К ряду собственно вулканических пород относятся излившиеся, или эффузивные, аналоги интрузивных, глубинных (плутонических), зернисто-кристаллических пород, возникающие в результате застывания лав на поверхности Земли или вследствие внедрения магмы в корневые зоны вулканов.
При первоначальном разделении всех магматических пород на глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные) Г. Розенбуш предполагал, что главные их различия заключаются в структурных особенностях, отвечающих залеганию тех и других либо в виде покровов, либо в форме секущих интрузивных тел. Соответственно для глубинных пород типичными считались зернисто-кристаллические структуры, а для излившихся — порфировые или стекловатые, указывающие на быстрое остывание лав.
Между тем сейчас хорошо известно, что в корневых зонах вулканов внедрившиеся (а не излившиеся) магматические массы при застывании дают породы явно эффузивного облика, так как они нередко имеют типичную порфировую или стекловатую структуру. Наоборот, во многих случаях характерные зернисто-кристаллические структуры пород наблюдаются в основании покровов, т. е. в обстановке излияния лав на поверхность Земли. Таким образом, необходимо считаться с тем фактом, что в корневых зонах вулканов имеются внедрившиеся магматические массы, застывшие в виде, сохраняющем типичный облик излившихся пород, а на поверхности Земли действительно излившиеся породы с характерными формами залегания обнаруживают черты строения, свойственные глубинным породам. Приходится, следовательно, сталкиваться с интрузивными базальтами, риолитами и другими подобными им типами пород наряду с габбро-диабазами (габбро-долеритами) или даже габбро, залегающими в основании покровов. Все это показывает, что изучение структуры пород явно недостаточно для определения их реальной интрузивной или эффузивной природы. Формальное определение по структурным особенностям пород может оказаться ошибочным, вследствие чего следует по необходимости специально изучать реальные условия залегания вулканических пород, чтобы решить вопрос о том, образовались ли они вследствие излияния лав на поверхность Земли или возникли в результате внедрения этих лав в корневые зоны вулканов.
Особенности строения лав, излившихся на поверхность Земли, доступны для прямого наблюдения во время извержений современных вулканов, и поэтому они сравнительно хорошо известны. Наземные лавы распространены преимущественно в двух формах проявления: в виде волнистых и глыбовых лав. Подводные лавы изучены несравненно хуже, чем наземные, и их особенности можно рассматривать лишь на отдельных частных примерах, значение которых не всегда достаточно ясно; в целом считается, что среди подводных лав особенно типичны подушечные лавы, или пиплоулавы (pillow-lava).
Волнистые лавы, известные на Гавайских островах под названием «пахуху» (pahoehoe), а в других местах — фладенлав, платенлав и дермолитов (по Джаггару), отличаются гладкой, волнистой или «тягучей» поверхностью. Глыбовые лавы (по-гавайски — «аа» лавы, во Франции — шеер, в Мексике — мальпе, по Джаггару — афролиты) имеют неровную, зазубренную, обычно шлаковую поверхность, покоытую выступами. По Макдональду, волнистые лавы в узких зонах могут приобретать канатное или шнурообразное строение. Внутри потоков такой лавы обычны полости или лавовые камеры, которые могут быть заполнены лавовым материалом. После образования на поверхности потока корки застывания течение волнистой лавы продолжается внутри возникающей при остывании трубообразной полости. На некоторых потоках застывшая корка разрывается и поверхность их покрывается системой пластин размером от 20—30 см до 1,5 м. Для глыбовых лав Макдональд отмечает присутствие на большей части поверхности потока обломочного материала, известного под названием «клинкерной» брекчии, или брекчии трения. Мощность такой брекчии может меняться от нескольких сантиметров до 1 м. Общий вид массы обломков на поверхности потока сходен с некоторыми пирокластическими брекчиями, но в отличие от последних брекчия трения связана переходами с массивными породами главной части потока и состоит из обломков однородного состава. К тому же брекчии трения неслоисты.
Как показал Макдональд, изучая лавы Гавайских островов, оба вида лав сменяют друг друга в едином потоке: вниз по склону волнистые лавы переходят в глыбовые лавы, но не наоборот. Он полагает, что волнистые лавы богаче газовой фазой и отличаются более высокой температурой, поэтому они менее вязки, чем глыбовые. Макдональд указал, кроме того, на известные различия между типичными гавайскими лавами «аа» и обычными глыбовыми лавами. Для «аа» лав характерна поверхность потока, представленная в большинстве случаев слоем остроугольных обломков, имеющих шиповидные выступы и вид типичного клинкера. Столкновение этих обломков на поверхности лавового потока во время его движения вызывает их истирание и образование песчаного или гравийного материала, осаждающегося между более крупными обломками, иногда сравнительно обильного.
