Magmatická hornina

Zavřít- žuly (dotěrné vyvřelé horniny) vystavené v indickém Chennai. magmatické těleso.

Klasifikace mnoha typů magmatických hornin může poskytnout důležité informace o podmínkách, za kterých se formovaly. Dvě důležité proměnné používané pro klasifikaci vyvřelých hornin jsou velikost částic, která do značné míry závisí na historii ochlazování, a minerální složení horniny. Živce, křemen nebo živce, olivíny, pyroxeny, amfiboly a slídy jsou všechny důležité minerály při tvorbě téměř všech vyvřelých hornin a jsou základem klasifikace těchto hornin. Všechny ostatní přítomné minerály jsou považovány za nepodstatné téměř ve všech vyvřelých horninách a jsou nazývány doplňkovými minerály. Typy vyvřelých hornin s jinými základními minerály jsou velmi vzácné, ale zahrnují karbonatity, které obsahují zásadité uhličitany.

Ve zjednodušené klasifikaci jsou typy vyvřelých hornin odděleny na základě druhu přítomného živce, přítomnosti nebo absence křemene a ve skalách bez živce nebo křemene druh přítomných minerálů železa nebo hořčíku. Horniny obsahující křemen (ve složení oxidu křemičitého) jsou přesycené oxidem křemičitým. Skály s feldspathoidy jsou poddimenzované oxidem křemičitým, protože feldspathoidy nemohou koexistovat ve stabilní asociaci s křemenem.

Magmatické horniny, které mají dostatečně velké krystaly, aby byly viditelné pouhým okem, se nazývají phaneritic; těm, jejichž krystaly jsou příliš malé na to, aby byly vidět, se říká afanitika. Obecně řečeno, phaneritic znamená rušivý původ; aphanitic a extruzní.

Vyvřelá hornina s většími, jasně rozeznatelnými krystaly vloženými do jemně zrnité matrice se nazývá porfyr. Porfyritická struktura se vyvíjí, když některé krystaly dorostou do značné velikosti, než hlavní hmota magmatu vykrystalizuje z jemnějšího a rovnoměrného materiálu.

Vyvřeliny jsou klasifikovány na základě struktury a složení. Textura odkazuje na velikost, tvar a uspořádání minerálních zrn nebo krystalů, z nichž se skála skládá.

Textura

Textura je důležitým kritériem pro pojmenování vulkanických hornin. Textura vulkanických hornin, včetně velikosti, tvaru, orientace a distribuce minerálních zrn a mezigrainových vztahů, bude určovat, zda se hornině říká tuf, pyroklastická láva nebo jednoduchá láva. Textura je však pouze podřízenou součástí klasifikace vulkanických hornin, protože nejčastěji je třeba shromáždit chemické informace ze skal s extrémně jemnozrnnou základní hmotou nebo ze vzduchoprázdných tufů, které mohou být vytvořeny ze sopečného popela.

Texturní kritéria jsou méně důležitá při klasifikaci rušivých hornin, kde bude většina minerálů viditelná pouhým okem nebo alespoň pomocí ruční čočky, lupy nebo mikroskopu. Plutonické horniny také mají tendenci být méně texturně rozmanité a méně náchylné k projevování výrazných strukturálních struktur. Texturální termíny lze použít k rozlišení různých rušivých fází velkých plutonů, například porfyritických okrajů k velkým rušivým tělesům, porfyrickým zásobám a subvulkanickým hrázím. Mineralogická klasifikace se nejčastěji používá ke klasifikaci plutonických hornin. Pro klasifikaci vulkanických hornin se upřednostňují chemické klasifikace, přičemž jako předpona se používají fenocrystové druhy, např. „olivin nesoucí pikrit“ nebo „ortoklas-fyrický rhyolit“.

Mineralogická klasifikace

IUGS doporučuje klasifikovat vyvřeliny podle jejich minerálního složení, kdykoli je to možné. To je jednoduché pro hrubozrnné dotěrné vyvřeliny, ale může to vyžadovat prozkoumání tenkých řezů pod mikroskopem pro jemnozrnné vulkanické horniny a pro sklovité vulkanické horniny to může být nemožné. Horninu je pak nutné klasifikovat chemicky.

Mineralogická klasifikace dotěrné horniny začíná určením, zda je hornina ultramafická, karbonatitová nebo lamprofyrová.Ultramafická hornina obsahuje více než 90% minerálů bohatých na železo a hořčík, jako je rohovec, pyroxen nebo olivín, a tyto horniny mají své vlastní klasifikační schéma. Rovněž horniny obsahující více než 50% uhličitanových minerálů jsou klasifikovány jako karbonatity, zatímco lamprofyry jsou vzácné ultrapotasické horniny. Oba jsou dále klasifikovány na základě podrobné mineralogie.

