Tomaattinen kallio

Tunkokivet luokitellaan esiintymistavan, tekstuurin, mineralogian, kemiallisen koostumuksen ja magmakerros.

Monen tyyppisen magmakivien luokitus voi antaa tärkeitä tietoja olosuhteista, joissa ne muodostuvat. Kaksi tärkeää muuttujaa, joita käytetään magmakivien luokittelussa, ovat hiukkaskoko, joka riippuu suurelta osin jäähdytyshistoriasta, ja kiven mineraalikoostumus. Maasälpä-, kvartsi- tai maasälpäpatoidit, oliviinit, pyrokseenit, amfibolit ja micat ovat kaikki tärkeitä mineraaleja melkein kaikkien magmakivien muodostumisessa, ja ne ovat perustavanlaatuisia näiden kivien luokittelussa. Kaikkia muita läsnä olevia mineraaleja pidetään olemattomina melkein kaikissa magmakivissä ja niitä kutsutaan lisämineraaleiksi. Magmiakivien tyypit muiden välttämättömien mineraalien kanssa ovat hyvin harvinaisia, mutta niihin kuuluvat karbonaatit, jotka sisältävät välttämättömiä karbonaatteja.

Yksinkertaistetussa luokituksessa magmiakivityypit erotetaan läsnä olevan maasälpä tyypin, läsnäolon perusteella. tai ilman kvartsia ja kivissä, joissa ei ole maasälpää tai kvartsia, raudan tai magnesiumin mineraalien tyyppi. Kvartsia (koostumuksessa piidioksidia) sisältävät kivet ovat piidioksidilla ylikyllästettyjä. Kalliot, joilla on maasepatoidi, ovat piidioksidilla tyydyttymättömiä, koska maaspathoidit eivät voi esiintyä rinnakkain vakaassa yhteydessä kvartsin kanssa.

Tyyppikiviä, joiden kiteet ovat riittävän suuret paljaalla silmällä havaittaviksi, kutsutaan phaneriticiksi; niitä, joiden kiteet ovat liian pieniä nähdäkseen, kutsutaan afaniittisiksi. Yleisesti ottaen phaneritic tarkoittaa tunkeilevaa alkuperää; afaniittinen ja ekstrussiivinen.

Magmakiviä, jonka hienommassa matriisissa on suurempia, selvästi havaittavia kiteitä, kutsutaan porfyyriksi. Porfyriittinen rakenne kehittyy, kun jotkut kiteet kasvavat huomattaviksi, ennen kuin magman päämassa kiteytyy hienorakeisemmaksi, tasaisemmaksi materiaaliksi.

Tunkokivet luokitellaan koostumuksen ja koostumuksen perusteella. Rakenne viittaa kivennäisjyvien tai kiteiden kokoon, muotoon ja järjestelyyn, joista kallio koostuu.

Rakenne

Rakenne on tärkeä kriteeri tulivuorikivien nimeämiselle. Tulivuorikivien rakenne, mukaan lukien mineraalijyvien koko, muoto, suunta ja jakauma sekä jyvien väliset suhteet, määrää, kutsutaanko kalliota tufiksi, pyroklastiseksi laavaksi vai yksinkertaiseksi laavaksi. Rakenne on kuitenkin vain toissijainen osa tulivuorikivien luokittelussa, koska useimmiten siellä on oltava kemiallisia tietoja, jotka on hankittu kivistä, joilla on erittäin hienorakeinen maaperä, tai vesiputoustuffeista, jotka voivat muodostua tulivuoren tuhkasta.

Tekstuurikriteerit eivät ole yhtä kriittisiä luokitellessaan tunkeilevia kiviä, joissa suurin osa mineraaleista on näkyvissä paljaalla silmällä, tai ainakin käsilinssillä, suurennuslasilla tai mikroskoopilla. Plutoniset kivet ovat myös yleensä vähemmän tekstuurisesti vaihtelevia ja vähemmän alttiita osoittamaan erottuvia rakennekankaita. Rakenteellisia termejä voidaan käyttää erottamaan suurten plutonien erilaiset tunkeilevat vaiheet, esimerkiksi porfyriittimarginaalit suuriin tunkeileviin kappaleisiin, porfyyrivarastoihin ja vulkaanisiin padoihin. Mineraaliluokitusta käytetään useimmiten plutonisten kivien luokittelussa. Kemialliset luokitukset ovat suositeltavia tulivuorikivien luokittelemiseksi, etuliitteenä käytetään fenokristallilajeja, esim. ”oliviinia sisältävä pikriitti” tai ”ortoklaasifyyrinen ryoliitti”.

