Риолит: состав, свойства и применение вулканической породы.

Введение

Игнейная, вулканическая порода фелсического (богатого кремнезёмом) состава.

Риолит – наиболее богатая кремнезёмом из вулканических пород. Обычно он имеет стекловатую или мелкозернистую (афанитовую) текстуру, но может быть порфировым, содержащим крупные минеральные кристаллы (фенокристаллы) в мелкозернистой основной массе. Минеральный состав представлен преимущественно кварцем, сандинитом и плагиоклазом. Это вулканический эквивалент гранита. Высокое содержание кремнезёма делает риолитовую магму чрезвычайно вязкой. Это благоприятствует взрывным извержениям, поэтому этот тип магмы чаще извергается в виде пирокластических пород, чем в виде лавовых потоков. Риолитовые туфы потоков пепла – одни из самых мощных континентальных магматических формаций. Риолитовый туф широко используется в строительстве. Обсидиан, являющийся риолитовым вулканическим стеклом, использовался для изготовления орудий с доисторических времен и до наших дней благодаря возможности придания ему чрезвычайно острого края. Риолитовый пемза находит применение в качестве абразива, в бетоне и в качестве добавки к почве.

Описание

Риолит – экструзивная магматическая порода, образованная из богатой кремнезёмом магмы, которая извергается из вулканического жерла для быстрого охлаждения на поверхности, а не медленного в недрах. Обычно он светлого цвета из-за низкого содержания мафических минералов и, как правило, имеет очень мелкозернистую (афанитовую) или стекловатую структуру. Экструзивная магматическая порода классифицируется как риолит, когда кварц составляет от 20% до 60% по объёму от общего содержания кварца, щелочного полевого шпата и плагиоклаза (QAPF), а щелочный полевой шпат составляет от 35% до 90% от общего содержания полевого шпата. Фельдспатоиды отсутствуют. Это делает риолит экструзивным эквивалентом гранита. Однако, хотя IUGS рекомендует классифицировать вулканические породы на основе их минерального состава, когда это возможно, вулканические породы часто бывают стекловатыми или настолько мелкозернистыми, что минеральная идентификация затруднена. В этом случае породу необходимо классифицировать химически, исходя из содержания в ней кремнезёма и оксидов щелочных металлов (K2O плюс Na2O). Риолит характеризуется высоким содержанием кремнезёма и общих оксидов щелочных металлов, что помещает его в поле R на диаграмме TAS. Щелочный полевой шпат в риолитах представлен сандином или, реже, ортоклазом. Анортоклаз встречается редко. Эти полевые шпаты иногда присутствуют в виде фенокристов. Плагиоклаз обычно богат натрием (олигоклаз или андезин). Кристаболит и тридимит иногда встречаются вместе с кварцем. Биотит, авгит, фаялит и роговая обманка являются обычными акцессорными минералами. Риолитовые потоки пепла – единственный вулканический продукт, объёмы которого сопоставимы с объёмами плато-базальтов. Более медленное охлаждение приводит к образованию микроскопических кристаллов в лаве и формированию таких текстур, как слоистость потоков, сфериулитовая, узелковая и литофизовая структуры. Некоторые риолиты представляют собой сильно везикулярную пемзу. Пералкальность оказывает значительное влияние на морфологию и минералогию лавовых потоков, в результате чего пералкальные риолиты могут быть в 10–30 раз более текучими, чем типичные кальцические риолиты. Благодаря повышенной текучести они способны образовывать мелкомасштабные складки потоков, лавовые трубки и тонкие дамбы. Пералкальные риолиты извергаются при относительно высоких температурах, превышающих. Они формируют бимодальные щитовидные вулканы в горячих точках и рифтовых зонах (например, Rainbow Range, Ilgachuz Range и Level Mountain в Британской Колумбии, Канада). Извержения риолитовой лавы относительно редки по сравнению с извержениями менее фелсичных лав. С начала XX века зарегистрировано всего четыре извержения риолита: на вулкане в проливе Сент-Эндрю в Папуа — Новой Гвинее, на вулкане Новарупта на Аляске, а также на вулканах Чайтен и Кордон-Каулье в южном Чили. Извержение Новарупты в 1912 году было самым крупным вулканическим извержением XX века и началось с взрывного вулканизма, который впоследствии перешёл в эффузивный вулканизм и образование риолитового купола в жерле.

