что такое базальтовое плато

Ступенчатое плато Путорана

На фото — типичный пейзаж плато Путорана. На вершинах гор благодаря снежным полосам отчетливо видны траппы («ступенчатость»). Обширное, практически не затронутое цивилизацией плато Путорана возвышается на северо-западе Среднесибирского плоскогорья, к северу от полярного круга. Этот сильно расчлененный горный массив площадью с Великобританию — крупнейшее базальтовое образование в мире. Основную часть плато занимает созданный в 1988 году Путоранский заповедник — один из крупнейших в России.

Арктическая пустыня наверху плато Путорана. Фото © Фёдора Шабалина

Плато Путорана является эталонным образцом траппового, или ступенчатого, рельефа. Это целый комплекс высоких плосковершинных массивов, разделенных глубокими и ступенчатыми каньонами. Такой рельеф возник в результате поднятия древнего лавового плато, образовавшегося на рубеже палеозоя и мезозоя при излиянии огромной массы раскаленных базальтов, что привело к появлению в лавовой толще гигантских тектонических разломов с выходами породы в каньонах рек (см. Сибирские траппы). Из-за различной прочности горизонтально залегавших базальтовых и туфовых слоев склоны образовавшихся ущелий приобрели ярко выраженный ступенчатый характер. Толщина лавового покрова в центре плато достигает 1500 метров и там, где склоны гор обнажены, в нем можно насчитать до 40 слоев.

На плато за короткое время неоднократно происходили перемещения глубочайших озер. Наряду с интенсивными процессами переноса продуктов разрушения горных пород в пониженные участки и осадконакоплением, обусловленными горным рельефом, многолетнемерзлыми грунтами и холодным климатом, в долинах Путорана сохранились мощные озерные отложения, выведенные на поверхность в результате интенсивного подъема плато.

Базальтовые шестигранные столбы в верховьях реки Геологическая. Фото © Фёдора Шабалина

Подъем базальтового плато сопровождался не только образованием глубоких озер-трещин, но и интенсивной и неоднократной перестройкой речной сети, спуском озер и возникновением их в новых местах. Согласно общему правилу, в пределах богатой озерами территории слабо идет речной размыв, слаба разрушительная сила паводков. И наоборот: там, где интенсивно проявляется речная эрозия, озера немногочисленны. Возникновение и увеличение числа озер характерно для областей с избыточной влажностью и для выровненных территорий с высоко стоящими грунтовыми водами.

Горы Путорана представляют собой исключение из этого правила. Здесь густая сеть активно врезающихся водотоков со стремительным течением сочетается с большим количеством озер, то есть водоемов с замедленным водообменом. При этом наряду с огромным количеством малых озер, что характерно для Субарктики вообще, здесь сосредоточено значительное число самых глубоких и длинных озер Сибири (100–150 километров в длину и глубиной до 400 метров), если не считать Байкала и Телецкого озера. Всего же на плато Путорана находится около 22 тысяч озер. В мире нет другой столь возвышенной территории, которая могла бы сравниться по количеству и глубине озер с Путоранской. Ступенчатый рельеф каньонов Путорана породил многочисленные водопады. Здесь находится самый высокий водопад России — Тальниковый, высотой 482 метра.

Восточная часть озера Лама, «входные ворота» на плато Путорана. Фото © Фёдора Шабалина

Если бы мать-природа увлекалась резьбой по земной коре, то огромный базальтовый выступ плато Путорана, изрезанный множеством каньонов, был бы, несомненно, одним из ее шедевров. Долгие годы тектонические трещины разрабатывались ледниками, а впоследствии были заняты реками и узкими глубокими озерами (Лама, Кета, Глубокое, Хантайское, Аян и др.), формирующими его современный неповторимый облик. Сочетание относительно ровных арктических пустынь наверху плато и многочисленных глубоких каньонов придает местным пейзажам инопланетный вид.

