Вулканизм - источник минералообразования

Казалось бы, странно, но, все что окружает нас, является производным самой Земли. Земля в силу своего строения и геотектонического состояния всегда находится в движении. За многие миллионы и миллиарды лет меняли свое положение полюса Земли, перемещались материки, исчезали и образовывались новые острова. Земная кора, глубина нижней границы которой составляет порядка 130 км, целиком является продуктом вулканической и тектонической деятельности Земли. Все горные породы, минералы, руды – все это природные вещества, поднятые на поверхность Земли силой вулканических извержений.

Не касаясь гипотез образования самой Земли, каждая из которых дискуссионна, рассмотрим механизм формирования земной коры, которая в определенной мере доступна наблюдению, а для человечества является кладезом полезных ископаемых.

Земная кора образовалась в результате периодических поднятий и выбросов на поверхность Земли колоссальных объемов веществ из мантии или пограничных горизонтов земной коры и мантии. В течение миллиардов лет и до сих пор вулканические продукты поступают в верхние горизонты земной коры, наращивают и формируют ее, обогащая теми или иными полезными компонентами.

Ничто в природе не вызывает такого ужаса, как крупнейшие вулканические извержения. Вулканы многолики. В момент извержения они безжалостные губители всего живого. В то же самое время, обогащая поверхностный слой Земли минеральными составляющими, они повышают плодородие почв, позволяющее снимать большие урожаи без дополнительных затрат. Значительная часть поверхности земного шара, не говоря уже о глубоководных областях океанического дна, сложена вулканическими породами, с которыми связаны огромные минеральные богатства.

Термин «вулкан» - собирательный. Вулкан – это отверстие (кратер, жерло), из которого расплавленное вещество недр с газовой фазой поступает на поверхность суши или дно океана. Вулкан – это еще и гора, возникшая путем кристаллизации излившегося из жерла преимущественно силикатного материала. Поведение вулканов разнообразно. Оно определяется физическим состоянием магматического резервуара, химическим составом расплава, а также условиями окружающей среды по пути движения магмы из резервуара в верхние слои земной коры.

В течение всей геологической истории на поверхность Земли выносились продукты, в составе которых вся таблица Менделеева. А тогда справедливо считать, что металлургия начинается с геологии. Геологи добывают, а металлурги перерабатывают природные запасы, время образования которых и механизм накопления не всегда известен.

В общих чертах движение магмы из недр магматического резервуара (очага) происходит по разломам и трещинам к земной поверхности. Подъем огненно-жидкой магмы осуществляется под влиянием постоянно действующих тектонических процессов. На глубине очага, когда давление растворенных в магме газов становится больше давления вышележащих толщ горных пород, газы начинают стремительно продвигаться в верхние части очага и увлекают жидкую магму к поверхности Земли. В некоторых случаях газовое давление создается во время кристаллизации безводных минералов из магмы еще в очаге. Тогда остаточный магматический расплав обогащается огромным количеством газов и парами воды. При этом магма как бы вскипает. Интенсивное выделение газообразных веществ в очаге создает высокое давление, которое и является одной из причин интенсивного извержения вулканов.

Типы вулканических извержений многообразны. При извержении из кратера на поверхность Земли вытекает магматический расплав в виде лавы. Лава – это раскаленная жидкая масса, выжимаемая из жерла вулкана. Застывшая на поверхности Земли лава представляет собой стеклоподобное вещество (эффузивную породу). Температура лавы в большой степени зависит от химического состава магматического расплава и содержания газовой фазы. Камчатские вулканы при извержении исторгают лаву, температура которой колеблется от 700 до 1200°С.

На характер начала извержений оказывает вязкость лавы. В случае если лава жидкоподвижна, ее продукты спокойно вытекают из жерла на поверхность Земли. При этом растворенные в ней газы медленно выделяются по мере приближения расплава к вершине вулкана. Расплавы, обогащенные SiO2, обладают высокой вязкостью, что создает трудности при выделении из нее газов. При извержении магматического, вязкого расплава выделение газов происходит внезапно и с огромной разрушительной силой. В небо поднимаются газы, пепел и обломки пород вулканического кратера. В этом случае пепел возникает в результате распыления жидких и твердых лав различного состава. Так во время извержения на Камчатке вулкана «Безымянный» пепел был поднят в атмосферу на высоту 45 км, а мощные потоки воздуха донесли этот пепел до Великобритании.

