Туф - Tuff
Туф - это порода, состоящая из вулканического пепла, выброшенного из жерла во время извержения вулкана . После выброса и осаждения, зола литифицированная в твердую породу. Порода, содержащая более 75% золы, считается туфом, а порода, содержащая от 25% до 75% золы, описывается как туфогенная (например, туфовый песчаник ).
Туф - относительно мягкая порода, поэтому его использовали для строительства с древних времен. Поскольку это распространено в Италии, римляне часто использовали его для строительства. Люди Рапа Нуи использовали его для изготовления большинства статуй моаи на острове Пасхи .
Туф можно разделить на вулканические и осадочные породы . Обычно его изучают в контексте петрологии извержений , хотя иногда его описывают с использованием седиментологических терминов.
Вулканический пепел
Материал, который выбрасывается в результате извержения вулкана, можно разделить на три типа:
- Вулканические газы , смесь, состоящая в основном из пара , диоксида углерода и соединения серы (либо диоксида серы , SO 2 , либо сероводорода , H 2 S, в зависимости от температуры).
- Лава , название магмы, когда она возникает и течет по поверхности
- Тефра , частицы твердого материала всех форм и размеров выбрасываются и выбрасываются в воздух
Тефра образуется, когда магма внутри вулкана разносится на части быстрым расширением горячих вулканических газов. Магма обычно взрывается, когда растворенный в ней газ выходит из раствора, когда давление падает, когда он течет на поверхность . Эти сильные взрывы производят частицы материала, которые затем могут вылететь из вулкана. Твердые частицы диаметром менее 2 мм ( размером с песок или меньше) называются вулканическим пеплом.
Вулканический пепел подразделяется на мелкодисперсный пепел с размером частиц менее 0,0625 мм в диаметре и крупнозернистый пепел с размером частиц от 0,0625 мм до 2 мм в диаметре. Туф соответственно делится на крупнозернистый (крупнозернистый пепельный туф) и мелкодисперсный туф (мелкодисперсный пепельный туф или пылевой туф). Консолидированная тефра, состоящая в основном из более крупных частиц, называется лапиллистоном (частицы диаметром от 2 до 64 мм) или агломератом или пирокластической брекчией (частицы диаметром более 64 мм), а не туфом.
Вулканический пепел может сильно различаться по составу, поэтому туфы дополнительно классифицируются по составу пепла, из которого они образовались. Пепел от высококремнистого вулканизма, особенно в потоках пепла, состоит в основном из осколков вулканического стекла , а туф, образованный преимущественно из осколков стекла, описывается как стекловидный туф. Осколки стекла обычно либо неправильной формы, либо примерно треугольной формы с выпуклыми сторонами. Это разрушенные стены бесчисленных маленьких пузырьков, которые образовались в магме, когда растворенные газы быстро вышли из раствора.
Туфы, образованные из золы, состоящей преимущественно из отдельных кристаллов, описываются как кристаллические туфы, в то время как туфы, образованные из золы, состоящей преимущественно из измельченных обломков горных пород, описываются как литические туфы.
Химический состав вулканического пепла отражает весь спектр химического состава вулканических пород, от высококремнистого риолитового пепла до низкокремнистого базальтового пепла, а туфы также описываются как риолитовые, андезитовые, базальтовые и т. Д.
Транспорт и литификация
Самый простой способ удаления вулканического пепла от жерла - это облака пепла, которые являются частью колонны извержения . Они падают на поверхность в виде отложений радиоактивных осадков, которые, как правило, хорошо отсортированы и имеют тенденцию образовывать покрывало одинаковой толщины по всей местности. Обрушение колонны приводит к более зрелищному и разрушительному виду транспорта, который принимает форму пирокластических потоков и нагонов, которые обычно плохо отсортированы и объединяются на низкой местности. Отложения нагона иногда показывают осадочные структуры, типичные для высокоскоростного потока, такие как дюны и антидюны . Вулканический пепел, уже отложившийся на поверхности, может переноситься в виде грязевых потоков ( лахаров ) при смешивании с водой в результате дождя или в результате извержения в водоем или лед.
Достаточно горячие частицы вулканического пепла после осаждения на поверхность свариваются , образуя сварной туф . Для сварки требуются температуры выше 600 ° C (1100 ° F). Если в породе есть разбросанные фрагменты размером с горошину или филаменты , ее называют сварным туфом лапилли . Сварные туфы (и сварные лапилли-туфы) могут иметь выпадение или осаждаться из пепловых потоков, как в случае игнимбритов . Во время сварки стеклянные осколки и фрагменты пемзы слипаются (сужаются в точках контакта), деформируются и уплотняются, образуя эвтакситную ткань . Сварной туф обычно риолитовый по составу, но известны примеры всех составов.
