Андезит
| Магматическая порода | |
 Образец андезита (темная основная масса) с миндалевидными пузырьками, заполненными цеолитом . Диаметр обзора 8 см. | |
| Состав | |
|---|---|
| Начальный | Промежуточные : плагиоклаз (часто андезин ) и пироксен или роговая обманка. |
| вторичный | Магнетиты , биотит , сфен и кварц. |
Андезит ( / ˈ æ n d ə z aɪ t / ) [1] представляет собой вулканическую породу состава среднего . В общем смысле, это промежуточный тип между кремнеземом бедным 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 породы островных дуг . Средний состав континентальной коры андезитовый. [3] Наряду с базальтами андезиты входят в состав марсианской коры .
Название андезит происходит от горного хребта Анд , где этот тип породы встречается в изобилии. Впервые его применил Кристиан Леопольд фон Бух в 1826 году. [4]
Описание
[ редактировать ]
Андезит представляет собой магматическую породу от афанитовой (мелкозернистой) до порфировой (крупнозернистой) с промежуточным содержанием кремнезема и низким содержанием щелочных металлов . Он содержит менее 20% кварца и 10% полевого шпата по объему, при этом не менее 65% полевого шпата в породе состоит из плагиоклаза . Это помещает андезит в поле базальтов /андезитов на диаграмме QAPF . Андезит 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 химически определяют как вулканическую породу с содержанием кремнезема от 57% до 63% и не более примерно 6%. оксиды щелочных металлов. Это помещает андезит в поле O2 по классификации TAS . Андезибазальт с содержанием кремнезема от 52% до 57% представлен полем O1 классификации TAS, но не является отдельным типом породы в классификации QAPF. [8] Андезит является экструзивным эквивалентом диорита .
Андезит обычно имеет цвет от светлого до темно-серого из-за содержания в нем минералов роговой обманки или пироксена . [2] но может демонстрировать широкий диапазон оттенков. Более темный андезит может быть сложно отличить от базальта, но общее эмпирическое правило , используемое за пределами лаборатории, заключается в том, что андезит имеет показатель цвета менее 35. [9]
Плагиоклаз в андезите широко варьируется по содержанию натрия, от анортита до олигоклаза , но обычно является андезином , 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 — распространенные акцессорные минералы. [10] Щелочной полевой шпат может присутствовать в небольших количествах.
Андезит обычно порфировый , содержащий более крупные кристаллы ( фенокристы ) плагиоклаза, образовавшиеся до экструзии, которая вывела магму на поверхность, заключенные в более мелкозернистую матрицу . Часто встречаются вкрапленники пироксена или роговой обманки. [11] Эти минералы имеют самые высокие температуры плавления среди типичных минералов , способных кристаллизоваться из расплава. [12] и поэтому первыми образуют твердые кристаллы. Классификацию андезитов можно уточнить по наиболее распространенному вкрапленнику . Например, если роговая обманка является основным минералом вкрапленника, андезит будет описываться как роговообманковый андезит .
