stringtranslate.com

Андезит

Андезит ( / ˈ æ n d ə z aɪ t / ) [1] — вулканическая порода промежуточного состава . В общем смысле, это промежуточный тип между бедным кремнеземом базальтом и богатым кремнеземом риолитом . Он имеет мелкозернистую ( афанитовую ) или порфировую текстуру и состоит преимущественно из богатого натрием плагиоклаза плюс пироксена или роговой обманки . [2]

Андезит является экструзивным эквивалентом плутонического диорита . Характерный для зон субдукции , андезит представляет собой доминирующий тип горной породы в островных дугах . Средний состав континентальной коры — андезитовый. [3] Наряду с базальтами андезиты являются компонентом марсианской коры .

Название андезит происходит от горной цепи Анд , где этот тип породы встречается в изобилии. Впервые его применил Кристиан Леопольд фон Бух в 1826 году. [4]

Описание

Диаграмма QAPF с полем базальт/андезит, выделенным желтым цветом. Андезит отличается от базальта содержанием SiO 2 > 52%.
Андезит относится к полю O2 по классификации TAS .

Андезит — это афанитовая (мелкозернистая) или порфировая (крупнозернистая) магматическая порода, которая является промежуточной по содержанию кремнезема и имеет низкое содержание щелочных металлов . Он содержит менее 20% кварца и 10% фельдшпатоида по объему, причем не менее 65% полевого шпата в породе состоит из плагиоклаза . Это помещает андезит в поле базальт /андезит диаграммы QAPF . Андезит дополнительно отличается от базальта содержанием кремнезема более 52%. [5] [6] [7] [ 8] Однако часто невозможно определить минеральный состав вулканических пород из-за их очень мелкого размера зерен, и тогда андезит определяется химически как вулканическая порода с содержанием от 57% до 63% кремнезема и не более чем около 6% оксидов щелочных металлов. Это помещает андезит в поле O2 классификации TAS . Базальтовый андезит , с содержанием кремнезема от 52% до 57%, представлен полем O1 классификации TAS, но не является отдельным типом породы в классификации QAPF. [8]

Андезит обычно имеет цвет от светло-серого до темно-серого из-за содержания в нем роговой обманки или пироксеновых минералов. [2] но может иметь широкий диапазон оттенков. Более темный андезит может быть сложно отличить от базальта, но общее правило, используемое вне лаборатории, заключается в том, что индекс цвета андезита менее 35. [9]

Плагиоклаз в андезите сильно варьируется по содержанию натрия, от анортита до олигоклаза , но обычно это андезин , в котором анортит составляет около 40 мол.% плагиоклаза. Пироксеновые минералы, которые могут присутствовать, включают авгит , пижонит или ортопироксен . Магнетит , циркон , апатит , ильменит , биотит и гранат являются обычными акцессорными минералами. [10] Щелочной полевой шпат может присутствовать в незначительных количествах.

Андезит обычно порфировый , содержащий более крупные кристаллы ( фенокристаллы ) плагиоклаза, образовавшиеся до выдавливания, которое вывело магму на поверхность, заключенные в более мелкозернистую матрицу . Фенокристаллы пироксена или роговой обманки также распространены. [11] Эти минералы имеют самые высокие температуры плавления среди типичных минералов , которые могут кристаллизоваться из расплава [12] , и поэтому первыми образуют твердые кристаллы. Классификация андезитов может быть уточнена в соответствии с наиболее распространенным фенокристаллом . Например, если роговая обманка является основным минералом фенокристалла, андезит будет описан как роговообманковый андезит .

Андезитовый вулканизм

Андезитовая лава обычно имеет вязкость 3,5 × 10 6 сП (3,5 × 10 3 Па⋅с) при 1200 °C (2190 °F). Это немного больше, чем вязкость гладкого арахисового масла . [13] В результате андезитовый вулканизм часто является взрывным, образуя туфы и агломераты . Андезитовые жерла имеют тенденцию образовывать составные вулканы , а не щитовые вулканы, характерные для базальта, с его гораздо более низкой вязкостью, являющейся результатом его более низкого содержания кремнезема и более высокой температуры извержения. [14]

Блоки лавы в Fantastic Lava Beds около Cinder Cone в Национальном парке Lassen Volcanic