В процессе течения лавовый поток перемещается подобно гусеничному трактору таким образом, что в нижней и верхней его частях сосредоточены шлаковые обломки лавы, а в центре сохраняется лава, застывшая в виде массивной породы. Нижний шлаковый, или обломочный, слой обычно тоньше верхнего, а местами нацело выклинивается. Доля шлака в потоке составляет от него 15—65%. Отдельные обломки могут спекаться. В отличие от волнистых лав полости внутри потоков лав «аа» имеют неправильную форму. Однако, характеризуя в целом глыбовые лавы, Макдональд считает возможным лавы типа «аа» отнести к их роду и указывает, что они связаны тесными переходами. Главным отличием собственно глыбовых лав он считает отсутствие в них обломков с характерными шиповидными или иглообразными выступами. Обломки глыбовых лав угловаты, иногда они почти нацело или полностью слагают всю мощность потока. Но в типичных случаях в потоке сохраняется массивная центральная часть застывшей глыбовой лавы. Поверхность таких потоков неровная, с выступами и впадинами в 3—4,5 м, иногда и больше. Они либо группируются в цепочки, либо рассеяны неравномерно. Между глыбами и обломками обычен мелкораздробленный материал, более обильный в глыбовых лавах, чем в гавайском типе лав «аа». Наблюдая глыбовые лавы, например на Камчатке в потоках Апохончича, нетрудно видеть, что пространство между отдельными обломками может выполняться не только истертым, но и пепловым материалом, либо первичным, либо переотложенным. В итоге формируются накопления, имеющие вид сложно построенных брекчий, состоящих из однородных по составу обломков лав, различных по размеру, иногда очень крупных, цементированных песчаным или более тонким материалом, имеющим гетерогенную природу. Такие накопления называют часто агломератовыми лавами, или агломератами, если обломки в них не обнаруживают признаков спекания, или агглютинатами, если они содержат спекшиеся обломки. Образующиеся таким образом вулканические брекчии можно было бы называть кластолавами, хотя в первоначальном определении это название отнесено к породам, состоящим из обломков, сцементированных лавовым материалом иного состава, чем обломки. Другая возможность — называть их лавокластитами, имея в виду, что подобные лавовые образования, имеющие вид вулканических брекчий, могут встречаться не только среди потоков, но и в жерлах вулканов или в их корневых зонах, где они могут, впрочем, отличаться особенностями состава цемента и принадлежностью его к лавам, а не к обломочному детритусу, пепловому или иному.
Среди наземных лавовых образований типичны также различные пемзы. К ним относятся вспененные лавы, обрывки которых выбрасываются из жерла вулкана во время эксплозивных извержений. Сливаясь друг с другом, эти обрывки могут образовывать более или менее мощные накопления, но чаще они встречаются в различных пирокластических потоках, имеющих сложную природу. Обычно такие потоки возникают в результате деятельности палящих туч, в которых обрывки пемзы вместе с другими обломками вулканических пород входят в состав газово-эмульсионной взвеси, скатывающейся по склонам вулкана или распространяющейся на более или менее обширных пространствах вследствие трещинных извержений.
Специфика подводных излияний давно уже отмечена различными исследователями, указывающими на свойственный им вид подушечных лав, или пиллоу-лав (pillow-lava), называемых также эллипсоидальными или шаровыми лавами. Размер подушек достигает метра и более. Отдельные подушки обычно покрыты тонкой коркой стекла, указывающей на быстрое остывание лавы. Уплощенная форма подушек в горизонтальном направлении отвечает образованию их в вязкопластичном, т. е. не вполне остывшем состоянии. Между подушками обычно остаются угловатые промежутки, заполненные неокатанными (песчаными) обломками стекловатой лавы или каким-либо осадочным материалом, часто с остатками морских или пресноводных организмов. Этот материал, был, по-видимому, насыщенным водой и поэтому пластичен, о чем можно судить по тому, что он выжимался между подушками из подстилающего слоя. Все это указывает, как подчеркивает Макдональд, на образование пиллоу-лав либо под водой, либо в результате излияния на влажную болотистую поверхность. Известны наблюдения Б. Н. Иванова над образованием пиллоу-лав в результате излияния на покрытые снегом склоны вулкана Карымская сопка на Камчатке.
При подводных излияниях или при втекании лавы в морской или озерный бассейн образуются также палагонитовые брекчии. В Исландии их именуют палагонитовыми туфами, которые А. Ритман предложил называть гиалокластитами (hyaloclastics). По его представлениям, как только лава приходит в соприкосновение с водой, она покрывается стекловатой коркой, которая под напором лавы разрывается и разрушается, а находящийся под ним вязкий слой снова покрывается стекловатой коркой. В итоге на поверхности лавового потока формируется слой, состоящий из кусочков стекла, задерживающего дальнейшее остывание лавы. Одновременно образуются подушки, или сфероиды, которые могут скатываться с боков и фронта лавового потока. По Макдональду, возникающие при таком процессе гиалокластиты имеют вид массивных пород, неясно слоистых или неслоистых, состоящих из обломков желтовато-бурого стекла, сходного с воском и известного под названием палагонита. Осколки стекла в отличие от классических пепловых частиц, возникающих при разрыве газовых пузырьков, не обладают характерными искривленными ограничивающими поверхностями, т. е. не принадлежат ряду типичных для пеплов «рогулек». Обломки обычно угловаты. Типична ассоциация гиалокластитов с пиллоу-лавами.
