К группе генетических типов корневых зон относятся экструзивные, жерловые и субвулканические образования, выделяемые многими исследователями под названием «фации».
Общей чертой всех трех генетических типов рассматриваемой группы является секущее их положение по отношению к вмещающим породам при составе, отвечающем обычным эффузивным породам. Структуры пород, как правило, идентичны тем, которые характерны для лав, изливавшихся на поверхность, поэтому такие породы лучше называть так же, как и соответствующего состава лавы. Речь, таким образом, может идти об интрузивных базальтах, андезитах, риолитах и т. д. и об их палеотипных аналогах. Среди рассматриваемых трех генетических типов наиболее четко можно охарактеризовать экструзивные образования.
Экструзивный генетический тип представляет ту часть корневой зоны, которая формируется либо в жерле вулкана в виде пробки, либо самостоятельно в форме купола и выжимается на земную поверхность, как предполагается, давлением газов. Вследствие этого образующийся генотип, во-первых, в общем изометричен в плане и имеет секущие контакты с вмещающими породами, во-вторых, опоясан у подножия глыбовыми россыпями лав или лавовыми потоками, ясно указывающими на то, что растущий купол или обелиск выдвигался над дном кратера или над поверхностью прорываемого фундамента, если купол возникал совершенно самостоятельно.
Таким образом, экструзивный генетический тип имеет черты, характерные для интрузий, но вместе с тем в нем обнаруживаются явные признаки либо разрушения приподнятой над земной поверхностью отвердевшей массы, имеющей вид купола или обелиска, либо перехода лав купола в стекающие по его склонам лавовые потоки. Подобные образования достаточно хорошо известны в современных вулканических областях, а также в провинции Овернь во Франции; здесь можно ограничиться лишь примером вулкана Безымянного и некоторых более древних экструзий.
По наблюдениям Т. С. Краевой и Н. В. Мелекесцева (84), рост вулкана Безымянного на Камчатке сопровождался образованием лавин протяженностью не более нескольких километров; мощность отложений при прохождении этих лавин составляет не более нескольких метров. Независимо от природы лавины — обвальной или эксплозивной — у подножия купола в результате ее образования остается полоса агломерата шириной от нескольких метров до сотен метров. Агломератовый материал обычно имеет сортировку тем лучшую, чем меньше лавина, при которой крупнообломочный материал сосредоточивается преимущественно на ее боковых валах и во фронтальной части. Между лавами же преобладают мелкообломочные отложения. Впрочем, наиболее крупные обломки располагаются около подножия купола, где можно наблюдать глыбы объемом в несколько кубических метров, а иногда более 10 м3. Образование крупных лавин такая сортировка обычно не сопровождает.
Среди различных древних экструзивных куполов можно отметить некоторые купоны, известные в Армении, Закарпатье, на Алтае.
В Армении К. Г. Ширинян указывает следующие плиоплейстоценовые экструзивные образования: 1) дацитовые и андезитовые куполы высотой 100—200 м в районе горы Арагац; 2) столбы (обелиски), состоящие из брекчиевидных лав и агглютинатов, расположенные на вершине вулканов Малый Богутлу, Бергелю и др.; 3) куполовидные риолитовые, обсидиановые и литоиднопемзовые вулканы, одноактные и многоактные куполы выжимания, иногда достигающие больших размеров (вулканы Артени, Гадис, Гутансар). Ширинян предполагает, что все эти экструзивные куполы образовались в результате выжимания магмы, бедной летучими компонентами; при насыщении ее газами происходили эксплозии и в окружении куполов возникали туфовые накопления.
Ряд экструзивных куполов и «трещинных выжимок» выделяет в Армении также С И. Карапетян, наблюдавший их на риолитовом плиоценовом вулкане Артени. Наиболее крупный купол имеет высоту 450 м при диаметре основания 800—1000 м. Он имеет веерообразное строение вследствие присутствия иглообразных и дайкообразных выходов тонкополосчатых риолитов. В контактах купола отмечены зоны брекчий. Они имеются также на других куполах, их присутствие служит указанием на возможную принадлежность этих куполов, как и рассмотренных выше, к экструзивному генотипу.
Куполы Закарпатья обычно сближены и сопровождаются отходящими от них лавовыми потоками. Породы, слагающие центральные части куполов, более кристалличны, а на периферии они имеют стекловатое строение. Куполы окружены обломочными породами, образующими купольные брекчии, купольные агломераты или агломератовую мантию. Эти обломочные породы идентичны породам купола, хотя в общем разнозернисты; они не подвержены контактным изменениям и их накопления возможны вблизи куполов, а вдали от куполов они имеют меньшую мощность. С удалением от купола уменьшается также размер обломков в купольных брекчиях.
