Tåkeberg

Igneøse bergarter klassifiseres etter forekomst, tekstur, mineralogi, kjemisk sammensetning og geometrien til den magmatiske kroppen.

Klassifiseringen av de mange typer magmatiske bergarter kan gi viktig informasjon om forholdene de dannet under. To viktige variabler som brukes for klassifisering av magmatiske bergarter er partikkelstørrelse, som i stor grad avhenger av kjølehistorikken og bergets mineralsammensetning. Feltspat, kvarts eller feltspatoid, olivin, pyroksen, amfibol og micas er alle viktige mineraler i dannelsen av nesten alle magmassige bergarter, og de er grunnleggende for klassifiseringen av disse bergartene. Alle andre tilstedeværende mineraler blir sett på som uvesentlige i nesten alle vulkanske bergarter og kalles tilbehørmineraler. Typer av vulkanske bergarter med andre essensielle mineraler er svært sjeldne, men inkluderer karbonatitter, som inneholder essensielle karbonater.

I en forenklet klassifisering skilles vulkanske bergarter på grunnlag av den type feltfelt som er tilstede, tilstedeværelsen eller fravær av kvarts, og i bergarter uten feltspat eller kvarts, den type jern eller magnesiummineraler som er tilstede. Bergarter som inneholder kvarts (silisiumdioksyd i sammensetning) er silumettemettede. Bergarter med feltspatoider er silisiumundermettede, fordi feltspatoider ikke kan eksistere sammen i en stabil forbindelse med kvarts.

Tarmarter som har krystaller som er store nok til å bli sett med det blotte øye, kalles faneritisk; de med krystaller som er for små til å bli sett, kalles aphanitic. Generelt innebærer fanerittisk en påtrengende opprinnelse; aphanitic en extrusive one.

En magmatisk bergart med større, tydelig merkbare krystaller innebygd i en finkornet matrise kalles porfyr. Porfyrittisk tekstur utvikler seg når noen av krystallene vokser til betydelig størrelse før hovedmassen til magmaet krystalliserer som finkornet, ensartet materiale.

Største bergarter klassifiseres på grunnlag av tekstur og sammensetning. Tekstur refererer til størrelsen, formen og arrangementet av mineralkornene eller krystallene bergarten består av.

Tekstur

Tekstur er et viktig kriterium for navngivning av vulkanske bergarter. Tekstur av vulkanske bergarter, inkludert størrelsen, formen, orienteringen og fordelingen av mineralkorn og forholdet mellom kornene, vil avgjøre om bergarten blir betegnet som en tuff, en pyroklastisk lava eller en enkel lava. Teksturen er imidlertid bare en underordnet del av klassifiseringen av vulkanske bergarter, da det ofte må være kjemisk informasjon hentet fra bergarter med ekstremt finkornet grunnmasse eller fra fossefall, som kan være dannet av vulkansk aske.

Teksturkriterier er mindre kritiske for å klassifisere påtrengende bergarter der de fleste mineraler vil være synlige for det blotte øye eller i det minste bruke en håndlinse, forstørrelsesglass eller mikroskop. Plutoniske bergarter har også en tendens til å være mindre varierte i tekstur og mindre utsatt for å vise særegne strukturelle stoffer. Teksturer kan brukes til å skille forskjellige påtrengende faser av store plutoner, for eksempel porfyrittiske marginer til store påtrengende legemer, porfyrlager og subvulkaniske diker. Mineralogisk klassifisering brukes oftest til å klassifisere plutoniske bergarter. Kjemiske klassifiseringer foretrekkes for å klassifisere vulkanske bergarter, med fenokrystarter brukt som prefiks, f.eks. «olivinbærende pikritt» eller «orthoclase-phyric rhyolite».

Mineralogisk klassifisering

IUGS anbefaler å klassifisere magmatiske bergarter etter deres mineralsammensetning når det er mulig. Dette er greit for grovkornet påtrengende vulkansk bergart, men kan kreve undersøkelse av tynne seksjoner under et mikroskop for finkornet vulkansk bergart, og kan være umulig for glassaktig vulkansk bergart. Fjellet må da klassifiseres kjemisk.

Mineralogisk klassifisering av en påtrengende bergart begynner med å bestemme om fjellet er ultramafisk, en karbonatitt eller en lamprofyre.En ultramafisk stein inneholder mer enn 90% av jern- og magnesiumrike mineraler som hornblende, pyroksen eller olivin, og slike bergarter har sitt eget klassifiseringsskjema. På samme måte klassifiseres bergarter som inneholder mer enn 50% karbonatmineraler som karbonatitter, mens lamprofyrer er sjeldne ultrapotiske bergarter. Begge klassifiseres videre basert på detaljert mineralogi.