Характерные черты лавовых потоков подчеркиваются во многих случаях наблюдаемой в них отдельностью, обусловленной трещинами, образующими системы, варьирующие по внешнему виду в зависимости от состава пород, слагающих поток. Имеются трещины, ориентированные параллельно течению породы и обусловленные перемещением лавы. Одновременно в остывающем потоке возникают трещины, перпендикулярные поверхности потока, следующие различным направлениям. Системы трещин расчленяют лавовый поток на блоки, имеющие либо параллелепипедальную, либо столбчатую форму. В последнем случае поток расчленяется на систему колонн, преимущественно шестигранных, но, как указывает Макдональд, варьирующих от четырех — до восьмигранных; и пяти и семигранные колонны, по его данным, почти также обычны, как и шестигранные. Общее объяснение морфологии таких колонн как следствие застывания потока дано В. И. Громиным. Различные формы отдельности наблюдаются не только в покровах и потоках, но и в различных участках корневых зон вулканов, преимущественно в жерловинах.
Общий обзор различных лав выявляет некоторые типичные их черты, зависящие преимущественно от физико-географических условий формирования, а не от состава этих лав. Между тем вулканические породы, образующиеся из лав, представляют собой минеральные агрегаты, участвующие в строении земной коры в качестве геологически самостоятельных ее элементов, обычно выделяемых под названием геологических тел. Поэтому систематика вулканических пород не совпадает с той, которая может быть предложена для лав и должна основываться на выявлении характерных черт состава минеральных агрегатов.
В настоящее время прилагаются усилия к разработке более или менее строгой систематики вулканических пород именно по данным их состава. Опубликован специальный труд, подготовленный Терминологической комиссией Петрографического комитета АН СССР, посвященный вопросам систематики всех магматических, в том числе и вулканических, пород. Продолжается обсуждение этой проблемы на международных совещаниях. Однако пока согласована в международном плане только классификация глубинных (плутонических) магматических пород, но, конечно, она все еще далека от совершенства. Она основана на выделении пород по особенностям их минералогического состава и структуры, что соответствует в общем су шествующим традициям, известным не только в зарубежных, например французских и немецких, но и в таких отечественных трудах, как монография А. Н. Заварицкого «Изверженные горные породы», более 6 раз переиздававшийся и пользовавшийся в течение многих десятилетий широкой популярностью учебник «Петрография» В. И. Лучицкого и т. д.
Этой системе классификаций магматических пород обычно противопоставляются различные химические классификации, опирающиеся на тот или иной вид статистической обработки химических анализов горных пород. Значение таких классификаций особенно подчеркивал Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, который тем не менее писал, что «минералогический состав является даже более осязательным и вместе с тем более простым диагностическим признаком и, так сказать, элементарной характеристикой горной породы». Однако в своих исследованиях Ф. Ю. Левинсон-Лессинг выдвигал идею, существо которой сводится к тому, что необходимо «не только собирать аналитический материал и статистическим методом вычислять средний состав разных типов горных пород, а связать химический состав с минералогическим, найти в нем закономерности, связать химический состав разных членов петрографической провинции с геологическими условиями их залегания, поставить и осветить проблему дифференциации, путем того или иного метода перечисления анализов дать простые формулы или знаки для химической характеристики изверженных пород, осветить механизм кристаллизации магмы и подойти к вопросу о генезисе изверженных пород — вот к чему манил химический состав горных пород и прежде всего изверженных». Иначе говоря, когда речь идет о химической классификации, за которую ратовал Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, то имеется в виду использование химических анализов для реализации определенных целей, выдвигаемых прежде всего в области, затрагивающей проблемы петрогенезиса, а также закономерностей пространственного размещения ассоциаций изверженных пород и т. д. Речь идет, следовательно, не о том, чтобы изучить пространственные и хронологические отношения между изверженными горными породами, представляющими, как писал А. Н. Заварицкий, «минеральные агрегаты, являющиеся составными частями земной коры», а именно это необходимо для решения задач геологического картирования и в этом прежде всего нуждается палеовулканология, а об использовании химических анализов изверженных горных пород в петрогенетических и других аналогичных целях.
В этой связи следует вспомнить о резких возражениях Е. С. Федорова против химической классификации изверженных пород и такие же возражения А. П. Карпинского, которые хотя и парировал Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, но которые остаются тем не менее достаточно выразительными. Федоров, например, прямо писал, что «главнейшим руководящим критерием при характеристике породы должен быть не химический, а минералогический», что «рациональная классификация изверженных пород может быть только минералогическая (а не химическая)». В возражениях А. П. Карпинского подчеркивалось существование пород различного минерального состава при одинаковом химическом составе, что хотя встречается не очень часто, но в ряде случаев может быть отмечено. Такие примеры приводил и А. Н. Заварицкий.
Однако, подчеркивая значение минералогических основ систематики изверженных пород как основного принципа, нельзя забывать тесную связь и взаимозависимость минерального и химического их состава. Поэтому строгое изучение минерального состава таких пород требует обязательного исследования его соответствия данным химических анализов, которые должны характеризовать особенности состава не только породы в целом, но и отдельных ее минералов. Само же по себе изучение химических составов изверженных пород, составляющее основу петрохимии, разработанную А. Н. Заварицким, имеет значение не только для уточнения особенностей вещественного состава пород, но главным образом и в особенности для изучения ассоциаций изверженных и прежде всего, как сам он писал, ассоциаций вулканических пород с их преимущественно криптокристаллическими или стекловатыми структурами.
