Bazalt
| Skład | |
|---|---|
| skał magmowych | |
 | |
| Podstawowy | Mafic : plagioklaz , amfibol i piroksen |
| Wtórny | Czasami skaleniowce lub oliwin |
Bazalt ( UK : / aphanitic b æ s ɔː l t , - əl t / ; USA : / drobnoziarnisty b ə s ɔː l t , magmowa b eɪ s ɔː l t / ) jest ( ) extrusive skała utworzone z gwałtownego ochładzania się lawy o niskiej lepkości , bogatej w magnez i żelazo ( lawa maficzna ), odsłoniętej na lub bardzo blisko powierzchni skalistej planety lub księżyca . Ponad 90% wszystkich skał wulkanicznych na Ziemi to bazalt. Szybko schładzający się drobnoziarnisty bazalt jest chemicznie odpowiednikiem wolno schładzającego się gruboziarnistego gabro . Erupcję lawy bazaltowej obserwują geolodzy na około 20 wulkanach rocznie. Bazalt jest również ważnym rodzajem skały na innych ciałach planetarnych w Układzie Słonecznym . Na przykład większość równin Wenus , które pokrywają ~80% powierzchni, jest bazaltowa; maria księżycowa to równiny lawy powodziowo-bazaltowej ; a bazalt jest pospolitą skałą na powierzchni Marsa .
Stopiona lawa bazaltowa ma niską lepkość ze względu na stosunkowo niską zawartość krzemionki (między 45% a 52%), co powoduje szybko poruszające się strumienie lawy, które mogą rozprzestrzeniać się na dużych obszarach przed ochłodzeniem i zestaleniem. Bazalty powodziowe to gęste sekwencje wielu takich przepływów, które mogą obejmować setki tysięcy kilometrów kwadratowych i stanowią najbardziej obszerne ze wszystkich formacji wulkanicznych.
magmy bazaltowe na Ziemi pochodzą z górnego płaszcza . Chemia bazaltów dostarcza zatem wskazówek dotyczących procesów zachodzących głęboko we wnętrzu Ziemi .
Definicja i charakterystyka
Geolodzy klasyfikują skały magmowe na podstawie zawartości minerałów, kiedy tylko jest to możliwe, przy czym szczególnie ważny jest względny udział objętościowy kwarcu (krystalicznego SiO 2 ), skalenia alkalicznego , plagioklazów i skaleni ( QAPF ). Afanityczna (drobnoziarnista) skała magmowa jest klasyfikowana jako bazalt, gdy jej frakcja QAPF składa się z mniej niż 10% skalenia i mniej niż 20% kwarcu, przy czym plagioklaz stanowi co najmniej 65% skalenia . To umieszcza bazalt w polu bazalt / andezyt na diagramie QAPF. Bazalt dodatkowo różni się od andezytu zawartością krzemionki poniżej 52%.
czym szczególnie ważna jest całkowita zawartość tlenków metali alkalicznych i krzemionki (TAS) . Bazalt jest wówczas definiowany jako skała wulkaniczna o zawartości od 45% do 52% krzemionki i nie więcej niż 5% tlenków metali alkalicznych. To umieszcza bazalt w polu B diagramu TAS. Taka kompozycja określana jest mianem mafijnej .
Bazalt ma zwykle kolor od ciemnoszarego do czarnego, ze względu na wysoką zawartość augitu lub innych ciemnych minerałów piroksenowych , ale może wykazywać szeroki zakres odcieni. Niektóre bazalty są dość jasne ze względu na wysoką zawartość plagioklazów i są czasami określane jako leukobazalty . Lżejszy bazalt może być trudny do odróżnienia od andezytu , ale powszechną praktyczną zasadą stosowaną w badaniach terenowych jest to, że bazalt ma wskaźnik koloru 35 lub wyższy.
Fizyczne właściwości bazaltu odzwierciedlają jego stosunkowo niską zawartość krzemionki i zazwyczaj wysoką zawartość żelaza i magnezu. Średnia gęstość bazaltu wynosi 2,9 g/cm 3 , w porównaniu z typową gęstością granitu 2,7 g/cm 3 . Lepkość magmy bazaltowej jest stosunkowo niska, około 10 4 do 10 5 cP , chociaż wciąż jest o wiele rzędów wielkości wyższa niż lepkość wody (która ma lepkość około 1 cP). Lepkość magmy bazaltowej jest podobna do ketchupu .
