Table of Contents

Игнезисные формы горных пород: полное руководство по вулканическим и плутоническим особенностям

Кора Земли представляет собой динамическую мозаику горных образований, и лишь немногие из них столь же драматичны или геологически значимы, как и родившиеся от огня. Игнезисные породы, затвердевшие от расплавленной магмы или лавы, создают некоторые из самых отличительных ландшафтов планеты. Эти рельефы варьируются от обширных плоских равнин, которые простираются на сотни километров до возвышающихся куполов и зубчатых вершин. Понимание того, как эти особенности образуются, требует взгляда на два основных типа магматической активности: экструзивные (вулканические) процессы, где магма достигает поверхности, и интрузивные (плутонические) процессы, где магма охлаждается и кристаллизуется глубоко под землей. Каждый путь производит уникальный набор форм рельефа, сформированных такими факторами, как состав магмы, скорость охлаждения и окружающая геологическая среда. Это руководство исследует основные магматические породы рельефа, от широких пространств лавовых плато до скрытых масс интрузивных куполов, предоставляя всеобъемлющий обзор для студентов, любителей геологии и профессионалов.

Лавские плато: основы вулканических равнин

Лавовые плато являются одними из самых обширных магматических рельефов на Земле. Эти широкие плоские области образуются, когда высокожидкая базальтовая лава извергается из длинных трещин или вулканических вентиляционных отверстий в течение обширных периодов времени. Лава с низкой вязкостью и высокой температурой легко течет по ландшафту, растекаясь тонкими широкими слоями, которые накапливаются для создания уровня или мягко наклонной поверхности.

Процессы формирования лавовых плато

Образование лавового плато обычно начинается с серии извержений трещин. В отличие от драматических извержений конусообразования, связанных со стратовулканами, извержения трещин выделяют лаву из длинных трещин в земной коре. Лава преимущественно базальтовая по составу, богатая железом и магнием, и с низким содержанием кремнезема. Этот химический состав гарантирует, что лава остается достаточно жидкой, чтобы пройти большие расстояния до затвердевания. По мере того, как извержение после извержения происходит, последовательно накапливаются слои базальта, часто достигающие толщины в сотни или даже тысячи метров. Результатом является обширная, относительно плоская равнина, которая может покрывать области, сопоставимые с целыми странами.

Основные глобальные примеры

Некоторые из наиболее известных лавовых плато включают Columbia River Basalt Group на северо-западе США. Это плато охватывает примерно 210 000 квадратных километров и было образовано серией извержений около 16-6 миллионов лет назад. Отдельные базальтовые потоки в этой группе удивительно толстые и обширные, некоторые из которых простираются более чем на 500 километров от их исходных вентиляционных отверстий. Другим знаковым примером являются Декканские ловушки в западно-центральной Индии, которые сформировались около 66 миллионов лет назад. Это массивное плато охватывает примерно 500 000 квадратных километров и связано с меловым-палеогеновым вымиранием. Сибирские ловушки в России еще больше, охватывая примерно 7 миллионов квадратных километров. Эти базальты наводнения извергались около 252 миллионов лет назад в конце пермского периода и связаны с крупнейшим массовым вымиранием в истории Земли.

Характеристики и значение

Лавовые плато характеризуются их многослойным внешним видом. При экспонировании в разрезах дорог или речных каньонах уложенные базальтовые потоки создают поразительную ступенчатую топографию. Отдельные потоки часто имеют колонновидное стыкование, образуя отличительные шестиугольные или пятиугольные колонны в виде лавовых остываний и контрактов. Эти плато экономически значимы, поскольку на них часто находятся ценные минеральные отложения, в том числе медь, никель и элементы платиновой группы. Почвы, полученные от базальтового выветривания, также очень плодородны, поддерживая сельское хозяйство в таких регионах, как плато Декан в Индии и плато Колумбия в Соединенных Штатах.

