Magmatické horniny

Magmatické = vyvřelé, eruptivníhorniny – vznikly utuhnutím z magmatu

Magma – přírodní silikátová tavenina (roztok) s obsahem těkavých komponentů (např. H2O, H2S CO2, SO2, Cl, F), ze které postupným ochlazováním a krystalizací vznikají vyvřelé horniny. V magmatu nejsou látky prostě roztaveny, ale jsou v sobě navzájem rozpuštěny.

Při sopečných výbuších těkavé látky unikají do atmosféry, při tuhnutí pod povrchem mají význam při krystalizaci (mineralizátory).

Dle Bowena existuje jedno (bazaltové) magma, z něhož krystalizační diferenciací vznikají ostatní typy magmatu.Levinson Lessing předpokládá dva typy samostatných magmat (kyselé, bazické). Dnes se často předpokládá i existence ultrabazického magmatu.

Nejrozšířeněnjší názor – magmata různého složení jsou produkty tavení svrchnějších obalů Země v různých hloubkách): - ultarbazická a bazická magmata jsou produkty natavení svrchního pláště (100 km a níže)-granitová magmata – vznikají v zemské kůře procesem selektivního natavení v hloubkách 10 až 20 km

Příčiny vzniku magmatu nejsou zcela vysvětleny, předpokládá

se akumulace tepelné energie v důsledku radioaktivního

rozpadu prvků v zemské kůře, nebo např. natavením při vzniku

hlubinných zlomů, akumulace tepelné energie v zónách

subdukce korových desek apod.

Obr. Lávový proud

Teplota: 590 až 1400 st. C. Pokud magma obsahuje vodu, jeho teplota

dosahuje nižších hodnot. Bez obsahu vody se může teplota pohybovat i okolo

1500 st. C.

Hustota: 2,2 až 2,8 mg/cm3, hustota magmatu je nižší než hustota utuhlých

hornin, při tuhnutí magmatu nastává kontrakce hmoty

Viskozita: závisí na teplotě a složení. Bazická magmata jsou méně viskózní

než magmata kyselá. S přibývající viskozitou (a kyselostí) stoupá sklon k

tvorbě skel - obsidian

Tuhnutí a krystalizace: chladne-li magma pomalu – krystalizující látky se

vylučují ve větších rozměrech, při rychlejším chladnutí se vytvářejí menší

krystaly minerálů, při velmi rychlém ochlazení vzniká sklovitá hmota.

Odrazem rychlosti tuhnutí je struktura

Dvě metody výzkumu tuhnutí magamatu:

- analyticko-statistická pracuje na základě výzkumu složení minerálů

- synteticko-experimentální zkoumá vlastnosti na umělých taveninách

Fyzikální vlastnosti magmatu

Nerostné složení vyvřelých hornin

Magmatity = agregát nerostůPrimární nerosty – vykrystalizovaly z magmatu1) Křemen (SiO2)2) Živce (bezvodé silikáty - Al Si3 O8) - alkalické (ortoklas, mikroklin – K, Na)

- sodnovápenaté (plagioklasy – Na, Ca)3) Zástupci živců 4) Slídy – muskovit (světlá), biotit (tmavá)5) Olivín (peridotit)6) Pyroxeny a amfiboly – kosočtverečné, jednoklonné 7) Turmalín8) Rudy železné – magnetovec, pyrit, pyrrhotin9) Nerosty titanové – ilmenit, titanit10) Apatit11) ZirkonŽivce a zástupci živců 60 %, amfiboly a pyroxeny 17 %, křemen 12 %,

Sekundární nerosty – vznikaly pozdějšími změnami (větrání hornin, termální)albit, muskovit, kaolin, vápenec, křemen, chlority, epidot atd.)

Struktura a textura

Struktura (sloh) – popisuje tvary, velikost a vzájemné sepjetí minerálů

Strktura:

- sklovitá (na povrchu – vulkanické sklo)- holokrystalické – zcela z vykrystalizovaných součástek

- hemikrystalické – tvořené částečně sklem, částečně krystaly

1) Sklovitá struktura – vzniká velmi rychlým ochlazením viskozního magamatu. Sopečná skla. Téměř výhradně u efusivních hornin (povrchové vyvřeliny).