В настоящее время широко распространились массовые определения химического состава изверженных пород, причем считается, что чем более многочисленны эти анализы, тем полноценнее исследование. Количество химических анализов в связи с этим непрерывно и неограниченно разрастается, и это, конечно, необходимо для статистического исследования, тем более что надежные количественные данные для статистической обработки получаются сейчас только в результате химических анализов. Эти «массивы» анализов необходимы для последующих выкладок, определяющих связи между различными ассоциациями пород, для оценки предполагаемых способов кристаллизации магмы, из которой образовались изверженные породы, и т. д. Тем не менее пора уже подумать о том, насколько многочисленными должны быть химические анализы и насколько ими следует сопровождать каждое исследование, затрагивающее проблемы изучения изверженных пород. По-видимому, мы сейчас вновь возвращаемся к той домикроскопической эпохе химического исследования изверженных пород, когда валовой химический анализ составлял важнейшую и тогда единственную основу точных суждений об их особенностях. Между тем такой анализ сейчас необходим в первую очередь для контроля исследования особенностей минерального состава пород — операции, которой стремятся избежать, считая, что все сведения о составе пород и ее номенклатуре дает валовой химический анализ. Точность исследования требует строгого согласования данных минерального и химического состава пород, что было невозможно в домикроскопическую эпоху и от чего сейчас пытаются уклониться, скрываясь за массовыми определениями валового химического состава пород от обязательных затрат личного труда на исследование минерального состава и структуры пород.
Переходя к анализу сведений, которыми можно сейчас располагать по вопросам систематики изверженных пород, следует высказать некоторые общие соображения, касающиеся способов преимуществ и недостатков предлагаемых вариантов классификаций.
Прежде всего, представляется очевидным, что любая классификация должна опираться на разделение изучаемой совокупности объектов на основе признаков, свойственных им самим, а не на основе принадлежности этих объектов к систематическим группам, обособляемым по каким-либо иным признакам. Другим важным моментом является необходимость выбора единого основания для разделения рассматриваемых объектов на те или иные группы. Не менее принципиальным положением следует считать выбор в качестве основы деления существенного, главного признака, свойственного именно данной системе объектов. Впрочем, в зависимости от целей исследования воз можно, конечно, деление объектов и по другим, второстепенным или производным признакам. Кроме того, любая классификация должны быть сравнительно простой, удобной для практического приложения и не слишком перегруженной различными подразделениями. Наконец, она не должна содержать большого количества подразделений по отношению к общему числу объектов.
Обратимся прежде всего к предложениям Терминологической комиссии Петрографического комитета АН СССР, представленным на Всесоюзном петрографическом совещании в Ленинграде в 1981 г. Комиссия считает, что ни количественно-минералогическая, ни химическая классификация не являются универсальными, поэтому в систематике изверженных пород предлагается сочетание химических, минералогических и геологических критериев. Одновременно предлагается принцип многоступенчатости этой систематики с иерархией, включающей последовательно тип, класс, группу, ряд, семейство, вид, разновидности. Для выделения каждого из этих подразделений, как указано в объяснении, «могут быть приняты различные критерии». Так, типы пород (магматический, осадочный, метаморфический) выделяются по геологическим признакам. Классы среди изверженных пород выделяются по фациальным, т. е. также по геологическим, признакам. Группы выделяются по химическому признаку — содержанию кремнезема; ряды — по относительному содержанию щелочей и кремнезема, т. е. опять-таки по химическому составу. При этом подчеркивается условность границ между различными подразделениями, в том числе между семействами и видами. Семейства подразделяются наряду с химическими признаками также по количественно-минералогическим признакам, а виды — по количественно-минералогическим, химическим и структурным критериям. Таким образом, эта систематика опирается на комбинированное использование данных о вещественном составе пород и их структурных и геологических признаках. В ней, во-первых, исключено единое основание деления и, во-вторых, на всех уровнях в качестве главного (а в группах и рядах единственного) признака принят химический состав, в семействах с учетом еще и минералогического состава, а в видах, кроме того, также и структуры. Следовательно, эта классификация является, по существу, химической и опирается на варьирующее основание.
Существенный признак изверженной породы — ее минералогический состав в систематике играет второстепенную роль. Между тем в самом определении изверженной горной породы, как выше отмечалось со ссылками на А. Н. Заварицкого и других исследователей, заложено представление о том, что она является минеральным агрегатом. Что касается валовых химических анализов, по которым определяется химический состав породы, то они являются производными от минералогического состава пород, а не самими объектами, которые должны быть систематизированы.
Не случайно поэтому, что первоначально Терминологическая комиссия, предлагающая сейчас рассматриваемый вариант классификации, соглашалась с систематикой плутонических пород на основе модального (действительного) минерального состава, выраженного в объемных процентах, и ссылалась на то, что такое решение «единодушно было принято» в апреле 1972 г. Подкомиссией по систематике в г. Берне, а затем в том же году в г. Монреале на Международном геологическом конгрессе.
