Риолит ( / ˈr aɪ . ə l aɪ t / RY -ə-lyte ) [1] [2] [3] [4] — самая богатая кремнеземом из вулканических пород . Обычно он имеет стекловидную или мелкозернистую ( афанитовую ) текстуру , но может быть порфировым , содержащим более крупные минеральные кристаллы ( фенокристы ) в мелкозернистой основной массе . Минеральный комплекс представлен преимущественно кварцем , санидином и плагиоклазом . Это экструзионный эквивалент гранита .
Высокое содержание кремнезема делает риолитовую магму чрезвычайно вязкой . Это благоприятствует взрывным извержениям , а не эффузивным извержениям , поэтому этот тип магмы чаще извергается в виде пирокластических пород , чем в виде потоков лавы . Риолитовые пепловые туфы относятся к числу наиболее объемных континентальных магматических образований.
Риолитовый туф широко использовался в строительстве. Обсидиан , представляющий собой риолитовое вулканическое стекло , использовался для изготовления инструментов с доисторических времен до наших дней, поскольку ему можно придать чрезвычайно острую форму. Риолитовая пемза находит применение в качестве абразива в бетоне и в качестве удобрения почвы .
Риолит — это экструзивная магматическая порода, образовавшаяся из магмы, богатой кремнеземом , которая выдавливается из жерл вулкана для быстрого охлаждения на поверхности, а не медленного в недрах. Обычно он имеет светлый цвет из-за низкого содержания темноцветных минералов и обычно очень мелкозернистый ( афанитовый ) или стекловидный . [5]
Экструзивная магматическая порода классифицируется как риолит, если кварц составляет от 20% до 60% по объему от общего содержания кварца, щелочного полевого шпата и плагиоклаза ( QAPF ), а щелочной полевой шпат составляет от 35% до 90% от общего содержания полевого шпата. Фельдшпатоиды отсутствуют. Это делает риолит экструзивным эквивалентом гранита. Однако, хотя IUGS рекомендует по возможности классифицировать вулканические породы на основе их минерального состава, вулканические породы часто являются стекловидными или настолько мелкозернистыми, что идентификация минералов нецелесообразна. Затем породу необходимо классифицировать по химическому составу на основе содержания в ней кремнезема и оксидов щелочных металлов ( K 2 O плюс Na 2 O ). Риолит богат кремнеземом и общим количеством оксидов щелочных металлов, что помещает его в поле R на диаграмме TAS . [6] [7] [8] [9] : 140–146
Щелочной полевой шпат в риолитах — санидин или, реже, ортоклаз . Редко это анортоклаз . Эти минералы полевого шпата иногда присутствуют в виде вкрапленников. Плагиоклаз обычно богат натрием ( олигоклаз или андезин ). Вместе с кварцем иногда присутствуют кристобалит и тридимит . Биотит , авгит , фаялит и роговая обманка — распространенные акцессорные минералы. [5]
Из-за высокого содержания кремнезема и низкого содержания железа и магния риолитовые магмы образуют высоковязкие лавы . [9] : 23–26 В результате многие извержения риолита имеют высокую взрывную силу, и риолит чаще встречается в виде пирокластических пород , чем в виде потоков лавы . [10] : 22 Туфы риолитовых пепловых потоков являются единственным вулканическим продуктом, объемы которого могут соперничать с объемами трапповых базальтов . [9] :77 Риолиты также встречаются в виде брекчий или в лавовых куполах , вулканических пробках и дайках . [11] [12] [9] : 71–72 Риолитовые лавы извергаются при относительно низкой температуре от 800 до 1000 ° C (от 1470 до 1830 ° F), что значительно холоднее, чем базальтовые лавы, которые обычно извергаются при температурах от 1100 до 1200 °C. °C (от 2010 до 2190 °F). [9] : 20
Риолиты, которые охлаждаются слишком быстро, чтобы вырастить кристаллы , образуют природное стекло или витрофир, также называемый обсидианом . [13] Медленное охлаждение образует микроскопические кристаллы в лаве и приводит к появлению таких текстур, как слоения потока , сферолитовые , узелковые и литофизальные структуры. Некоторые риолиты представляют собой сильно везикулярную пемзу . [5]
К перщелочным риолитам (риолитам, необычайно богатым щелочными металлами) относятся комендит и пантеллерит . [14] Щелочная среда оказывает существенное влияние на морфологию и минералогию потока лавы , так что щелочные риолиты могут быть в 10–30 раз более жидкими, чем типичные известково-щелочные риолиты. В результате своей повышенной текучести они способны образовывать мелкомасштабные складки потока, лавовые трубки и тонкие дайки. Щелочные риолиты извергаются при относительно высоких температурах - более 1200 ° C (2190 ° F). Они включают бимодальные щитовые вулканы в горячих точках и разломах (например, Рейнбоу-Рейндж , Ильгачуз и Левел-Маунтин в Британской Колумбии , Канада). [15]
