Vyvřelé horniny

Vyvřelé horniny (magmatity) jsou konečnými produkty magmatické činnosti vznikající při tuhnutí přírodní taveniny ( magma , láva ). Přechod taveniny do pevného skupenství je doprovázen krystalizací látky. Vyvřelé horniny hrají důležitou roli ve stavbě zemské kůry , tvoří geologická tělesa různých tvarů a velikostí, složení a struktur .

Magmatity jsou jedním z nejdůležitějších typů hornin spolu se sedimentárními , metamorfovanými a hydrotermálně-metasomatickými formacemi. Vyskytují se v široké škále geologických podmínek: štíty, plošiny, orogeny , oceánská kůra atd. Vyvřelé a metamorfované horniny tvoří objemově 90–95 % svrchní (16 km) zemské kůry [1] . Vyvřelé horniny tvoří asi 15 % moderního povrchu Země [2] .

Základy taxonomie

Podle relativní hloubky tuhnutí taveniny se rozlišují 3 třídy vyvřelých hornin: [3]

• plutonický  - zmrzlý v hloubce (plutonity);
• hypabyssal  - zmrazené v malých hloubkách [4] ;
• vulkanické  - zamrzlé na povrchu (vulkanity) nebo v jeho blízkosti (subvulkanity) [5] .

Plutonická třída zahrnuje horniny, které vznikly v podmínkách mezoabysální a hlubinné facie. Hranice hloubkové facie přitom nejsou jednoznačně vymezeny. Takže pro propastná nastavení lze uvést od 6-8 km [6] do 3-5 - 10-15 km [7] . Vzhledem ke snadnosti diagnostiky je hlavním znakem hloubky stupeň krystalizace látky: úplná, skrytá, neúplná. Plutonity se vyznačují plnokrystalickou strukturou, hypabysální horniny jsou kryptokrystalické, méně často neúplně krystalické.

Sopečné horniny mají nekrystalickou nebo sklovitou strukturu. Kryptokrystalické odrůdy jsou méně časté. Vulkanity, subvulkanity a hypabysální útvary se vyznačují porfyrickými texturami tvořenými velkými vrůsty krystalů (porfyrů) v homogenní horninové mase.

Řada petrochemických a mineralogických znaků tvoří základ hlubší systematiky . Zároveň se rozlišují řády, čeledi, druhy a odrůdy hornin. Pro stanovení horních řad se používají poměry hmotnostních obsahů oxidu křemičitého (SiO 2 ) a „alkálií“ ( Na 2 O + K 2 O) v horninách.

• Squady (řady) se vyznačují obsahem oxidu křemičitého v horninách (podle „kyselosti“, podle „obsahu oxidu křemičitého“). Bylo identifikováno celkem 6 jednotek. V některých případech se rozlišuje i odlučnost vzácných nekřemičitých hornin.
• Podřády vyvřelých hornin se vyznačují obsahem součtu alkálií ( Na 2 O + K 2 O). „Alkalitou“ jsou definovány 3 podřády (normální, subalkalický a alkalický). Někdy se rozlišuje i nízkoalkalický podřád.
• Rodiny vyvřelých hornin tak zaujímají určitá pole na diagramu celkového alkalicko-křemičitého (Total Alkali Silica, TAS), hranice mezi nimiž stanovuje Podvýbor pro systematiku vyvřelých hornin Mezinárodní unie geologických věd (IUGS). Názvy všech čeledí vyvřelých hornin řady normál-alkalické a alkalické jsou uvedeny v klasifikační tabulce.
• Typy vyvřelých hornin jsou určeny jejich modálním minerálním složením. Pro horniny, které neobsahují více než 90 % tmavě zbarvených minerálů a mají dobrou krystalinitu (tedy hlavně pro hlubinné a hypabysální), je druhová příslušnost stanovena na diagramu QAPF ( angl  . Quartz - Alkali feldspar - Plagioclase - Feldspathoid ( Foid) ). Jinak se použije graf TAS .
• Odrůdy vyvřelých hornin nejsou regulovány a podle potřeby je geologové rozlišují.