Источник

Отлить в базальте: где в России полюбоваться вулканическими плато

Вулканическая лава — сестра времени. Она ведет отсчет, кратный миллионам лет, пишет летопись истории Земли и надежно хранит тайны извержений. Лавовые поля — это суровые и одновременно прекрасные пейзажи, свидетели тех испытаний, которые претерпела наша планета. «Известия» выяснили, где в России увидеть самые красивые вулканические плато.

Массив Толбачик, Камчатка

Это самое новое лавовое поле в России, его размеры — 40 кв. км, толщина наслоений — 70 м. Оно преобразилось в 2013 году, когда вулкан Плоский Толбачик, один из самых активных в Ключевской группе на Камчатке, начал извергаться и продолжал заниматься этим девять месяцев кряду. За последние 3,5 тыс. лет на Камчатке извергались более 30 вулканов, поэтому лавовых полей там много — на любой вкус и цвет. Но пейзаж, который назвали Толбачинским долом, один из самых впечатляющих.

Массив Толбачик, Камчатка

Потоки огненных рек температурой до 1000 °C, изливавшиеся со скоростью 400 кубометров в секунду, сформировали новый ландшафт, абсолютно черное безжизненное шлаковое поле, с Мертвым лесом, с конусами-сопками, с парящими кальдерами, с более чем 10 пещерами, с замершими в причудливых искривлениях всплесков, превратившихся в базальт, и разноцветными сталактитами и сталагмитами. Самый большой зал из обнаруженных учеными имеет высоту свода 20 м, самая длинная пещера уходит в глубину пород на 357 м. И хотя вулкан уже успокоился, но иногда он всё же напоминает о себе свечением теплой лавы на склоне Плоского Толбачика.

Как добраться:

На машине из Петропавловска-Камчатского до Козыревска (486 км), затем еще 5 часов по лесной дороге. Для похода в эту часть Камчатки нужно оплатить рекреационный сбор в пользу парка «Вулканы Камчатки».

Плато Азас, Тыва

Геологи с первого взгляда определят, что эти поросшие зеленью горы — шлаковые конусы десятка голоценовых вулканов, самый высокий из которых — стратовулкан Шивит-Тайга (2765 м). Для простых обывателей Азас предстанет живописной долиной с реками, озерами, водопадами и горными вершинами. Извержения тут случались давно — от 2 млн до 12 тыс. лет назад. Все поросло травой, в буквальном смысле слова. Впрочем, разглядеть лавовые потоки легко у истоков реки Бий-Хема.

Самая же большая лавовая река протяженностью 170 км излилась когда-то, покрыв почти весь бассейн Малого Енисея — от устья реки Билин до Сизима. Попав сюда, надо представить время, когда потоки лавы выбрасывались вулканами прямо на ледник, в результате образовывалась рыхлая смесь с грязными потоками, стеклянными пузырями и базальтовыми бомбочками.

Как добраться:

Восток Тывы — труднодоступное место. Самый удобный вариант попасть в долину вулканов — на борту вертолета. Но можно совершить бросок и на автомобиле из Кызыла. Ехать придется долго — часов 7–8.

Жомболокское лавовое поле в Долине вулканов, Бурятия

Лава в Восточных Саянах уже принарядилась во мхи и лишайники, а это значит, что вулканы здесь творили жаркие дела свои очень давно — примерно 13 тыс. лет назад. Где-то там, под землей, еще жарко — в Долине вулканов Падь Хи-Гол бьют из под земли горячие источники. Попадают сюда через перевал Черби, чаще всего пешком, иногда верхом на лошадях.

Жомболокское лавовое поле в Долине вулканов, Бурятия

Первым перед взором путешественников предстанет идеальный конус вулкана Перетолчина, окольцованный елями. У его подножия расплескалось десятки веков назад лавовое поле Ока с окаменелыми глыбами с острыми краями и озерами. Чуть поодаль — уснувшие, вероятно, вечным сном вулканы Кропоткин и Старый. Все три исполина — моновулканы, извергавшиеся лишь единожды.