Потоки блочной лавы типичны для андезитовых лав из сложных вулканов. Они ведут себя подобно потокам ʻaʻā , но их более вязкая природа приводит к тому, что поверхность покрывается гладкими угловатыми фрагментами (блоками) затвердевшей лавы вместо клинкеров. Как и в случае с потоками ʻaʻā, расплавленная внутренняя часть потока, которая удерживается изолированной затвердевшей блочной поверхностью, продвигается по щебню, который падает с фронта потока. Они также движутся гораздо медленнее вниз по склону и имеют большую глубину, чем потоки ʻaʻā. [15]

Микрофотография андезита в тонком сечении (между скрещенными поляризаторами)
Андезитовая гора Жарнов ( Втачник ), Словакия
Андезитовый столб в Словакии

Генерация расплавов в островных дугах

Хотя андезит распространен в других тектонических обстановках, он особенно характерен для конвергентных границ плит . Еще до Революции тектоники плит геологи определили линию андезита в западной части Тихого океана, которая отделяла базальт центральной части Тихого океана от андезита дальше на запад. Это совпадает с зонами субдукции на западной границе Тихоокеанской плиты . Магматизм в регионах островных дуг происходит из-за взаимодействия субдуцирующей плиты и мантийного клина , клиновидной области между субдуцирующей и перекрывающей плитами. [16] Наличие конвергентных границ, в которых доминирует андезит, настолько характерно для уникальной тектоники плит Земли , что Землю описывают как «андезитовую планету». [17]

Во время субдукции субдуцированная океаническая кора подвергается растущему давлению и температуре, что приводит к метаморфизму . Водные минералы, такие как амфибол , цеолиты или хлорит (которые присутствуют в океанической литосфере ) дегидратируются по мере перехода в более стабильные, безводные формы, высвобождая воду и растворимые элементы в вышележащий клин мантии. Попадание воды в клин понижает солидус материала мантии и вызывает частичное плавление. [18] Из-за более низкой плотности частично расплавленного материала он поднимается через клин, пока не достигнет нижней границы перекрывающей плиты. Расплавы, образующиеся в мантийном клине, имеют базальтовый состав, но они имеют характерное обогащение растворимыми элементами (например, калием (K), барием (Ba) и свинцом (Pb)), которые вносятся из осадка, который лежит в верхней части субдуцирующей плиты. Хотя есть основания полагать, что погружающаяся океаническая кора также может плавиться во время этого процесса, относительный вклад трех компонентов (коры, осадка и клина) в образование базальтов все еще остается предметом дискуссий. [19]

Образованный таким образом базальт может способствовать образованию андезита посредством фракционной кристаллизации, частичного плавления коры или смешивания магмы, все эти процессы обсуждаются далее.

Бытие

Промежуточные вулканические породы образуются в результате нескольких процессов:

  1. Фракционная кристаллизация основной материнской магмы.
  2. Частичное плавление материала земной коры.
  3. Смешивание магмы между кислыми риолитовыми и мафическими базальтовыми магмами в магматическом резервуаре
  4. Частичное плавление метасоматизированной мантии

Фракционная кристаллизация

Чтобы достичь андезитового состава посредством фракционной кристаллизации , базальтовая магма должна кристаллизовать определенные минералы, которые затем удаляются из расплава. Это удаление может происходить различными способами, но чаще всего это происходит путем осаждения кристаллов. Первыми минералами, которые кристаллизуются и удаляются из базальтовой материнской породы, являются оливины и амфиболы . [20] Эти основные минералы оседают из магмы, образуя основные кумулаты. [21] Имеются геофизические свидетельства из нескольких дуг, что большие слои основных кумулатов лежат в основании коры. [22] [23] После того, как эти основные минералы были удалены, расплав больше не имеет базальтового состава. Содержание кремнезема в остаточном расплаве обогащается относительно исходного состава. Содержание железа и магния истощается. По мере продолжения этого процесса расплав становится все более и более эволюционным, в конечном итоге становясь андезитовым. Однако без постоянного добавления основного материала расплав в конечном итоге достигнет риолитового состава. Это создает характерную базальт-андезит-риолитовую ассоциацию островных дуг, причем андезит является наиболее характерным типом породы. [20]