Последовательность зольных потоков может состоять из нескольких охлаждающих устройств . Их можно отличить по степени сварки. Основание охлаждающего устройства обычно является несварным из-за охлаждения нижней холодной поверхности, и степень сварки и вторичных реакций от текучих сред в потоке увеличивается вверх по направлению к центру потока. Сварка уменьшается по направлению к верхней части охлаждающего устройства, где устройство охлаждается быстрее. Интенсивность сварки также может уменьшаться по направлению к участкам, в которых осадок тоньше, и по мере удаления от источника.
Более холодные пирокластические потоки являются несваренными, и отложенные ими зольные слои относительно рыхлые. Однако охлажденный вулканический пепел может быстро литифицироваться, поскольку он обычно имеет высокое содержание вулканического стекла. Это термодинамически нестабильный материал, который быстро вступает в реакцию с грунтовыми водами или морской водой, в результате чего из стекла вымываются щелочные металлы и кальций . Новые минералы, такие как цеолиты , глины и кальцит , кристаллизуются из растворенных веществ и цементируют туф.
Туфы далее классифицируются по окружающей среде их осадконакопления, такой как озерный туф, субаэральный туф или подводный туф, или по механизму, с помощью которого переносился пепел, например, туф выпадений или туф пеплового потока. Восстановленные туфы, образованные эрозией и повторным отложением золы, обычно описываются транспортным агентом, таким как эоловый туф или речной туф.
Слои осадочного туфа в Японии
Скалы из туфа епископа в Калифорнии , сваренным с пемзой на левой стороне , сварены с Fiamme на право
Туф бандельера в каньоне Сан-Диего. Нижний элемент Otowi Member представляет собой единый массивный охлаждающий агрегат, а верхний элемент Tshirege Member состоит из нескольких охлаждающих устройств.
Вхождения
Туфы потенциально могут откладываться везде, где имеет место взрывной вулканизм, и поэтому имеют широкое распространение по местоположению и возрасту.
Высококремнистый вулканизм
Риолитовые туфы содержат пемзовые, стекловидные фрагменты и небольшие шлаки с кварцем , щелочным полевым шпатом , биотитом и т. Д. Исландия, Липари, Венгрия, бассейн и хребет на юго-западе Америки и Новая Зеландия относятся к числу областей, где такие туфы наиболее заметны. В древних породах Уэльса , Чарнвуда и др. Известны подобные туфы, но во всех случаях они сильно изменены окремнением (которое наполнило их опалом , халцедоном и кварцем) и расстеклованием. Частое присутствие закругленных корродированных кристаллов кварца, которые встречаются в риолитовых лавах, помогает продемонстрировать их истинную природу.
Сварные игнимбриты могут быть очень объемными, например, туф Lava Creek, извергнувшийся из кальдеры Йеллоустоун в Вайоминге 631 000 лет назад. Первоначальный объем этого туфа составлял не менее 1000 кубических километров (240 кубических миль). Известно, что туф Lava Creek по крайней мере в 1000 раз больше, чем отложения, образовавшиеся в результате извержения вулкана Сент-Хеленс 18 мая 1980 года , и его индекс вулканической эксплозивности (VEI) равнялся 8, что выше, чем у любого извержения, известного в прошлом году. 10000 лет. Зола туфы потоков охватывает 7000 квадратных километров (2700 квадратных миль) на Северном острове в Новой Зеландии и около 100 000 квадратных километров (39000 квадратных миль) Невада . Туфы пепловых потоков - единственный вулканический продукт, объемы которого сопоставимы с объемами базальтов паводков .
Бентонит Тиога на северо-востоке США варьируется по составу от кристаллического туфа до туфосланца. Он был отложен в виде пепла, унесенного ветром, который упал над морем и осел на дно. По возрасту он девонский и, вероятно, произошел из жерла в центральной Вирджинии , где туф достигает максимальной толщины около 40 метров (130 футов).
Щелочной вулканизм
Трахитовые туфы содержат мало или совсем не содержат кварца, но много санидина или анортоклаза, а иногда и олигоклазового полевого шпата, иногда с биотитом, авгитом и роговой обманкой. При выветривании они часто превращаются в мягкие красные или желтые аргиллиты , богатые каолином с вторичным кварцем. Современные туфы трахита встречаются на Рейне (в Зибенгебирге ), на Искье и недалеко от Неаполя . Трахит-карбонатитовые туфы обнаружены в Восточно-Африканском рифте . О щелочно-кристаллических туфах сообщалось из Рио-де-Жанейро .