Андезитовый вулканизм
[ редактировать ]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 носит эксплозивный характер, образуя туфы и агломераты . Андезитовые жерла имеют тенденцию образовывать сложные вулканы, а не щитовые вулканы, характерные для базальта, вязкость которого гораздо ниже, что обусловлено более низким содержанием кремнезема и более высокой температурой извержения. [14]
Глыбовые потоки лав типичны для андезитовых лав сложных вулканов. Они ведут себя аналогично потокам аа , но из-за их более вязкой природы поверхность покрывается гладкими угловатыми фрагментами (блоками) застывшей лавы вместо клинкеров. Как и в случае с потоками аа, расплавленная внутренняя часть потока, которая изолирована затвердевшей блочной поверхностью, продвигается по обломкам, которые падают с фронта потока. Они также движутся гораздо медленнее вниз по склону и имеют большую глубину, чем потоки аа. [15]
Генерация расплавов в островных дугах
[ редактировать ]Хотя андезит распространен и в других тектонических условиях, он особенно характерен для сходящихся краев 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 возникает в результате взаимодействия погружающейся плиты и мантийного клина , клиновидной области между погружающейся и перекрывающей плитами. [16] Наличие сходящихся границ, в которых преобладает андезит, настолько характерно для уникальной тектоники плит Земли , что Землю называют «андезитовой планетой». [17]
Во время субдукции субдуцированная океаническая кора подвергается возрастанию давления и температуры, что приводит к метаморфизму . Водные минералы, такие как амфиболы , цеолиты или хлорит (которые присутствуют в океанической литосфере ), обезвоживаются, переходя в более стабильные, безводные формы, высвобождая воду и растворимые элементы в вышележащий клин мантии. клин снижает солидус мантийного Приток воды в материала и вызывает частичное плавление. [18] Из-за меньшей плотности частично расплавленного материала он поднимается через клин, пока не достигнет нижней границы перекрывающей пластины. Расплавы, образующиеся в мантийном клине, имеют базальтовый состав, но имеют характерное обогащение растворимыми элементами (например, калием (K), барием (Ba) и свинцом (Pb)), которые поступают из осадков, лежащих в верхней части мантийного клина. субдуцирующая пластина. 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 споров. [19]
Образовавшийся таким образом базальт может способствовать образованию андезита посредством фракционной кристаллизации, частичного плавления коры или смешивания магмы, все из которых обсуждаются далее.
Бытие
[ редактировать ]Промежуточные вулканические породы образуются в результате нескольких процессов:
- Фракционная кристаллизация основной материнской магмы.
- Частичное плавление корового материала.
- Смешение магмы кислой риолитовой и основной базальтовой магм в магматическом резервуаре
- Частичное плавление метасоматизированной мантии
Фракционная кристаллизация
[ редактировать ]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 отделяются от базальтовой материи, являются оливины и амфиболы . [20] Эти темноцветные минералы оседают из магмы, образуя мафические кумуляты. [21] По нескольким дугам имеются геофизические свидетельства того, что в основании коры залегают большие слои основных кумулятов. [22] [23] После удаления этих основных минералов расплав больше не имеет базальтового состава. Содержание кремнезема в остаточном расплаве обогащено по сравнению с исходным составом. Содержание железа и магния обеднено. По мере продолжения этого процесса расплав становится все более и более развитым, в конечном итоге становясь андезитовым. Однако без дальнейшего добавления основного материала расплав в конечном итоге достигнет риолитового состава. Это образует характерную базальт-андезит-риолитовую ассоциацию островных дуг, при этом андезит является наиболее характерным типом горных пород. [20]
Частичное плавление коры
[ редактировать ]Частично расплавленный базальт в мантийном клине движется вверх, пока не достигнет основания перекрывающей коры. Оказавшись там, базальтовый расплав может либо подстилать кору, создавая слой расплавленного материала у ее основания, либо перемещаться в перекрывающую плиту в виде даек . Если он находится под корой, базальт может (теоретически) вызвать частичное плавление нижней коры из-за переноса тепла и летучих веществ. Однако модели теплопередачи показывают, что дуговые базальты, внедренные при температуре 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