Частичное плавление коры

Частично расплавленный базальт в мантийном клине движется вверх, пока не достигнет основания вышележащей коры. Оказавшись там, базальтовый расплав может либо подстилать кору, создавая слой расплавленного материала у ее основания, либо может перемещаться в вышележащую плиту в виде даек . Если он подстилает кору, базальт может (теоретически) вызвать частичное плавление нижней коры из-за переноса тепла и летучих веществ. Однако модели теплопередачи показывают, что дуговые базальты, размещенные при температурах 1100–1240 °C, не могут обеспечить достаточно тепла для плавления амфиболита нижней коры . [24] Однако базальт может плавить пелитовый материал верхней коры. [25]

Смешение магмы

В континентальных дугах, таких как Анды , магма часто скапливается в неглубокой коре, создавая магматические камеры. Магмы в этих резервуарах эволюционируют по составу (от дацитовой до риолитовой) как в процессе фракционной кристаллизации, так и в результате частичного плавления окружающей вмещающей породы . [26] Со временем, по мере продолжения кристаллизации и потери тепла системой, эти резервуары остывают. Чтобы оставаться активными, магматические камеры должны постоянно подпитываться горячим базальтовым расплавом в системе. Когда этот базальтовый материал смешивается с эволюционировавшей риолитовой магмой, состав возвращается к андезиту, его промежуточной фазе. [27] Доказательством смешивания магмы является наличие вкрапленников в некоторых андезитах, которые не находятся в химическом равновесии с расплавом, в котором они находятся. [14]

Частичное плавление метасоматизированной мантии

Высокомагнезиальные андезиты ( бониниты ) в островных дугах могут быть примитивными андезитами, образовавшимися из метасоматизированной мантии. [28] [29] Экспериментальные данные показывают, что истощенная мантийная порода, подвергшаяся воздействию щелочных флюидов, которые могут выделяться погружающейся плитой, генерирует магму, напоминающую высокомагнезиальные андезиты. [30] [31] [32]

Известные андезитовые сооружения

Андезитовые ступы в храме Боробудур , Индонезия
Подпорная стена из андезита в цитадели Саксайуаман , Перу

Известные каменные сооружения, построенные с использованием андезита, включают:

Внеземные образцы

В 2009 году исследователи обнаружили, что андезит был найден в двух метеоритах (под номерами GRA 06128 и GRA 06129), которые были обнаружены на ледяном поле Грейвс Нунатаки во время полевого сезона 2006/2007 гг. в рамках программы США « Поиск метеоритов в Антарктике» . Это, возможно, указывает на новый механизм образования андезитовой корки. [38]