Formuláře výskytu

Vnesení magmatu do horninového masivu vede ke vzniku intruzivních těles. V závislosti na jejich vztahu s hostitelskými formacemi rozlišují:

• Mezi jednotlivé vrstvy hostitelských hornin pronikala souhlasná (shodná) intruzivní tělesa . Forma těchto těles závisí na struktuře obklopující vrstvy ( lakolity , lopolity , fakolity , etmolity , bismality , prahy ).

• Nepřizpůsobivá (nesouladná) intruzivní tělesa, která prorážejí vrstvy hostitelských hornin a nezávisí na jejich stavbě ( batolity , pažby , hráze , apofýzy , chonolity ).

Láva vyvržená na povrch tvoří výlevná tělesa, mezi nimiž vynikají: lávový obal , lávový proud , hrdlo ( průduch ), vulkanický (extruzivní) dóm (vrchol, jehla) a diatreme (explozní potrubí), sopečný kužel , stratovulkán , štítová sopka . Podle výrazu v reliéfu mohou být formy výskytu výlevných hornin jak pozitivní ( pokryvy , toky , průduchy , sopečné dómy , diatremy , sopečné kužely , stratovulkány , štítové sopky ), tak negativní ( krátery , maary , lávové studny , kaldery ).

Minerální složení

Ve složení vyvřelých hornin se rozlišují horninotvorné a akcesorické minerály . Hornotvorné minerály jsou zastoupeny různými hlinitokřemičitany a silikáty . Mezi nimi se rozlišují světle zbarvené ( syn. leukokratické ) a tmavě zbarvené ( syn. melanokratické, barevné ) odrůdy. Světle zbarvené neobsahují (nebo obsahují pouze nečistoty) hořčík a železo , zatímco tmavě zbarvené se vyznačují zahrnutím těchto prvků do složení krystalových mřížek . Podle toho se rozlišují solné (od Si, Al) a mafické (od Mg, Fe) minerály.

• Typické solné minerály: živce , křemen , živce , světlé slídy ( muskovit aj.).
• Typické mafické minerály: olivíny , pyroxeny , amfiboly , mafické slídy ( biotit atd.).

Akcesorické minerály tvoří méně než 1-5% objemu horniny, ale jejich přítomnost je zaznamenána všude. Mezi doplňky se často vyskytují: zirkon , apatit , rutil , monazit , ilmenit , chromit , titanit , orthit , magnetit , chromit , pyrit , pyrhotit a mnoho dalších.

Horniny normální řady se vyznačují přítomností živců a křemene a „... nepřítomností foidů ( feldspatoidů ) a alkalických tmavě zbarvených minerálů, jakož i pyroxenů a amfibolů s vysokým obsahem titanu“, [8 ] typické pro alkalické magmatity. Kyselost (obsah oxidu křemičitého) se především odráží v obsahu křemene (čím kyselejší - tím více), stejně jako ve složení plagioklasů : bazity obsahují bohaté na vápník, zatímco kyselé magmatity jsou bohaté na sodík. odrůd.

Křemen vzniká, když obsah SiO 2 v magmatu překročí obsah potřebný pro tvorbu silikátů a hlinitokřemičitanů . Křemen se nevyskytuje v magmatických fázích s olivínem nebo nefelinem . Olivín je přítomen především v ultramafických horninách a uvolňuje se z magmat , ve kterých obsah SiO 2 nestačí k tvorbě pyroxenů . Jinak se olivín převede na enstatit :

Mg 2 SiO 4 + SiO 2 = Mg 2 Si 2 O 6
Forsterit………Enstatit

Podobně vzniká nefelin, který je přítomen pouze v alkalických horninách nedosycených oxidem křemičitým . Jinak vzniká albit :

NaAlSiO 4 + 2SiO 2 = NaAlSi 3 O 8 Nefelin
………………Albit

Pro horniny normální řady jsou hlavní typomorfní minerální parageneze následující:

• Ultrabasites . Hlavními minerály jsou olivíny a pyroxeny. Horniny, které je obsahují ve srovnatelném množství, se nazývají  peridotity . V podstatě se olivín jmenuje v závislosti na příslušenství: olivinit, pokud je přítomen magnetit; dunite , pokud je tam chromit. Kromě toho jsou velmi charakteristické ortopyroxeny (enstatit, bronzit nebo hypersten).
• Základy . Hlavními minerály jsou olivíny, pyroxeny, bazické plagioklasy. V tlumeném množství může být rohovec. Podle toho, který pyroxen převládá, existují:  gabro, pokud dominuje klinopyroxen (augit nebo diopsid); nority , pokud je ortopyroxen; gabronority , jsou-li  oba stejně zastoupeny.
• Střední. Hlavními minerály jsou střední plagioklasy, amfiboly (hornblende). Charakteristickými doplňky jsou biotit a křemen. Rozšířenými horninami této rodiny jsou diority (andezity), stejně jako subalkalické analogy - syenity , skládající se z draselného živce s mafíkem (hornblend a / nebo biotit, diopsid, aegirin-augit).
• Kyselý . Hlavními minerály jsou křemen, draselné živce a kyselé plagioklasy. V malých množstvích obvykle biotit a/nebo rohovec. Rozšířenými horninami této čeledi jsou žuly (ryolity), dále přechodné až střední - granodiority ( dacity ), - charakterizované zvýšením obsahu tmavě zbarvených minerálů.

Horniny normální a středně alkalické řady se vyznačují světlými barvami při relativně vysokém obsahu oxidu křemičitého a tmavými až černými při nízkých. Množství tmavě zbarvených minerálů, počítané v objemových procentech, se nazývá barevné číslo. Ultrabasity jsou obvykle černé (95-100% tmavě zbarvené minerály), základní jsou tmavě šedé až černé (~50%). Horniny středního složení se vyznačují šedou barvou (~30 %). Kyselé a ultrakyselé magmatity se vyznačují světle šedou barvou (<10 %). Odchylky od těchto hodnot jsou velmi často pozorovány v důsledku místních rysů magmatismu, epigenetických změn a dalších faktorů ovlivňujících barvu horniny. Typicky jsou horninotvorné minerály během zvětrávání nahrazeny nově vytvořenými minerály. Plagioklasy jsou nejčastěji nahrazovány sericitem a zeolity ; pyroxeny a amfiboly - chloritan a epidot . Vizuální kontrola s výpočtem barevného čísla, stejně jako určení textury (porfyrické nebo afyrické) a struktury (plně nebo částečně krystalické) umožňuje nejen specialistům, ale i amatérům kvalifikovaně odhadnout složení horniny.

Chemické složení

V chemickém složení magmatitů se rozlišují petrogenní a vzácné chemické prvky. Petrogenní prvky určují fázové (minerální) složení horniny, zatímco vzácné prvky vstupují do těchto fází jako nečistoty. Složení magmatitů se nejčastěji odráží v koncentracích řady prvků ve formě jejich oxidů ( petrogenní oxidy ). „Hlavní oxidy magmatických útvarů jsou: SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, MgO, CaO, Na 2 O a K 2 O, H 2 O“ [9] . Procento oxidu křemičitého v hornině slouží jako určité kritérium pro její kyselost, v souvislosti s nímž se termínem „kyselá hornina“ začaly označovat bohaté horniny a „bazická hornina“ – chudá na oxid křemičitý, ale obohacená zásadami – CaO, MgO a FeO. Inverzní vztah mezi koncentracemi těchto zásad a oxidu křemičitého je velmi výrazný v řadě kyselosti hornin.

Distribuce

Ve složení zemské kůry převládají vyvřelé horniny spolu s metamorfovanými a přechodnými ultrametamorfními horninami. Na moderním povrchu jsou široce zastoupeny v oblastech dlouhodobého zdvihu ( krystalické štíty atd.), mobilních pásech , velkých magmatických provinciích a oblastech aktivního vulkanismu. Nejběžnější horniny jsou normální a subalkalické řady. Kromě toho převažují bazity a ultrabasity, které tvoří spodní části kontinentální kůry a téměř úplně tvoří kůru oceánského typu : bazity tvoří „čedičovou“ vrstvu a vrcholy spodní vrstvy a ultrabasity tvoří spodní vrstvy spodní vrstva, kde jsou zastoupeny plnokrystalickými odrůdami. Granitoidy jsou široce vyvinuty v masivní kontinentální kůře a tvoří její svrchní „žulo-rulovou“ vrstvu. Spodní vrstva kontinentální kůry má podle V. V. Belousova složení „granulito-mafické“ [10] , zatímco její průměrné modální složení podle Goldschmidta je „andezitové“ (střední v obsahu křemíku a normální v alkáliích). Kromě toho existují oblasti zemské kůry, ve kterých se magmatismus projevil extrémně rychle a široce. Takové oblasti se nazývají „velké magmatické provincie“ ( velká magmatická provincie, LIP ). S 11 takovými provinciemi jsou spojena masová vymírání živých organismů v historii Země. LIP zahrnuje jak „velké plutonogenní provincie“, tak „velké vulkanické provincie“, včetně pastí (například sibiřské pasti ).