Bazalt jest często porfirytowy i zawiera większe kryształy ( fenokryształy ) utworzone przed ekstruzją, która wyniosła magmę na powierzchnię, osadzone w drobnoziarnistej matrycy . Te fenokryształy są zwykle z augitu, oliwinu lub bogatego w wapń plagioklazu, które mają najwyższe temperatury topnienia typowych minerałów , które mogą krystalizować ze stopu i dlatego jako pierwsze tworzą stałe kryształy.
Bazalt często zawiera pęcherzyki , które powstają, gdy rozpuszczone gazy wydobywają się z magmy podczas jej dekompresji podczas zbliżania się do powierzchni, a następnie wybuchająca lawa krzepnie, zanim gazy będą mogły się wydostać. Kiedy pęcherzyki stanowią znaczną część objętości skały, skała jest opisana jako scoria .
Określenie bazalt jest czasami stosowane do płytkich skał natrętnych o składzie typowym dla bazaltu, ale skały o tym składzie z gruboziarnistą masą podstawową są bardziej właściwie określane jako diabaz (zwany także dolerytem) lub, gdy są bardziej gruboziarniste ( kryształy o średnicy powyżej 2 mm), jako gabro . Diabaz i gabro są zatem hipobisalnymi i plutonicznymi odpowiednikami bazaltu.
W eonach Hadeanu , Archeanu i wczesnego proterozoiku historii Ziemi chemia erupcji magmy znacznie różniła się od dzisiejszej ze względu na niedojrzałe zróżnicowanie skorupy ziemskiej i astenosfery . Te ultramaficzne skały wulkaniczne, o zawartości krzemionki (SiO 2 ) poniżej 45%, klasyfikowane są zwykle jako komatyty .
Etymologia
Słowo „bazalt” ostatecznie pochodzi od późnołacińskiego basaltes , błędnej pisowni łacińskich basanitów „bardzo twardy kamień”, który został zaimportowany ze starożytnej Grecji βασανίτης ( basanites ), z βάσανος ( basanos , „ kamień probierczy ”). Współczesny petrologiczny termin bazalt , opisujący szczególny skład skały pochodzenia lawowego, wywodzi się z użycia go przez Georgiusa Agricolę w 1546 roku w jego dziele De Natura Fossilium . Agricola zastosował „bazalt” do czarnej wulkanicznej skały pod zamkiem Stolpen biskupa miśnieńskiego , wierząc, że jest to to samo, co „basaniten” opisane przez Pliniusza Starszego w 77 r. n.e. w Naturalis Historiae .
typy
Na Ziemi większość bazaltów powstaje w wyniku dekompresyjnego topnienia płaszcza . Wysokie ciśnienie w górnym płaszczu (ze względu na ciężar leżącej nad nim skały ) podnosi temperaturę topnienia skał płaszcza, tak że prawie cały górny płaszcz jest stały. Jednak skała płaszcza jest plastyczna (twarda skała powoli odkształca się pod dużym naprężeniem). Kiedy siły tektoniczne powodują pełzanie gorącej skały płaszczowej w górę, spadek ciśnienia na wznoszącej się skale może spowodować spadek jej temperatury topnienia na tyle, że skała częściowo się stopi . Powoduje to wytwarzanie magmy bazaltowej.
Topnienie dekompresyjne może wystąpić w różnych ustawieniach tektonicznych. Należą do nich strefy szczelin kontynentalnych, grzbiety śródoceaniczne, nad gorącymi punktami oraz w basenach łuku tylnego . Bazalt jest również produkowany w strefach subdukcji , gdzie skała płaszcza wznosi się do klina płaszcza nad opadającą płytą. Topienie dekompresyjne w tym ustawieniu jest wzmacniane przez dalsze obniżanie temperatury topnienia przez parę wodną i inne substancje lotne uwalniane z płyty. Każde takie ustawienie wytwarza bazalt o charakterystycznych cechach.
-
Bazalt tholeiitic jest stosunkowo bogaty w żelazo i ubogi w metale alkaliczne i aluminium . Do tej kategorii zalicza się większość bazaltów dna oceanicznego , większość dużych wysp oceanicznych oraz kontynentalne bazalty powodziowe , takie jak płaskowyż Columbia River .
- Bazalt tytanowy wysoki i niski. Skały bazaltowe są w niektórych przypadkach klasyfikowane według tytanu (Ti) w odmianach o wysokiej i niskiej zawartości Ti. W pułapkach Paraná i Etendeka oraz w pułapkach Emeishan wyróżniono bazalt o wysokiej i niskiej zawartości Ti .