I de aller fleste tilfeller har bergarten en mer typisk mineralsammensetning, med betydelig kvarts, feltspat eller feltspatoid. Klassifisering er basert på prosentandelen av kvarts, alkalifeldspat, plagioklase og feltspatoid ut av den totale fraksjonen av bergarten som består av disse mineralene, og ignorerer alle andre mineraler som er tilstede. Disse prosentsatsene plasserer fjellet et sted på QAPF-diagrammet, som ofte umiddelbart bestemmer bergarten. I noen få tilfeller, slik som dioritt-gabbro-anortittfeltet, må ytterligere mineralogiske kriterier brukes for å bestemme den endelige klassifiseringen.

Hvor mineralogien til en vulkansk stein kan bestemmes, klassifiseres den ved hjelp av samme prosedyre, men med et modifisert QAPF-diagram hvis felt tilsvarer vulkanske bergarter.

Kjemisk klassifisering og petrologi

Når det er upraktisk å klassifisere en vulkansk stein etter mineralogi, må berget klassifiseres kjemisk.

Det er relativt få mineraler som er viktige i dannelsen av vanlige vulkanske bergarter, fordi magmaet som mineralene krystalliserer fra er rikt på bare visse elementer: silico n, oksygen, aluminium, natrium, kalium, kalsium, jern og magnesium. Dette er elementene som sammen danner silikatmineralene, som utgjør over nitti prosent av alle magmatiske bergarter. Stivesteins kjemi uttrykkes forskjellig for store og mindre grunnstoffer og for sporstoffer. Innholdet av hoved- og mindre elementer er konvensjonelt uttrykt som vekt% oksider (f.eks. 51% Si02 og 1,50% TiO2). Overflod av sporstoffer er konvensjonelt uttrykt som vektdeler per million (f.eks. 420 ppm Ni og 5,1 ppm Sm). Uttrykket «sporelement» brukes vanligvis for elementer som er tilstede i de fleste bergarter i overflod mindre enn 100 ppm eller så, men noen sporstoffer kan være til stede i noen bergarter i overflod som overstiger 1000 ppm. Mangfoldet av bergkomposisjoner er definert av en enorm mengde analytiske data – over 230 000 berganalyser er tilgjengelige på nettet via et nettsted sponset av US National Science Foundation (se Ekstern lenke til EarthChem).

Den viktigste komponenten er silisiumdioksyd, SiO2, enten det forekommer som kvarts eller kombinert med andre oksider som feltspat eller andre mineraler. Både påtrengende og vulkanske bergarter er gruppert kjemisk etter totalt silisiuminnhold i brede kategorier.

• Felsiske bergarter har det høyeste innholdet av silisiumdioksyd, og er overveiende sammensatt av de felsiske mineralene kvarts og feltspat. Disse bergartene (granitt, rhyolitt) er vanligvis lyse og har relativt lav tetthet.
• Mellombergarter har et moderat innhold av silisiumdioksyd, og er overveiende sammensatt av feltspat. Disse bergartene (dioritt, andesitt) er vanligvis mørkere i fargen enn felsiske bergarter og noe tettere.
• Mafiske bergarter har relativt lavt silisiuminnhold og består hovedsakelig av pyroksener, oliviner og kalsisk plagioklase. Disse bergartene (basalt, gabbro) er vanligvis mørke, og har en høyere tetthet enn felsiske bergarter.
• Ultramafisk bergart er veldig lavt i kisel, med mer enn 90% av mafiske mineraler (komatiite, dunite).

Denne klassifiseringen er oppsummert i følgende tabell:

	Sammensetning
Forekomstsmodus	Felsic (> 63% SiO2)	Mellomliggende (52% til 63% SiO2)	Mafic (45% til 52% SiO2)	Ultramafic (< 45% SiO2)
Påtrengende	Granitt	Dioritt	Gabbro	Peridotitt
Ekstruderende	Rhyolite	Andesite	Basalt	Komatiite

Prosentandelen av alkalimetalloksider (Na2O pluss K2O) er nest eneste etter silisiumdioksyd i sin betydning for kjemisk klassifisering vulkansk stein.Prosentandeler av silisiumdioksyd og alkalimetall brukes til å plassere vulkansk bergart på TAS-diagrammet, som er tilstrekkelig til å umiddelbart klassifisere de fleste vulkanske bergarter. Bergarter i noen felt, som trachyandesittfeltet, klassifiseres videre etter forholdet mellom kalium og natrium (slik at potassiske trachyandesitter er latitter og sodiske trachyandesitter er benmoreitter). Noen av de mer mafiske feltene er videre inndelt eller definert av normativ mineralogi, der en idealisert mineralsammensetning beregnes for fjellet basert på dets kjemiske sammensetning. For eksempel skiller man basanitt fra tefritt ved å ha et høyt normativt olivininnhold.

Andre forbedringer i den grunnleggende TAS-klassifiseringen inkluderer:

I eldre terminologi ble kiselovermettede bergarter kalt kiselsyre eller surt der SiO2 var større enn 66% og familietermet kvartsolit ble brukt på det mest kiselsyre. Et normativt feltspatoid klassifiserer en bergart som silika-umettet; et eksempel er nefelinitt.