Интрузивные купола: Плутоническая архитектура под поверхностью

Не вся магма достигает поверхности. Когда магма вторгается в слои накладывающихся пород, но охлаждается и затвердевает перед извержением, она может создать ряд интрузивных форм рельефа. Среди наиболее визуально поражающих — интрузивные купола, которые образуются при вязкой, богатой кремнеземом магме, толкающей вверх в кору, обрамляя слои накладываемых пород, не пробиваясь к поверхности.

Как образуются инвазивные купола

Процесс начинается, когда большое тело магмы, часто гранитной или риолитической по составу, поднимается через кору. Поскольку этот тип магмы более вязкий, чем базальтовая магма, он не течет легко. Вместо этого он накапливается в кармане под поверхностью, оказывая повышательное давление на накладывающиеся слои. По мере охлаждения и кристаллизации магма затвердевает в округлую или линзообразную массу, известную как лакколит или, в более крупном масштабе, лополит. Надлежащие осадочные или вулканические породы деформируются в форму купола, которая позже может быть подвержена эрозии. В некоторых случаях интрузивный купол связан с вулканической активностью, поскольку та же самая система магмы может питать поверхностные извержения через трещины или вентиляционные отверстия.

Примеры навязчивых куполов

Один из самых известных интрузивных куполов в Соединенных Штатах — Каменная гора в Грузии. Этот массивный гранитный купол является классическим примером монаднок, холма устойчивых пород, поднимающихся над равниной. Каменная гора, образовавшаяся в конце палеозойской эры, когда магма вторглась в окружающие метаморфические породы. Миллионы лет эрозии лишили купола перегрузки, обнажив округлый профиль купола. Другим заметным примером являются Генрийские горы в южной Юте, которые являются серией лакколитических куполов. Эти горы были предметом новаторских геологических исследований Гроува Карла Гилберта в конце 19 века, который описал их как классические примеры образования лакколита. Черные холмы Южной Дакоты также считаются крупным интрузивным куполом, где ядро гранита и метаморфических пород окружено концентр

Экономическое значение

Интрузивные купола часто связаны со значительными минеральными отложениями. Поскольку магма охлаждается и кристаллизуется, она высвобождает гидротермальные жидкости, которые могут концентрировать металлы, такие как медь, молибден, олово и вольфрам. Многие из основных порфировых медных отложений в мире связаны с интрузивными системами, которые сформировали куполообразные структуры. Район шахты Бутте в Монтане и шахта Бингемского каньона в Юте являются примерами минеральных отложений, связанных с интрузивной магматической активностью. Тепло от охлаждения магмы также может управлять геотермальными системами, делая некоторые интрузивные купола мишенями для геотермальной разведки энергии.

Вулканические конусы: классическая вулканическая форма суши

Когда магма прорывается через поверхность, она строит различные вулканические конусы, каждый из которых имеет различные характеристики, определяемые составом магмы, стилем извержения и взаимодействием вулканических материалов.

Конусы Синдера

Конусы золоченого цвета — самый простой тип вулкана. Они образуются, когда богатая газом магма выбрасывается взрывчатым путем, посылая в воздух фрагменты лавы, известные как тефра или скория. Эти фрагменты падают обратно на землю вокруг вентиляционного отверстия, создавая крутой, конический холм с кратером в форме чаши на вершине. Конусы золоченого цвета обычно небольшие, редко превышающие 300 метров в высоту, и они образуются относительно быстро, иногда в течение нескольких месяцев или лет. Известные примеры включают кратер Заката в Аризоне и Парикутин в Мексике, который знаменито вырос из поля фермера в 1943 году.