Původ

Vyvřelé horniny jsou konečnými produkty magmatické aktivity v důsledku globálního a nerovnoměrného přenosu tepla a hmoty z pláště na povrch planety. Magmatické taveniny vznikají ve spodní kůře a plášti vlivem poklesu tlaku a/nebo zvýšení teploty. Vzhledem k tomu, že jsou méně husté ve vztahu k obklopujícím útvarům, mají tendenci „plavat“ na povrch. Při výstupu dochází k diferenciaci magmatu, což vede k pozorované rozmanitosti složení vyvřelých hornin. V případě dosažení povrchu tavenina vybuchne podle efuzního a/nebo výbušného mechanismu.

Rozlišuje se několik genetických řad vyvřelých hornin , jejichž složení se vyvíjí z mateřského hlubinného magmatu, které je odděleno od pevné fáze pláště a hluboké kůry.

Poznámky

1. ↑ Prothero, Donald R.; Schwab, Fred. Sedimentární geologie : úvod do sedimentárních hornin a stratigrafie  . — 2. - New York: Freeman, 2004. - S. 12. - ISBN 978-0-7167-3905-0 .
2. ↑ Wilkinson, Bruce H.; McElroy, Brandon J.; Kesler, Stephen E.; Peters, Shanan E.; Rothman, Edward D. Globální geologické mapy jsou tektonické rychloměry – Rychlosti skalního cyklování z frekvencí plošného stáří  // Bulletin  Geological Society of America : deník. - 2008. - Sv. 121 , č.p. 5-6 . - str. 760-779 . - doi : 10.1130/B26457.1 .
3. ↑ Petrografický kód Ruska: magmatické, metamorfní, metasomatické, impaktní útvary. - 3. vyd. - Petrohrad. : VSEGEI, 2009. - 197 s.
4. ↑ Hypabysální skály - článek z Velké sovětské encyklopedie . 
5. ↑ Effusive rocks // Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
6. ↑ D. I. Gorževskij, V. N. Kozerenko. . — 1965.
7. ↑ V. I. Smirnov. . — 1982.
8. ↑ Ushakova E.N., Shelepaev R.A., Izokh A.E., Sukhorukov V.P., Nikitin A.A. Vyvřelé horniny: systematika, nomenklatura, struktury a textury (nepřístupný odkaz) . Geologické muzeum NSU. Získáno 11. září 2016. Archivováno z originálu 12. září 2016. (neurčitý) 
9. ↑ Saranchina, Galina Mikhailovna - Hornotvorné minerály: (Metoda stanovení krystalových opt. konstant, charakteristika minerálů): Proc. příspěvek - Vyhledejte RSL . search.rsl.ru. Získáno 11. září 2016. Archivováno z originálu 2. srpna 2017. (neurčitý)
10. ↑ Khain V.E. Lomize M.G. Geotektonika se základy geodynamiky . Ozon.ru. Získáno 30. října 2015. Archivováno z originálu dne 4. března 2016. (neurčitý)

Literatura

• Vyvřelé horniny- M .: Nakladatelství Akademie věd SSSR , 1956. - 480 s.
• RW Le Maitre (editor) (2002) Vyvřelé horniny: Klasifikace a glosář pojmů, Doporučení Mezinárodní unie geologických věd, Subkomise pro systematiku vyvřelých hornin. , Cambridge, Cambridge University Press ISBN 0-521-66215-X

Odkazy

• Vyvřelé horniny (obecná petrografie)
• Vyvřelé horniny
• Tabulka magmatických hornin pro třídy se školáky

Slovníky a encyklopedie	Skvělý norský Skvělý norský Velký Rus kanadský Britannica (online) Universalis Moderní Ukrajina
V bibliografických katalozích BNF : 11949164c GND : 4036974-2 J9U : 987007541364305171 LCCN : sh85114769 NDL : 00565095 NKC : ph116651