Риолит: образование и геология разновидностей

Геологическая идентичность

Риолит — это фельзиковая вулканическая порода, обычно с высоким содержанием кремнезёма и доминированием кварц-полевошпатной химии. Он является экструзивным эквивалентом гранита, но остывает на поверхности или близко к ней, поэтому обычно развивается мелкозернистая, стекловидная, порфировая, полосчатая или пирокластическая текстура, в отличие от крупнозернистых взаимосвязанных кристаллов гранита.

Типичный риолит содержит кварц и щелочные полевые шпаты, обычно санидин или ортоклаз, плагиоклаз и незначительные количества биотита, роговой обманки, магнетита, циркона, апатита или других аксессорных минералов. Его высокое содержание кремнезёма обычно составляет около 69–77 вес.% SiO₂, делает расплав вязким. Эта вязкость контролирует многие характерные геологические особенности риолита: лава движется медленно, газы с трудом выходят, и извержения могут чередоваться между медленными куполами и взрывным фрагментированием.

Позиция по составу

Риолит занимает кремнезёмистый конец классификации обычных вулканических пород. Он легче и богаче кварцем и щелочными полевыми шпатами, чем дацит или андезит, и может содержать стекло при быстром охлаждении.

Разнообразие текстур

Он может быть афанитовым, порфировым, с полосчатой структурой, сферолитовым, пузырчатым, амигдалоидным, обсидиановым, перлитовым, пемзовым или сваренным в пепловый туф.

Почему семейство широкое

Обсидиан, перлит, пемза, пичстоун, игнимбрит, сваренный туф и породы, содержащие «громовые яйца», могут быть частью риолитовых вулканических систем, если их химический состав и геологический контекст соответствуют.

Как образуется риолит

Риолит образуется, когда магма становится сильно эволюционировавшей, богатой кремнезёмом и летучими компонентами, а затем остывает в виде лавы, стекла или материала пеплового потока. Путь от исходной расплавленной массы до готовой породы можно описать как последовательность генерации расплава, его хранения, извержения, охлаждения и изменения.

Образуется фельзитовый расплав

Риолитовая магма может образовываться через частичное плавление континентальной коры, дробное кристаллизование более мафической магмы или комбинацию кристаллизации и ассимиляции коры. По мере кристаллизации минералов оставшаяся жидкость обогащается кремнезёмом, щелочами, водой, фтором и другими несовместимыми компонентами.

Магма эволюционирует в мелких резервуарах

Фенокристаллы кварца и полевого шпата могут начинать расти в мелкой корковой камере или канале. Растворённая вода и газы накапливаются, а расплав становится густым, вязким и трудно дегазируется. Эта накопленная магма может позже питать купола, лавовые потоки, взрывные извержения или мелкие порфировые тела.

Стиль извержения разделяет запись

Если газ выходит постепенно, риолит может извергаться в виде купола или кулё, часто сохраняя поточные полосы и стекловидные края. Если давление резко снижается, магма фрагментируется на пепел, пемзу, лапилли и пирокластические плотностные потоки, которые могут покрывать ландшафты туфом или игнимбритом.

Охлаждение определяет текстуры стекла или кристаллов

Быстрое охлаждение может образовывать обсидиан или пемзовое стекло. Медленное охлаждение и последующая девитрификация могут создавать микрокристаллическую кварц-полевошпатовую матрицу, сферулиты, литофизы и перлитовые трещины. Спечённый пепел может сплющивать пемзовые фрагменты в полосы, называемые фиамме.

Позднейшие жидкости изменяют породу

Гидротермальные жидкости и выветривание могут окрашивать полосы оксидами железа, изменять полевые шпаты и мафические минералы, гидратировать стекло в перлит, заполнять пустоты халцедоном, кварцем, опалом, кальцитом или цеолитами и создавать кремнистые полости, наблюдаемые в риолитовых породах с тундэрэггами.

Геологические условия

Риолит наиболее распространён там, где плавление коры, длительно существующие магматические камеры или обширное дробное кристаллизование производят эволюционировавшую фельзитовую магму. Он особенно характерен для континентальных вулканических провинций, систем кальдер и некоторых рифтовых или горячих точек.