В дальнейшем возникли затруднения, вызванные главным образом отсутствием возможностей определить модальный состав вулканических пород, содержащих более или менее значительные количества стекла. Однако следует полагать, что возникающие затруднения могли быть устранены и при систематике вулканических пород на основе минерального состава, если учитывать не только модальный, но и нормативный состав минералов. Таким образом, необходимости отказываться от минералогических основ классификации по этой причине, в сущности, не было.
В нынешнем виде классификация, принятая Терминологической комиссией Петрографического комитета АН СССР, выглядит следующим образом. Во-первых, в ней условно выделяются четыре группы пород по содержанию кремнезема (в %): 1) ультраосновные (30—44), 2) основные (44—53), 3) средние (53—64), 4) кислые (64—78). Во-вторых, по отношению суммы щелочей к кремнезему обособляются три ряда пород: нормальной щелочности, с повышенным содержанием щелочей (субщелочные) и щелочные породы. Последние выделяются по появлению фельдшпатоидов и/или щелочных темноцветных минералов (пироксен, амфибол), а граница между нормальными и субщелочными породами определяется по появлению в последних Ti-содержащих пироксенов, биотита (в основных и средних породах), щелочных полевых шпатов (основные породы) и заметному преобладанию щелочных полевых шпатов над плагиоклазом (средние и кислые породы). Между субщелочными и щелочными породами граница проводится по наличию фельдшпатоидов и (или) щелочных темноцветных минералов. В кислых и частично средних породах, когда фельдшпатоидов практически нет, разграничение проводится по присутствию в раскристаллизованных породах щелочных темноцветных минералов (эгирин, рибекит, арфведсонит), а в стекловатых — по коэффициенту агпаитности, который больше единицы в щелочных породах.
Распределение изверженных пород по группам и по рядам служит основанием для выделения семейств, включающих породы сходного минерального состава с определенным соотношением химических параметров (SiО2, Nа2О + К2О и т. д.). При этом вулканические и плутонические породы предлагается относить к самостоятельным семействам, что, впрочем, считается дискуссионным и требующим дальнейшего обсуждения.
Для видов и разновидностей рекомендуется вводить также другие петрохимические признаки горной породы с учетом ее структурных особенностей и минерального состава, в частности по отношению Na2O к К2O, Al2O3 к сумме окислов железа и магния и другие, в зависимости от их принадлежности к той или иной группе пород.
В рассматриваемой систематике среди вулканических пород ультраосновной группы в пределах нормального ряда выделяется единое семейство пикритов с тремя видами пород: меймечиты, пикриты и коматиты, среди которых последние два по приведенным в систематике данным предельных содержаний различных окислов практически не различимы, а с подразделениями плутонических пород (оливиниты — дуниты и перидотиты) не совпадают. Для щелочного ряда выделяются щелочные пикриты и мелилититы с рядом подразделений: биотит-пироксеновые, фельдшпатоидные и другие пикриты (в том числе кимберлиты) и оливиновые, пироксеновые и беспироксеновые с оливином мелилититы, а также собственно мелилититы. Химические различия семейств четко выражены главным образом содержанием щелочей только между щелочными пикритами (Σ щелочей < 3) и мелилититами (Σ щелочей > 3). Особо выделяется семейство ультраосновных фоидититов с различными нефелинитами, лейцитами и др. Все эти породы подразделены независимо от плутонических пород, систематика которых не совпадает с таковой, принятой для вулканических пород.
Среди основных вулканических пород дано разделение на пикрит-базальты и пикрит-долериты, с одной стороны, и базальты и долериты — с другой (разграничение главным образом по кремнезему: 42—46% — в первых и 46—53% — во вторых). К субщелочному ряду основных пород отнесены только субщелочные базальты—трахибазальты (субщелочные долериты — трахидолериты). В щелочном ряду выделены основные фоидиты (анальцимиты, нефелиниты и лейцититы), щелочные базальтоиды (тефриты, лейцитовые тефриты, нефелиновые и лейцитовые трахидолериты), а также основные фонолиты (нефелиновые и лейцитовые). Соответствия между всеми этими группами вулканических пород и плутоническими породами нет. Среди плутонических пород субщелочные разновидности не выделяются вообще.
Средние вулканические породы нормального ряда охватывают семейства андезито-базальтов и андезитов, отличающиеся содержанием кремнезема (до 57% и более соответственно). Эти подразделения совпадают с семействами плутонических пород тех же групп и рядов. В субщелочном ряду выделяются трахиандезито-базальты — латиты, трахиандезиты — кварцевые латиты и трахиты, различающиеся по кремнезему (в %): до 57, от 57 до 64 для первых двух и с перекрытием для трахитов не только по кремнезему (тоже 56—64), но и по щелочам. Совпадение с подразделениями плутонических пород субщелочного ряда четкое. Среди щелочных средних вулканических пород выделены щелочные трахиты и фонолиты (лейцитовые и нефелиновые), по химическому составу взаимно перекрывающиеся. Им далеко не строго соответствуют плутонические щелочные сиениты и фельдшпатоидные сиениты (с многочисленными разновидностями совсем иного типа, чем в серии вулканических пород).