Но и этого оказалось достаточно, чтобы залить долину лавой. Толщина ее слоя достигает в некоторых местах 150 м. Вулканы заросли бурным кустарником, но еще можно замерить «вооруженным взглядом» диаметр кратера вулкана Кропоткина — под 200 м и увидеть озеро на глубине 30 м. Лавовое поле простирается на 70 км в долине реки Хикушки и вдоль Жон-Болока.

Как добраться:

Старт берется из поселка Орлик Окинутого района. Туда проще всего добраться любым удобным транспортом из Иркутска. Отсюда до горячих источников Хойто-Гол 72 км,

Лавовые столбы острова Кунашир, Курильские острова

Действующие вулканы в России есть только на Камчатке и на Курилах, и стратовулкан Менделеева — один из них. Находится он на острове Кунашир и принадлежит к Большой Курильской гряде. На склонах Менделеева дымят фумаролы, из-под земли бьют полезные горячие источники. Вулкан извергает сплошь красоту, в его лаве сверкает кварц и зеленеют оливины, по берегам реки Кислой можно увидеть серые и розовые гейзериты. Подводные лавовые плато на дне Охотского моря и столбчатые скалы — тоже его «творения».

Лавовые столбы острова Кунашир, Курильские острова

Самое известное из них — мыс Столбчатый, нагромождение базальтовых пяти и шестигранных колонн на берегу Кунаширского пролива. Отвесные геометрические скалы в форме буквы Y, достигают высоты 50 м, часть из них разрушаются ветрами и влажностью, образуя осыпи из обломков столбов. Они появились из-за попадания горячей лавы в ледяную воды, а по прошествии веков столбы поднялись из глубин моря. К лавовым «карандашам» проложена пешеходная тропа — «Экологическая Столбовская». Пройтись по ней можно легко, но придется оформить пропуск в заповедник «Курильский».

Как добраться:

Удобнее всего — на автомобиле, из Южно-Курильска в Головнино. Планируя поездку, нужно сверяться с графиком приливов и отливов. Можно дойти и морем во время прилива от Лагунного озера.

Плато Путорана, полуостров Таймыр, Красноярский край

25 тыс. озер и сотни водопадов, дикая природа, нетронутая человеком. Это все Путорана — второе по величине в мире базальтовое плато (площадь около 250 тыс. кв. км). Лавовые потоки магмы супервулкана, вырывающейся из-под земли, образовали базальтовые монолиты примерно 250 млн лет назад. Некогда мощь недр была такова, что огромные плиты сдвинулись, разломились, образовав каньоны со ступенчатыми склонами-траппами.

Плато Путорана, полуостров Таймыр, Красноярский край

Те извержения, называемые Великим пермским вымиранием, уничтожили 96% видов морских и 70% наземных видов животных. На языке эвенов Путорана означает «озера с крутыми берегами». Они действительно тут повсюду, глубокие водоемы, оставшиеся после ледникового периода. На плато Путорана находятся самый высокий водопад в России — Кандинский, сбрасывающий воды с высоты 108 м и один из самых красивых — Иркинда. Общее количество озер на плато образует второй после Байкала естественный резервуар с пресной водой. Так как плато расположено частично на 70-й параллели, здесь нередко можно увидеть северное сияние. И самое главное: географический центр России находится именно на плато Путорана на юго-восточном берегу озера Виви!

Как добраться:

Все самые интересные маршруты стартуют из Норильска. На плато можно попасть водным путем на катере в летние месяцы или из гидропорта Валёк на вертолете.

Источник

Плато-базальтовые породы

Большие объемы плато-базальтов и их выдержанность по составу заставили геологов предположить, что эти породы соответствуют недифференцированной или первичной магмам. В настоящее время петрологи склонны думать, что плато-базальты относятся к продуктам достаточно далеко зашедшей фракционной кристаллизации первичных магм.