-
z grzbietów śródoceanicznych (MORB) to toleityczny bazalt, który zwykle wybucha tylko na grzbietach oceanicznych i charakteryzuje się niską zawartością niekompatybilnych pierwiastków . Chociaż wszystkie MORB są chemicznie podobne, geolodzy uznają, że różnią się znacznie stopniem wyczerpania w niekompatybilnych pierwiastkach. Ich obecność w bliskiej odległości wzdłuż grzbietów śródoceanicznych jest interpretowana jako dowód na niejednorodność płaszcza.
- E-MORB, wzbogacony MORB, jest stosunkowo niewyczerpany w niekompatybilne elementy. Kiedyś uważano, że E-MORB jest typowy dla gorących punktów wzdłuż grzbietów śródoceanicznych, takich jak Islandia, ale obecnie wiadomo, że występuje w wielu miejscach wzdłuż grzbietów śródoceanicznych.
- N-MORB, normalny MORB, jest przeciętny pod względem zawartości niekompatybilnych elementów.
- D-MORB, zubożony MORB, jest bardzo zubożony w niekompatybilne elementy.
- Bazalt alkaliczny jest stosunkowo bogaty w metale alkaliczne. Jest nienasycony krzemionką i może zawierać skalenie , skaleń alkaliczny , flogopit i kaersutyt . Augit w bazaltach alkalicznych jest augitem wzbogaconym w tytan, a pirokseny o niskiej zawartości wapnia nigdy nie występują. Są charakterystyczne dla ryftów kontynentalnych i wulkanizmu w gorących punktach.
- Bazalt o wysokiej zawartości tlenku glinu zawiera ponad 17% tlenku glinu (Al 2 O 3 ) i ma skład pośredni między bazaltem toleitowym a bazaltem alkalicznym. Jego stosunkowo bogata w tlenek glinu kompozycja opiera się na skałach pozbawionych fenokryształów plagioklazów . Reprezentują one niski koniec krzemionki serii magmy wapienno-alkalicznej i są charakterystyczne dla łuków wulkanicznych powyżej stref subdukcji.
- Boninit jest bazaltem o wysokiej zawartości magnezu , który wybucha zazwyczaj w basenach łukowych , wyróżnia się niską zawartością tytanu i składem pierwiastków śladowych.
- Bazalty z wysp oceanicznych obejmują zarówno toleity, jak i bazalty alkaliczne, przy czym toleit dominuje na początku erupcyjnej historii wyspy. Bazalty te charakteryzują się podwyższonym stężeniem niekompatybilnych pierwiastków. Sugeruje to, że ich źródłowa skała płaszczowa wytworzyła w przeszłości niewiele magmy (jest niewyczerpana ).
Petrologia
Mineralogia bazaltu charakteryzuje się przewagą wapniowego skalenia plagioklazowego i piroksenu . Istotnym składnikiem może być również oliwin . Minerały pomocnicze obecne w stosunkowo niewielkich ilościach obejmują tlenki żelaza i tlenki żelaza i tytanu, takie jak magnetyt , ulvöspinel i ilmenit . Ze względu na obecność takich tlenkowych bazalt może uzyskać silne sygnatury magnetyczne podczas stygnięcia, a badania paleomagnetyczne szeroko wykorzystywały bazalt.
W bazalcie toleitycznym piroksen ( augit i ortopiroksen lub gołąb ) oraz bogaty w wapń plagioklaz są powszechnymi minerałami fenokryształów. Oliwin może być również fenokryształem, a jeśli jest obecny, może mieć brzegi gołębia. Masa gruntowa zawiera śródmiąższowy kwarc lub trydymit lub krystobalit . Oliwinowy bazalt toleityczny zawiera augit i ortopiroksen lub gołąb z licznymi oliwinami, ale oliwin może mieć brzegi piroksenu i jest mało prawdopodobne, aby był obecny w masie podstawowej .
Bazalty alkaliczne zazwyczaj mają zespoły mineralne, które nie zawierają ortopiroksenu, ale zawierają oliwin. Fenokryształy skalenia mają zazwyczaj skład od labradorytu do andezyny . Augit jest bogaty w tytan w porównaniu do augitu w toleitycznym bazalcie. Minerały, takie jak skaleń alkaliczny , leucyt , nefelin , sodalit , mika flogopitowa i apatyt mogą być obecne w masie ziemnej.
Bazalt ma wysokie temperatury likwidusu i solidusu - wartości na powierzchni Ziemi są bliskie lub wyższe niż 1200 ° C (liquidus) i bliskie lub niższe niż 1000 ° C (solidus); wartości te są wyższe niż w przypadku innych pospolitych skał magmowych.