Континентальные вулканические дуги

Над зонами субдукции магмы, богатые водой, поднимаются в континентальную кору, где дробное кристаллизование и плавление коры могут создавать дацитовые и риолитовые магмы. Андезит и дацит могут быть более распространены, но риолит развивается там, где эволюция особенно интенсивна.

Системы кальдер

Крупные фельзитовые резервуары могут извергать огромные объемы пепловых туфов, обрушиваться в кальдеры, а затем формировать рессургентные купола, кольцевые дайки и сложенные последовательности игнимбритов. Йеллоустоун, Лонг-Вэлли и вулканическая зона Таупо — хорошо известные примеры риолитового кальдерного вулканизма.

Континентальные рифты и горячие точки

Растяжение и высокий тепловой поток могут генерировать риолитовые магмы, включая пералькалиновые типы, такие как комендит и пантеллерит. Они могут содержать необычные щелочные амфиболы или пироксены и образовывать тёмные стекла или характерные химические сигнатуры.

Мелкие субвулканические тела

Дайки, сills, лакколиты и мелкие внедрения могут питать домы или пепловые отложения. Их более медленное охлаждение может образовывать риолитовый порфир, где фенокристаллы кварца и полевого шпата расположены в тонкой фельзитовой матрице.

Химический диапазон внутри риолита

Не весь риолит имеет одинаковый химический состав. Перальюминозные риолиты относительно богаты алюминием и могут быть связаны с фторсодержащими фазами, такими как топаз или флюорит. Пералькалиновые риолиты имеют сумму натрия и калия, превышающую алюминий, и могут содержать минералы, такие как эгирин или арфведсонит. Эти различия важны в петрологии, полевом толковании и сравнении месторождений.

Изверженные и осадочные фации

Риолитовые системы образуют более одного типа горных тел. Определение риолита в поле часто означает выяснение, образовался ли материал как лава, стекло, осадок падения, пирокластический поток, мелкое внедрение или позднее изменённая порода с полостями.

Фации	Как образуется	Типичное полевое проявление
Домы и кулле	Очень вязкая лава медленно выдавливается из жерла и накапливается возле источника или продвигается как толстый лопастной поток.	Крутые массы, полосатость потока, блочные корки, стеклянные края, брекчии и локальные зоны обсидиана.
Края обсидиановых потоков	Риолитовая расплавленная масса быстро охлаждается, подавляя рост кристаллов и сохраняя вулканическое стекло.	Блестящее чёрное, серое, коричневое или махагоновое стекло с конхоидальным изломом и острыми краями.
Пемза и пемзит	Газонасыщенная магма быстро расширяется во время взрывного извержения, образуя сильно пористое стекло.	Лёгкие, пористые фрагменты, пемзовые осадки падения, пемзосодержащий пепел или пемзовые линзы в игнимбрите.
Пирокластические осадки падения	Пепел, пемза и лапилли оседают из изверженных колонн.	Слоистые пепловые пласты, градация по размеру зерен, пемзовые лапилли и широко распространённые воздушно-падательные покровы.
Игнимбрит и сваренный туф	Горячие пирокластические плотностные потоки откладывают пепел и пемзу; при достаточной температуре стеклянные осколки и пемза уплотняются и свариваются.	Эвтакситовая структура, сплющенные пемзовые фиаммы, столбчатое трещинообразование, плотные зоны сварки и пластовые отложения.
Риолитовый порфир	Магма остывает в мелких каналах, дайках, сills или субвулканических телах до извержения или без него.	Фенокристаллы кварца и полевого шпата в тонкой матрице, местами с охлаждёнными краями и зонами изменения.
Порода-носитель с тундэрэггами	Газовые полости, литофизы или узлы в риолитовых вулканических породах позднее выстилаются или заполняются кремнезёмсодержащими растворами.	Округлые узелки с халцедоном, агатом, кварцем, опалом или другими кремнеземистыми минералами внутри риолитового основания.

