Stört berg

Icke-stenar klassificeras enligt förekomstläge, struktur, mineralogi, kemisk sammansättning och geometrin hos den magmatiska kroppen.

Klassificeringen av de många typerna av magartiga bergarter kan ge viktig information om de förhållanden under vilka de bildades. Två viktiga variabler som används för klassificering av magmatiska bergarter är partikelstorlek, vilket i stor utsträckning beror på kylhistoriken och bergets mineralsammansättning. Fältspat, kvarts eller fältspatoider, oliviner, pyroxener, amfiboler och micas är alla viktiga mineraler i bildandet av nästan alla magmassa bergarter, och de är grundläggande för klassificeringen av dessa bergarter. Alla andra mineraler som är närvarande betraktas som icke-viktiga i nästan alla vulkaniska bergarter och kallas extra mineraler. Typer av magartiga bergarter med andra viktiga mineraler är mycket sällsynta, men inkluderar karbonatiter, som innehåller viktiga karbonater.

I en förenklad klassificering separeras vulkaniska bergarter på basis av den typ av fältspat som finns, närvaron eller frånvaro av kvarts, och i berg utan fältspat eller kvarts, den typ av järn- eller magnesiummineraler som finns. Stenar som innehåller kvarts (kiseldioxid i komposition) är kiseldioxidövermättade. Stenar med fältspatoider är kiseldioxidundermättade, eftersom fältspatoider inte kan samexistera i en stabil förening med kvarts. de med kristaller som är för små för att ses kan kallas afanitiska. Allmänt sett innebär faneritik ett påträngande ursprung; aphanitic en extrusive one.

En vulkanisk sten med större, tydligt urskiljbara kristaller inbäddade i en finkornig matris benämns porfyr. Porfyritisk konsistens utvecklas när några av kristallerna växer till avsevärd storlek innan magmas huvudmassa kristalliseras som finkornigt, enhetligt material.

Tarmiga stenar klassificeras på grundval av struktur och komposition. Textur avser storleken, formen och arrangemanget av mineralkornen eller kristallerna som berget består av.

Textur

Textur är ett viktigt kriterium för namngivning av vulkaniska bergarter. Strukturen hos vulkaniska bergarter, inklusive storlek, form, orientering och fördelning av mineralkorn och förhållandena mellan kärnorna, kommer att avgöra om berget kallas en tuff, en pyroklastisk lava eller en enkel lava. Strukturen är emellertid bara en underordnad del av klassificeringen av vulkaniska bergarter, eftersom det ofta måste finnas kemisk information från stenar med extremt finkornig markmassa eller från luftfallsmuffar, som kan bildas av vulkanisk aska.

Texturkriterier är mindre kritiska för att klassificera påträngande bergarter där majoriteten av mineraler kommer att vara synliga för blotta ögat eller åtminstone med hjälp av en handlins, förstoringsglas eller mikroskop. Plutoniska stenar tenderar också att vara mindre strukturella och mindre benägna att visa distinkta strukturtyger. Texturtermer kan användas för att differentiera olika påträngande faser av stora plutoner, till exempel porfyritiska marginaler till stora påträngande kroppar, porfyrbestånd och subvulkaniska vallar. Mineralogisk klassificering används oftast för att klassificera plutoniska bergarter. Kemiska klassificeringar är att föredra för att klassificera vulkaniska bergarter, med fenokristarter som används som prefix, t.ex. ”olivinbärande pikrit” eller ”ortoklas-phyric rhyolit”.

Mineralogisk klassificering

IUGS rekommenderar att magtiga bergarter klassificeras efter deras mineralkomposition när det är möjligt. Detta är enkelt för grovkornig påträngande vulkanisk sten, men kan kräva undersökning av tunna sektioner under ett mikroskop för finkornig vulkanisk sten och kan vara omöjlig för glasig vulkanisk sten. Berget måste sedan klassificeras kemiskt.

Mineralogisk klassificering av en påträngande sten börjar med att avgöra om berget är ultramafiskt, en karbonatit eller en lamprofyre.En ultramafisk sten innehåller mer än 90% järn- och magnesiumrika mineraler som hornblende, pyroxen eller olivin, och sådana bergarter har sitt eget klassificeringsschema. På samma sätt klassificeras bergarter som innehåller mer än 50% karbonatmineraler som karbonatiter, medan lamprofyrer är sällsynta ultrapotiska bergarter. Båda klassificeras ytterligare baserat på detaljerad mineralogi.

