Тефра — вулканические обломочные материалы¶

Тефра (от др.-греч. τέφρα — «пепел») — совокупность обломочных вулканических материалов различного гранулометрического состава, выбрасываемых при извержениях и оседающих на поверхность суши и дна водоёмов. К тefре относят пепел, шлаковый песок, пемзу, вулканические бомбы и другие продукты взрывной деятельности вулканов. Тефровые отложения формируют особый стратиграфический слой — тefровый горизонт, который служит важнейшим инструментом датирования в геологии, археологии и палеоклиматологии.

¶Состав и классификация

Тефра состоит преимущественно из стекла, кристаллов минералов и обломков вмещающих пород. По гранулометрическому составу различают:

• Вулканический пепел — частицы размером менее 2 мм;
• Песок вулканический — от 2 до 0,1 мм;
• Шлаковый песок — от 0,1 до 0,01 мм;
• Пемзовый песок — гранулы пемзы;
• Пепел — частицы менее 0,01 мм.

По морфологии обломков выделяют стекловидную, кристаллическую и обломочную (литическую) тефру. По условиям накопления — субаэральную (на суше) и субаквальную (под водой, в том числе морскую и озёрную). Особую категорию составляют пирокластические потоки и пирокластические течения (пемзовые потоки), где тефра перемещается по поверхности, а не падает из столба извержения.

¶Характеристики и строение

Тефровые покровы, как правило, имеют слабую сортированность по гранулометрическому составу, хотя при выпадении из вулканического столба наблюдается закономерное гравитационное сортирование: более крупные частицы оседают ближе к жерлу, мельче — на периферии. Мощность отложений варьирует от миллиметровых плёнок до многометровых залежей вблизи активных вулканов.

Тефра может быть несортированной (при быстром выпадении из потока) и хорошо сортированной (при дистанционном выпадении из аэрозольного облака). Цвет и минералогический состав определяются химизмом магмы: кислые (силикатные) магмы дают светлую, преимущественно риолитовую или обсидиановую тефру; основные — тёмную, базальтовую.

¶Датирующее значение

Тефра имеет исключительное значение для стратиграфии и геохронологии. Каждое извержение оставляет в геологической летописи узнаваемый слой, который может прослеживаться на сотни и тысячи километров. Сопоставление тефровых горизонтов позволяет коррелировать разновозрастные разрезы на обширных территориях.

В России особое значение имеет изучение тефры Камчатки, Курильских островов и Сахалина, где вулканическая активность документирована на протяжении тысячелетий. Крупнейшие извержения оставили мощные тефровые покровы, используемые для датирования куликовских (позднеледниковых) и голоценовых отложений.

В археологии тефровые слои служат «хронометрами»: если артефакты или остатки стоянки перекрыты или подстилаются слоем тефры, возраст объекта ограничивается датой извержения. Классический пример — раскопки в пещере Тефрик в Турции и в Японии, где тефровые горизонты датируют слои с точностью до десятилетий.

¶Методы изучения

Для идентификации и корреляции тефровых горизонтов применяют:

• Минералогический анализ — по характерным ассоциациям минералов (пироксен, амфибол, оливин, плагиоклаз);
• Химический анализ — содержание редких земельных элементов, оксидов;
• Петрографический анализ — состав стекла и кристаллов;
• Радиоуглеродное датирование — для органики, связанной с тефровыми слоями;
• Аргон-аргоновый метод (40Ar/39Ar) — для датирования кристаллов;
• Тепловая луминесценция — для определения возраста выпадения.

¶Применение

Тефра находит практическое применение в нескольких областях:

• Геология и палеоклиматология — реконструкция вулканической истории и климатических изменений;
• Археология и палеонтология — абсолютное и относительное датирование находок;
• Инженерная геология — тефровые отложения изучаются при строительстве в вулканических регионах;
• Сельское хозяйство — некоторые тефровые почвы (андозолы) плодородны и используются для земледелия;
• Вулканология — оценка опасности извержений и рисков для населения.

¶Тефра в России

На территории России тефровые отложения распространены прежде всего на Камчатке, Курильских островах, в Прибайкалье и на Северном Кавказе. Крупнейшие голоценовые извержения Камчатки — Карымского, Толбачинского, Безымянного и Авачинского вулканов — оставили мощные тефровые покровы, изучаемые Институтом вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. Толбачинское извержение 1975–1976 годов стало одним из наиболее документированных в мировой вулканологии и дало обширный материал по формированию свежих пирокластических отложений.

¶Интересные факты

Извержение вулкана Везувий в 79 году н. э. погребло Помпеи под слоем пепла и пемзы, что обеспечило исключительную сохранность городской застройки и предметов быта. В Исландии извержение вулкана Лаки в 1783–1784 годах распространило тефру на значительную часть Европы и привело к аномальному похолоданию. В России Тоберинское извержение (1956 г., Камчатка) стало первым, полностью сфотографированным и описанным отечественными вулканологами.

Источники: Вулканология. Учебник под ред. А. В. Колчина; Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН; Геологический энциклопедический словарь; Материалы Всероссийской вулканической конференции.