Пример еще более древнего экструзивного генетического типа вулканогенных образований описан М. А. Петровой по данным изучения девонских штокообразных тел, сложенных автомагматическими брекчиями на Змеиногорском рудном поле Алтая. Сравнительно небольшие тела этих брекчий, достигающие 300—500 м в поперечнике, имеют крутые контакты и изометрическую в плане форму. Они окружены обломочными породами, среди которых преобладают обломки автомагматических брекчий до 2 м в поперечнике, идентичных тем, которые образуют штоки. Количество обломков и мощность залежей, сложенных обломочными породами, как указывает М. А.Петрова, уменьшаются по мере удаления от штоков. Вдали от штоков грубообломочные породы сменяются риолитовыми туфами или туфовыми песчаниками. Контакты штоков с вмещающими породами резкие, иногда почти вертикальные, но эндо — и экзоконтактные изменения вдоль них не наблюдаются.
Подобные соотношения М. А. Петрова объясняет тем, что здесь располагались обелиски с почти вертикальными стенками, окруженными типичными для экструзий ореолами обломочных пород того же состава, что и в обелисках. Эти породы, таким образом, не являются пирокластическими, а сходны с купольными агломератами из ореолов экструзивных образований Камчатки, Армении и Закарпатья. Пример этот достаточно примечателен, так как показывает, в частности, что резкие контакты и вертикальные стенки, ограничивающие штокообразные тела, далеко не всегда могут указывать на то, что интрузивное тело моложе вмещающих пород.
Жерловый генетический тип может быть тесно связан с предыдущим типом и представляет непосредственное продолжение в глубь экструзивного купола или обелиска. В равной мере он встречается совершенно независимо от таких образований, сопровождая, в частности, конические вулканические постройки. По морфологии он сходен с экструзивным типом. Для представителей жерлового генотипа характерны трубообразные формы и секущие контакты с вмещающими породами. В поперечном плане их очертания могут быть не всегда строго изометричными, а зачастую сравнительно сложными и изменчивыми в зависимости от эрозионного среза.
Данный тип отличается от экструзивного тем, что здесь нет признаков, указывающих на выход на земную поверхность лавовых масс, слагающих жерловую часть вулканической постройки, и на их разрушение, сопровождаемое в таких условиях возникновением опоясывающих купол глыбовых осыпей. В остальном эти два генетических типа сходы, и различать их в захороненном виде нелегко. В современной обстановке непосредственному наблюдению доступен только процесс образования куполов, а горловины действующих вулканов остаются скрытыми на недосягаемых пока глубинах. Можно, впрочем, предполагать, что многократные внедрения вдоль трубообразных каналов более обычны для жерлового генотипа, чем для экструзивного. Об этом можно судить по тому, что куполообразные экструзии образуются сравнительно быстро и представляют моногенные постройки, легко подвергающиеся разрушению. Горловины многих более или менее крупных конических вулканов заполняются в результате извержений, повторяющихся в течение длительного времени и нередко изменчивых по составу продуктов вулканической деятельности.
Говоря о жерловых образованиях, обычно имеют в виду заполнения горловин, расположенных внутри вулканических конусов в центральном кратере или одновременно также в побочных кратерах. Между тем это представление недостаточно строго, так как трубообразные горловины, уходящие в недра Земли, типичны также для мааров. Далеко не всегда можно быть уверенным еще и в том, что трубообразное тело, наблюдаемое сейчас в окружении древних пород и имеющее тоже сравнительно древний возраст, сообщалось в период своего образования с земной поверхностью, а не оформилось на некоторой глубине в виде корня лакколита или иной формы магматического тела, не достигшего поверхности.
Таким образом, знакомясь с трубообразными телами, заполненными магматическим материалом вулканогенного облика, всегда необходимо иметь в виду по крайней мере три возможные формы связей их с земной поверхностью: одни из них могут действительно представлять горловины древних вулканических конусов, другие — являться остатками каналов, соединявшихся в прошлом с маарами, третьи могли вообще не достигать земной поверхности.
Независимо от реальной формы таких связей все эти трубообразные каналы, заполненные магматическим материалом вулканогенного облика, называют некками или вулканическими трубками, иногда диатремами, если предполагать, что они образовались «при взрыве газов». Действительная принадлежность некков и вулканических трубок вулканическим конусам должна быть выявлена на основании изучения общей геологической обстановки, в которой они наблюдаются, и, очевидно, не всегда может быть доказана убедительно.
Ископаемый вулканический конус обязательно имеет некк, а иногда ряд некков (центральный и периферический) или сложную центральную группу, т. е. древние горловину или ряд горловин, но нахождение некка само по себе не может явиться прямым указанием на существование древнего вулканического конуса. Необходимо также иметь в виду, что тот или иной некк, представляющий горловину древнего вулканического конуса, может, во-первых, относиться к побочным кратерам вулканической постройки центрального типа, а не к главному его кратеру, во-вторых, принадлежать горловине шлакового конуса вулкана трещинного, а не центрального типа.