Większość toleitycznych bazaltów powstaje na głębokości około 50–100 km w obrębie płaszcza. Wiele bazaltów alkalicznych może powstawać na większych głębokościach, być może sięgających nawet 150–200 km. Pochodzenie bazaltu o wysokiej zawartości tlenku glinu nadal budzi kontrowersje, nie ma zgody co do tego, czy jest to stop pierwotny , czy też pochodzi z innych rodzajów bazaltu przez frakcjonowanie.
Geochemia
W porównaniu z większością pospolitych skał magmowych, składy bazaltu są bogate w MgO i CaO oraz ubogie w SiO 2 i tlenki metali alkalicznych, tj. Na 2 O + K 2 O , zgodnie z ich klasyfikacją TAS . Bazalt zawiera więcej krzemionki niż pikrobazalt oraz większość bazanitów i tefrytów , ale mniej niż andezyt bazaltowy . Bazalt ma niższą całkowitą zawartość tlenków metali alkalicznych niż trachybazalt oraz większość bazanitów i tefrytów.
Bazalt ogólnie zawiera 45-52 % wagowych SiO2 , 2-5% wagowych wszystkich zasad, 0,5-2,0% wagowych TiO2 , więcej Al2O3 . 5-14 % FeO wagowych i 14% wagowych lub Zawartości CaO są zwykle bliskie 10% wagowych, MgO zwykle w zakresie od 5 do 12% wagowych.
Bazalty o wysokiej zawartości tlenku glinu mają zawartość glinu 17–19% wag. Al 2 O 3 ; boninity mają zawartość magnezu (MgO) do 15 procent. Rzadkie maficzne bogate w skalenie , podobne do alkalicznych bazaltów, mogą zawierać Na 2 O + K 2 O na poziomie 12% lub więcej.
Obfitość lantanowców lub pierwiastków ziem rzadkich (REE) może być użytecznym narzędziem diagnostycznym, które pomoże wyjaśnić historię krystalizacji minerałów podczas ochładzania stopu. W szczególności względna obfitość europu w porównaniu z innymi pierwiastkami ziem rzadkimi jest często znacznie wyższa lub niższa i nazywana jest anomalią europu . Powstaje, ponieważ Eu 2+ może zastąpić Ca 2+ w skaleniu plagioklazowym, w przeciwieństwie do innych lantanowców, które mają tendencję do tworzenia tylko kationów 3+ .
Bazalty z grzbietów śródoceanicznych (MORB) i ich inwazyjne odpowiedniki, gabro, to charakterystyczne skały magmowe utworzone na grzbietach śródoceanicznych. Są to bazalty toleityczne, szczególnie ubogie w sumę alkaliów i niekompatybilne pierwiastki śladowe, i mają stosunkowo płaskie wzorce REE znormalizowane do wartości płaszcza lub chondrytu . W przeciwieństwie do tego, bazalty alkaliczne mają znormalizowane wzorce, silnie wzbogacone w lekki REE oraz z większą obfitością REE i innych niekompatybilnych pierwiastków. Ponieważ bazalt MORB jest uważany za klucz do zrozumienia tektoniki płyt , jego skład został dokładnie zbadany. Chociaż kompozycje MORB są charakterystyczne w stosunku do przeciętnych kompozycji bazaltów wybuchających w innych środowiskach, nie są one jednolite. Na przykład skład zmienia się wraz z położeniem wzdłuż grzbietu środkowoatlantyckiego , a także określa różne zasięgi w różnych basenach oceanicznych. Bazalty z grzbietów śródoceanicznych zostały podzielone na odmiany, takie jak normalne (NMORB) i te nieco bardziej wzbogacone w pierwiastki niekompatybilne (EMORB).
Stosunki izotopów pierwiastków , takich jak stront , neodym , ołów , hafn i osm w bazaltach, były szeroko badane, aby dowiedzieć się o ewolucji płaszcza Ziemi . Stosunki izotopowe gazów szlachetnych , takie jak 3 He / 4 He, również mają dużą wartość: na przykład stosunki dla bazaltów wahają się od 6 do 10 dla toleitycznego bazaltu z grzbietu śródoceanicznego (znormalizowanego do wartości atmosferycznych), ale do 15–24 i więcej dla bazaltów z wysp oceanicznych, o których uważa się, że pochodzą z pióropuszy płaszcza .
Skały źródłowe dla częściowych wytopów, które wytwarzają magmę bazaltową, prawdopodobnie obejmują zarówno perydotyt , jak i piroksenit .