Сопоставляя степень кристаллизации исходных магм, необходимую для возникновения плато-базальтов, с количеством первичных магм, образующихся при частичном плавлении перидотита мантии, можно вычислить объем материала мантии, участвующего в формировании плато-базальтов. Для базальтов реки Колумбия такой объем эквивалентен слою толщиной около 80 км, располагающемуся под плато-базальтами. Эта пластина составляет лишь небольшую часть мантии.

Распределение и возраст

Кайнозойские плато-базальты характеризуются одной отличительной морфологической особенностью: они образуют плоские плато, протягивающиеся на несколько десятков и даже сотен километров. Эти плато располагаются в пределах устойчивых континентальных районов вне Тихоокеанского орогенического пояса (табл. 1). К таким районам относятся Южный Вьетнам (третичный до плейстоценового возраст), восточная Маньчжурия (от миоценового до современного возраста) [2], северная и центральная части Британской Колумбии (от третичного до плейстоценового возраста?), плато реки Колумбия (от среднемиоценового до позднеплиоценового возраста) [8, 9, 10], плато реки Снейк в штате Айдахо (от плейстоценового? до современного возраста), плато Патагонии в южной Аргентине (от миоценового до современного возраста) [6] и, возможно, плоскогорье, расположенное в восточной части Земли Грейама, Западная Антарктида.

К другим широко известным плато относятся плато Декан в Индии (поздний мел — ранний эоцен) [7, 4], плато, расположенное к востоку от Мертвого моря (плейстоцен), и обширный район, протягивающийся от западной Шотландии до Гренландии (эоцен), где существует, по-видимому, несколько самостоятельных полей плато-базальтов. Известны также плато-базальты более древнего возраста, которые не сохранили отличительных морфологических особенностей из-за глубокой эрозии или в связи с тем. что они перекрыты более молодыми осадками. Среди таких более древних плато-базальтов можно назвать базальтовые лавы, ассоциирующие с триасовыми долеритами Карру в Южной Африке; базальты, связанные с триасовыми силлами долеритов в Нью-Джерси; триасовые или юрские лавы бассейна Параны в южной Бразилии и Уругвае; позднепермские — раннетриасовые лавы бассейна Тунгуски; раннедокембрийские лавы северного Мичигана и Миннесоты, ассоциирующие с габбро Дулут и другими пластовыми интрузиями. Еще большее число примеров можно, вероятно, обнаружить среди докем-брийских образований.

Тип извержений

Замечательная особенность плато-базальтов — малый объем пирокласти-ческого материала, переслаивающегося с лавами. Мощность отдельных лавовых потоков колеблется от 2 до 50 м; иногда они протягиваются на несколько десятков километров. Все это свидетельствует об очень спокойном, без взрывов, излиянии жидкой лавы.

Лава часто использует многочисленные протяженные трещины, расположенные в различных частях плато. Если излияния происходят по отдельным вулканическим жерлам, то лавовые плато можно рассматривать как группу многочисленных плоских щитовых вулканов. Плато-базальты реки Колумбия и плато Декан формировались в ходе трещинных излияний, а небольшие плато в восточной Маньчжурии (табл. 1), плато реки Снейк и Патагонии [6] образовались в результате деятельности многочисленных жерл.

Развитие трещин и вулканических жерл по всей площади плато свидетельствует о том, что магмообразование происходило во всей подстилающей плато области.

Тиррелл [6] отметил, что трещинные излияния обычно создают значительно большие по площади плато, чем плато-базальты, формировавшиеся в результате деятельности отдельных жерловин. Кроме того, лавы трещинных излияний представлены обычно пересыщенным кремнеземом базальтом (толеитом), в то время как лавы жерловин недосыщены кремнеземом (щелочной оливиновый базальт). Однако связь между типом излияния и составом магмы довольно сложна (см. ниже).