Obr. Obsidian

2) Holokrystalická (celokrytalická) struktura

Většinou hlubinné (plutonické) vyvřeliny, někdy žilné horniny. V hornině jsou

větší i menší krystaly. Součásti krystalizující dříve mají dokonalejší krystalické

tvary (idiomorfní, automorfní), další minerály jsou částečně krystalograficky

omezeny (hipidiomorfní, allotriomorfní), nerosty, které krystalizovaly naposledy

nemají prostor pro vývin krystalů (xenomorfní – jsou zcela omezeny plochami

jiných nerostů).

Hypidiomorfně zrnitý sloh - stejně veliká, všesměrně uložená nerostná zrna.

Obr. granit

Písmenková struktura (pegmatity – písmenkové žuly). Křemeny prorůstají s

mikroklinem (živec).

Aplitická struktura – všechny součásti jsou v hornině omezeny nepravidelně

(alotriomorfně).

Gabrově zrnitý sloh - omezení živců má vyšší stupeň idiomorfie než barevné

křemičitany

Ofitický sloh žilné a efuzivní horniny

Obr. Diabas (bělavý plagioklas + augit)

Porfyrická struktura (dvě fáze krystalizace)

Obr. Křemenný porfyr

3. Hemikrystalická struktura – vedle drobných minerálů (vyrostlic) je hornina tvořena jemnou až sklovitou hmotou. Struktura se uplatňuje zejména u výlevných hornin.

Intersertální sloh (melafyr) – sklo se vyskytuje mezi trojúhelníkovými lištami živců

Hemikrystalický porfyrický sloh (na zemském povrchu)

Textura (stavba)

Masivní textura - za normálních podmínek tuhne magma nejčastěji všesměrně. (Často žula).

Proudovitá (fluidální) – minerály mikroskopických rozměrů jsou orientovány

ve směru toku (živce, amfibolizy) magmatu (lávy).

Pórovitá textura – láva, pemza

Mandlovcovitá struktura - dutinky vyplněné druhotnými materiály (vyrostlice).

Uplatňuje se u bazických výlevných hornin (diabasový a melafyrový

mandlovec).

Chemické vlastnosti vyvřelých hornin

Tři skupiny látek obsažených ve vyvřelinách:

1) Podstatné sloučeniny – jsou ve vyvřelých horninách obsaženy vždy SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O, K2O

2) Nepodstatné sloučeniny – jsou přítomny rovněž ve vyvřelých horninách vždy, ale v nepatrném množství

TiO2, ZrO3, P2O5, MnO, BaO, SrO, Li2O, V2O3

3) Akcesorické – ojediněle, v bazických nebo kyselých vyloučeninách, v pegmatických žilách

sloučeniny prvků Ni, Cr, Cu, Sn, Au, Ce, Th, Ta, Cs, Rb, B, F, S, Cl, Mo, As

Téměř vždy obsah vody – hygroskopická, chemicky vázaná (uniká nad 110 st. C)

Podle obsahu SiO2 horniny - kyselé > 65 %

- neutrální 52 až 65 %

- bazické <52 %

Diferenciace magmatu

Diferenciace (štěpení) magmatu je proces, kdy se původně homogenní

magma stává nehomogenní, aniž jí z venku přibývá jiné látky. Kvanta

vzniklé rozlučovací schopností magmatu mění své původní místo a mohou

být schopny dalšího štěpení. Tímto pochodem se postupně mění látkové

složení magmatu. Diferenciací magmatu se ze značné části vysvětluje

rozmanitost vyvřelých hornin.

Příčiny štěpení mohou být:

- matečné magma se dělí v dílčí magmata tříděním chemických součástí dle hustoty (neděje se prouděním v magmatu, uplatňují se rozdíly osmotického tlaku, difuzní pohyby). Změnami teploty a tlaku dochází v magmovém roztoku k porušení rovnováhy, která vede k vyloučení určité látky

- konvekční diferenciace – je podmíněna jednak vlastním vystupováním magmatu při erupci, jednak jeho ochlazováním

- krystalizace – při změně tekuté fáze v krystalický stav nastává inhomogenita magmatu. V důsledku vypadávání jednoho druhu krystalů se mění chemické složení roztoku

Při všech větších pochodech se uplatňují gravitace a změny tlaku a teploty.

Asimilace

Opačný pochod diferenciace – spojení nehomogenní hmoty v homogenní

magma.