Наряду с базальтами, андезиты являются компонентом марсианской коры . [39] Наличие характерных крутых куполов на Венере предполагает, что андезит мог извергаться из крупных магматических камер, где могло происходить осаждение кристаллов. [40]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "андезит". Словарь Merriam-Webster.com . Merriam-Webster.
  2. ^ аб Макдональд, Гордон А.; Эбботт, Агатин Т.; Петерсон, Фрэнк Л. (1983). Вулканы в море: геология Гавайев (2-е изд.). Гонолулу: Издательство Гавайского университета. п. 127. ИСБН 0824808320.
  3. ^ Рудник, Роберта Л.; Фонтейн, Дэвид М. (1995). «Природа и состав континентальной коры: перспектива нижней коры». Обзоры геофизики . 33 (3): 267–309. Bibcode : 1995RvGeo..33..267R. doi : 10.1029/95RG01302.
  4. ^ Джексон, Джулия А., ред. (1997). "андезит". Словарь геологии (четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349.
  5. ^ Le Bas, MJ; Streckeisen, AL (1991). «Систематика магматических пород IUGS». Журнал Геологического общества . 148 (5): 825–833. Bibcode : 1991JGSoc.148..825L. CiteSeerX 10.1.1.692.4446 . doi : 10.1144/gsjgs.148.5.0825. S2CID  28548230. 
  6. ^ "Схема классификации горных пород - Том 1 - Магматические" (PDF) . Британская геологическая служба: Схема классификации горных пород . 1 : 1–52. 1999.
  7. ^ "КЛАССИФИКАЦИЯ МАГИЧЕСКИХ ПОРОД". Архивировано из оригинала 30 сентября 2011 г.
  8. ^ ab Филпоттс, Энтони Р.; Агу, Джей Дж. (2009). Принципы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Cambridge University Press. стр. 139–143. ISBN 9780521880060.
  9. ^ Филпоттс и Агу 2009, стр. 139
  10. ^ Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. стр. 57. ISBN 0-7167-2438-3.
  11. ^ Блатт и Трейси 1996, стр.57
  12. ^ Tilley, CE (1957). « Норман Леви Боуэн 1887-1956». Биографические мемуары членов Королевского общества . 3 : 6–26. doi :10.1098/rsbm.1957.0002. JSTOR  769349. S2CID  73262622.
  13. ^ Филпоттс и Агу 2009, стр. 23, 611.
  14. ^ ab Philpotts & Ague 2009, стр. 377.
  15. ^ Шминке, Ганс-Ульрих (2003). Вулканизм . Берлин: Шпрингер. п. 132. ИСБН 9783540436508.
  16. ^ Блатт и Трейси 1996, стр. 170–177.
  17. ^ Тацуми, Ёсиюки; Сато, Такеши; Кодаира, Шуичи (декабрь 2015 г.). «Эволюция Земли как андезитовой планеты: вода, тектоника плит и расслоение антиконтинента». Земля, планеты и космос . 67 (1): 91. Bibcode : 2015EP&S...67...91T. doi : 10.1186/s40623-015-0267-2 . hdl : 20.500.14094/90002866 . S2CID  59357096.
  18. ^ Тацуми, Яшиюки; Эггинс, Стив (1995). Магматизм зоны субдукции . Оксфорд: Blackwell Scientific. ISBN 086542361X.[ нужна страница ]
  19. ^ Эйлер, Дж. М. (2003). Внутри фабрики субдукции . Сан-Франциско: Геофизическая монография AGU 138.[ нужна страница ]
  20. ^ ab Blatt & Tracy 1996, стр. 172–177.
  21. ^ Béziat, Didier; Bourges, François; Debat, Pierre; Lompo, Martin; Martin, François; Tollon, Francis (май 2000 г.). «Палеопротерозойская ультрамафическая-мафическая ассоциация и связанные с ней вулканические породы зеленокаменного пояса Боромо: фракционирование, происходящее от островной дуговой вулканической активности в Западно-Африканском кратоне». Precambrian Research . 101 (1): 25–47. Bibcode : 2000PreR..101...25B. doi : 10.1016/S0301-9268(99)00085-6.
  22. ^ Хейс, Джорден Л.; Холбрук, В. Стивен; Лизарральде, Дэн; ван Авендонк, Харм JA; Буллок, Эндрю Д.; Мора, Маурисио; Хардер, Стивен; Альварадо, Гильермо Э.; Рамирес, Карлос (апрель 2013 г.). «Структура земной коры через Коста-Риканскую вулканическую дугу: СТРУКТУРА КОРЫ КОСТА-РИКАНСКОЙ ДУГИ». Геохимия, геофизика, геосистемы . 14 (4): 1087–1103. doi :10.1002/ggge.20079. hdl : 1912/6029 . S2CID  21897249.
  23. ^ ДеБари, Сьюзен М.; Коулман, РГ (10 апреля 1989 г.). «Исследование глубоких уровней островной дуги: доказательства из ультрамафитово-мафитовой ассоциации Тонсина, Тонсина, Аляска». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 94 (B4): 4373–4391. Bibcode : 1989JGR....94.4373D. doi : 10.1029/JB094iB04p04373.
