхности суши (благодаря водным потокам) или на дне водных бассейнов.
Условием, определяющим отнесение пород .к пирокластическим, является синхронность их вулканическим извержениям. Пирокластические породы являются в известной мере связующим звеном между осадочными и магматическими породами (эффузивными). Среди пирокластических пород наиболее распространены вулканические туфы, характеризующиеся резким преобладанием обломков вулканического происхождения, в промежутках между которыми часто находится пепловая масса, состоящая из тонко измельченного вуланического стекла. Цемент обычно образован продуктами гидрохимического разложения пеплового материала, представляющими собой кремнисто-карбонатную, кремнисто-глинистую массу.
В туффитах и туфогенах возрастает количество осадочного мате-риала и наблюдается переход к обломочным породам. С другой стороны, туфы через туфолавы и так называемые игнимбриты переходят к нор-мальным эффузивным породам. Туфолавы представляют собой породы, в которых обломки, возникшие при вулканических извержениях, сце-ментированы лавой.
Основной особенностью пирокластических пород является их свое-образное строение, характеризующееся 1) наличием угловатых обломков пород и минералов (выбросов из лав); 2) неоднородностью состава и структуры; 3) отсутствием сортированности материала; 4) малым коли-чеством цемента; 5) обычным отсутствием хорошо выдержанной слои-стости. Лишь в некоторых (вулканических) туфах морского происхожде-ния эти особенности могут быть выражены менее четко. Например, вслед¬ствие осаждения вулканических выбросов из водной среды может про¬исходить некоторая сортировка материала и формирование слоистой текстуры. Вообще этим породам часто свойственна невыдержанность по простиранию и падению.
Пирокластические породы нередко ассоциируются с эффузивными породами.
Осадочные породы, возникшие при размыве и переотложении пирокластических и эффузивных пород, не являются пирокластическими, а относятся к собственно осадочным породам.

Такого рода осадочные отложения характеризуются:

1) известной сортированностью обломков по величине;

2) меньшей угловатостью (чем в туфах) или даже окатанностью обломков;

3) слоистостью;

4) псаммитовой или псефитовой структурой;

5) переслаиванием с нормально осадочными породами — песчаниками и др.

Типичным примером пород, возникших при размыве и переотложении туфов основного ряда, являются граувакки

Описание и классификация главных типов пирокластических пород

Общая классификация пирокластических пород в настоящее время отсутствует. В настоящем обзоре приняты во внимание данные первой вулканологической конференции 1959 г.

Пирокластические породы разделяются по количественному соотношению вулканогенного и осадочного материала. Дальнейшее подразделение проводится по размерам составных частей, петрографическому составу и структуре обломков, однородности и неоднородности породо-образующего материала и т. п.
По содержанию вулканогенного материала пирокластические породы подразделяются на три группы.

1. Вулканические туфы и туфобрекчии (синоним — вулканические брекчии) — породы, сложенные почти исключительно вулканогенным материалом (более, чем на 90%).

2. Туффиты — породы, сложенные из вулканогенного и осадочного материала. Содержание последнего менее 50%.

3. Туфогены (синоним — туфогенно-осадочные породы) — породы с преобладанием осадочного материала (более 50%). Некоторые авторы относят их к группе осадочных пород.