Morfologia i tekstury
Kształt, struktura i tekstura bazaltu jest diagnostyczna dla tego, jak i gdzie wybuchł - na przykład do morza, podczas wybuchowej erupcji żużla lub jako pełzająca lawa pāhoehoe , klasyczny obraz hawajskich erupcji bazaltu.
Erupcje podziemne
Bazalt, który wybucha pod gołym niebem (czyli pod powierzchnią powietrza ), tworzy trzy różne rodzaje lawy lub osadów wulkanicznych: scoria ; popiół lub żużel ( brekcja ); i płynie lawa.
Bazalt w wierzchołkach podziemnej lawy i stożkach żużlowych będzie często silnie pęcherzykowaty , nadając skale lekką „spienioną” teksturę. Popiół bazaltowy jest często czerwony, zabarwiony utlenionym żelazem ze zwietrzałych minerałów bogatych w żelazo, takich jak piroksen .
Na Hawajach powszechne są strumienie blokowego żużla i brekcji gęstej, lepkiej lawy bazaltowej typu ʻAʻā . Pāhoehoe to wysoce płynna, gorąca forma bazaltu, która ma tendencję do tworzenia cienkich fartuchów stopionej lawy, które wypełniają zagłębienia, a czasem tworzą jeziora lawy . Rurki lawy są częstymi cechami erupcji pāhoehoe.
Tufy bazaltowe lub skały piroklastyczne są mniej powszechne niż strumienie lawy bazaltowej. Zwykle bazalt jest zbyt gorący i płynny, aby wytworzyć ciśnienie wystarczające do powstania wybuchowych erupcji lawy, ale czasami zdarza się to poprzez uwięzienie lawy w gardle wulkanicznym i gromadzenie się gazów wulkanicznych . Wulkan Mauna Loa na Hawajach wybuchł w ten sposób w XIX wieku, podobnie jak góra Tarawera w Nowej Zelandii podczas gwałtownej erupcji w 1886 roku. Wulkany Maar są typowe dla małych tufów bazaltowych, utworzonych w wyniku wybuchowej erupcji bazaltu przez skorupę, tworząc fartuch z mieszanego bazaltu i brekcji skalnej oraz wachlarz bazaltowego tufu dalej od wulkanu.
Struktura migdałowata jest powszechna w pęcherzykach reliktowych i często spotyka się pięknie skrystalizowane gatunki zeolitów , kwarcu lub kalcytu .
Kolumnowy bazalt
Podczas ochładzania gęstego strumienia lawy tworzą się skurczowe połączenia lub pęknięcia. Jeśli przepływ ochładza się stosunkowo szybko, narastają znaczne siły skurczu . Podczas gdy przepływ może kurczyć się w wymiarze pionowym bez pękania, nie może łatwo dostosować się do kurczenia w kierunku poziomym, chyba że utworzą się pęknięcia; rozbudowana sieć pęknięć, która się rozwija, prowadzi do powstania kolumn . Struktury te mają przeważnie przekrój sześciokątny, ale można zaobserwować wielokąty o trzech do dwunastu lub więcej bokach. Rozmiar kolumn zależy luźno od szybkości chłodzenia; bardzo szybkie chłodzenie może skutkować bardzo małymi kolumnami (<1 cm średnicy), podczas gdy powolne chłodzenie z większym prawdopodobieństwem da duże kolumny.
Erupcje łodzi podwodnych
Charakter podmorskich erupcji bazaltu w dużej mierze zależy od głębokości wody, ponieważ zwiększone ciśnienie ogranicza uwalnianie lotnych gazów i powoduje erupcje wylewne. Oszacowano, że na głębokościach większych niż 500 metrów (1600 stóp) aktywność wybuchowa związana z magmą bazaltową jest tłumiona. Powyżej tej głębokości erupcje podmorskie są często wybuchowe i mają tendencję do wytwarzania skał piroklastycznych , a nie strumieni bazaltowych. Te erupcje, określane jako Surtseyan, charakteryzują się dużymi ilościami pary i gazu oraz tworzeniem dużych ilości pumeksu .
Bazalty poduszkowe
Kiedy bazalt wybucha pod wodą lub wpływa do morza, kontakt z wodą gasi powierzchnię, a lawa tworzy charakterystyczny kształt poduszki , przez którą gorąca lawa pęka, tworząc kolejną poduszkę. Ta tekstura „poduszki” jest bardzo powszechna w podwodnych przepływach bazaltowych i jest diagnostyczna dla podwodnego środowiska erupcyjnego, gdy zostanie znaleziona w starożytnych skałach. Poduszki zazwyczaj składają się z drobnoziarnistego rdzenia ze szklistą skórką i mają promieniowe łączenie. Wielkość poszczególnych poduszek waha się od 10 cm do kilku metrów.