Разновидности и связанные риолитовые формы

Многие названные риолитовые материалы являются разновидностями по текстуре, а не отдельными минеральными видами. Одна и та же фельзитовая магматическая система может производить компактный риолит, стекло, пемзу, перлит, сваренный туф и узелки, заполненные полостями.

Материал или разновидность	Путь формирования	Подсказки текстуры	Геологическая интерпретация
Полосчатый риолит	Вязкая лава сдвигается, складывается и растягивается при медленном движении.	Волнистые полосы, ленты, сложенные слои, окисное окрашивание и изменение цвета от бледного до ржавого.	Записывает поток в кремнеземном лавовом куполе, кулее или мелком канале.
Сферулитовый или орбикулярный риолит	Вулканическое стекло девитрифицируется в радиальные пучки кварца и полевого шпата.	Округлые пятна, сферы, звездчатые узоры, ореолы и снежинообразные текстуры.	Указывает на материал, богатый стеклом, который рекристаллизовался после охлаждения.
Обсидиан	Риолитовая или дацитовая расплавленная масса охлаждается так быстро, что кристаллы не успевают вырасти.	Стеклянный блеск, раковистый излом, острые края и локальная полосчатость потока.	Представляет собой конечный член вулканического стекла риолитовой системы.
Перлит	Увлажнение риолитового стекла создает изогнутые концентрические трещины.	Луковичная трещиноватость, светло-серая до черной стекловидная текстура и расширение при промышленном нагреве.	Показывает послеконденсационное увлажнение вулканического стекла.
Пемза	Газонасыщенная риолитовая магма пенится во время взрывного извержения.	Чрезвычайно пористый, легкий, бледный, шероховатый и пористый.	Записывает быстрое расширение газов и фрагментацию магмы.
Игнимбрит или сваренный туф	Горячий пепел и пемза из пирокластических плотностных потоков уплотняются и свариваются.	Сплющенные фиаммы, слоистость пеплового потока, эвтакситовая слоистость и сваренные стеклянные осколки.	Сохраняет горячий пирокластический поток масштаба ландшафта.
Риолит с топазом	Фторсодержащая эволюционировавшая риолитовая магма и поздние паровые фазы образуют пустоты и аксессорные минералы.	Светлый риолит, полости, топаз, флюорит, кварц и связанные минералы поздней стадии.	Отражает сильно эволюционировавшие пералюминиевые или фторсодержащие фельзитовые системы.
Пералкалиновый риолит	Магмы рифта или горячей точки эволюционируют к натрий- и калий-содержащим составам.	Темное стекло, необычные щелочные минералы, зеленоватые или коричневые оттенки, аффинитеты комендита или пантеллерита.	Сигнализирует о щелочной фельзитовой системе, отличающейся от типичного кальциево-щелочного риолита.
Риолит, содержащий тундэрэгг	Силикатно-насыщенные флюиды заполняют полости, литофизы или узелки в риолитовой вулканической породе.	Округлые узелки с агатом, халцедоном, кварцем, опалом или кристаллическими внутренностями.	Записывает как текстуры вулканических газов, так и последующих минерализующих флюидов.

Текстуры и микроструктуры

Текстуры риолита отражают охлаждение, движение, фрагментацию, гидратацию, девитрификацию, сварку и последующую флюидную активность. Они часто более диагностичны, чем только цвет.

Потоковое полосатое строение

Полосы могут отражать вариации содержания микролитов, степень окисления, соотношение стекла и кристаллов, количество пузырьков или повторяющиеся импульсы слегка различающегося расплава. В образце они часто выглядят как сложенные кремовые, бежевые, розовые, ржавые, серые или зеленоватые слои.

Сферулиты

Сферулиты — радиальные взаимопрорастания кварца и полевого шпата, которые обычно образуются при девитрификации стекла. Они могут создавать узоры в виде снежинок, шариков, леопардовых пятен или звезд.

Перлитовые трещины

Гидратированное вулканическое стекло может развивать изогнутые, луковичные трещины. Это характерно для перлита и может также встречаться в изменённом обсидиановом риолите.