Mineraloginen luokitus

IUGS suosittelee magmakivien luokittelua mineraalikoostumuksen mukaan aina kun mahdollista. Tämä on suoraviivaista karkearakeisen tunkeilevan magmakiven suhteen, mutta se saattaa vaatia ohuiden osien tutkimista mikroskoopilla hienorakeisen tulivuoren kiven suhteen, ja se voi olla mahdotonta lasimaisen tulivuorikiven suhteen. Kivi on luokiteltava kemiallisesti.

Tunkeilevan kiven mineraloginen luokittelu alkaa määrittämällä onko kivi ultramafikaatti, karboniitti vai lamprofiili.Erittäin pintakivessä on yli 90% rautaa ja magnesiumia sisältäviä mineraaleja, kuten sarvipalke, pyrokseeni tai oliviini, ja tällaisilla kivillä on oma luokitusjärjestelmä. Samoin kivet, jotka sisältävät yli 50% karbonaattimineraaleja, luokitellaan karboniitiksi, kun taas lamprofyyrit ovat harvinaisia ultrapotassisia kiviä. Molemmat luokitellaan tarkemmin yksityiskohtaisen mineralogian perusteella.

Suurimmassa osassa kiviä on tyypillisempi mineraalikoostumus, ja siinä on merkittäviä kvartsia, maasälpäitä tai maaspathoideja. Luokitus perustuu kvartsin, alkalisen maasälpä-, plagioklaasi- ja maasälpäpatoidiprosenttien osuuteen näistä kivennäisistä koostuvan kiven kokonaisosuudesta, huomioimatta kaikki muut läsnä olevat mineraalit. Nämä prosenttiosuudet sijoittavat kiven jonnekin QAPF-kaavioon, joka usein määrittää välittömästi kalliotyypin. Joissakin tapauksissa, kuten dioriitti-gabro-anorttiittikenttä, on sovellettava muita mineralogisia kriteereitä lopullisen luokituksen määrittämiseksi.

Jos tulivuoren kiven mineralogia voidaan määrittää, se luokitellaan sama menettely, mutta muokatulla QAPF-kaaviona, jonka kentät vastaavat tulivuoren kalliotyyppejä.

Kemiallinen luokitus ja petrologia

Kun tuliperäisen kiven luokitteleminen mineralogian perusteella on epäkäytännöllistä, kallio on luokiteltava kemiallisesti.

Mineraaleja, jotka ovat tärkeitä, on suhteellisen vähän tavallisten magmakivien muodostuminen, koska magma, josta mineraalit kiteytyvät, sisältää runsaasti vain tiettyjä alkuaineita: silico n, happi, alumiini, natrium, kalium, kalsium, rauta ja magnesium. Nämä ovat alkuaineita, jotka muodostavat silikaattimineraalit, jotka muodostavat yli yhdeksänkymmentä prosenttia kaikista magmakivistä. Magmiakivien kemia ilmaistaan eri tavoin pää- ja pienalkuaineille sekä hivenaineille. Suurimpien ja pienempien alkuaineiden pitoisuudet ilmaistaan tavanomaisesti painoprosentteina oksideina (esim. 51% Si02 ja 1,50% TiO2). Hivenaineiden runsaus ilmaistaan tavanomaisesti miljoonasosina painona (esim. 420 ppm Ni ja 5,1 ppm Sm). Termiä ”hivenaine” käytetään tyypillisesti alkuaineissa, joita on läsnä useimmissa kivissä runsaasti alle 100 ppm, mutta joitain hivenaineita voi olla läsnä joissakin kivissä yli 1 000 ppm: n pitoisuuksilla. Kivikompositioiden monimuotoisuus on määritelty valtavalla määrällä analyyttisiä tietoja – yli 230 000 kallioanalyysiä voi käyttää verkossa Yhdysvaltain kansallisen tiedesäätiön tukeman sivuston kautta (katso Ulkoinen linkki EarthChemiin).