Кислые вулканические породы нормального ряда представляют дациты, низкощелочные риодациты (> 68% SiO2, < 7% щелочей), риодациты (68—73% SiO2) и риолиты (липариты). К риолитам отнесены породы с содержанием кремнезема более 73%, что вызывает в общем недоумение, так как неясно, почему такое высокое ограничение нижнего предела содержаний дано для риолитов (липаритов), состав которых всегда рассматривался как отвечающий гранитам во всем широком диапазоне содержания в них кремнезема) в предлагаемой систематике они отвечают только лейкогранитам плутонических пород. В остальном здесь имеется полное совпадение между подразделениями вулканических и плутонических пород по содержанию кремнезема. К субщелочному ряду кислых пород отнесены трахидациты, трахириодациты и трахириолиты (липариты). Подразделения отвечают плутоническим, но разграничение хорошо выражено только по содержанию кремнезема. Среди кислых щелочных пород выделены щелочные трахидациты, пантеллериты и комендиты с различным содержанием кремнезема, соответствующим таковым для плутонических пород.
Приведенные данные показывают, что предложенная Терминологической комиссией Петрографического комитета АН СССР классификация изверженных пород вследствие ее многоступенчатости, ввода различных признаков в качестве основы систематики и стремления охватить все многообразие изверженных пород, очень сложна. Реализация всех этих целей приводит к исключительно пестрому набору подразделений, среди которых разобраться далеко не просто даже специалисту-петрографу. Геологу-съемщику, которому систематика пород должна оказывать помощь, пользоваться этой систематикой будет очень трудно без специальных консультаций. Достаточно сказать, что общее число семейств в рассматриваемой систематике составляет 53, а видов — 131. При этом для 33% семейств указано только по одному виду, примерно для 25% — по два и только около 40% семейств включают более двух видов. Несбалансированность подразделений (имеются в виду семейства и виды) и многочисленность семейств (более 50 прот:.в 7 семейств классификации Лаппарана—Лучицкого и 7 соответствующих семействам групп Заварицкого) свидетельствуют о том, что эта классификация изверженных пород нуждается еще в существенной доработке, в частности в большей степени обобщения исходных данных для семейств. Если иметь в виду, что предложенная систематика предназначена не для сравнения различных ассоциаций и серий, а именно для классификации самих изверженных пород, даже если считать, что основой для классификации должен служить химический состав, то дальнейшее улучшение рассмотренной классификации несомненно составляет очень серьезную задачу, решение которой требует еще большой работы.
Между тем в этом вопросе единство взглядов не достигнуто, чему свидетельством является упомянутая выше классификация плутонических (интрузивных, глубинных) пород, принятая на 24-й сессии Международного геологического конгресса. В этой классификации плутонические породы разделены в соответствии с действительным (модальным) содержанием в них минералов, измеренным в объемных процентах. Для классификации использованы следующие минералы и их группы: Q — кварц; А — щелочные полевые шпаты (ортоклаз, микроклин, пертит, анортоклаз, альбит с 0—05 An); P — плагиоклаз с 5 — 100% An, скаполит; F — фельдшпатоиды, или фойды (лейцит, псевдолейцит, нефелин, содалит, нозеан, гаюин, канкринит, анальцим и др.); М — мафические и близкие к ним минералы (слюды, амфиболы, пироксены, оливины, рудные минералы, акцессорные: циркон, апатит, титанит и др., эпидот, ортит, гранаты, мелилиты, монтичеллит, первичные карбонаты и т. д.). Породы с М менее 90% подразделяются по содержанию в них фельзических минералов, породы с М от 90 до 100% — по содержанию мафических минералов. Для изображения на диаграмме в породах с М менее 90% фельзические компоненты пересчитываются на 100% (т. е. Q + A + P = 100% или Q + А + F = 100%).
Указанные на диаграмме границы между полями согласованы на Международном геологическом конгрессе в 1972 г. Названия некоторых из этих полей являются коренными, родоначальными, основными, определяющими большие группы пород; их детализацию предлагается проводить по дополнительным диаграммам, что необходимо, в частности, для ультрамафитов. В целом же главные группы и типы глубинных (плутонических) пород, с которыми приходится сталкиваться при геологическом картировании, находят место на диаграмме. Это наглядно можно видеть, знакомясь с ключом к рассматриваемой систематике, помещенным ниже. Он позволяет достаточно просто разобраться в предлагаемой номенклатуре глубинных пород. В качестве дополнительного показателя пород рекомендуется пользоваться приставками «лейко» для пород, бедных темноцветными минералами, и «мелано» — для богатых ими.
Приложение к вулканическим породам принципов минералогической классификации, разработанной для плутонических пород, затруднено присутствием в вулканических породах более или менее значительных количеств стекла. Определение в таких условиях модального состава пород становится либо очень трудным, либо проста невозможным. Однако это затруднение может быть в принципе преодолено, если учитывать в вулканических породах наряду с модальным также нормативный состав минералов. Хотя известная условность таких расчетов очевидна, тем не менее она не больше, а скорее меньше, чем та, которая сопровождает подмену вулканической горной породы с ее сложным минеральным составом и структурой, валовым химическим анализом.