Kiedy lawa pāhoehoe wpływa do morza, zwykle tworzy bazalty poduszkowe. Jednak kiedy ʻaʻā wchodzi do oceanu, tworzy stożek przybrzeżny , małe stożkowate nagromadzenie gruzu tufowego utworzonego, gdy blokowata lawa ʻaʻā wchodzi do wody i eksploduje z nagromadzonej pary.
Wyspa Surtsey na Oceanie Atlantyckim to bazaltowy wulkan, który przebił się przez powierzchnię oceanu w 1963 roku. Początkowa faza erupcji Surtsey była wysoce wybuchowa, ponieważ magma była dość płynna, powodując rozerwanie skały przez wrzącą parę. stożek tufowo-żużlowy. To następnie przeniosło się do typowego zachowania typu pāhoehoe.
Szkło wulkaniczne może być obecne, szczególnie w postaci skorup na szybko schładzanych powierzchniach lawy, i jest powszechnie (ale nie wyłącznie) związane z erupcjami podwodnymi.
Bazalt poduszkowy jest również wytwarzany przez niektóre subglacjalne erupcje wulkanów.
Dystrybucja
Ziemia
Bazalt jest najpowszechniejszym rodzajem skały wulkanicznej na Ziemi, stanowiąc ponad 90% wszystkich skał wulkanicznych na planecie. Skorupowe części oceanicznych płyt tektonicznych składają się głównie z bazaltu, wytwarzanego z upwellingu płaszcza poniżej grzbietów oceanicznych . Bazalt jest również główną skałą wulkaniczną na wielu wyspach oceanicznych , w tym na Hawajach , Wyspach Owczych i Reunion . Erupcję lawy bazaltowej obserwują geolodzy na około 20 wulkanach rocznie.
Bazalt jest skałą najbardziej typową dla dużych prowincji magmowych . Należą do nich kontynentalne bazalty powodziowe , najbardziej obszerne bazalty znalezione na lądzie. Przykłady kontynentalnych bazaltów powodziowych obejmowały Pułapki Dekanu w Indiach , Grupę Chilcotin w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie , Pułapki Paraná w Brazylii, Pułapki Syberyjskie w Rosji , bazaltową prowincję Karoo w Południowej Afryce oraz płaskowyż Columbia River w Waszyngtonie i Oregon .
Bazalt jest również powszechny wokół łuków wulkanicznych, zwłaszcza tych na cienkiej skorupie .
Starożytne prekambryjskie bazalty są zwykle znajdowane tylko w pasach fałdowych i naporowych i często są silnie zmetamorfizowane. Są one znane jako pasy z zielonego kamienia , ponieważ metamorfizm bazaltu o niskim stopniu złośliwości wytwarza chloryt , aktynolit , epidot i inne zielone minerały.
Inne ciała w Układzie Słonecznym
Oprócz tworzenia dużych części skorupy ziemskiej bazalt występuje również w innych częściach Układu Słonecznego. Bazalt często wybucha na Io (trzecim co do wielkości księżycu Jowisza ), a także uformował się na Księżycu , Marsie , Wenus i asteroidzie Westa .
Księżyc
Ciemne obszary widoczne na ziemskim księżycu , marie księżycowe , to równiny zalewowych potoków lawy bazaltowej . Skały te zostały pobrane zarówno przez załogowy amerykański program Apollo , jak i rosyjski robotyczny program Luna , i są reprezentowane wśród księżycowych meteorytów .
Bazalty księżycowe różnią się od swoich ziemskich odpowiedników głównie wysoką zawartością żelaza, która zazwyczaj waha się od około 17 do 22% wagowych FeO. Posiadają również szeroki zakres stężeń tytanu (obecnego w minerale ilmenicie ), od mniej niż 1% wag. TiO 2 do około 13% wag. Tradycyjnie bazalty księżycowe były klasyfikowane zgodnie z zawartością tytanu, przy czym klasy nazywano wysokimi, niskimi i bardzo niskimi Ti. Niemniej jednak globalne mapy geochemiczne tytanu uzyskane z misji Clementine pokazują, że maria księżycowa posiada kontinuum stężeń tytanu, a najwyższe stężenia są najmniej obfite.