Tärkein yksittäinen komponentti on piidioksidi, SiO2, esiintyykö se kvartsina tai yhdistettynä muiden oksidien kanssa maasälpäinä tai muina mineraaleina. Sekä tunkeilevat että tulivuorenpinnoitteet on ryhmitelty kemiallisesti piidioksidipitoisuuden perusteella laajaan luokkaan.

• Felsikkikivillä on korkein piidioksidipitoisuus ja ne koostuvat pääasiassa felsiikkimineraaleista kvartsista ja maasälpästä. Nämä kivet (graniitti, rioliitti) ovat yleensä vaaleanvärisiä ja niiden tiheys on suhteellisen pieni.
• Välikivien piidioksidi on kohtalainen ja ne koostuvat pääasiassa maasälpäistä. Nämä kivet (dioriitti, andesiitti) ovat tyypillisesti tummempia kuin felsiikkikivet ja hieman tiheämpiä.
• Mafikivikivien piidioksidipitoisuus on suhteellisen pieni ja ne koostuvat pääosin pyrokseeneista, oliviineista ja kalsiumplagioklaasista. Nämä kivet (basaltti, gabro) ovat yleensä tummanvärisiä, ja niiden tiheys on suurempi kuin felsiikkikivillä.
• Ultramafikaalisessa kivessä on erittäin vähän piidioksidia, ja siinä on yli 90% mafiamineraaleja (komatiitti, duniitti).

Tämä luokitus on esitetty yhteenvetona seuraavassa taulukossa:

Alkalimetallioksidien (Na2O plus K2O) prosenttiosuus on toiseksi piidioksidille tärkeämpi kemiallisen luokittelun kannalta tulivuoren kallio.Piidioksidi- ja alkalimetallioksidiprosentteja käytetään vulkaanisen kiven sijoittamiseen TAS-kaavioon, mikä on riittävä useimpien tulivuorikivien luokittelemiseksi välittömästi. Joillakin aloilla, kuten trachyandeittikentässä, olevat kivilajit luokitellaan edelleen kaliumin ja natriumin välisen suhteen perusteella (siten, että potassiset trachyandeitit ovat latiteja ja sodic-trankyandeitit ovat benmoreiitteja). Jotkut mafisemmista kentistä on edelleen jaoteltu tai määritelty normatiivisessa mineralogiassa, jossa kalliolle idealisoitu mineraalikoostumus lasketaan sen kemiallisen koostumuksen perusteella. Esimerkiksi basaniitti erotetaan tefriitistä sillä, että sillä on korkea normatiivinen oliviinipitoisuus.

Muita TAS-perusluokituksen tarkennuksia ovat:

Vanhemmissa termeissä piidioksidin ylikyllästettyjä kiviä kutsuttiin piiksi tai hapan, kun SiO2 oli yli 66% ja perheen termiä kvartsoliittia levitettiin eniten piille. Normatiivinen maaspathoidi luokittelee kiven piidioksidilla tyydyttymättömäksi; esimerkki on nefeliniitti.

Magmat jakautuvat edelleen kolmeen sarjaan:

• Tholeiittisarja – basaltti- ja andesiitit.
• Kalkki-alkalisarja – andesiitit.
• Alkalisarja – alaryhmät emäksisten basalttien ja harvinaisten, erittäin korkean kaliumia sisältävien (eli shoshoniittisten) laavojen joukko.

Emäksiset sarjat voidaan erottaa TAS-kaavion kahdesta muusta, koska niiden alkalioksidien kokonaismäärä on suurempi tietyn piidioksidipitoisuuden, mutta koleiittiset ja kalsium-alkaliset sarjat vievät suunnilleen saman osan TAS-kaaviosta. Ne erotetaan vertaamalla alkalien kokonaismäärää rauta- ja magnesiumpitoisuuteen.

Nämä kolme magmasarjaa esiintyvät levytektonisten asetusten alueella. Tholeiittisia magmasarjan kiviä löytyy esimerkiksi valtameren keskiosista, takakaarialtaista, valopisteiden muodostamista valtamerisaarista, saarikaarista ja suurista mannermaakunnista.