[ редактировать ]В континентальных дугах, таких как Анды , магма часто скапливается в неглубокой коре, образуя магматические очаги. Магмы в этих резервуарах меняют состав (от дацитового до риолитового) как в результате процесса фракционной кристаллизации, так и в результате частичного плавления окружающей вмещающей породы . [26] Со временем, по мере того как кристаллизация продолжается и система теряет тепло, эти резервуары остывают. Чтобы оставаться активными, магматические очаги должны постоянно пополнять систему горячим базальтовым расплавом. Когда этот базальтовый материал смешивается с образовавшейся риолитовой магмой, состав возвращается к андезиту, его промежуточной фазе. [27] О перемешивании магмы свидетельствует наличие в некоторых андезитах вкрапленников, не находящихся в химическом равновесии с расплавом, в котором они находятся. [14]
Частичное плавление метасоматизированной мантии
[ редактировать ]Высокомагниевые андезиты ( бониниты ) островных дуг могут быть примитивными андезитами, образовавшимися из метасоматизированной мантии. [28] [29] Экспериментальные данные показывают, что истощенные мантийные породы, подвергшиеся воздействию щелочных жидкостей, которые могут выделяться субдуцирующей плитой, порождают магму, напоминающую андезиты с высоким содержанием магния. [30] [31] [32]
Известные андезитовые структуры
[ редактировать ]
Известные каменные постройки, построенные из андезита, включают:
- Боробудур на Яве, Индонезия. [33]
- Цитадель Саксайуаман в Перу. [34] [35]
- Ворота Солнца в Боливии. [36]
- Руины Темпло Майор и другие исторические здания в Мехико, построенные из андезита и Тезонтле андезибазальта . [37]
Внеземные образцы
[ редактировать ]В 2009 году исследователи обнаружили, что андезит был обнаружен в двух метеоритах (под номерами GRA 06128 и GRA 06129), которые были обнаружены на ледяном поле Грейвс Нунатакс США в Антарктике во время полевого сезона 2006/2007 года . Возможно, это указывает на новый механизм образования андезитовой коры. [38]
Наряду с базальтами андезиты входят в состав марсианской коры . [39] Наличие характерных куполов с крутыми склонами на Венере позволяет предположить, что андезит мог возникнуть из крупных магматических камер, где могло происходить осаждение кристаллов. [40]
См. также
[ редактировать ]- Список типов горных пород - Список типов горных пород, признанных геологами.
- Метаморфизм - Изменение минералов в ранее существовавших породах без плавления в жидкую магму.
- Океаническая кора - самый верхний слой океанической части тектонической плиты.
- Происхождение гранита - Тип магматической породы.
- Порфир – текстурная форма магматической породы с крупными зернистыми кристаллами в мелкой матрице.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «андезит» . Словарь Merriam-Webster.com .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ Рудник, Роберта Л.; Фонтан, Дэвид М. (1995). «Природа и состав континентальной коры: взгляд на нижнюю кору». Обзоры геофизики . 33 (3): 267–309. Бибкод : 1995RvGeo..33..267R . дои : 10.1029/95RG01302 .
- ^ Джексон, Джулия А., изд. (1997). «андезит». Глоссарий геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349 .
- ^ Ле Бас, MJ; Стрекайзен, Ал. (1991). «Систематика магматических пород МСГС». Журнал Геологического общества . 148 (5): 825–833. Бибкод : 1991JGSoc.148..825L . CiteSeerX 10.1.1.692.4446 . дои : 10.1144/gsjgs.148.5.0825 . S2CID 28548230 .
- ^ «Схема классификации горных пород - Том 1 - Магматические породы» (PDF) . Британская геологическая служба: Схема классификации горных пород . 1 :1–52. 1999.
- ^ «КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗВЕСТНЫХ ПОРОД» . Архивировано из оригинала 30 сентября 2011 года.
- ^ Jump up to: а б Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. стр. 139–143. ISBN 9780521880060 .
- ^ Филпоттс и Аг 2009, с. 139
- ^ Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. п. 57. ИСБН 0-7167-2438-3 .
- ^ Блатт и Трейси 1996, стр.57.
- ^ Тилли, CE (1957). « Норман Леви Боуэн 1887-1956». Биографические мемуары членов Королевского общества . 3 :6–26. дои : 10.1098/rsbm.1957.0002 . JSTOR 769349 . S2CID 73262622 .
- ^ Philpotts & Ague 2009 , стр. 23, 611.
- ^ Jump up to: а б Филпоттс и Аг 2009 , с. 377.
- ^ Шминке, Ганс-Ульрих (2003). Вулканизм . Берлин: Шпрингер. п. 132. ИСБН 9783540436508 .
- ^ Блатт и Трейси 1996 , стр. 170–177.