I de allra flesta fall har berget en mer typisk mineralsammansättning, med betydande kvarts, fältspat eller fältspatoid. Klassificeringen baseras på procentsatserna av kvarts, alkalifält, plagioklas och fältspatoid ur den totala fraktionen av berget som består av dessa mineraler, och ignorerar alla andra närvarande mineraler. Dessa procentsatser placerar berget någonstans på QAPF-diagrammet, som ofta omedelbart bestämmer bergstypen. I några få fall, såsom diorit-gabbro-anortitfältet, måste ytterligare mineralogiska kriterier tillämpas för att bestämma den slutliga klassificeringen.

Om mineralogin hos en vulkanisk sten kan bestämmas klassificeras den med hjälp av samma procedur, men med ett modifierat QAPF-diagram vars fält motsvarar vulkaniska bergarter.

Kemisk klassificering och petrologi

När det är opraktiskt att klassificera en vulkanisk sten efter mineralogi, måste berget klassificeras kemiskt.

Det finns relativt få mineraler som är viktiga i bildandet av vanliga vulkaniska bergarter, eftersom magma som mineralerna kristalliserar från är rik på endast vissa element: silico n, syre, aluminium, natrium, kalium, kalcium, järn och magnesium. Dessa är de element som kombineras för att bilda silikatmineralerna, som står för över nittio procent av alla magartiga bergarter. Störningar av kemiska stenar uttrycks annorlunda för större och mindre element och för spårämnen. Innehållet i huvud- och mindre element uttrycks konventionellt som viktprocent oxider (t.ex. 51% Si02 och 1,50% Ti02). Överflöd av spårämnen uttrycks konventionellt som viktdelar per miljon (t.ex. 420 ppm Ni och 5,1 ppm Sm). Uttrycket ”spårämne” används vanligtvis för element som finns i de flesta bergarter i överflöd mindre än 100 ppm eller så, men vissa spårämnen kan förekomma i vissa bergarter i överflöd överstigande 1000 ppm. Mångfalden av bergkompositioner har definierats av en enorm mängd analytiska data – över 230 000 berganalyser kan nås på webben via en webbplats sponsrad av US National Science Foundation (se den externa länken till EarthChem).

Den viktigaste komponenten är kiseldioxid, SiO2, oavsett om den förekommer som kvarts eller kombineras med andra oxider som fältspat eller andra mineraler. Både påträngande och vulkaniska bergarter grupperas kemiskt efter totalt kiselinnehåll i breda kategorier.

• Felsiska bergarter har det högsta innehållet av kiseldioxid och består huvudsakligen av de felsiska mineralerna kvarts och fältspat. Dessa bergarter (granit, rhyolit) är vanligtvis ljusa och har relativt låg densitet.
• Mellanliggande bergarter har ett måttligt innehåll av kiseldioxid och består huvudsakligen av fältspat. Dessa bergarter (diorit och andesit) är vanligtvis mörkare till färgen än felsiska bergarter och något tätare.
• Mafiska bergarter har en relativt låg kiseldioxidhalt och består mestadels av pyroxener, oliviner och kalkplagioklas. Dessa bergarter (basalt, gabbro) är vanligtvis mörkfärgade och har en högre densitet än felsiska bergarter.
• Ultramafisk sten är mycket låg i kiseldioxid, med mer än 90% av mafiska mineraler (komatiite, dunite).

Denna klassificering sammanfattas i följande tabell:

Procentandelen alkalimetalloxider (Na2O plus K2O) är andra än kiseldioxid i dess vikt för kemisk klassificering vulkanisk sten.Procentandelarna av kiseldioxid och alkalimetalloxid används för att placera vulkaniskt berg på TAS-diagrammet, vilket är tillräckligt för att omedelbart klassificera de flesta vulkaniska bergarter. Stenar i vissa fält, såsom trakyandesitfältet, klassificeras ytterligare efter förhållandet kalium till natrium (så att potas trakyandesiter är latiter och soda trakyandesiter är benmoreiter). Några av de mer mafiska fälten är ytterligare uppdelade eller definierade av normativ mineralogi, där en idealiserad mineralkomposition beräknas för berget baserat på dess kemiska sammansättning. Basanit skiljer sig till exempel från tefrit genom att ha en hög normativ olivinhalt.

Andra förfiningar till den grundläggande TAS-klassificeringen inkluderar:

I äldre terminologi kallades kiseldioxidövermättade bergarter kisel eller surt där SiO2 var större än 66% och familjetermen kvartsolit applicerades på det mest kiselsyra. En normativ fältspatoid klassificerar en sten som kiseldioxidundermättad; ett exempel är nefelinit.