Щитовые вулканы

Щитовые вулканы — самые большие вулканы на Земле, как по высоте, так и по объёму. Они построены почти полностью из текучих базальтовых лавовых потоков, которые распространяются во всех направлениях от центрального вентиляционного отверстия или группы вентиляционных отверстий. Получающийся профиль широк и мягко наклонен, напоминая воинский щит, уложенный на землю. Мауна-Лоа и Мауна-Кеа на Гавайях — классические щитовые вулканы. Мауна-Лоа, крупнейший действующий вулкан на Земле, поднимается на 9 километров от дна океана и занимает площадь примерно в 5000 квадратных километров. Вулканы щита часто имеют вершинные кальдеры и рифтовые зоны, питающие фланговые извержения. Очень низкий угол их склонов (обычно от 2 до 10 градусов) отражает низкую вязкость базальтовой лавы, которая их строит.

Стратоволканы (композитные конусы)

Стратоволкано — это крутые, симметричные конусы, построенные из чередующихся слоев лавовых потоков, вулканического пепла и других пирокластических материалов. Эти вулканы связаны с зонами субдукции и производят более вязкую, богатую кремнеземом магму (эндезитический по отношению к дацитическому составу). Переменные слои извергаемого материала придают стратовулканам их стратифицированный вид и способствуют их крутым склонам, которые могут превышать 30 градусов на верхних флангах. Известные примеры включают Гору Фудзи в Японии, Гору Ренье в штате Вашингтон и Гору Везувий в Италии. Стратоволкано известны тем, что производят некоторые из самых взрывоопасных и опасных извержений в истории, такие как извержение 1980 года Гора Сент-Хеленс

Замки и дамбы: табличные интрузивные тела

Не все интрузивные магматические породы образуют большие куполообразные массы.Многие магматические вторжения принимают форму табличных тел, которые разрезаются или лежат параллельно существующим слоям породы.

Зайцы

Подоконник представляет собой табличный лист изверженной породы, который вторгается параллельно плоскостям постельного белья окружающих осадочных пород. Замки образуются, когда магма вытесняется между слоями породы, распространяясь боком. Поскольку подоконники, как правило, более устойчивы к эрозии, чем окружающие осадочные породы, они часто создают заметные грядоподобные особенности в ландшафте. Палисады Sill в Нью-Джерси и Нью-Йорке является известным примером. Этот толстый базальтовый подоконник образует драматическую линию скалы вдоль реки Гудзон и широко изучен за его слоистую структуру и содержание минералов.

Дайки

Дайки представляют собой листоподобные вторжения, которые прорезают существующую структуру породы, часто под крутыми углами. Они образуются, когда магма заполняет вертикальные или почти вертикальные трещины в коре. Как и подоконники, дамбы часто более устойчивы к эрозии, чем их породы-хозяева, создавая отличительные стеноподобные особенности в ландшафте. Великий Дайк Большая Дайк Зимбабве является одной из крупнейших в мире дамбовых систем, простирающейся более чем на 500 километров и вмещающей значительные залежи хрома и металлов платиновой группы. Пайки распространены в регионах обширной вулканической активности, таких как шотландские Гебриды и горы Маккензи в Канаде.

Батолиты: гиганты плутонического вторжения

Батолиты — это огромные тела из интрузивных магматических пород, которые образуют ядра многих горных хребтов.По определению, батолиты должны иметь открытую площадь поверхности не менее 100 квадратных километров, но многие из них намного больше, охватывая тысячи квадратных километров.

Формирование и экспозиция

Батолиты образуются, когда огромные объемы гранитной магмы поднимаются в кору в течение миллионов лет. Эти магматические тела обычно образуются над зонами субдукции, где плавление субдукционной пластины и накладывающегося мантийного клина производит большое количество магмы, богатой кремнеземом. По мере роста магмы она может сливаться в одно большое тело или оставаться в виде серии близко расположенных плутонов. Батолит подвергается воздействию только на поверхности после того, как накладывающаяся порода была разрушена, процесс, который может занять десятки миллионов лет.