Magmas deles videre i tre serier:

• Den toleitiske serien – basaltiske andesitter og andesitter.
• De kalk-alkaliske seriene – andesittene.
• De alkaliske seriene – undergrupper av alkaliske basalter og de sjeldne, veldig høye kaliumbærende (dvs. shoshonitiske) lavaene.

Den alkaliske serien kan skilles fra de andre to på TAS-diagrammet, og er høyere i totale alkalioksider for et gitt silisiuminnhold, men de toleitiske og kalk-alkaliske seriene opptar omtrent den samme delen av TAS-diagrammet. De utmerker seg ved å sammenligne totalt alkali med jern- og magnesiuminnhold.

Disse tre magmaseriene forekommer i en rekke platetektoniske innstillinger. Tholeiitiske magmaseriebergarter finnes for eksempel ved midthavsrygger, bakbue-bassenger, havøyer dannet av hotspots, øybuer og kontinentale store vulkanske provinser.

Alle tre seriene finnes i relativt tette nærhet til hverandre i subduksjonssoner der fordelingen deres er relatert til dybde og alderen til subduksjonssonen. Den tholeiitiske magmaserien er godt representert over unge subduksjonssoner dannet av magma fra relativt lav dybde. De kalk-alkaliske og alkaliske seriene sees i modne subduksjonssoner, og er relatert til magma med større dybder. Andesitt og basaltisk andesitt er den mest vanlige vulkanske steinen i øybuen, noe som er en indikasjon på kalkalkaliske magmas. Noen øybuer har distribuert vulkanske serier som man kan se i det japanske øysystemet der de vulkanske bergartene skifter fra toleitt-kalkalkalisk alkalisk med økende avstand fra grøften.

Klassifiseringshistorie

Noen vulkanske bergartnavn dateres til før geologiens moderne tid. For eksempel dateres basalt som en beskrivelse av en bestemt sammensetning av lava-avledet stein fra Georgius Agricola i 1546 i sitt arbeid De Natura Fossilium. Ordet granitt går tilbake i det minste til 1640-tallet og er avledet enten fra fransk granitt eller italiensk granito, som ganske enkelt betyr «granulatbergart». Begrepet rhyolit ble introdusert i 1860 av den tyske reisende og geologen Ferdinand von Richthofen. Navngivningen av nye bergarter akselererte på 1800-tallet og nådde en topp i begynnelsen av det 20. århundre.

Mye av den tidlige klassifiseringen av magmatiske bergarter. var basert på den geologiske tidsalderen og forekomsten av bergartene. Imidlertid foreslo de amerikanske petrologene Charles Whitman Cross, Joseph P. Iddings, Louis V. Pirsson og Henry Stephens Washington i 1902 at alle eksisterende klassifiseringer av vulkanske bergarter skulle kastes og erstattes av en «kvantitativ» klassifisering basert på kjemisk analyse. De viste hvor vag, og ofte uvitenskapelig, mye av den eksisterende terminologien var og hevdet at ettersom den kjemiske sammensetningen av en magmassig bergarter var dens mest grunnleggende karakteristikk, burde den løftes til primærposisjon.

Geologisk forekomst, struktur, mineralogisk konstitusjon – de hittil aksepterte kriteriene for diskriminering av bergarter – ble henvist til bakgrunnen. Den fullførte berganalysen skal først tolkes i form av de bergdannende mineralene som kan forventes å bli dannet når magma krystalliserer, f.eks. Kvartsfeltfelt, olivin, akermannitt, feltspatoid, magnetitt, korund og så videre, og bergarter er delt inn i grupper strengt i henhold til den relative andelen av disse mineralene til hverandre. Denne nye klassifiseringsordningen skapte en sensasjon, men ble kritisert for manglende nytte i feltarbeid, og klassifiseringsordningen ble forlatt av 1960-tallet.Imidlertid har konseptet med normativ mineralogi holdt ut, og arbeidet til Cross og hans etterforskere inspirerte til en mengde nye klassifikasjonsordninger.

Blant disse var klassifiseringsskjemaet til MA Peacock, som delte magmatiske bergarter i fire serier. : alkalisk, alkalisk-kalsisk, kalkalkalisk og kalsisk serie. Hans definisjon av alkaliserien, og begrepet calc-alkali, fortsetter i bruk som en del av den mye brukte Irvine-Barager-klassifiseringen, sammen med W.Q. Kennedys toleitiske serie.

I 1958 var det rundt 12 separate klassifikasjonsordninger og minst 1637 bergartnavn i bruk. I det året skrev Albert Streckeisen en gjennomgangsartikkel om magmatisk bergartklassifisering som til slutt ledet til dannelsen av IUGG-underkommisjonen for systematikken for magmatiske bergarter. Innen 1989 var det blitt enige om et enkelt klassifiseringssystem, som ble revidert ytterligere i 2005. Antall anbefalte bergnavn ble redusert til 316. Disse inkluderte en rekke nye navn kunngjort av underkommisjonen.