- ^ Тацуми, Ёсиюки; Сато, Такеши; Кодайра, Шуичи (декабрь 2015 г.). «Эволюция Земли как андезитовой планеты: вода, тектоника плит и расслоение антиконтинента» . Земля, планеты и космос . 67 (1): 91. Бибкод : 2015EP&S...67...91T . дои : 10.1186/s40623-015-0267-2 . hdl : 20.500.14094/90002866 . S2CID 59357096 .
- ^ Тацуми, Ясиюки; Эггинс, Стив (1995). Зона субдукции Магматизм . Оксфорд: Блэквелл Сайентифик. ISBN 086542361X . [ нужна страница ]
- ^ Эйлер, Дж. М. (2003). Внутри фабрики субдукции . Сан-Франциско: Геофизическая монография AGU 138. [ нужна страница ]
- ^ Jump up to: а б Блатт и Трейси 1996 , стр. 172–177.
- ^ Безиа, Дидье; Бурж, Франсуа; Дебат, Пьер; Ломпо, Мартин; Мартин, Франсуа; Толлон, Фрэнсис (май 2000 г.). «Палеопротерозойский ультрамафит-мафитовый комплекс и связанные с ним вулканические породы зеленокаменного пояса Боромо: фракционаты, образовавшиеся в результате вулканической активности островной дуги в Западно-Африканском кратоне». Докембрийские исследования . 101 (1): 25–47. Бибкод : 2000PreR..101...25B . дои : 10.1016/S0301-9268(99)00085-6 .
- ^ Хейс, Джордан Л.; Холбрук, В. Стивен; Лизарральде, Дэн; ван Авендонк, Харм Дж.А.; Буллок, Эндрю Д.; Мора, Маурисио; Хардер, Стивен; Альварадо, Гильермо Э.; Рамирес, Карлос (апрель 2013 г.). «Структура земной коры Коста-Риканской вулканической дуги: СТРУКТУРА КОРЫ КОСТА-РИКАНСКОЙ ДУГИ». Геохимия, геофизика, геосистемы . 14 (4): 1087–1103. дои : 10.1002/ggge.20079 . hdl : 1912/6029 . S2CID 21897249 .
- ^ ДеБари, Сьюзен М.; Коулман, Р.Г. (10 апреля 1989 г.). «Изучение глубоких уровней островной дуги: данные из ультраосновно-мафического комплекса Тонсина, Тонсина, Аляска». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 94 (Б4): 4373–4391. Бибкод : 1989JGR....94.4373D . дои : 10.1029/JB094iB04p04373 .
- ^ Петфорд, Ник; Галлахер, Керри (2001). «Частичное плавление основной (амфиболитовой) нижней коры в результате периодического притока базальтовой магмы». Письма о Земле и планетологии . 193 (3–4): 483–99. Бибкод : 2001E&PSL.193..483P . дои : 10.1016/S0012-821X(01)00481-2 .
- ^ Аннен, К.; Спаркс, RSJ (2002). «Влияние повторяющегося внедрения базальтовых интрузий на термическую эволюцию и образование расплава в земной коре». Письма о Земле и планетологии . 203 (3–4): 937–55. Бибкод : 2002E&PSL.203..937A . дои : 10.1016/S0012-821X(02)00929-9 .
- ^ Тролль, Валентин Р.; Диган, Фрэнсис М.; Джолис, Эстер М.; Харрис, Крис; Чедвик, Джейн П.; Гертиссер, Ральф; Шварцкопф, Лотар М.; Борисова Анастасия Юрьевна; Биндеман Илья Н.; Сумарти, Шри; Прис, Кэти (01 июля 2013 г.). «Процессы магматической дифференциации вулкана Мерапи: петрология включений и изотопы кислорода» . Журнал вулканологии и геотермальных исследований . Извержение Мерапи. 261 : 38–49. Бибкод : 2013JVGR..261...38T . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2012.11.001 . ISSN 0377-0273 .
