Obecné základy týkající se magmatu • Ochlazování • Výstup a umístění magmat v kůře felsické intruze • magmatický stoping (stoped stock) zóna tavení • kotlovitý pokles (cauldron subsidence) • prstencové žíly (ring dykes • zvoncovitý pokles (pokles, sklenice) Bell-jar plutony • střední (centrální) komplexy • diapirový plutonismus mafické intruze • Paralelně uložené vrstvy) • kuželovité vrstvy • trubky, nálevky, komíny • nálevkovité (komínovité, trubkovité) žíly • prstencové žíly a prstencové komplexy Obecné základy týkající se magmatu • Teplota magmatu • Rychlost výstupu a ochlazování Historické klasifikační systémy Barevná stupnice • Felsické horniny • Mafické horniny • Ultramafické versus ultrabazické Kyselost - bazicita, to znamená řadu hornin křemík (či oxid křemičitý) obsahující. • Kyselé (acidní) > 66 hm.% SiO2 : Granity ~ 72 hm. % SiO2, granodiority ~ 68 hm.% SiO2 • Intermediální (neutrální) - 52 až 66 hm.% SiO2 : Andezit 57 hm.% SiO2 • Bazické - 45 až 52 hm. % SiO2 : Bazalty mají rozpětí od 48 do 50 hm.% • Ultrabazické - < 45 hm. % SiO2 : Peridotity 41 až 42 hm.% SiO2 Saturační pojetí saturace SiO2 • kompatibilní vyskytují se s primárním křemenem nebo primárními SiO2 • Nasycené minerály (+Q) • Všechny živce • všechny pyroxeny • všechny amfiboly • Slídy • fayalit (Fe-bohatý olivín) • spessartin Mn3Al2(SiO4)3 • almandin Fe3Al2(SiO4)3 • Titanit • Zirkon • Topaz • Magnetit • Ilmenit • apatit • nekompatibilní nevyskytují s primárním křemenem • Nenasycené minerály (-Q) • Leucit • Nefelin • sodalit • Kankrinit • Analcim • forsterit (Mg-bohatý olivín) • melanit (Ti-granát) • andradit - Ca3(Fe,Ti)2(SiO4)3 • pyrop - Mg3Al2(SiO4)3 • Perovskit • Melilit • Korund • kalcit Klasifikace hornin podle nasycení Si Přesycené horniny – obsahující primární křemen (či jinou modifikaci SiO2) Nasycené horniny - bez křemene a současně bez nenasycených minerálů Nenasycené horniny – obsahující nenasycené minerály • výskyt křemene a nenasyceného minerálu je případ reakce mezi dvěma minerály za vzniku minerálu nasyceného. • 2SiO2 + NaAlSiO4 ===> NaAlSi3O8 • Qtz + Ne ===> Albit • SiO2 + Mg2SiO4 ===> 2MgSiO3 • Qtz + Ol ===> En Saturace aluminiem - Al2O3 nasycení • Peraluminiové - Al2O2 > (Na2O + K2O + CaO) • Mezi normativními minerály se objevuje korund • V horninách jsou přítomny minerály: muskovit, topaz, turmalín, spessartin-almandin, korund, andalusit a sillimanit. • Metaluminiové - Al2O3 < (Na2O + K2O + CaO) ale Al2O3 > (Na2O + K2O) • V normě horniny se objevuje anortit • Typické jsou Al-bohaté minerály, např. biotit, hornblend. • Subaluminiové - Al2O3 = (Na2O + K2O) • Nízký obsah normativního anortitu • Živce a zástupci živců, pouze minerály s podstatným podílem Al2O3. • Peralkalické - Al2O3 < (Na2O + K2O) • V normě se objevuje egirin, sodné a vzácněji draselné silikáty. • Alkalické ferrohořečnaté minerály jsou běžné, tj. egirin, riebeckit, richerit. Saturace vybrané skupiny granitoidních hornin IUGS klasifikace • modální minerální složení (MODE – nejvýstižnější znázornění distribuce pomocí minerálů vyjádřené v objemových procentech). • Planimetricka analýza –způsoby stanovení modu horniny. Čím je hornina hruběji zrnitá tím větší plochu musíme analyzovat optické modální analýzy • F Šroubovým integračním stolkem firmy Leitz, kdy se výbrus plynule posouvá jedním ze 6-8 šroubů, přičemž každým analyzujeme jeden minerál případně skupinu minerálů (např. akcesorické); • F bodovým integračním stolkem (např. ELTINOR nebo Glagolev), kde stlačením tlačítek, přiřazeným jednotlivým minerálům, posouváme výbrus poskokem jedním směrem (délku skoku můžeme regulovat podle zrnitosti horniny); • F nebo pomocí křížového stolku, upevněného na otočném stolku polarizačním mikroskopu, v kombinaci s hrubší mřížkou vsazenou do okuláru. Opticky identifikované minerály v jednotlivých polích mřížky vyhodnocujeme na PC s použitím speciálního programu, který je naprogramován tak, že sám určuje dostatečný počet bodů potřebných pro dosažení optimálního výsledku. QAPF zdvojený trojúhelníkový diagram pro plutonické horniny QAPF - gabroidní horniny QAPF – číslo tmavosti: nasycené SiO2 QAPF – číslo tmavosti: podsycené SiO2 Normativní klasifikace , norma horniny , normativní minerály • Normativní minerální složení - analýzy – vyžadující chemickou analýzu a přepočet na normativní (standardní minerální buňky) – norma horniny Analýzy prvků pro petrogenetické studie • Hlavní prvky (horninotvorné prvky, horninotvorné oxidy) které tvoří třináct hlavních oxidů, jejichž obsah je uváděn ve hmotnostních %: SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3 (ferri), FeO (ferro), MnO, MgO,CaO,Na2O, K2O, H2O+, P2O5, CO2 • Podružné nebo stopové prvky • Hodnoty pro tyto prvky jsou uváděny v rozpětí ppm a pouze zřídka je jejich obsah v hm. %. Zahrnují prvky: • Li, Be, Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga • Rb, Sr, Y, Zr, Nb • Ba, Pb • plus F, Cl, S. • Prvky vzácných zemin - Rare Earth Elements (REE nebo lantanidy od atomového čísla 57 do 71), jsou uváděny v ppm nebo mg/g. Prvky REE jsou důležité pro petrogenetické studie, protože skupina REE je koherentní. Nejsou zahrnovány do celkové sumy 100% hlavních oxidů. Normativní analýzy (stanovení normativního složení) – norma horniny • oficiální metoda doporučené klasifikace a nomenklatury vyvřelých hornin (Le Maitre 1982) výpočet normativního složení (mesonorma) horniny se provádí přepočtem složení chemického • nevýhodou normativního přepočtu je, že norma složení nepostihuje rovnoměrně všechny základní znaky minerálního složení vyvřelých hornin • Jde o hmotnostní normu na rozdíl od „molekulární normy“, Niggliho (1936) • Nejužívanější a nejrozšířenější formou přepočtu chemického složení vyvřelých hornin na normativní minerály představuje CIPW norma (název podle autorů: Cross, Iddings, Pirsson, Washington 1903). Variační diagramy - Variace složení Harkerovy diagramy Znaky frakcionace • MgO index • Poměr Mg-Fe – MgO/MgO+FeO (ferro-) – MgO/MgO+FeO+Fe2O3 (ferri-) – Mg/Mg+Fe (vyjadřuje atomární nebo kationové poměry). • Normativní poměr Ab/Ab+An • Index tuhnutí (Kuno, 1959) – SI = 100 MgO/(MgO+FeO+Fe2O3+Na2O+K2O) • Diferenciační index : – Larsenův index – DiL = 1/3 SiO2+ K2O -(CaO+MgO+FeO) – DiL = 1/3 (Si+K)-(Ca+Mg) • Thornton- Tuttleho index: pro felsické horniny – DiTT = Qtz + Ort + Alb + Nep + Lec + Kms • Thornton- Tuttleho index: pro mafické horniny – DiTT = FeO+Fe2O3 /FeO+Fe2O3+MgO . Trojúhelníkové variační diagramy • AFM – Především pro mafické horniny – A = Na2O + K2O – F = FeO (+Fe2O3) – M = MgO – Vynášejí se údaje buď v molekulových nebo hmotnostních procentech. • CNK - především pro felsické horniny (granitoidní): – vrcholy odpovídají: Na2O - K2O – CaO, nebo zdrojem pro vyhotovení odpovídajícího trojúhelníkového diagramu mohou být i normativní minerály Alb, Anr a Ort magmatický proces • Magmatický proces zahrnuje: • vznik magmatu natavením nebo roztavením pevných hornin, • výstup do svrchních částí zemské kůry (případně až na zemský povrch), • diferenciaci a krystalizaci. • Základní složky magmatu jsou: • SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, Na2O a K2O; • v magmatu je přítomna i plynná fáze - H2O, CO2, HCl, HF, H2S, H2, CO, SO2, SO3 a N2 (tyto látky jsou zčásti absorbovány v kapalné fázi, zčásti jsou v ní vázány chemicky). Magma může obsahovat do cca 10 % pevné fáze Typy magmat • v zásadě jde o čtyři základní typy magmat: – bazické magma (často označované jako bazaltové magma), – kyselé magma (granitové magma), – magma intermediárního složení (andezitové magma) a – ultrabazické (pikritové) magma. • Mezi procesy vzniku magmat patří: • Možnost vzniku magmatické taveniny z rozdílných zdrojů. • Různý stupeň parciálního tavení z jediného zdroje. • Frakční krystalizace • Míšení dvou nebo více magmat • Asimilace/kontaminace magmat horninami kůry • Původ magmatu – Primární bazaltová magmata – Diferenciace – Anatexe – Parciální tavení • Krystalizace magmatu Procesy diferenciace magmatu • diferenciace likvací, • plynným přenosem • projevy difuse a diferenciace • krystalizační diferenciace • asimilace, syntexe a kontaminace Diferenciace zahrnuje skupiny procesů, které probíhají v magmatických tělesech a jejichž výsledkem je vznik dvou nebo více magmat, nebo hornin, z jedno homogenního primárního magmatu (zdroje). Bowenovo krystalizační schema – a navazující • Kontinuitní a diskontinuitní řada Postupná frakcionace magmatu s uplatněním Bowenova reakčního schématu a příklady odpovídajících frakcí hornin Difuze a diferenciace • Diferenciace magmatu vlivem tepelného proudění – zjednodušený model. • Migrace prvků vyvolaná změnou teploty - Soretův efekt: – koncentrace v různých místech běžných roztoků je závislá na teplotě – při ochlazování jen od okrajů musí docházet k difusi rozpuštěných látek a nakonec k nerovnoměrné koncentraci – směrem k ochlazujícím se okrajům látky difundují nejhůře rozpustné látky Gravitační diferenciace filtrační diferenciace • vznikající krystaly mohou být od taveniny odděleny vlivem gravitace - gravitační diferenciace. Při gravitační diferenciaci minerály s vyšší specifickou hmotností • V případě filtrační diferenciace je tavenina oddělena od krystalů tlakem. • zbytková tavenina může být ze „„sítě““krystalů vymačkána vhodně působícím tlakem. Jde o proces, který si můžeme přirovnat k vyždímání houby nasáklé vodou. Asimilace, syntexe a kontaminace