Промежуточный вулканизм
Чрезвычайно распространены андезитовые туфы. Они встречаются по всей цепочке Кордильер и Анд , в Вест - Индии , Новая Зеландия, Япония и т.д. В Озерном крае , Северный Уэльс, Лорны , на Пентландских холмах , на Чевиотс и во многих других районах Великобритании , древние Скалы точно такой же природы встречаются в изобилии. По цвету они красные или коричневые; их обломки шлаков имеют все размеры, от огромных блоков до мельчайших гранул пыли. Полости заполнены множеством вторичных минералов, таких как кальцит , хлорит , кварц, эпидот или халцедон; Однако на микроскопических срезах природу исходной лавы почти всегда можно определить по форме и свойствам маленьких кристаллов, которые встречаются в разложившейся стеклянной основе. Даже в мельчайших деталях эти древние туфы полностью напоминают современные пепельные пласты Котопакси , Кракатау и Мон-Пеле.
Мафический вулканизм
Основной вулканизм обычно принимает форму гавайских извержений, которые не являются взрывоопасными и производят мало пепла. Однако взаимодействие между базальтовой магмой и грунтовыми водами или морской водой приводит к гидромагматическим взрывам, которые производят большое количество пепла. Они откладывают конусы золы, которые впоследствии могут цементироваться в конусы туфа. Даймонд-Хед, Гавайи , является примером туфового конуса, как и остров Каула . Стекловидный базальтовый пепел, образующийся при таких извержениях, быстро превращается в палагонит в процессе литификации.
Хотя обычный основной вулканизм производит мало пепла, образующийся пепел может локально накапливаться в виде значительных отложений. Примером может служить ясень Пахала на острове Гавайи , толщина которого в некоторых местах достигает 15 метров (49 футов). Эти отложения также быстро превращаются в палагонит и, в конечном итоге, превращаются в латерит .
Базальтовые туфы также встречаются в Скай , Малл , Антрим и других местах, где встречаются палеогеновые вулканические породы; в Шотландии, Дербишире и Ирландии среди пластов каменноугольного периода и среди еще более старых пород Озерного края, южных возвышенностей Шотландии и Уэльса. Они бывают черного, темно-зеленого или красного цвета; сильно различаются по степени грубости, некоторые из них заполнены круглыми губчатыми бомбами в фут или более в диаметре; и будучи часто подводным, может содержать сланец, песчаник, песчаник и другой осадочный материал, а иногда и окаменелости. Современные базальтовые туфы встречаются в Исландии , на Фарерских островах , в Ян-Майене , на Сицилии, на Гавайских островах , в Самоа и т. Д. При выветривании они заполнены кальцитом, хлоритом, серпентином , и особенно там, где лавы содержат нефелин или лейцит , часто встречаются. богатые цеолитами , такими как анальцит , пренит , натролит , сколецит , шабазит , гейландит и др.
Ультрабазитический вулканизм
Ультрабазитовые туфы крайне редки; их характеристика - обилие оливина или серпентина и недостаток или отсутствие полевого шпата и кварца .
Кимберлиты
Проявления ультрамафитового туфа включают поверхностные отложения кимберлитов на маарах в алмазных -полях Южной Африки и других регионов. Основная разновидность кимберлита - это темно-голубовато-зеленая, богатая серпентином брекчия (синяя земля), которая после тщательного окисления и выветривания становится рыхлой коричневой или желтой массой («желтая земля»). Эти брекчии образовались в виде газо-твердых смесей и обычно сохраняются и добываются в диатремах, которые образуют интрузивные трубчатые структуры. На глубине некоторые кимберлитовые брекчии переходят в корневые зоны даек, сложенных нефрагментированной породой. На поверхности в мааровых отложениях могут встречаться ультраосновные туфы. Поскольку кимберлиты являются наиболее распространенным магматическим источником алмазов, переходы от мааров к диатремам и дайкам корневой зоны были подробно изучены. Кимберлит диатремовой фации правильнее называть ультраосновной брекчией, чем туфом.
Коматииты
Коматиитовые туфы встречаются, например, в зеленокаменных поясах Канады и Южной Африки.
Складчатость и метаморфизм
Со временем на отложения туфа могут повлиять и другие изменения, помимо выветривания. Иногда они участвуют в складывании и становятся стриженым и расщепляются . Многие зеленые сланцы Английского озерного края - это мелко расколотый пепел. В лесу Чарнвуд туфы также сланцевые и расколотые. Зеленый цвет обусловлен большим содержанием хлорита. Среди кристаллических сланцев многих регионов встречаются зеленые пласты или зеленые сланцы, которые состоят из кварца, роговой обманки, хлорита или биотита, оксидов железа , полевого шпата и т. Д. И, вероятно, представляют собой перекристаллизованные или метаморфизованные туфы. Они часто сопровождают массы эпидиорита и роговой обманки - сланцев, которые являются соответствующими лавами и силлами . Некоторые хлоритовые сланцы, вероятно, также представляют собой измененные слои вулканического туфа. «Шальштейны» Девона и Германии включают множество расщепленных и частично перекристаллизованных пепловых слоев, некоторые из которых все еще сохраняют свою фрагментарную структуру, хотя их лапилли уплощены и вытянуты. Их паровые полости обычно заполнены кальцитом, но иногда и кварцем. Наиболее измененные формы этих пород - пластинчатые зеленые хлоритовые сланцы; в них, однако, редко встречаются структуры, указывающие на их изначальную вулканическую природу. Это промежуточные стадии между расщепленными туфами и кристаллическими сланцами.