Такой именно выход из положения предложил Штрекайзен, под руководством которого была подготовлена принятая в 1980 г. на Международном геологическом конгрессе систематика плутонических пород. Он рекомендовал вычислять нормативный минеральный состав вулканических пород, используя метод пересчета, разработанный А. Ритманом в его книге «Устойчивые минеральные ассоциации изверженных пород», опубликованной в нашей стране в 1975 г. Аналогичные вычисления нормативных минералов предлагались ранее также авторами системы, известной под названием CJPW, Ниггли и другими исследователями.
Преимущества пересчетов А. Ритмана заключаются в том, что они даны исследователем, специально изучавшим вулканические породы современных вулканов на протяжении многих десятилетий. К тому же его система пересчета была подготовлена в тесном контакте с Штрекайзеном, предложившим первоначальный вариант своей систематики вулканических пород с учетом возможностей подобных пересчетов. Поэтому А. Ритман пишет в своей работе, что детально разработанная Штрекайзеном классификация вулканических пород такова, что «ее признание крайне желательно для того, чтобы иметь возможность разработать единую международную номенклатуру вулканических пород». Это тем более важно, что принцип классификации плутонических и вулканических пород должен быть единым, в особенности учитывая, что вулканические породы являются аналогами плутонических. По-видимому, это положение устранить нежелательно, хотя сам А. Ритман в той же работе, ссылаясь на гетероморфизм пород, пишет: «широко распространенное мнение о том, что вулканические породы и их плутонические аналоги должны попадать в одно поле классификационной схемы, оказалось неверным», а в классификации Терминологической комиссии Петрографического комитета АН СССР, как мы видели, плутонические и вулканические породы отнесены даже к разным семействам. Впрочем на этих выводах комиссия и не настаивает, полагая их дискуссионными.
Классификация вулканических пород была представлена Штрекайзеном от имени Международной подкомиссии по систематике и номенклатуре изверженных пород. Предлагая ее, Штрекайзен отметил, что точное совпадение между модальной классификацией по системе QAPF и любой химической классификацией редко имеет место. Поэтому каждая предлагаемая химическая классификация должна быть проверена на соответствие принятой на конгрессе систематике глубинных пород на минералогической основе.
Международная подкомиссия по систематике изверженных пород рекомендует применять к вулканическим породам только неовулканические названия, такие, как риолит, андезит, базальт и т. д., независимо от их изменений и геологического возраста. Эта рекомендация сопровождается тем не менее ссылкой на то, что даже слабо мета-морфизованные вулканические породы, в которых полевые шпаты серицитизированы и соссюритизированы, а мафические минералы замещены хлоритом, серпентином, тальком и т. д., должны называться метабазальтами, метаандезитами и т. д. во всех случаях, когда изверженная структура породы все еще сохраняется и первоначальный ее тип устанавливается. Это очень важно, потому что в современной геологической литературе, особенно затрагивающей проблему вулканизма докембрия, в связи с созданием единой номенклатуры пород вне зависимости от их возраста и вторичных изменений широко распространилось в корне ошибочное представление о возможности применения названий современных и древних неизмененных вулканических пород (базальты, андезиты и т. д.) к породам, подвергшимся значительному, в частности зеленокаменному, изменению.
Следует ясно представлять, что даже слабо измененные, а тем более претерпевшие зеленокаменное изменение вулканические породы, первичная природа которых может быть распознана, должны именоваться метабазальтами, метаандезитами, а не просто базальтами, андезитами и т. п.
Подкомиссия высказала, кроме того, ряд дополнительных соображений по систематике вулканических пород, также заслуживающих внимания. Во-первых, названия «долерит» и «диабаз» (а также «микрогаббро») рекомендуется считать синонимами, поэтому применения названия «диабаз» к палеозойским или докембрийским базальтам, а также к измененным базальтам любого геологического возраста следует избегать. То же касается устаревшего термина «мелафир». Во-вторых, название «спилит» предлагается сохранить для базальтовых породе эруптивными чертами строения, характеризующихся ассоциацией минералов группы альбита—хлорита, присутствие которых обусловлено метасоматическими и метаморфическими изменениями. Такие породы обычно богаты щелочами (натрием, редко калием) и бедны кальцием. Часто они представляют тип подводных лав с подушечной текстурой. В-третьих, считается возможным относить к кератофирам лейкократовые породы, содержащие фенокристы альбита, а в основной массе альбит и акцессорные количества калиевого полевого шпата, мафических минералов (биотит, хлорит, эпидот-цоизит, рудные), кварца, кальцита и т. д. В некоторых разновидностях таких пород содержится в существенных количествах калиевый полевой шпат. Наконец, в-четвертых, предлагается называть кварцевыми кератофирами лейкократовые кислые породы с основной массой из альбита и кварца, с такими же акцессориями, как и в кератофирах. Эти породы в одних случаях содержат кварц также в фенокристах, в других — только в основной массе. Значительно реже в качестве существенного компонента породы встречается калиевый полевой шпат. Подчеркивается, что кератофиры и кварцевые кератофиры обычно встречаются в ассоциации со спилитами. Их минеральный состав часто определяется позднейшим метаморфизмом (обогащение натрием при вторичной альбитизации какого-либо полевого шпата).