Kaikki kolme sarjaa ovat suhteellisen lähellä läheisyys toisiinsa subduktiovyöhykkeillä, joissa niiden jakautuminen riippuu syvyydestä ja subduktiovyöhykkeen iästä. Tholeiittinen magmasarja on hyvin edustettu magman muodostamien nuorten subduktiovyöhykkeiden yläpuolella suhteellisen matalasta syvyydestä. Kalkki-emäksinen ja emäksinen sarja nähdään kypsissä subduktiovyöhykkeissä, ja ne liittyvät suurempien syvyyksien magmaan. Andesiitti ja basaltti-andesiitti ovat saaren kaaressa eniten tulivuorikiviä, mikä viittaa kalkki-emäksisiin magmoihin. Jotkut saarikaaret ovat jakaneet tulivuorisarjoja, kuten voidaan nähdä Japanin saarikaarijärjestelmässä, jossa tulivuorikivet muuttuvat tholeiiteista – kalsiumalkaalisista – emäksisistä etäisyyden kasvaessa kaivantoon.

Luokitteluhistoria

Jotkut magmakivikivien nimet ovat peräisin nykyisestä geologiasta. Esimerkiksi basaltti kuvauksena tietystä laavaperäisen kiven koostumuksesta on peräisin Georgius Agricolalta vuonna 1546 teoksessaan De Natura Fossilium. Sana graniitti juontaa juurensa ainakin 1640-luvulle ja on peräisin joko ranskalaisesta graniitista tai italialaisesta granitosta, mikä tarkoittaa yksinkertaisesti ”granulaattikivi”. Termi ryoliitti otettiin käyttöön vuonna 1860 saksalaisen matkailijan ja geologin Ferdinand von Richthofenin toimesta. Uusien kalliotyyppien nimeäminen kiihtyi 1800-luvulla ja saavutti huippunsa 1900-luvun alussa.

Suuri osa magmakivien varhaisesta luokittelusta. perustui kivien geologiseen ikään ja esiintymiseen. Kuitenkin vuonna 1902 amerikkalaiset petrologit Charles Whitman Cross, Joseph P. Iddings, Louis V. Pirsson ja Henry Stephens Washington ehdottivat, että kaikki nykyiset magmakivien luokitukset tulisi hävittää ja korvata kemiallisiin analyyseihin perustuvalla ”kvantitatiivisella” luokituksella. He osoittivat kuinka epämääräinen ja usein epätieteellinen suuri osa nykyisestä terminologiasta ja väittivät, että koska magmakivikemikaalin kemiallinen koostumus oli sen perusominaisuus, se olisi nostettava pääasemaan.

Geologinen esiintyminen, rakenne, mineraloginen rakenne – tähän mennessä hyväksytyt kriteerit kalliolajien syrjinnälle – asetettiin taustalle. Valmistunut kallioanalyysi on ensin tulkittava kiviaineksen muodostavien mineraalien perusteella, joiden voidaan odottaa muodostuvan magman kiteytyessä, esim. Kvartsi-maasälpä, oliviini, akermaniitti, Feldspathoidit, magnetiitti, korundi ja niin edelleen, ja kivet jaetaan ryhmiin tiukasti näiden mineraalien suhteellisen osuuden mukaan. Tämä uusi luokitusjärjestelmä loi sensaation, mutta sitä kritisoitiin sen hyödyttömyydestä kenttätyössä, ja luokitusjärjestelmä hylättiin 1960-luvulla.Normatiivisen mineralogian käsite on kuitenkin säilynyt, ja Crossin ja hänen tutkijoiden työ inspiroi uusia luokitusjärjestelmiä.

Näihin kuului MA Peacockin luokitusjärjestelmä, joka jakoi magmakiviä neljään sarjaan : emäksinen, alkali-kalsium-, kalkki-alkali- ja kalsiumsarja Hänen määritelmänsä alkalisarjasta ja termi calc-alkali ovat edelleen käytössä osana laajasti käytettyä Irvine-Barager-luokitusta yhdessä W.Q. Kennedyn tholeiittisarja.

Vuoteen 1958 mennessä käytössä oli noin 12 erillistä luokittelujärjestelmää ja vähintään 1637 kalliotyyppien nimeä. Tuona vuonna Albert Streckeisen kirjoitti katsausartikkelin magmakivien luokittelusta, joka lopulta johti Igng-kivimuodostumien järjestelmällisen alivaliokunnan perustamiseen: Vuoteen 1989 mennessä oli sovittu yhdestä luokitusjärjestelmästä, jota tarkistettiin edelleen vuonna 2005. Suositeltujen kivien nimien määrä väheni 316: een. Näihin sisältyi useita uusia alivaliokunnan julistamat nimet.