Туфы и туфобрекчии (вулканические брекчии). Туфы и туфобрекчии представляют собой такие пирокластические породы, в хготорых и обломки, и цементирующий материал являются продуктом вулканических выбросов, образующихся при эксплозионной вулканической деятельности. При вторичных изменениях, легко протекающих здесь благодаря пористости породы, происходит цементизация связующего материала туфов. Широко развиты процессы карбонатизации, окремнения, пелитизации, хлорити- зации, эпидотизации и другие вторичные изменения.
По преобладающему размеру составных частей эти породы разде-ляются на следующие группы:
1) туфобрекчии (вулканические брекчии) — >30 мм;
2) грубообломочные туфы — 30—5 мм (соответствует величине грецкого ореха до горошины);
3) крупнообломочные туфы — 5—1 мм;
4) мелкообломочные туфы — 1—0,1 мм. Обломки различимы глазом.
5) тонкообломочные туфы — 0,1 мм.
По структуре преобладающих обломков выделяют кристаллокла- стические туфы и туфобрекчии. В породах этого типа резко преобладают (>75%) минералы, представляющие собой выкрапленники лав, выбро-шенные при газовых взрывах.
Литокластические туфы и туфобрекчии. В по¬родах этого типа обломки представлены преимущественно (>75%) гор-ными породами, обычно эффузивными, к которым могут примешиваться обломки других пород или минералов.
Разновидностью литокластических туфов являются витрокласти- ческие (фиг. 1—III), в которых обломки представлены вулканическим стеклом (фиг. 2—III), а также пепловые туфы (трассы, пуццоланы)  . Последние являются наиболее мелкообломочными разновидностями ту-фов и состоят из обломков стекла, обычно богатого кремнекислотой; обломки могут быть угловатыми или иметь форму волосков, дужек, капель. Среди пепловых туфов выделяют пизолитовые туфы, для которых характерно присутствие мелких шарообразных частиц, представляющих собой, вероятно, капли вулканического стекла, которое выбрасывалось из лавы при взрывах.
В вулканических брекчиях и грубообломочных туфах преобладает обычно литокластический материал, в мелко- и тонкообломочных — витро- и кристаллокластический.
По петрографическому составу присутствующих в туфе обломков экструзивных пород и минералов, а также связующей их масссы, выделяют базальтовые, трахитовые, липаритовые и другие туфы. Так, например, в базальтовом туфе присутствуют обломки базальтовых пород, обломки кристаллов основного плагиоклаза, оливина, пироксена. Пеп¬ловые туфы часто соответствуют по составу липаритам и характеризуются высоким содержанием кремнекислоты. 
Своеобразными и широко распространенными в природе пирокластическими породами, соответствующими по составу кварцевым порфирам — липаритам, являются игнимбриты. Игнимбриты образовались при колоссальных извержениях лав кислого состава, которые происходят из-под куполов выдавленной лавы. Под громадным давлением масса раскаленного материала, весьма богатая газами, образует своеобразную «взвесь», которая опускается на поверхность земли и способна течь как жидкий поток. В нижних частях таких потоков может происходить ■частичное расплавление и спекание пепловых частиц. Структура игнимбритов является часто промежуточной между структурой туфов, туфолав и обычных лав.