Петрология

Плато-базальты дают полный ряд пород от толеитов 1 до щелочных оливиновых базальтов, причем содержание Al₂O₃ остается примерно постоянным и составляет около 15% для всего ряда. Это отличает плато-базальты от базальтов Тихоокеанского кольца; для последних характерно наличие высокоглиноземистого базальта (Al₂O₃ > 16,5%) — промежуточной породы между относительно бедными щелочами толеитами (содержание Al₂O₃ около 15%) и щелочными оливиповыми базальтами (содержание Al₂O₃ около 15%). Однако высокоглиноземистый базальт может встречаться и среди плато-базальтов.

Сравнительно небольшие массы плато-базальтов, примером которых может служить восточноманьчжурская, почти нацело состоят из щелочных оливиновых базальтов в ассоциации с некоторым количеством гавайитов и муджиеритов, образовавшихся из той же магмы [2], однако плато Туньнинь (табл. 1) сложено толеитами и высокоглиноземистыми базальтами.

Плато-базальты западной Шотландии и Южного Вьетнама характеризуются наличием как щелочного оливинового базальта, так и толеита, которые постепенно сменяют друг друга.

В двух наиболее обширных регионах развития — река Колумбия (США) и плато Декан — плато-базальты представлены главным образом толеитами. Щелочной оливиновый базальт, являющийся переходной разностью к толеиту, встречается в нижних частях потоков базальтов реки Колумбия (базальт Пикчер-Горг).

Некоторое количество щелочных лав отмечается вблизи западной и северо-западной окраин плато Декан.

На плато Декан, в западной Шотландии и в бассейне Параны толеиты ассоциируют с небольшим количеством андезитов, дацитов и риолитов. В западной Шотландии с щелочными оливиновыми базальтами связаны также муджиериты и трахиты.

Если пренебречь этими кислыми породами, то в общем можно считать, что плато-базальты характеризуются однородным химическим составом. Этот факт, а также огромные объемы плато-базальтов и форма излияний позволили геологам в свое время высказать предположение о том, что базальты плато представляют собой недифференцированную материнскую магму для многих изверженных пород. Если бы это было в действительности так, то точки, характеризующие плато-базальты на тройной диаграмме MgO, FeO + Fe₂O₃, Na₂O + K₂O, должны были бы располагаться в пределах какой-то ограниченной площади. Однако этого пе наблюдается, что хорошо видно на фиг. 1. Здесь заметны довольно широкие колебания в соотношении вышеуказанных компонентов. Это в равной мере относится как к толеитам и высокоглиноземистым базальтам, так и к щелочным базальтам. Широкие колебания составов наблюдаются даже среди лав отдельных полей плато-базальтов.

Поле составов толеитов и высокоглиноземистых базальтов, включая такие породы, как андезиты и т. д., скорее приближается к полю составов толеитовой серии японских вулканов (пижонитовая серия), чем к полю известково-щелочной серии Японии (гиперстеновая серия; фиг. 2). Как для толеитов и высокоглиноземистых плато-базальтов, так и для пижонитовых пород отмечаются умеренные концентрации FeO + Fe₂O₃ на промежуточной стадии дифференциации [3].

Исходные магмы для толеитов и высокоглипоземистых плато-базальтов, по-видимому, но составу близки к оливиновому толеиту с Гавайских островов или к усредненному гавайскому океаниту, как показано на фиг. 1. Для группы щелочных оливииовых базальтов исходная магма, очевидно, была несколько более щелочной. Исходная магма для пижонитовой серии Японии (Р. Т. на фиг. 2) отличается меньшей щелочностью.

Судя по разбросу точек относительно их положения для принятых составов исходных магм на фиг. 1, большая часть плато-базальтов образовалась из сильно дифференцированных магм.

Расстояние от стороны треугольника FeO + Fe₂O₃/Na₂O + К₂O (фиг. 1) до любой точки на диаграмме, т. е. величина MgO·100/MgO + FeO + Fe₂O₃ + Na₂O + K₂O, может быть использовано как мера степени кристаллизации, при которой исходная магма давала такую магму, состав которой представлен в данной точке. Эта величина названа индексом кристаллизации ИК.