При извержении в 1883 году вулкана «Каратау» (Индонезия) клубы пыли облетели Земной шар два раза. В подтверждение того, что вулканическая деятельность разнообразна и часто не предсказуема, можно привести примеры извержений камчатских вулканов.

Извержением века называют продолжавшееся 1,5 года (1975-76гг) «жизнь» вулкана Толбачик. Неожиданно, в 18 км от ранее действующего вулкана поднялась в небо на 2,5 км огненная свеча, затем на 12 км – столб пыли. Последовательно вскрывались новые трещины, образовывались новые вулканы. В результате все вокруг на много километров было превращено в выжженную пустыню.

Еще один пример молодого вулканизма, позволяющий расширить наши знания о типах земного магматизма. Самый активный и самый молодой (его возраст 6 тыс. лет) вулкан Крымский на Курильском острове в течение XX века извергался 23 раза, вынося на поверхность Земли огромные массы магматического материала. Каждое извержение сопровождалось взрывами, выбросами тепла, бомб, обломков пород. Вязкие лавы постепенно наращивали верхний купол вулкана. Знаменательно, что каждое из извержений сопровождалось подводными излияниями лавы в озере, которое находилось в 6 км от вулкана. Температура в озере постепенно повышалась, и вода выкипала. Одновременно изменился состав воды, содержание кислот достигло такой концентрации, что в озере погибло все живое. Таким образом, в результате вулканической деятельности пресное озеро превратилось в большой естественный резервуар кислотосодержащего водного раствора. И этот случай не единственный. На гребне кратера Малый Семячек на глубине 170 м находится необычное кислотное озеро с температурой около +23 +42 °С. Его минерализация соответствует раствору серной и соляной кислоты средней концентрации. Ширина озера 40м, глубина – 140м.

«Жизнь» вулканов в большой степени непредсказуема. Крупнейший вулкан Гавайских островов Мауна-Лоа в течение двух столетий извергался по 3-4 раза в год. А до этого миллионы лет вулкан находился в состоянии покоя, да так долго, что предыдущие вулканические постройки подверглись практически полному выветриванию.

Между извержением Везувия, разрушившего Помпею в 79 г.н.э. и его следующим излиянием прошло 1600 лет.

Удивительна своими вулканами Исландия. Так в 1783 г. По трещинам вулкана Локки, которые протянулись на 30 км излилось 10 км3 лавы, покрывшей площадь 500 км2. Ни одно из 200 извержений в Исландии за прошедшие века не повторили грозного извержения Локи.

Однако не вся магма поднимается до уровня жерла вулкана и вытекает в виде лавы наружу. Часть магмы образуют магматические тела на глубине в земной коре. Такие породы называются интрузивными. Кристаллизация интрузивных пород протекает в условиях медленного понижения температуры вследствие плохой теплопроводности окружающих пород, в присутствии летучих компонентов магмы, которые способствуют образованию минералов и понижают температуру застывания магмы. Остывание интрузивных масс происходит при высоком давлении. В результате вещество магмы полностью раскристаллизовывается, а породы становятся полнокристаллическими. Все полезные элементы в их составе находятся преимущественно в рассеянном состоянии. Формированию рудных месторождений из интрузивных тел предшествует полное или частичное разрушение породы, перераспределение металлов с переходом от рассеяния к его концентрации.

Действующие вулканы с доисторических времен существовали на всей территории Земного шара, поскольку, как установлено, земная кора произошла в результате выбросов продуктов действующих вулканов, разрушения продуктов извержения и самих вулканических построек. За миллионы лет менялись геолого-тектонические условия существования планеты, перераспределялись области вулканической деятельности.

Современные вулканы расположены вдоль молодых горных хребтов, вдоль крупных тектонических разломов и в подвижных тектонических областях, протягивающихся иногда на сотни и тысячи километров. Почти две тысячи вулканов сосредоточены на островах и берегах Тихого океана (Тихоокеанский вулканический пояс). Из других районов по количеству действующих вулканов выделяется район Атлантического океана (рис.1).

Географическое размещение вулканов указывает на тесную связь между поясами вулканической деятельности и подвижными зонами земной коры. Разломы являются каналами, по которым происходит движение магмы к земной поверхности, а магма – это начало длинной цепи процессов образования месторождений полезных ископаемых. Поэтому для металлурга не столько интересны сами вулканы, сколько продукты его деятельности – руды.

Дата добавления: 2015-07-21