Bazalty księżycowe wykazują egzotyczną teksturę i mineralogię, zwłaszcza metamorfizm szokowy , brak utleniania typowego dla bazaltów ziemskich oraz całkowity brak nawodnienia . Większość Księżycu wybuchła między około 3 a 3,5 miliarda lat temu, ale najstarsze próbki mają 4,2 miliarda lat, a najmłodsze przepływy, w oparciu o metodę datowania wiekowego liczenia kraterów, szacuje się, że wybuchły tylko 1,2 miliarda Lata temu.
Wenus
W latach 1972-1985 pięć lądowników Venera i dwa lądowniki VEGA z powodzeniem dotarły do powierzchni Wenus i przeprowadziły pomiary geochemiczne z wykorzystaniem fluorescencji rentgenowskiej i analizy promieniowania gamma. Te dały wyniki zgodne z tym, że skały w miejscach lądowania były bazaltami, w tym bazaltami toleitycznymi i wysoce alkalicznymi. Uważa się, że lądowniki wylądowały na równinach, których sygnatura radarowa przypomina lawę bazaltową. Stanowią one około 80% powierzchni Wenus. Niektóre lokalizacje wykazują wysoki współczynnik odbicia zgodny z niezwietrzałym bazaltem, co wskazuje na wulkanizm bazaltowy w ciągu ostatnich 2,5 miliona lat.
Mars
Bazalt jest również pospolitą skałą na powierzchni Marsa , jak określono na podstawie danych przesłanych z powierzchni planety oraz marsjańskich meteorytów .
Westa
Analiza zdjęć Westy z Teleskopu Kosmicznego Hubble'a sugeruje, że ta asteroida ma bazaltową skorupę pokrytą zbrektowanym regolitem pochodzącym ze skorupy. Dowody z teleskopów naziemnych i misji Dawn sugerują, że Westa jest źródłem meteorytów HED , które mają właściwości bazaltowe. Westa jest głównym autorem inwentarza bazaltowych asteroid głównego Pasa Asteroid.
ja
Wypływy lawy reprezentują główny teren wulkaniczny na Io . Analiza z sondy Voyager doprowadziła naukowców do przekonania, że przepływy te składały się głównie z różnych związków stopionej siarki. Jednak późniejsze badania w podczerwieni na Ziemi i pomiary ze statku kosmicznego Galileo wskazują, że przepływy te składają się z lawy bazaltowej o składzie maficznym do ultramaficznego. Wniosek ten opiera się na pomiarach temperatury „gorących punktów” Io lub miejsc emisji ciepła, które sugerują temperatury co najmniej 1300 K, a niektóre nawet 1600 K. Wstępne szacunki sugerujące temperatury erupcji zbliżające się do 2000 K okazały się od tego czasu przeszacowane, ponieważ do modelowania temperatur zastosowano niewłaściwe modele termiczne.
Zmiana bazaltu
Zwietrzenie
W porównaniu ze skałami granitowymi odsłoniętymi na powierzchni Ziemi, wychodnie bazaltowe wietrzeją stosunkowo szybko. Odzwierciedla to zawartość w nich minerałów, które krystalizowały w wyższych temperaturach iw środowisku uboższym w parę wodną niż granit. Minerały te są mniej stabilne w chłodniejszym, bardziej wilgotnym środowisku na powierzchni Ziemi. Drobniejsze ziarno bazaltu i szkło wulkaniczne, które czasami znajduje się między ziarnami, również przyspieszają wietrzenie. Wysoka zawartość żelaza w bazalcie powoduje, że zwietrzałe powierzchnie w wilgotnym klimacie gromadzą grubą skorupę hematytu lub innych tlenków i wodorotlenków żelaza, barwiąc skałę na kolor od brązowego do rdzawoczerwonego. Ze względu na niską zawartość potasu w większości bazaltów, wietrzenie przekształca bazalt w glinę bogatą w wapń ( montmorylonit ), a nie w glinę bogatą w potas ( illit ). Dalsze wietrzenie, szczególnie w klimacie tropikalnym, przekształca montmorylonit w kaolinit lub gibbsyt . W ten sposób powstaje charakterystyczna tropikalna gleba znana jako lateryt . Ostatecznym produktem wietrzenia jest boksyt , główna ruda aluminium.
Wietrzenie chemiczne uwalnia również łatwo rozpuszczalne w wodzie kationy, takie jak wapń , sód i magnez , które nadają obszarom bazaltowym silną zdolność buforowania przed zakwaszeniem . Wapń uwalniany przez bazalty wiąże CO 2 z atmosfery tworząc CaCO 3 działając w ten sposób jako pułapka na CO 2 .