- ^ Руби, Оливье; Бланди, Джон (2009). «Недостаток промежуточных расплавов в вулканах зоны субдукции и петрогенез дуговых андезитов». Природа . 461 (7268): 1269–1273. Бибкод : 2009Natur.461.1269R . дои : 10.1038/nature08510 . ПМИД 19865169 . S2CID 4417505 .
- ^ Келемен, П.Б., Ханхой, К., и Грин, А.Р. «Один взгляд на геохимию магматических дуг, связанных с субдукцией, с акцентом на примитивный андезит и нижнюю кору». В «Трактате о геохимии» , том 3. Редактор: Роберта Л. Рудник. Ответственные редакторы: Генрих Д. Холланд и Карл К. Турекян. стр. 659. ISBN 0-08-043751-6 . Эльзевир, 2003., стр.593-659.
- ^ Байер, Кристоф; Хаазе, Карстен М.; Брандл, Филипп А.; Крумм, Стефан Х. (11 апреля 2017 г.). «Примитивные андезиты из вулканической зоны Таупо, образовавшиеся в результате смешивания магмы». Вклад в минералогию и петрологию . 172 (5): 33. Бибкод : 2017CoMP..172...33B . дои : 10.1007/s00410-017-1354-0 . S2CID 133574938 .
- ^ Вуд, Бернард Дж.; Тернер, Саймон П. (июнь 2009 г.). «Происхождение примитивного высокомагнезиального андезита: ограничения на основе природных примеров и экспериментов». Письма о Земле и планетологии . 283 (1–4): 59–66. Бибкод : 2009E&PSL.283...59W . дои : 10.1016/j.epsl.2009.03.032 .
- ^ Митчелл, Александра Л.; Гроув, Тимоти Л. (23 ноября 2015 г.). «Ошибка: Плавление водной субдуговой мантии: происхождение примитивных андезитов» . Вклад в минералогию и петрологию . 170 (5–6). дои : 10.1007/s00410-015-1204-x .
- ^ Блатт и Трейси 1996 , с. 176.
- ^ «Боробудур» .
- ^ «Руины Саксайуамана, Перу » 16 декабря
- ^ «Куско – Саксайуаман »
- ^ «Ворота Солнца, Тиуанако» .
- ^ Ведекинд, Ваня; Рюдрих, Йорг; Зигемунд, Зигфрид (2011). «Природные строительные камни Мексики-Теночтитлана: их использование, выветривание и свойства горных пород в Темпло Майор, дворце Герас Сото и столичном соборе» . Экологические науки о Земле . 63 (7–8): 1787–1798. Бибкод : 2011EES....63.1787W . дои : 10.1007/s12665-011-1075-z . S2CID 130452483 .
- ^ Дэй, Джеймс, доктор медицины; Эш, Ричард Д.; Лю, Ян; Беллуччи, Джереми Дж.; Рамбл, Дуглас; Макдонаф, Уильям Ф.; Уокер, Ричард Дж.; Тейлор, Лоуренс А. (2009). «Раннее формирование развитой астероидной коры» . Природа . 457 (7226): 179–82. Бибкод : 2009Natur.457..179D . дои : 10.1038/nature07651 . ПМИД 19129845 . S2CID 4364956 .
- ^ Казинс, Клэр Р.; Кроуфорд, Ян А. (2011). «Взаимодействие вулкана и льда как среда обитания микробов на Земле и Марсе» (PDF) . Астробиология . 11 (7): 695–710. Бибкод : 2011AsBio..11..695C . дои : 10.1089/ast.2010.0550 . hdl : 10023/8744 . ПМИД 21877914 .
- ^ Паври, Бетина; Руководитель Джеймс В.; Клозе, К. Бреннан; Уилсон, Лайонел (1992). «Крутые купола Венеры: характеристики, геологическая обстановка и условия извержения по данным Магеллана». Журнал геофизических исследований . 97 (E8): 13445. Бибкод : 1992JGR....9713445P . дои : 10.1029/92JE01162 .