  24. ^ Петфорд, Ник; Галлахер, Керри (2001). «Частичное плавление мафической (амфиболитовой) нижней коры периодическим притоком базальтовой магмы». Earth and Planetary Science Letters . 193 (3–4): 483–99. Bibcode : 2001E&PSL.193..483P. doi : 10.1016/S0012-821X(01)00481-2.
  25. ^ Аннен, К.; Спаркс, RSJ (2002). «Влияние повторяющегося внедрения базальтовых интрузий на термическую эволюцию и образование расплава в коре». Earth and Planetary Science Letters . 203 (3–4): 937–55. Bibcode : 2002E&PSL.203..937A. doi : 10.1016/S0012-821X(02)00929-9.
  26. ^ Тролль, Валентин Р.; Диган, Фрэнсис М.; Джолис, Эстер М.; Харрис, Крис; Чедвик, Джейн П.; Гертиссер, Ральф; Шварцкопф, Лотар М.; Борисова, Анастасия Ю.; Биндеман, Илья Н.; Сумарти, Шри; Прис, Кэти (2013-07-01). "Процессы магматической дифференциации на вулкане Мерапи: петрология включений и изотопы кислорода". Журнал вулканологии и геотермальных исследований . Извержение Мерапи. 261 : 38–49. Bibcode :2013JVGR..261...38T. doi :10.1016/j.jvolgeores.2012.11.001. ISSN  0377-0273.
  27. ^ Reubi, Olivier; Blundy, Jon (2009). «Недостаток промежуточных расплавов в вулканах зоны субдукции и петрогенезис дуговых андезитов». Nature . 461 (7268): 1269–1273. Bibcode :2009Natur.461.1269R. doi :10.1038/nature08510. PMID  19865169. S2CID  4417505.
  28. ^ Келемен, П. Б., Хангхой, К. и Грин, А. Р. «Один взгляд на геохимию магматических дуг, связанных с субдукцией, с упором на примитивный андезит и нижнюю кору». В « Трактате о геохимии» , том 3. Редактор: Роберта Л. Рудник. Исполнительные редакторы: Генрих Д. Холланд и Карл К. Турекян. стр. 659. ISBN 0-08-043751-6 . Elsevier, 2003., стр. 593-659 
  29. ^ Бейер, Кристоф; Хаазе, Карстен М.; Брандл, Филипп А.; Крумм, Стефан Х. (11 апреля 2017 г.). «Примитивные андезиты из вулканической зоны Таупо, образованные путем смешивания магмы». Вклад в минералогию и петрологию . 172 (5): 33. Bibcode : 2017CoMP..172...33B. doi : 10.1007/s00410-017-1354-0. S2CID  133574938.
  30. ^ Вуд, Бернард Дж.; Тернер, Саймон П. (июнь 2009 г.). «Происхождение примитивного андезита с высоким содержанием магния: ограничения, выявленные на основе природных примеров и экспериментов». Earth and Planetary Science Letters . 283 (1–4): 59–66. Bibcode : 2009E&PSL.283...59W. doi : 10.1016/j.epsl.2009.03.032.
  31. ^ Митчелл, Александра Л.; Гроув, Тимоти Л. (23 ноября 2015 г.). «Исправление к: Плавление водной, субдуговой мантии: происхождение примитивных андезитов». Вклад в минералогию и петрологию . 170 (5–6). doi : 10.1007/s00410-015-1204-x .
  32. ^ Блатт и Трейси 1996, стр. 176.
  33. ^ "Боробудур".
  34. ^ "Руины Саксайуамана, Перу". 16 декабря 2021 г.
  35. ^ "Куско - Саксайуаман".
  36. ^ «Врата Солнца, Тиуанако».
  37. ^ Ведекинд, Ваня; Рудрих, Йорг; Зигесмунд, Зигфрид (2011). «Природные строительные камни Мексики–Теночтитлана: их использование, выветривание и свойства пород в Темпло Майор, дворце Херас Сото и кафедральном соборе». Environmental Earth Sciences . 63 (7–8): 1787–1798. Bibcode :2011EES....63.1787W. doi : 10.1007/s12665-011-1075-z . S2CID  130452483.
  38. ^ Дэй, Джеймс МД; Эш, Ричард Д.; Лю, Ян; Беллуччи, Джереми Дж.; Рамбл, Дуглас; Макдоноу, Уильям Ф.; Уокер, Ричард Дж.; Тейлор, Лоуренс А. (2009). «Раннее формирование эволюционировавшей астероидной коры». Nature . 457 (7226): 179–82. Bibcode :2009Natur.457..179D. doi :10.1038/nature07651. PMID  19129845. S2CID  4364956.
  39. ^ Казенс, Клэр Р.; Кроуфорд, Ян А. (2011). «Взаимодействие вулкана и льда как среда обитания микроорганизмов на Земле и Марсе» (PDF) . Астробиология . 11 (7): 695–710. Bibcode :2011AsBio..11..695C. doi :10.1089/ast.2010.0550. hdl : 10023/8744 . PMID  21877914.
  40. ^ Паври, Бетина; Хэд, Джеймс У.; Клозе, К. Бреннан; Уилсон, Лайонел (1992). «Крутые купола на Венере: характеристики, геологическая обстановка и условия извержения по данным Magellan». Журнал геофизических исследований . 97 (E8): 13445. Bibcode : 1992JGR....9713445P. doi : 10.1029/92JE01162.
На Викискладе есть медиафайлы по теме Андезит .

Внешние ссылки