Многочисленные примеры некков, принадлежащих жерловому генотипу и относящихся к горловинам вулканических конусов, приведены в классическом труде Гики по древним вулканам Великобритании. Гики описал силурийские, девонские, каменноугольные и пермские некки и установил для них не только особенности морфологии, но и характерные черты взаимоотношений с окружающими вулканогенными породами, образующими конические постройки, погребенные среди палеозойских осадочных толщ. Эти взаимоотношения он иллюстрировал многочисленными изображениями некков в плане, на разрезах и на зарисовках. Некки, по его данным, имеют разнообразные размеры: поперечник их варьирует от нескольких десятков метров до 500 м, а удлиненные некки достигают в длину 1,5 км. Форма некков в плане преимущественно округлая или эллипсоидальная, с переходами к удлиненно-овальной и даже дайкообразной. Очертания многих из них причудливы, так как осложнены ответвлениями.
Выполнения некков представлены либо агломератами и туфовым материалом с центральной лавовой пробкой или без нее, либо лавовым материалом. Вдоль контактов на расстоянии до 15—20 м в ряде случаев наблюдается метаморфизм, приводящий к остеклованию вмещающих песчаников и превращению аргиллитов в фарфоровидные, а известняков в сахоровидные породы. Непосредственная связь некков с вулканическими конусами установлена Гики, конечно, не для всех некков; некоторые из них могли быть связаны с маарами или не достигать поверхности.
Разнообразные некки имеются также во многих районах нашей страны, в частности в Казахстане, где, по данным Е. Б. Яковлевой, девонские некки имеют примерно цилиндрическую форму, осложненную, как правило, апофизами. Здесь также наблюдаются переходы к удлиненным дайкоподобным телам. Размеры некков чаще всего составляют 400—600 м в поперечнике. Как отмечает Е. Б. Яковлева, связь с древними постройками (вулканическими аппаратами) устанавливается для некков лишь в том случае, когда они наблюдаются в сопровождении околожерловых образований, представленных очень грубыми, плохо отсортированными туфами и мощными потоками лав, залегающими согласно с осадочными толщами.
В Казахстане имеются также пермские некки риолитового и иного состава, которые связаны с более или менее крупными вулканическими конусами, выявленными путем картирования пермских вулканогенных толщ. Взаимоотношения некков и конусов установлены преимущественно по косвенным данным.
Девонские и более поздние некки известны также в Минусинском прогибе и во многих других районах Советского Союза.
Сейчас некки приковывают всеобщее внимание в связи с поисками месторождений полезных ископаемых. Распространены они очень широко во всех вулканических областях мира, не только древних, но и современных. Поэтому количество примеров, иллюстрирующих разнообразие некков, могло быть резко увеличено. К сожалению, не всегда приводятся достаточно убедительные данные о связи некков с древними вулканическими постройками и не выясняются морфология этих построек и их характерные особенности, а также взаимное расположение некков и вулканических построек. Между тем эти данные важны для выяснения типичных черт развития вулканической деятельности различных территорий. Поэтому необходимо еще раз подчеркнуть, что в ряде случаев, может быть более многочисленных, чем это сейчас оценивается, некки либо вообще не выходили на поверхность, либо если и выходили, то в лучшем случае заканчивались мааром.
Пример подобного рода представляют некки Минусинского прогиба, для которых связь с какими-либо вулканическими конусами весьма маловероятна и которые, возможно, вообще во многих случаях не сообщались с земной поверхностью. Базальтовые некки, а также дайки, близкие к ним по составу и условиям залегания, в этом прогибе пересекают верхнедевонские и нижнекаменноугольные отложения и встречаются среди предположительно пермских осадочных толщ. Некки здесь имеют вид типичных трубок с почти правильным округлым, эллипсоидальным или овальным поперечным сечением, иногда несколько усложненным небольшими апофизами. Размеры некков достигают 150 м в поперечнике. От некков к дайкам наблюдаются переходы. Характерная черта некков, а также некоторых даек — присутствие в них ксенолитов, местами многочисленных. Состав ксенолитов резко отличается от пород, слагащих некки и дайки. В дайках, расположенных среди верхнедевонских красноцветных отложений, встречаются ксенолиты серых среднедевонских известняков и мергелей, а также зеленовато-серых кремнистых пород, близких тем, которые характерны для кембрийских отложений.
Картина массового выноса материала из глубоких недр, сопровождающего внедрение базальтов, дополняется присутствием еще и перидотитовых включений с обломками размером до 25—30 см и крупнее. Отмечены также включения полевошпатовых и эклогитоподобных пород. Базальты некков обычно кольцеобразно окаймлены туфами, содержащими обломки осадочных пород, базальтов и вулканического стекла.