Алмазоносные туфы пикритов, широко развитые в Африке и на северо-востоке Сибири, известны под названием кимберлитов.
Туфы и туффиты представляют собой крайне разнообразные по окраске и внешнему виду породы. Среди туфов встречаются темные, синевато-серые, розово-фиолетовые (артикские туфы Армении), буро-серые, зеленые, свет¬ло-фиолетовые, зеленоватые (трассы Карадага) и др. Как правило, более темные туфы соответствуют туфам основного ультраосновного состава, более светлые — туфам кислого состава. Характерной особенностью боль¬шинства туфов являются их сильнейшие вторичные изменения. В наимень¬шей степени изменены туфы кислого ряда.
Некоторые авторы предлагают дополнительно классифицировать туфы по фациальным условиям на жерловые фации, прижерловые фации, и фации, образовавшиеся в значительном удалении от места выброса пи¬рокластического материала (Быковская, Гапаева, Борецкая и др., 1959).
Туффиты. Туффиты представляют собой пирокластические породы, содержащие менее 50% осадочного материала (обломочного, хемогенного, органогенного). Туффиты и туфогены формируются обычно в водной среде, на что указывает примесь в них соответствующих осадочных пород и даже морской фауны (например в шалыптейнах). Однако известны туффиты наземного и смешанного происхождения. Последние образуются, напри¬мер, в тех случаях, когда грязевые потоки, сопутствующие вулканиче¬скому извержению, спускаются с конуса в водный бассейн и находятся частично в водной среде, частично в наземной (Малеев, 1959а). Туффиты занимают промежуточное положение между туфами и туфогенно-осадочными породами. В туффитах часто присутствует значительное количество глинистого, карбонатного и другого материала, органические остатки, обломочные зерна. В некоторых туффитах, богатых осадочным материа¬лом, хорошо видна слоистость. При обогащении пирокластическим матери-алом туффиты приобретают характерные особенности туфов.
По величине слагающих пород туффиты подразделяются аналогично туфам.
Если пирокластический материал в туффитах более или менее однороден по составу, то туффиты можно соответственно называть «спилитовый туф»,   «андезитовый туф» и пр.
Туфогены (туфогенно-осадочные породы). Туфогенные породы отли¬чаются от туффитов условно по преобладанию в них осадочного материала (более 50%). Типичные туфогенные породы образуются за счет непосред¬ственного отложения твердых продуктов вулканических извержений и смешения их с осадочным материалом. Чаще всего они формируются в водной среде в некотором удалении от центра извержения и нередко обна¬руживают слоистость и сортировку материала.
По размерам составных частей туфогены могут подразделяться ана¬логично осадочным породам на туфогенные конгломераты и брекчии, туфо¬генные гравелиты, песчаники, алевролиты, пелиты.
При содержании в породах пирокластического материала менее 10% не следует применять к ним термин «туфогенный», однако всегда надо отмечать даже ничтожную примесь вулканогенного материала.
При классификации пирокластических пород необходимо учитывать и степень переотложения вулканогенного материала. Типичные пирокла¬стические отложения характеризуются угловатой формой вулканогенных обломков в связи с тем, что они переносятся в воздухе. Однако после того как обломки попадают на поверхность земли, они могут переноситься водными потоками. Нередко этот перенос происходит во время вулкани¬ческого извержения при возникновении грязевых пепловых потоков. В частности, именно так образовался туф, под которым были погребены Геркуланум и Помпея при извержении Везувия в 79 г. нашей эры.
Если подобный перенос непродолжителен, то пирокластические час¬тицы остаются угловатыми. В противном случае они постепенно округля¬ются. Подобного рода пирокластические породы, состоящие из слабоокругленных вулканогенных частиц, следует выделять под названием туфоидов и туфотоидов. Делать это необходимо потому, что такого рода отложения могут уже и не быть одновременными с вулканическими извержениями, возникая при размыве рыхлых, но все же более древних туфов или туффитов и недолговременном переносе образующихся при этом обломков.
Туфоиды и туфотоиды характеризуются тем, что они возникают за счет размыва несколько более древних пирокластических, но не эффузив¬ных пород, разрушение которых порождает образование уже нормаль¬ных песчаников типа граувакк. Последние, однако, могут образовываться также и за счет более продолжительного переноса пирокластического мате-риала, который в этом случае приобретает сортировку и теряет присущее ему первоначальное своеобразие форм частиц.
Происхождение и геологическое распространение
Образование всех пирокластических пород связано с извержениями наземных и подводных вулканов. Важное значение при формировании пирокластических отложений имеют вторичные гидрохимические преоб¬разования, легко происходящие вследствие пористости пород.
Пирокластические породы наиболее часто встречаются в районах, испытавших значительные вертикальные перемещения. Наиболее широкое развитие они имеют среди мощных геосинклинальных толщ, однако встре¬чаются и в областях платформ (как, например, кимберлиты).
В нижнепалеозойских, в особенности в силурийских толщах, пирокластические породы наблюдаются в пределах Урало-Тянынанской геосин- клинальной области. Широко развит девонский магматизм на Алтае. В верхнепалеозойских отложениях пирокластические породы известны в тунгусской свите в Сибири. Кимберлитовый вулканизм Сибирской плат¬формы происходил длительное время от начала перми до верхней юры и нижнего мела.
В мелу пирокластические породы известны на Дальнем Востоке и на Чукотке.
В третичных отложениях они присутствуют на Кавказе, а в четвер¬тичных — в Закавказье и на Камчатке. Линзы туфогенных отложений известны среди неогеновых и четвертичных толщ Воронежской, Курской и Тамбовской областей. Игнимбриты широко распространены на Дальнем Востоке, в Казахстане, на Кавказе (Армения), а за рубежом — на Аляске (Катмайский район), в Новой Зеландии, Японии и др.

Вулканические туфы Практическое применение

Пирокластические породы имеют важное практическое значение. Кимберлиты являются коренными источниками алмазов (северо-восток Сибири, Африка). Богатые кремнекислотой туфы (трассы, пуццоланы) широко используются в строительстве при получении цемента для подвод¬ных сооружений. Очень важны также некоторые продукты вторич¬ного изменения пепловых туфов — флоридиновые и бентонитовые отбелочные глины.
Некоторые туфы кислого состава используются в качестве сырья для изготовления стекловолокон. Вулканические туфы, благодаря их пори¬стости и мягкости, легко поддаются распиловке и широко используются в строительстве (например, артинские туфы Армении).