Dva typy asimilace:

1) dvě tekutá magmata se mohou setkat a navzájem se smísí – vznik nového magmatu (málo četné, v malém měřítku – složené žíly)

2) asimilační pochody nastávají v zemské kůře tam, kde horninové komplexy

klesnou do hloubek, kde je vysoká teplota a kde přicházejí ve styk s

magmatickým pásmem

Vyvřelé horniny - minerály

  Granitové Andesitové Bazické Mafické

Intruzivní Granit Diorit Gabro Peridotit

Extruzivní Ryolit Andesit Bazalt Peridotit

Hlavní Křemen Amfibol Vápenaté živce Olivín

minerály Draselné živce Plagioklas Pyroxen Pyroxen

  Sodné živce Biotit    

Minoritní Muskovit Pyroxen Oloivín Draselné živce

minerály Biotit Amfibol  

  Amfibol      

Minerály vyvřelých hornin

Ryolit Granit

Diorit Andesit

Bazalt Gabro

Peridotit

Minerální stavba vyvřelých hornin

Vznik struktury magmatické horniny se řídí posloupností krystalizace,

která je spojena s postupným klesáním teploty taveniny, což vede ke

vzniku zárodečných krystalů pevné fáze. Následná krystalizace se řídí

dle Bowenova reakčního schematu:

Schéma je rozděleno na tři části a vyjadřuje postup krystalizace vzhledem ke klesající teplotě. První krystalizuje olivín za vysokých teplot a tlaků, jak teplota klesá začínají krystalizovat další a další členyschématu, až jako poslední křemen, který krystalizuje za nejnižších teplot (okolo 570 °C). V celém schématu je vyjádřen i vztah klesající světlosti minerálu, takže na pravé straně máme minerály světlé a na levé straně minerály tmavé.

• pravá strana - Ca-živce (vápenaté živce) - z leva doprava v ní stoupá podíl vápníku

• levá strana - řada od olivínu po biotit• řada draselných živců po křemen

Úložné tvary vyvřelých hornin

Vulkanismus – dva významy (sopečná činnost, magmatismus)

Vyvřeliny - intruzivní (vnikové)

- extruzivní (effusivní, výlevné)

Tělesa vyvřelin - intruzivní - hlubinné (abysální, plutony)

- podpovrchové (hypoabysální, žilné)

- extruzivní

Hlavní tělesa vyvřelých hornin

Intruzivní tělesa

Hlubinná tělesa, plutony

Batholity – mohutné plutony, které utuhly většinou ve velkých hloubkách.

Nepravidelný tvar. Téměř vždy kyselejší horniny.

Se svým pláštěm se stýkají většinou diskordantně (prorážejí jej napříč).

Peň - obyčejně jsou pně (výběžky) součástmi batholitů

Obr. Batholit – Half-dome, Yosemite

Tělesa podpovrchová (hypoabysální)

Rozdělení dle polohy vůči okolnímu prostředí

- diskordantní (nesouhlasné)

- konkordantní (souhlasné)

Sopouchy – diskordantní těleso,

výplň pyroklastika nebo magma (láva)

Obr. Devil´s Tower, Wyoming

Žíly - deskovité těleso omezené dvěma žilními plochami, rudní, minerálové,

horninové

- pravé – diskordantní , mohou vystupovat k povrchu, kde tvoří výchozy výlevných hornin, mohou se větvit

- nepravé – kokordantní

Lakolity - bochníkovitý tvar, konkordantní uložení

Tělesa výlevná

Terestrické, podmořské, podledovcové

Láva, pillow láva, sopečný prach, popel, lapily, sopečné pumy

Příkrovy - lávový příkrov (povrchové deskovité těleso), kontaktní metamorfosa

- lávový proud (magma teklo jen na jednu stranu, lineární dráha)

- kupa – vertikální rozměry převažují nad plošnými

Obr. Lávový příkrov Obr. Lávový proud Obr. Kupa

Odlučnost vvřelých hornin

Obr. Sloupcovitá odlučnost čediče – Panská skála u Kamenického

Šenova

Vulkanické jevy

Sopečné erupce - výbuchové (explozivní)

- výlevné (efuzivní)

U většiny činných sopek střídání obou typů

Sopky dle intruzivního tělesa

- lineární (magma se k povrchu dostává po puklině) – lávový příkrov

- areální (bakolit se dostal k povrchu, kde protavil svůj plášť)

- centrální (s magmatickým tělesem spojeno sopouchem). Nejčastější.