Фиамме

В сваренных туфах фрагменты пемзы сплющиваются в линзовидные полосы, называемые фиамме. Они указывают на уплотнение, сварку и структуру потока в горячих пирокластических отложениях.

Пузырьки и амигдалы

Газовые пузыри создают пузырьки. Позднее заполнение минералами образует амигдалы, часто с кремнезёмом, халцедоном, кварцем, опалом, кальцитом или цеолитами.

Литофизы

Литофизы — полые или частично заполненные сферические полости в фельзитовых вулканических породах. Они могут быть выстланы кварцем, халцедоном, опалом или другими вторичными минералами.

Порфировая текстура

Фенокристаллы кварца или полевого шпата могут плавать в мелкозернистой или стекловидной основе. Кварц может выглядеть округлым или с выемками там, где он частично реагировал с расплавом.

Девитрифицированная основа

Стекло нестабильно в геологическом времени и может рекристаллизоваться в мелкозернистые агрегаты кварца и полевого шпата, меняя блеск, цвет, твердость и способность породы к полировке.

Минеральные партнёры и изменения

Минеральный состав риолита обычно начинается с кварца и полевых шпатов, затем усложняется за счёт акцессорных минералов, дегазации, девитрификации, окисления, гидратации и гидротермального изменения.

Категория	Распространённые минералы или материалы	Что они указывают
Основные фельзитовые минералы	Кварц, санидин, ортоклаз, плагиоклаз	Химия от риолитовой до гранитной, с фенокристаллами и основой, фиксирующими скорость охлаждения.
Мафические и акцессорные фазы	Биотит, роговая обманка, магнетит, циркон, апатит, титанит, алланит	Состав магмы, степень окисления, история кристаллизации и потенциал для геохронологии с помощью циркона.
Индикаторы перщелочности	Эгирин, арфведсонит, щелочные амфиболы и пироксены	Эволюционировавший риолит, богатый щелочами, часто в рифтовых или горячих точках.
Фазы, богатые фтором	Топаз, флюорит, кварц, минералы паровой фазы	Сильно эволюционировавшие, богатые летучими веществами магмы с поздней минерализацией полостей или пустот.
Вторичные кремнистые заполнения	Халцедон, агат, опал, кварц	Циркулирующие кремнистые растворы, заполняющие пузырьки, литофизы, трещины или полости в камнях.
Продукты изменения	Глины, хлорит, эпидот, оксиды железа, цеолиты, кальцит	Выветривание, гидротермальное изменение, окисление, гидратация или поздняя циркуляция флюидов.

Полевые признаки и идентификация

Риолит может напоминать другие фельзитовые или кремнистые породы, поэтому идентификация должна сочетать цвет, текстуру, фенокристаллы, структуру, плотность, реакцию на кислоту и геологический контекст.

Ищите кварц и полевой шпат

Кварцевые фенокристаллы могут быть прозрачными, дымчатыми, округлыми или с вкраплениями. Фенокристаллы полевого шпата часто бледные, табличные и более угловатые. Их наличие помогает отличить риолит от многих невулканических похожих пород.

Читайте структуру

Полосы течения, сферулиты, фиамме, перлитовые трещины, стекловидные края и фрагменты пемзы указывают на риолитовое вулканическое происхождение.

Отделяйте риолит от дацита

Дацит обычно менее кремнистый, чаще более богат плагиоклазом и может содержать больше амфибола или пироксена. Границы образцов без петрографии или химии могут быть неопределёнными.

Отделяйте риолит от трахита

Трахит богат щелочными полевыми шпатами, но содержит мало или совсем не содержит кварца и может показывать ориентированные кристаллы полевого шпата. Риолит обычно включает кварц и более кремнистое стекло или основную массу.

Отделяйте риолит от яшмы

Яшма — микрокристаллический кварц, может не содержать вулканических фенокристаллов, пузырьков, фиамме или полос течения вокруг кристаллов. Некоторые узорчатые торговые материалы, называемые яшмой, на самом деле являются риолитовыми или силифицированными вулканическими породами.

Тщательно проверяйте реакцию на кислоту

Риолит — силикатная порода, обычно инертен к холодным разбавленным кислотам. Местное шипение может быть вызвано вторичным кальцитом в жилах или полостях, а не самим риолитом.