Magmas delas vidare i tre serier:

• Den toleitiska serien – basaltiska andesiter och andesiter.
• De kalka-alkaliska serierna – andesiterna.
• De alkaliska serierna – undergrupper av alkaliska basalter och de sällsynta, mycket höga kaliumbärande (dvs shoshonitiska) lavorna.

Den alkaliska serien kan särskiljas från de andra två i TAS-diagrammet, eftersom den är högre i totala alkalioxider för ett givet kiseldioxidinnehåll, men de toleitiska och kalka-alkaliska serierna upptar ungefär samma del av TAS-diagrammet. De kännetecknas av att jämföra total alkali med järn- och magnesiuminnehåll.

Dessa tre magmaserier förekommer i en rad platt-tektoniska inställningar. Tholeiitiska magmaserier finns till exempel vid åsar i mitten av havet, bakbågsbassänger, oceaniska öar bildade av hotspots, öbågar och kontinentala stora vulkaniska provinser.

Alla tre serier finns i relativt nära närhet till varandra vid subduktionszoner där deras fördelning är relaterad till djupet och subduktionszonens ålder. Den toleitiska magmaserien är väl representerad ovanför unga subduktionszoner bildade av magma från relativt grunt djup. De alkaliska och alkaliska serierna ses i mogna subduktionszoner och är relaterade till magma med större djup. Andesit och basaltisk andesit är den mest förekommande vulkaniska klippan i öbågen, vilket är ett tecken på kalka-alkaliska magmas. Vissa öbågar har distribuerat vulkaniska serier som kan ses i det japanska öbågsystemet där de vulkaniska stenarna ändras från toleit-kalka-alkaliska alkaliska med ökande avstånd från diket.

Klassificeringshistoria

Några magiga bergnamn dateras till före den geologiska moderna eran. Till exempel basalt som en beskrivning av en viss sammansättning av lava-härledd sten dateras till Georgius Agricola 1546 i sitt arbete De Natura Fossilium. Ordet granit går tillbaka åtminstone till 1640-talet och härrör antingen från fransk granit eller italiensk granito, vilket betyder helt enkelt ”granulatberg”. Termen rhyolit infördes 1860 av den tyska resenären och geologen Ferdinand von Richthofen. Namngivningen av nya bergarter accelererade under 1800-talet och nådde sin topp i början av 1900-talet.

Mycket av den tidiga klassificeringen av vulkaniska bergarter baserades på den geologiska åldern och förekomsten av klipporna. Men 1902 föreslog de amerikanska petrologerna Charles Whitman Cross, Joseph P. Iddings, Louis V. Pirsson och Henry Stephens Washington att alla befintliga klassificeringar av vulkaniska bergarter skulle kasseras och ersättas med en ”kvantitativ” klassificering baserad på kemisk analys. De visade hur vag, och ofta ovetenskaplig, mycket av den befintliga terminologin var och hävdade att eftersom den kemiska sammansättningen av en vulkanisk bergart var dess mest grundläggande kännetecken, borde den höjas till primärposition.

Geologisk förekomst, struktur, mineralogisk konstitution – de hittills accepterade kriterierna för diskriminering av bergarter – förflyttades till bakgrunden. Den färdiga berganalysen ska först tolkas i termer av de bergbildande mineraler som kan förväntas bildas när magma kristalliserar, t.ex. kvartsfältspat, olivin, akermannit, Feldspathoids, magnetit, korund och så vidare, och stenar är indelade i grupper strikt efter den relativa andelen av dessa mineraler till varandra. Detta nya klassificeringsschema skapade en känsla, men kritiserades för sin bristande användbarhet i fältarbete och klassificeringsschemat övergavs på 1960-talet.Men begreppet normativ mineralogi har uthärdat, och Cross och hans myntundersökares arbete inspirerade till en uppsjö av nya klassificeringsscheman.

Bland dessa var klassificeringsschemat för MA Peacock, som delade magmatiska bergarter i fyra serier : alkalisk, alkalisk kalcium, kalkaalkali och kalkserie. Hans definition av alkaliserien och termen kalka-alkali fortsätter att användas som en del av den allmänt använda Irvine-Barager-klassificeringen, tillsammans med W.Q. Kennedys toleitiska serie.

År 1958 fanns det cirka 12 separata klassificeringsscheman och minst 1637 bergartnamn i bruk. Det året skrev Albert Streckeisen en översiktsartikel om magmatisk bergklassificering som slutligen ledde till bildandet av IUGG-underkommission för systematik för magtiga stenar. År 1989 hade man kommit överens om ett enda klassificeringssystem som reviderades ytterligare 2005. Antalet rekommenderade bergnamn minskades till 316. Dessa inkluderade ett antal nya namn som utfärdats av underkommissionen.