Важность
Основная экономическая ценность туфа - это строительный материал. В древнем мире относительная мягкость туфа означала, что его обычно использовали для строительства там, где он был доступен. Туф распространен в Италии, и римляне использовали его для строительства многих зданий и мостов. Например, весь порт острова Вентотене (который до сих пор используется) был вырезан из туфа. Servian Стен , построенный для защиты города Рима в четвертом веке до нашей эры, также построен почти полностью из туфа. Римляне также разрезали туф на маленькие прямоугольные камни, которые они использовали для создания стен в узоре, известном как opus reticulatum .
Туфа , часто используется в Риме и Неаполе в качестве строительного камня, является трахит туф. Пуццолана также представляет собой разложившийся туф, но основного характера, первоначально полученный около Неаполя и использовавшийся в качестве цемента , но теперь это название применяется к ряду веществ, не всегда идентичных по характеру. В регионе Эйфель в Германии трахитовый пемзовый туф, называемый трассом, широко применялся в качестве гидравлического раствора .
Туф региона Эйфель в Германии широко использовался для строительства железнодорожных станций и других зданий во Франкфурте, Гамбурге и других крупных городах. Строительство с использованием Rochlitz Porphyr , можно увидеть в маньеризма стиль скульптурного портала у входа в часовне в замке Колдиц . Торговое название Rochlitz Porphyr традиционное обозначение для штучного камня из Саксонии с архитектурной историей более 1000 лет в Германии. Карьеры расположены недалеко от Рохлица.
Хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин , терминальное хранилище Министерства энергетики США для отработавшего ядерного реактора и других радиоактивных отходов, находится в туфе и игнимбрите в провинции Бассейн и Диапазон в Неваде . В долине Напа и Сонома - Вэлли , Калифорния , площади из туфа обычно раскопаны для хранения винных бочек.
Туф из Рано Рараку использовался народом Рапа Нуи с острова Пасхи для изготовления подавляющего большинства своих знаменитых статуй моаи .
Аху Тонгарики на острове Пасхи, с 15 моаи из туфа из кратера Рано Рараку : у второго моаи справа есть Пукао (« пучок волос »), сделанный из красного шлака .
Риолитовый туф портал «церковный дом» в Колдиц замке , Саксония , разработанный Андреас Walther II (1584)
В армении
Туф широко используется в Армении и армянской архитектуре . Это преобладающий тип камня, используемый при строительстве в столице Армении Ереване , Гюмри , втором по величине городе Армении, и Ани , средневековой столице страны, ныне находящейся в Турции. Небольшое село в Армении было переименовано в Туфашен (буквально «построено из туфа») в 1946 году.
Армении Дом правительства в Ереване Площадь Республики , построенный из желтого туфа
Церковь Святого Спасителя в Гюмри, построенная в основном из черного туфа
Кафедральный собор Ани , начало 11 века, в средневековой армянской столице Ани (современная Турция) был построен из туфа.
Тефрохронология
Туфы откладываются геологически мгновенно и часто в большом регионе. Это делает их очень полезными в качестве стратиграфических маркеров времени. Использование туфов и других отложений тефры таким образом известно как тефрохронология и особенно полезно для четвертичной хроностратиграфии. По химическому составу и скоплениям вкрапленников отдельные слои туфов могут быть «отпечатаны пальцами». Абсолютный возраст туфов может быть определен с помощью датирования K-Ar , Ar-Ar или углерода-14 . Зерна циркона, обнаруженные во многих туфах, обладают высокой прочностью и могут пережить даже метаморфизм вмещающего туфа в сланцы, что позволяет определить абсолютный возраст древних метаморфических пород. Например, датирование цирконов в метаморфизованном слое туфа в формации Пилар предоставило некоторые из первых свидетельств орогенеза Пикури .
Этимология
Слово туф происходит от итальянского tufo .
Смотрите также
- Бентонит - смектитовая глина, состоящая в основном из монтмориллонита.
- Брисбенский туф
- Эвтакситовая текстура - слоистая или полосчатая текстура в некоторых телах экструзионных пород.
- Силлар - разновидность риолита, содержащая фрагменты андезита.
- Туффит - туф, содержащий как пирокластические, так и обломочные материалы.
использованная литература
внешние ссылки
-
СМИ, связанные с туфом, на Викискладе?