Уход с учётом геологии

Компактный риолит обычно прочен, но риолитовые материалы сильно различаются. Плотная пластина с полосами течения, пористый фрагмент пемзы, стекловидный край обсидиана и срез с полостями требуют разного обращения.

Компактный риолит

Протирайте мягкой тканью и при необходимости кратковременно мойте мягким мылом и тёплой водой. Избегайте агрессивных кислот, абразивных порошков и повторных термических шоков.

Стекловидные зоны

Обсидиановые или перлитовые участки могут остро скалываться и показывать изогнутые сети трещин. Защищайте края и избегайте ударов.

Пористый и пемзовый материал

Пемза, пузырчатый риолит и слабые туфовые зоны могут задерживать воду, грязь, масла и остатки. Не замачивайте хрупкие или пористые изделия.

Детали с полостями

Срезы грозовых яиц, литофизы и амигдалоидные образцы следует поддерживать снизу. Избегайте давления на тонкие перемычки, открытые полости или друзовые внутренности.

Часто задаваемые вопросы

Является ли обсидиан отдельной породой от риолита?

Обсидиан — это вулканическое стекло, и большая часть обсидиана имеет риолитовый или дацитовый состав. Главное отличие — текстура: обсидиан остывал слишком быстро, чтобы кристаллы успели вырасти, тогда как плотный риолит частично или полностью кристаллизован.

Почему риолит образует купола, а не длинные текучие потоки?

Риолитовая магма богата кремнезёмом и поэтому очень вязкая. Она сопротивляется течению, задерживает газы и склонна образовывать толстые купола, кулуи, стеклянные края или взрывные пепловые отложения, а не длинные текучие лавовые потоки.

Что создаёт орбикулярные или «леопардовые» узоры в риолите?

Многие орбикулярные узоры образуются сферолитами: радиальными кварц-полевошпатными образованиями, которые формируются при девитрификации вулканического стекла. Гало окисления и цвета изменения могут делать орбиты пятнистыми или кольцевыми.

Как сваренный туф становится твёрдой породой?

Горячие отложения пеплового потока могут оседать при температурах, достаточно высоких для того, чтобы осколки стекла и фрагменты пемзы уплотнялись, деформировались и сваривались вместе. Это создаёт плотный игнимбрит с уплощёнными фиаммами и полосатой структурой.

Является ли «дождевой риолит» на самом деле риолитом?

Материал, продаваемый под этим названием, обычно представляет собой узорчатую риолитовую породу, часто с зелёными оттенками и орбикулярными или сферолитовыми текстурами. Его также могут продавать под названиями, похожими на яшму, поэтому текстура и геологический контекст надёжнее, чем только торговое наименование.

В чём разница между пемзой и перлитом?

Пемза образуется, когда газонасыщенная риолитовая магма пенится во время взрывного извержения, создавая очень лёгкое пористое стекло. Перлит образуется, когда риолитовое стекло гидратируется после охлаждения и развивается с изогнутыми, луковичными трещинами.

Почему грозовые яйца связаны с риолитом?

Многие грозовые яйца образуются в риолитовых вулканических породах, где полости, литофизы или узелки позже заполняются кремнезёмсодержащими жидкостями. Их внутренности могут содержать халцедон, агат, кварц, опал или смешанные кремнезёмные минералы.

Заключительная перспектива

Риолит лучше всего понимать как семейство текстур, образованных из эволюционировавшей фельзитовой магмы. Та же система с высоким содержанием кремнезема может остывать как полосатая лава, закаляться в обсидиан, гидратироваться в перлит, пениться в пемзу, фрагментироваться в пепел, свариваться в игнимбрит или содержать агатовые грозовые яйца. Его геология — это, следовательно, изучение скорости охлаждения, вязкости, поведения газов, девитрификации, сварки и последующей работы жидкости. Кусок риолита — это не просто узорчатый камень; это сохранённая запись того, как кремнезёмная магма двигалась, трескалась, остывала и менялась.

Страна/регион

Язык