Sopky dle materiálu

- tvořené jen nesouvislými sopečnými vyvrženinami

- tvořené lávovými výlevy

- sopky smíšené

Sopky výbuchové, tvořené nesouvislými sopečnými vyvrženinami

1) Maary – kruhovité deprese pod úrovní zemského povrchu. Vznikly rozšířením ústí sopouchu v důsledku výbuchů způsobených přetlakem plynů. Schází sopečný kužel.

Mohou být a) plynové – unikají pouze plyny

b) s tufovou výplní sopouchu při explozi jsou vyvrženy i nesouvislé sopečné materiály – tufový

věncový val

c) s lávovou výplní sopouchu – magma dospělo až téměř k ústí sopouchu, ale nevylilo se, tufový val

Maary často zatopeny vodou – kráterová jezera.

2) Krátery s kruhovými nasypanými valy – kráterová prohlubeň je vyvinuta v nasypaném sopečném tělese a je situována nad zemským povrchem. Kruhový val je tvořen nesouvislými sopečnými uloženinami

3) Nasypané sopečné kužele – svahy mají konkávní tvary

Obr. Maar

Obr. Krátery s kruhovými nasypanými valy

Obr. Sopečný kužel - Fujiyama

Sopky výlevné, efuzivní, lávové

1) Sopky tabulové

2) Sopky štítové

3) Vytlačené kupy

Sopky tabulové (lávové příkrovy)

Mohutné výlevy, kdy se láva rozlévá do plochy. Lává se obyčejně rozlévá

puklinou, příp. proniknutím batholického tělesa k povrchu. Méně často výlevy

ze sopouchů.

Sopky štítové = nízký plochý kužel kruhové základny, sklony svahu velmi mírné

(1 až 10 st.).

Vytlačené kupy

Lávovité homolovité útvary vytlačené ze sopouchu do výšky. Na vrcholu nejsou

krátery. Těleso kup je doplňováno lávovým výronem zespoda. Lávové jehly

příkladem.

Sopky smíšené - stratovulkány

Spojují vlastnosti sopek explozivních a efuzivních.

Klidný lávový výtok byl přerušován expolezemi, takže sopečný kužel se skládá

z vrstev nesouvislých sopečných vyvrženin i z vrstev lávových proudů, které

většinou nejsou konkordantně uloženy. Někdy se stává, že láva opouští hlavní

sopečný komín a vytváří si novou dráhu. Sopka tak může mít dva krátery.

Stratovulkán s kalderou – sopečný kužel je porušen kotlovitou prohlubní, která

se podobá kráteru,ale je větší (vznik kaldery explozí nebo propadnutím

vrcholu).

Produkty povrchové činnosti sopečné

Produkty povrchové činnosti sopečné:

- láva- sopečné vyvrženiny- plyny

Láva - viskozní (kyselé) – kupy

- tekutá (bazické) – proudy (rychlost km až desítky km/hod)

Lávové proudy - láva balvanitá (rozpukaná v kry), obsahuje bubliny

- provazovitá, hladký povrch, často zkroucena, malé

ale hojné bublinky

Hornitos – vznikají po výlevu lávy, kdy si láva pro obsah plynů

ponechává erupční schopnost.

Lávové jeskyně

Nesouvislé sopečné vyvrženiny (pyroklastika)

Pyroklastika - sypké materiály, které vznikají při sopečných výbuších.

Domorodé (Authigenní) – pocházejí z magmatu (juvenilní, resurgentní)

Cizorodé (Alothigenní) – utržené kusy hornin z nesopečných útvarů.

Sopečné pumy – tvar většinou formován ve vzduchu. Povrch hladký

(sklo) nebo pórovitý (pemza).

Lapily - malé vyvrženiny velikosti hrachu až vlašského ořechu.

Sopečný písek.

Sopečný popel.

Sopečné bahenní proudy – směs pyroklastik a vody (atmosférická, ledovcová).

Pyroklastické horniny

Vznikají z nesoudržných sopečných materiálů usazením a následným

Zpevněním.

Vulkanické tufy – zpevněny popelovým tmelem.

Tufity – zpevněny normálním (např. vápenitým) tmelem.

Plynné sopečné výdechy

Plynné exhalace:

- fumaroly – unikají v době, kdy sopka je ještě činná

- solfatary – postvulkanické exhalace

- mofety – suché exhalace CO2, psí jeskyně

Horké prameny, gejzíry

Old faithful Vody juvenilní – původ v magmatu.

Vody vadosní – oběhové (z astmosféry).

Travertin, aragonit.

Bahenní sopky.