В целом некки и дайки пересекают в Минусинском прогибе герцинские глыбовоскладчатые структуры и относятся к самым юным магматическим образованиям в разрезе этого прогиба, в котором герцинские структуры несогласно перекрыты рыхлыми толщами юрских угленосных отложений. Нет решительно никаких данных о возможном выходе в прошлом некков и даек на земную поверхность и о каких-либо остатках форм, отвечающих древним вулканическим постройкам. Можно только предполагать, что ксенолиты древних пород в базальтах появились вследствие газовых выбросов и что таким образом, может быть, некки все же сообщались ранее с поверхностью, образуя маары. Доказать это по современным данным невозможно.
Некки Минусинского прогиба имеют определенные черты сходства с аналогичными трубками Чехословакии, содержащими гранаты, а также с алмазоносными трубками Южной Африки и Сибирской платформы, которые отличаются главным образом гипербазитовым или кимберлитовым составом. Связь подобных форм с поверхностью Земли в большинстве случаев только предполагается; обычно считается, что на поверхности в момент образования они выглядели так же, как маары.
Субвулканический генетический тип включает различные дайки, силлы, штоки и тому подобные интрузивные тела, образовавшиеся на сравнительно небольшой глубине ниже земной поверхности. В. С. Коптев-Дворников с соавторами определяют этот генотип как «образования, сложенные вулканогенными породами, формировавшимися при движении лавы к поверхности на некоторой весьма незначительной глубине. В зависимости от морфологии тел, сложенных породами субвулканической фации, среди них могут быть выделены дайки, силлы, штоки и др.».
В целом рассматриваемый генотип принадлежит внежерловому ряду образований и от жерлового генотипа отличается морфологией тел. Наиболее четко обособляются, конечно, дайки, хотя от них есть все переходы к неккам, принадлежащим жерловым образованиям, а также силлы. Менее четко выделяются штоки, которые могут иметь правильную изометрическую форму. Их трудно отличить от некков, тем более что некки, усложненные апофизами, могут быть весьма сходны со штоками. С жерловым и экструзивным этот генотип сходен тем, что также характеризуется секущими контактами по отношению к вмещающим породам.
Если для жерлового типа отношение к вулканическим постройкам, расположенным в прошлом на поверхности, не всегда может быть выяснено с необходимой полнотой, то для даек, силлов и штоков подобного рода затруднения возрастают во много раз. Для огромного множества таких тел, наблюдаемых в самых различных уголках земного шара в разнообразных геологических условиях, такая проблема отношений вообще не может ставиться, в виду того, что многие подобные тела удалены от каких-либо древних вулканических построек на значительные расстояния. Такая самостоятельность субвулканических образований отмечена для Главного Кавказского хребта, для верхнедевонских внедрений Белоубинского синклинория на Рудном Алтае, на Северном Кавказе в районе Минеральных Вод и в других местах.
Наглядная связь с древними вулканическими постройками выявляется тем не менее очень отчетливо, когда имеются серии кольцевых и радиальных даек, окружающих вулканические центры или отдельные постройки. Однако для силлов и штоков такие отношения устанавливаются с трудом, и примеры подобных отношений, по-видимому, немногочисленны. Поэтому для рассмотренного генотипа название «субвулканические образования» не отвечает морфологически определенным интрузивным телам, расположенным под ныне размытыми вулканами; речь идет о генотипе, интрузивном по геологическим отношениям к окружающим породам, но представленном вулканическими (по структуре и составу) породами. Поэтому, конечно, справедливо замечание Е. Б. Яковлевой, что породы субвулканического генотипа следует именовать в соответствии с их структурными особенностями базальтами, андезитами, риолитами, а не использовать термины, предложенные для интрузивных пород (гранит-порфиры, диорит-порфириты и т. д.).
По данным Е. Б. Яковлевой, кислые субвулканические тела обычно имеют столбчатую отдельность, идентичную отдельности базальтовых лав, излившихся на поверхность. По составу и структурным особенностям они мало отличаются от лавовых излияний, но более однородны. Эндоконтактные изменения в кислых субвулканических образованиях почти не наблюдаются; в основном они, наоборот, типичны и выражены таким образом, что в центральной части даек, имеющих 2—3 м в поперечнике, породы имеют полнокристаллическую структуру, а в эндоконтакте — зернистость быстро и резко меняется, вследствие чего появляются стекловатые структуры. В приконтактовых частях тел нередко наблюдается миндалекаменное строение, в экзоконтакте же обычно прослеживается слабый обжиг вмещающих пород.
Рассмотренные выше три генотипа корневых зон древних вулканов лишь в случае экструзий могут быть сопоставлены с современными образованиями. Для реконструкции процессов, приведших к появлению двух других генотипов, актуалистические методы исследований пока не приложимы, что затрудняет и х изучение.