Примечательные примеры

Сьерра-Невада Батолит в Калифорнии образует костяк горного хребта Сьерра-Невада.Это массивное тело гранитной породы было помещено в мезозойскую эру, а затем поднято и обнажено эрозией.Идахо Батолит — ещё один большой пример, охватывающий примерно 25 000 квадратных километров.Батолиты Прибрежных гор в Британской Колумбии и на юго-востоке Аляски ещё больше, простираясь на 1800 километров вдоль тихоокеанского побережья.Батолиты являются основным источником гранитной породы, используемой в строительстве и строительстве памятников.

Пирокластические отложения и другие экструзивные особенности

Помимо классических вулканических конусов и лавовых потоков, магматическая активность создает ряд экструзивных форм рельефа, построенных из пирокластических материалов (фрагментов, выброшенных во время взрывных извержений).

Пирокластические отложения (Ignimbrites)

Пирокластические потоки — это быстро движущиеся потоки горячего газа, пепла и фрагментов вулканических пород, которые мчатся по склонам вулканов. Когда эти потоки приходят в покой, они откладывают материалы, которые затвердевают в тип породы, называемый игнимбрит . Игнимбритовые отложения могут покрывать обширные области и создавать отличительные плато или округлые холмы. Бишоп Туфф в восточной Калифорнии — это знаменитое игнимбритное месторождение от массивного извержения около 760 000 лет назад, которое создало кальдеру Долгой долины. Йеллоустонское плато покрыто толстыми игнимбритовыми отложениями из прошлых суперизвержений Йеллоустонской горячей точки.

Пепельные водопады и туфовые кольца

Взрывные извержения могут посылать пепел высоко в атмосферу, где он распространяется на большие площади. Когда этот пепел падает обратно на Землю, он может накапливаться в толстых слоях, которые компактно превращаются в туф . Туфовые слои часто сохраняются в геологической летописи и могут использоваться для датирования и корреляции. Туфовые кольца являются низкими, круговыми формами рельефа, которые образуются вокруг вулканических жерл, когда магма взаимодействует с грунтовыми водами, производя взрывы, приводящие к паровому выбросу пепла и фрагментов горных пород.

Вулканические купола

Вулканические купола — это курганы, образованные, когда вязкая, богатая кремнеземом лава выдавливается из вентиляционного отверстия, но слишком толстая, чтобы течь далеко. Вместо этого лава накапливается над вентиляционным отверстием, создавая крутой купол. Вулканические купола могут расти в кратерах вершин более крупных вулканов или на их флангах. Купол Новарупта в районе Катмай на Аляске, образованный во время извержения 1912 года, одного из крупнейших вулканических событий 20-го века. Купол [FLT: 2] Гора Сент-Хеленс [FLT: 3] растет периодически внутри кратера вулкана с момента его извержения 1980 года.

Оригинальное название: The Dynamic Legacy of Igneous Rock Landforms

Игнезисные формы пород представляют собой некоторые из самых драматических и научно важных особенностей на нашей планете. От обширных плоских просторов лавовых плато, которые фиксируют эпизоды массивного вулканизма наводнений до глубоко расположенных батолитов, образующих корни горных хребтов, каждый рельеф рассказывает историю о внутренних процессах Земли и путешествии магмы от мантии к поверхности. Эти особенности не статичны; они продолжают развиваться через эрозию, подъем и продолжающуюся вулканическую активность. Понимание магматических форм рельефа имеет важное значение для интерпретации геологической истории Земли, изучения минеральных и энергетических ресурсов и оценки вулканических опасностей. Стоя на колоннном базальте плато Колумбия или глядя на гранитный купол Каменной горы, вы становитесь свидетелем ощутимого результата пламенного недр Земли на работе.

Для дальнейшего чтения изучите ресурсы из Программы по изучению опасности вулканов Геологической службы США , всеобъемлющих руководств по Geology.com и учебных материалов, предоставленных Национальным географическим обществом . Эти организации предлагают подробную информацию о процессах, опасностях и красоте магматического мира.