Извержения риолитовой лавы относительно редки по сравнению с извержениями менее кислых лав. С начала XX века зарегистрировано всего четыре извержения риолита: на вулкане пролива Святого Андрея в Папуа-Новой Гвинее и вулкане Новарупта на Аляске , а также на вулканах Чайтен и Кордон-Колле на юге Чили . [16] [17] Извержение Новарупты в 1912 году было крупнейшим извержением вулкана 20-го века, [18] и началось с эксплозивного вулканизма, который позже перешел в эффузивный вулканизм и образование риолитового купола в жерле. [19]
Риолитовые магмы могут образовываться путем магматической дифференциации более основной (бедной кремнеземом) магмы, путем фракционной кристаллизации или путем ассимиляции расплавленных пород земной коры ( анатексис ). Ассоциации андезитов , дацитов и риолитов в схожих тектонических условиях и со сходным химическим составом позволяют предположить, что риолитовые пачки образовались в результате дифференциации базальтовых магм мантийного происхождения на небольших глубинах. В других случаях риолит представляется продуктом плавления коровых осадочных пород. [10] : 21 Водяной пар играет важную роль в понижении температуры плавления кислых пород, [10] : 43 , а некоторые риолитовые магмы могут иметь содержание воды до 7–8 весовых процентов. [20] [21] : 44
Высококремнеземистый риолит (HSR) с содержанием кремнезема от 75 до 77,8% SiO 2 образует особую подгруппу риолитов. ВСР — наиболее развитые из всех магматических пород, имеющие состав, очень близкий к водонасыщенной гранитной эвтектике и чрезвычайно обогащенный большинством несовместимых элементов . Однако они сильно обеднены стронцием , барием и европием . Их интерпретируют как продукты многократного плавления и замерзания гранита в недрах. HSR обычно извергаются в виде крупных кальдерных извержений. [22]
Риолит распространен вдоль границ сходящихся плит , где плита океанической литосферы погружается в мантию Земли под перекрывающую океаническую или континентальную литосферу . Иногда это может быть преобладающий тип магматической породы в этих условиях. Риолит чаще встречается, когда преобладающая литосфера континентальная, а не океаническая. Более толстая континентальная кора дает поднимающейся магме больше возможностей дифференцировать и ассимилировать породы коры. [23]
Риолит находили на островах вдали от суши, но такие океанические явления редки. [24] Толеитовая магма, извергающаяся на вулканических океанских островах, таких как Исландия , иногда может дифференцироваться вплоть до риолита, и около 8% вулканических пород в Исландии представляет собой риолит. Однако это необычно, и на Гавайских островах (например) нет известных месторождений риолита. Щелочные магмы вулканических океанских островов очень редко дифференцируются вплоть до щелочных риолитов, но дифференциация обычно заканчивается трахитом . [25]
Небольшие объемы риолита иногда извергаются вместе с паводковыми базальтами на поздних стадиях их истории и там, где развиваются центральные вулканические комплексы. [26]
Название риолит было введено в геологию в 1860 году немецким путешественником и геологом Фердинандом фон Рихтгофеном [27] [28] [29] от греческого слова rhýax («поток лавы») [30] и суффикса названия породы «- облегченный». [31]
В доисторические времена Северной Америки риолит широко добывался на территории нынешней восточной Пенсильвании . Среди ведущих карьеров был риолитовый карьер Карбо Ран в округе Адамс . Риолит добывали здесь еще 11 500 лет назад. [32] Тонны риолита продавались через полуостров Дельмарва , [32] потому что риолит сохранял остроту при ударе и использовался для изготовления наконечников копий и стрел. [33]
Обсидиан обычно имеет риолитовый состав и использовался для изготовления инструментов с доисторических времен. [34] Обсидиановые скальпели исследовались на предмет использования в деликатной хирургии. [35] Пемза, также обычно риолитового состава, находит важное применение в качестве абразива , в бетоне , [36] и в качестве добавки к почве . [37] Риолитовый туф широко использовался в строительстве в Древнем Риме [38] и использовался в строительстве в современной Европе. [21] : 138