Rhyolite is an extrusive igneous rock, formed from magma rich in silica that is extruded from a volcanic vent to cool quickly on the surface rather than slowly in the subsurface. It is generally light in color due to its low content of mafic minerals, and it is typically very fine grained (aphanitic) or glassy. An extrusive igneous rock is classified as rhyolite when quartz constitutes 20% to 60% by volume of its total content of quartz, alkali feldspar, and plagioclase (QAPF) and alkali feldspar makes up 35% to 90% of its total feldspar content. Feldspathoids are not present. This makes rhyolite the extrusive equivalent of granite. However, while the IUGS recommends classifying volcanic rocks on the basis of their mineral composition whenever possible, volcanic rocks are often glassy or so fine grained that mineral identification is impractical. The rock must then be classified chemically based on its content of silica and alkali metal oxides (K2O plus Na2O). Rhyolite is high in silica and total alkali metal oxides, placing it in the R field of the TAS diagram. The alkali feldspar in rhyolites is sanidine or, less commonly, orthoclase. It is rarely anorthoclase. These feldspar minerals sometimes are present as phenocrysts. The plagioclase is usually sodium rich (oligoclase or andesine). Cristobalite and trydimite are sometimes present along with the quartz. Biotite, augite, fayalite, and hornblende are common accessory minerals. Rhyolitic ash flow tuffs are the only volcanic product with volumes rivaling those of flood basalts. Slower cooling forms microscopic crystals in the lava and results in textures such as flow foliations, spherulitic, nodular, and lithophysal structures. Some rhyolite is highly vesicular pumice. Peralkalinity has significant effects on lava flow morphology and mineralogy, such that peralkaline rhyolites can be 10–30 times more fluid than typical calc alkaline rhyolites. As a result of their increased fluidity, they are able to form small scale flow folds, lava tubes and thin dikes. Peralkaline rhyolites erupt at relatively high temperatures of more than They comprise bimodal shield volcanoes at hotspots and rifts (e. g. Rainbow Range, Ilgachuz Range and Level Mountain in British Columbia, Canada). Eruptions of rhyolite lava are relatively rare compared to eruptions of less felsic lavas. Only four eruptions of rhyolite have been recorded since the start of the 20th century: at the St. Andrew Strait volcano in Papua New Guinea and Novarupta volcano in Alaska as well as at Chaitén and Cordón Caulle volcanoes in southern Chile. The eruption of Novarupta in 1912 was the largest volcanic eruption of the 20th century, and began with explosive volcanism that later transitioned to effusive volcanism and the formation of a rhyolite dome in the vent.

Петрогенез

Риолитные магмы могут образовываться в результате магматической дифференциации более мафической (с низким содержанием кремнезема) магмы посредством фракционной кристаллизации или ассимиляции расплавленных пород коры (анатексиса). Сочетания андезитов, дацитов и риолитов в сходных тектонических обстановках и с близким химическим составом указывают на то, что риолиты формировались путем дифференциации базальтовых магм, происходящих из мантии, на небольших глубинах. В других случаях риолит, по-видимому, является продуктом плавления осадочных пород коры. Высококремнеземный риолит (HSR) с содержанием кремнезема от 75 до 77,8% SiO2 представляет собой отчетливую подгруппу среди риолитов. HSR – наиболее дифференцированные из всех магматических пород, с составом, очень близким к эвтектическому граниту, насыщенному водой, и с экстремальным обогащением большинством несовместимых элементов. Однако они сильно обеднены стронцием, барием и европием. Они рассматриваются как продукты многократного плавления и кристаллизации гранита в подповерхностных условиях. HSR обычно извергаются при крупных извержениях кальдер.

Возникновение

Риолит широко распространен вдоль зон конвергентных границ плит, где плита океанической литосферы субдуцируется в мантию Земли под налегающей океанической или континентальной литосферой. В таких условиях он может быть иногда основной породой магматического типа. Риолит встречается чаще, когда налегающая литосфера континентальная, а не океаническая. Более мощная континентальная кора предоставляет поднимающейся магме больше возможностей для дифференциации и ассимиляции пород земной коры. Риолит был найден на островах, удаленных от материков, но такие океанические проявления редки. Толеитический магматизм, извергающийся на вулканических островах океана, таких как Исландия, иногда может дифференцироваться до риолита, и около 8% вулканических пород Исландии составляют риолиты. Однако это необычно, и на Гавайских островах (например) риолит не обнаружен. Щелочные магмы вулканических океанских островов крайне редко дифференцируются до перщелочных риолитов, но дифференциация обычно завершается образованием трахита. Небольшие объемы риолита иногда извергаются в связи с базальтами потоков, на поздних стадиях их формирования и там, где развиваются центральные вулканические комплексы.

Имя

Название «риолит» было введено в геологию в 1860 году немецким путешественником и геологом Фердинандом фон Рихтгофеном от греческого слова rhýax («поток лавы») и суффикса, используемого в названиях горных пород, «-лит».

Применение

В доисторические времена в Северной Америке риолит активно добывался в районе современной восточной Пенсильвании. Одним из крупнейших карьеров был карьер Риолит Карбау Рун в округе Адамс. Добыча риолита там началась 11 500 лет назад. Тонны риолита обменивались по всему полуострову Дельмарва.

Обсидиан обычно имеет риолитовый состав и использовался для изготовления орудий с доисторических времен. Обсидиановые скальпели изучались на предмет возможности их применения в тонкой хирургии. Пемза, также как правило риолитового состава, широко используется в качестве абразива, в бетоне и для улучшения свойств почвы. Риолитовый туф широко применялся в строительстве в Древнем Риме и продолжает использоваться в строительстве в современной Европе.