Ve velké většině případů má hornina typičtější minerální složení s významným křemenem, živci nebo živci. Klasifikace je založena na procentech křemene, alkalického živce, plagioklasu a živce z celkového podílu horniny složeného z těchto minerálů, přičemž ignoruje všechny ostatní přítomné minerály. Tato procenta umisťují horninu někde na QAPF diagram, který často okamžitě určuje typ horniny. V několika případech, jako je pole diorit-gabro-anorthit, je nutné pro stanovení konečné klasifikace použít další mineralogická kritéria.

Pokud lze určit mineralogii vulkanické horniny, je klasifikována pomocí stejný postup, ale s upraveným QAPF diagramem, jehož pole odpovídají vulkanickým typům hornin.

Chemická klasifikace a petrologie

Když je nepraktické klasifikovat vulkanickou horninu mineralogií, musí být hornina klasifikována chemicky.

Existuje relativně málo minerálů, které jsou důležité vznik společných vyvřelých hornin, protože magma, ze kterého minerály krystalizují, je bohaté pouze na určité prvky: silico n, kyslík, hliník, sodík, draslík, vápník, železo a hořčík. Jedná se o prvky, které se spojují a tvoří silikátové minerály, které tvoří více než devadesát procent všech vyvřelých hornin. Chemie vyvřelých hornin je vyjádřena odlišně pro hlavní a vedlejší prvky a pro stopové prvky. Obsah hlavních a vedlejších prvků se obvykle vyjadřuje jako hmotnostní procenta oxidů (např. 51% SiO2 a 1,50% TiO2). Množství stopových prvků se obvykle vyjadřuje jako díly na milion hmotnosti (např. 420 ppm Ni a 5,1 ppm Sm). Termín „stopový prvek“ se obvykle používá pro prvky přítomné ve většině hornin v množství menším než 100 ppm, ale některé stopové prvky mohou být přítomny v některých horninách v množství větším než 1 000 ppm. Rozmanitost složení hornin byla definována obrovským množstvím analytických dat – více než 230 000 analýz hornin je přístupných na webu prostřednictvím webu sponzorovaného americkou národní vědeckou nadací (viz Externí odkaz na EarthChem).

edinou nejdůležitější složkou je oxid křemičitý, SiO2, ať už jako křemen, nebo v kombinaci s jinými oxidy, jako jsou živce nebo jiné minerály. Dotěrné i vulkanické horniny jsou chemicky seskupeny podle celkového obsahu oxidu křemičitého do širokých kategorií.

• Felsické horniny mají nejvyšší obsah oxidu křemičitého a jsou složeny převážně z felzických minerálů křemene a živce. Tyto horniny (žula, ryolit) jsou obvykle světle zbarvené a mají relativně nízkou hustotu.
• Meziprodukty mají střední obsah oxidu křemičitého a jsou složeny převážně z živců. Tyto horniny (diorit, andezit) mají obvykle tmavší barvu než felsické horniny a jsou poněkud hustší.
• Mafické horniny mají relativně nízký obsah oxidu křemičitého a jsou složeny převážně z pyroxenů, olivínů a kalciové plagioklasy. Tyto horniny (čedič, gabro) jsou obvykle tmavě zbarvené a mají vyšší hustotu než felsické horniny.
• Ultramafická hornina obsahuje velmi málo oxidu křemičitého a obsahuje více než 90% maficských minerálů (komatiit, dunit).

Tato klasifikace je shrnuta v následující tabulce:

Procento oxidů alkalických kovů (Na2O plus K2O) je na druhém místě v porovnání s oxidem křemičitým pro jeho chemickou klasifikaci vulkanická hornina.Procenta oxidu křemičitého a oxidu alkalického kovu se používají k umístění vulkanické horniny na diagramu TAS, což je dostatečné pro okamžitou klasifikaci většiny vulkanických hornin. Horniny v některých polích, jako je trachyandezitové pole, jsou dále klasifikovány podle poměru draslíku k sodíku (takže potasické trachyandezity jsou latity a sodné trachyandezity jsou benmoreity). Některá z mafiánských polí jsou dále rozdělena nebo definována normativní mineralogií, ve které se pro horninu vypočítá idealizované minerální složení na základě jeho chemického složení. Například basanit se odlišuje od tephritu tím, že má vysoký normativní obsah olivinu.

Mezi další vylepšení základní klasifikace TAS patří:

Ve starší terminologii se přesyceným horninám křemíku říká křemičitý nebo kyselé, kde SiO2 byl vyšší než 66% a na nejsiličtější se použil rodinný výraz quartzolit. Normativní feldspathoid klasifikuje horninu jako nedostatečně nasycenou křemíkem; příkladem je nefelinit.