Для исходных магм многих серий изверженных пород, т. е. для первичных магм, образовавшихся в мантии, индекс кристаллизации, очевидно, равен приблизительно 40 (Т на фиг. 1 и Р.Т. на фиг. 2) или немного больше 40 (О на фиг. 1). Если в качестве обычного значения индекса кристаллизации для большинства исходных базальтовых магм мы примем 40, то породы с индексом около 20 будут соответствовать магмам, образовавшимся при 50%-ной кристаллизации, т. е. магмам умеренной стадии дифференциации.

Химические анализы плато-базальтов, индекс кристаллизации которых выше 41, а также породы с индексами от 40 до 36, от 35 до 31 и т. д. представлены на диаграмме, показывающей частоту распределения пород с различными ИК (фиг. 3). Аналогичные диаграммы для пород пижонитовой и гиперстеновой серий четвертичных вулканов Японии приведены на фиг. 4 и 5 соответственно.

Поразительным, судя по фиг. 3, является тот факт, что породы промежуточной стадии дифференциации, которые, исходя из обычной петрографической классификации, продолжают называть «базальтом», чаще встречаются среди толеитовых и высокоглиноземистых плато-базальтов.

Фиг. 4 и 5 показывают, что породы промежуточной стадии дифференциации встречаются более часто. Это не удивительно, так как хорошо известно, что преобладающие породы вулканов островных дуг представлены андезитами. Однако многие породы пижонитовой серии, индекс кристаллизации которых располагается между 30 и 21, можно называть базальтами по петрографическому признаку. Таким образом, с петро-генетической точки зрения толеитовые и высокоглиноземистые плато-базальты в сущности неотличимы от пижонитовой серии вулканов островных дуг. Единственным различием между ними служит форма излияний лав.

Объем и скорость излияния

Это значение, особенно для деканских траппов, увеличится или уменьшится в два раза при изменении средней мощности или времени излияния лав, а иногда обеих величин одновременно. Однако кажется невероятным, чтобы эти величины могли измениться более чем в пять раз по сравнению с современными значениями.

Таким образом, скорость излияния лав при образовании плато-базальтов не отличается существенно от скорости излияния на островных дугах. Поэтому представляется, что необходимым условием возникновения больших масс плато-базальтов является не необычно высокая концентрация тепловой энергии в каком-то ограниченном участке верхней мантии, а обычная концентрация в пределах обширного района в течение длительного периода времени.

Если предположить, что в среднем базальтовая магма плато реки Колумбия образуется при кристаллизации 50% объема родоначальной магмы и что последняя в свою очередь возникает при частичном плавлении 5% перидотита мантии, то можно рассчитать объем перидотита, участвующего в частичном плавлении.

Вполне возможно, что большая часть межгранулярной жидкости, или исходной магмы, образующейся в результате частичного плавления, отделялась от первичного перидотита и переносилась в верхние горизонты мантии или в земную кору. Таким образом, объем материала мантии, принимавшего участие в частичном плавлении, составляет, видимо, 800 000 км 3 ·100/5 — 16 000 000 км 3 или несколько больше. Распределение разломов позволяет предположить, что образование магмы происходило в пределах всей области, залегающей под плато реки Колумбия. Если площадь слоя перидотита, участвующего в частичном плавлении, приближается к площади плато (220 000 км 2 ), то мощность этого слоя должна быть равна приблизительно 80 км. Если площадь слоя равна половине площади плато, то его мощность будет составлять приблизительно 160 км. Эти величины в действительности представляют собой лишь небольшую часть общей мощности мантии.

Не обязательно все вещество, принимавшее участие в образовании плато-базальтов, должно было иметь форму слоя, как это мы приняли при расчетах. Кроме того, нам неизвестно, плавилась ли вся эта масса одновременно. Напротив, более вероятно, что за один прием плавилось только очень небольшое количество перидотита (в результате переноса вещества конвекцией на более высокие уровни мантии), и этот процесс повторялся много раз в течение 9 млн. лет.

Источник