Среди других замечаний следует отметить высказанные подкомиссией рекомендации подразделить вулканические породы по содержанию стекла (в %) на: стеклосодержащие (0—20), богатые стеклом (20—50) и стекловатые (50—80), а при содержании стекла 80—100% обозначать их специальными наименованиями: обсидианы и т. д. В тех случаях, когда точное определение модального состава породы невозможно, а химических анализов нет, считается допустимым называть породу по данным о различимых в ней минералах (в частности, по присутствию их в фенокристах), но сопровождать такое название приставкой «фено». Так, порода с фенокристами плагиоклаза и неопределенной основной массой может быть описана как феноандезит, хотя при точном определении химического состава она может по данным пересчета оказаться дацитом. Что касается порфирового состава пород со стеклом, для которых химические анализы имеются, то их рекомендуется называть по данным пересчета (потенциальным или нормативным минералам), сопровождая название приставкой «гиало», например, гиалодацит, гиалориолит и т. д. Для некоторых пород такого типа есть специальные названия, подобные тому, как для гиалонефелинового базанита — лимбургит.
Сравнительно недавно Штрекайзен и Ле Мэтр предприняли проверку соответствия между нормативными составами, рассчитанными для плутонических и вулканических пород, и модальными составами, принятыми в минералогической систематике плутонических пород, рекомендованной Международным геологическим конгрессом. Для этой цели они использовали систему вычисления молекулярных норм Барта—Ниггли и для замены трех компонентов (калиполешпата, альбита и плагиоклаза) двумя минеральными фазами (щелочные полевые шпаты — плагиоклазы) в целях изображения на диаграмме QAPF учли степень насыщенности пород кремнеземом. Соответственно были приняты следующие факторы: Q’ = Q + Or + Ab + An и P = (Ne + L + с + Kp) / (Ne + L + c + Kp + Ab + An) и отношение An/Qr + An. Результаты обработки 15487 химических анализов, пересчитанных на норму на основе использования данных системы CLAIR, позволили прийти к выводу о том, что, кроме фоидитов и ультрамафитов полей 15 и 16 диаграммы QAPF, предлагаемая систематика, учитывающая не только модальный, но и нормативный состав, вполне оправдана для широко распространенных типов пород. Разнообразные изверженные породы обособляются в три группы: 1) модальные и нормативные поля которых совпадают, 2) совпадение полей которых очень близко, но границы которых пересекаются и 3) поля которых не совпадают. Сравнение нормативных и модальных составов плутонических и вулканических пород ряда областей (Осло, Зибенгебирге, Адамелло, Лахландская подвижная зона) показало, что около 80% случаев отвечает первым двум группам ситуаций, указанным в пунктах 1 и 2. Анализ полученных данных показал также хорошее совпадение между плутоническими породами и их вулканическими аналогами. Вместе с тем выяснилось, что для дацитов, риодацитов и адамелитов должны быть учтены некоторые особенности. Так, дациты охватывают поля гранодиоритов (4) и тоналитов (5), а среднее по Ле Мэтру для них отвечает границе между полями этих двух типов пород на диаграмме. Поэтому рекомендуется считать дациты вулканическими эквивалентами как гранодиоритов, так и тоналитов. Распределение риодацитов приводит к выводу о том, что это название следует применять для пород, переходных между риолитами и дацитами без строгого определения их поля. Что касается адамеллитов, то центр распределения соответствующих точек на диаграмме QAPF попадает в поле 36. вследствие чего этот термин предлагается применять в качестве синонима монцогранита (36). Он идентичен с «кварцевым монцонитом» американских исследователей.
Рассмотренные данные о существующих предложениях по вопросам систематики вулканических пород показывают еще значительную незавершенность результатов огромной работы по изучению перспектив разработки единой номенклатуры для этих пород, основанной на строгих принципах и соблюдении соответствующих правил, а вместе с тем достаточно простой и удобной для использования. Все же представляется возможным высказать некоторые общие соображения о возможностях привлечения к палеовулканологическим исследованиям предложенных в последнее время вариантов классификации вулканических пород в практических целях. Из тех сведений, которые были приведены по общим вопросам о принципах систематики изверженных пород, следует считать очевидным, что необходима единая и сопоставимая классификация вулканических и плутонических пород, отвечающая положению о том, что первые являются аналогами вторых. Имея в виду, что для плутонических пород уже принята определенная система, опирающаяся на минералогические основы, аналогичный принцип следует предложить и для вулканических пород. Такое решение вопроса позволит привести в более строгое соответствие систематику изверженных пород с тем определением, которое дано им как минеральным агрегатам, слагающим земную кору и образующим в ней геологические тела. Однако значение систематических исследований химического состава изверженных пород исключительно важно для изучения ассоциаций пород и для разработки общих петрологических проблем в гораздо большей степени, чем для непосредственного использования при определении номенклатуры этих пород.