Magma se dále dělí do tří sérií:

• Toleiitická řada – čedičové andezity a andezity.
• Calc-alkalická řada – andezity.
• Alkalická řada – podskupiny alkalických čedičů a vzácných lávových kamenů s vysokým obsahem draslíku (tj. šošonitů).

Alkalická řada je odlišitelná od ostatních dvou na diagramu TAS, přičemž je vyšší u celkových oxidů alkalických kovů daný obsah oxidu křemičitého, ale tholeiitické a kalc-alkalické řady zabírají přibližně stejnou část diagramu TAS. Vyznačují se porovnáním celkové alkálie s obsahem železa a hořčíku.

Tyto tři řady magmatu se vyskytují v řadě deskových tektonických nastavení. Horniny ze série Tholeiitic magma se nacházejí například na středooceánských hřebenech, povodích zpětného oblouku, oceánských ostrovech tvořených hotspoty, ostrovními oblouky a kontinentálními velkými vyvřelinami.

Všechny tři řady se nacházejí v relativně blízkých vzájemná blízkost v subdukčních zónách, kde jejich distribuce souvisí s hloubkou a věkem subdukční zóny. Toleiitická magmatická řada je dobře zastoupena nad mladými subdukčními zónami tvořenými magmatem z relativně malé hloubky. Calc-alkalické a alkalické řady jsou vidět ve zralých subdukčních zónách a souvisejí s magmatem větších hloubek. Andezit a čedičový andezit jsou nejhojnější vulkanickou horninou v ostrovním oblouku, což svědčí o vápenato-alkalických magmatech. Některé ostrovní oblouky distribuovaly vulkanické řady, jak je vidět v japonském systému ostrovních oblouků, kde se vulkanické horniny mění z tholeiitu – kalc-alkalického – alkalického s rostoucí vzdáleností od příkopu.

Historie klasifikace

Některá magická skalní jména pocházejí z doby před moderní érou geologie. Například čedič jako popis konkrétního složení hornin odvozených z lávy se datuje Georgiovi Agricolovi v roce 1546 v jeho díle De Natura Fossilium. Slovo žula sahá přinejmenším do 40. let 16. století a je odvozeno buď z francouzské žuly, nebo italské žuly, což znamená jednoduše „granulovaná hornina“. Termín rhyolit zavedl v roce 1860 německý cestovatel a geolog Ferdinand von Richthofen. Pojmenování nových typů hornin se zrychlilo v 19. století a vyvrcholilo počátkem 20. století.

Hodně z rané klasifikace vyvřelých hornin byl založen na geologickém věku a výskytu hornin. V roce 1902 však američtí petrologové Charles Whitman Cross, Joseph P. Iddings, Louis V. Pirsson a Henry Stephens Washington navrhli, aby byly všechny stávající klasifikace vyvřelých hornin vyřazeny a nahrazeny „kvantitativní“ klasifikací založenou na chemické analýze. Ukázali, jak vágní a často nevědecká byla velká část stávající terminologie, a tvrdili, že jelikož chemické složení vyvřeliny bylo jeho nejzákladnější vlastností, mělo by být povýšeno do prvotřídní polohy.

Geologický výskyt, struktura, mineralogická ústava – dosud přijatá kritéria pro diskriminaci druhů hornin – byla odsunuta do pozadí. Dokončenou analýzu hornin je třeba nejprve interpretovat z hlediska minerálů tvořících horniny, u nichž lze očekávat, že se vytvoří, když magma krystalizuje, např. Křemenné živce, olivín, akermannit, feldspathoidy, magnetit, korund atd. A horniny jsou rozděleny do skupin striktně podle vzájemného poměru těchto minerálů. Toto nové klasifikační schéma vyvolalo senzaci, ale bylo kritizováno za nedostatek užitečnosti v terénních pracích a od 60. let bylo klasifikační schéma opuštěno.Koncept normativní mineralogie však přetrval a práce Crossa a jeho vyšetřovatelů mincí inspirovala příval nových klasifikačních schémat.

Mezi ně patřilo klasifikační schéma MA Peacocka, který rozdělil vyvřelé horniny do čtyř sérií : alkalická, alkalicko-kalciová, kalc-alkalická a kalkulační řada. Jeho definice alkalické řady a termín kalc-alkálie se nadále používají jako součást široce používané klasifikace Irvine-Barager spolu s W.Q. Kennedyho tholeiitická série.

Do roku 1958 se používalo přibližně 12 samostatných klasifikačních schémat a používalo se nejméně 1637 názvů skalních typů. V tomto roce napsal Albert Streckeisen revizní článek o klasifikaci magmatických hornin, který nakonec vedl k vytvoření subkomise IUGG Systematika vyvřelých hornin. Do roku 1989 byl dohodnut jednotný systém klasifikace, který byl dále revidován v roce 2005. Počet doporučených názvů skal byl snížen na 316. Mezi ně patřila řada nových jména vyhlášená subkomisí.