Metamorfizm
Intensywne ciepło lub duże ciśnienie przekształcają bazalt w jego odpowiedniki w skałach metamorficznych . W zależności od temperatury i ciśnienia metamorfizmu mogą to być zieleń , amfibolit lub eklogit . Bazalty są ważnymi skałami w regionach metamorficznych, ponieważ mogą dostarczyć istotnych informacji na temat warunków metamorfizmu , które wpłynęły na region.
Zmetamorfizowane bazalty są ważnymi żywicielami różnych rud hydrotermalnych , w tym złóż złota, miedzi i masywnych siarczków wulkanogennych .
Życie na skałach bazaltowych
Powszechne cechy korozji podwodnego bazaltu wulkanicznego sugerują, że aktywność drobnoustrojów może odgrywać znaczącą rolę w wymianie chemicznej między skałami bazaltowymi a wodą morską. Znaczne ilości zredukowanego żelaza Fe(II) i manganu Mn(II) obecne w skałach bazaltowych stanowią potencjalne źródło energii dla bakterii . Niektóre bakterie utleniające Fe (II) wyhodowane z powierzchni siarczku żelaza mogą również rosnąć ze skałą bazaltową jako źródłem Fe (II). Bakterie utleniające Fe i Mn zostały wyhodowane ze zwietrzałych podwodnych bazaltów Kamaʻehuakanaloa Seamount (dawniej Loihi). Wpływ bakterii na zmianę składu chemicznego szkła bazaltowego (a tym samym skorupy oceanicznej ) i wody morskiej sugeruje, że te interakcje mogą prowadzić do zastosowania kominów hydrotermalnych do powstania życia .
Używa
Bazalt jest używany w budownictwie (np. jako cegiełki lub do robót ziemnych ), do wyrobu kostki brukowej (z bazaltu kolumnowego) oraz do wyrobu posągów . Ogrzewanie i wytłaczanie bazaltu daje wełnę kamienną , która może być doskonałym izolatorem termicznym .
Sekwestracja węgla w bazalcie była badana jako sposób usuwania z atmosfery dwutlenku węgla wytwarzanego w wyniku industrializacji człowieka. Podwodne złoża bazaltu, rozsiane w morzach na całym świecie, mają tę dodatkową zaletę, że woda stanowi barierę dla ponownego uwalniania CO 2 do atmosfery.
Zobacz też
- Bazaltowa struktura wachlarzowa - Formacja skalna złożona z połączonych kolumnowo bazaltowych kolumn, które zapadły się w kształt wachlarza
- Włókno bazaltowe - Włókna strukturalne przędzone ze stopionego bazaltu
- Wulkanizm bimodalny - Erupcja law mafijnych i felsowych z jednego centrum wulkanicznego
- Plutonizm - teoria geologiczna, zgodnie z którą ziemskie skały magmowe powstały w wyniku zestalenia się stopionego materiału
- Topnienie polibaryczne - sposób powstawania magmy bazaltowej
- Wulkan tarczowy - Niskoprofilowy wulkan zwykle utworzony prawie w całości z płynnej lawy
- Spilit - Drobnoziarnista skała magmowa, powstająca w wyniku przekształcenia oceanicznego bazaltu
- Sideromelane - Szkliste bazaltowe szkło wulkaniczne
- Wulkan – Pęknięcie skorupy planety, które umożliwia wydostawanie się lawy, popiołu i gazów spod powierzchni
-
Portal geologiczny
Źródła
- Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrologia: magmowa, osadowa i metamorficzna (wyd. 2). Nowy Jork: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-2438-4 .
- Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). Pochodzenie skał osadowych (wyd. 2). Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. ISBN 978-0-13-642710-0 .
- Crawford, AJ (1989). Boninici . Londyn: Unwin Hyman. ISBN 978-0-04-445003-0 .
- Hyndman, Donald W. (1985). Petrologia skał magmowych i metamorficznych (wyd. 2). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-031658-4 .
- Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius S. Jr. (1993). Podręcznik mineralogii: (według Jamesa D. Dany) (wyd. 21). Nowy Jork: Wiley. ISBN 978-0-471-57452-1 .
- Levin, Harold L. (2010). Ziemia w czasie (wyd. 9). Hoboken, NJ: J. Wiley. ISBN 978-0-470-38774-0 .
- Lillie, Robert J. (2005). Parki i płyty: geologia naszych parków narodowych, pomników i wybrzeży (wyd. 1). Nowy Jork: WW Norton. ISBN 978-0-393-92407-7 .
- Macdonald, Gordon A.; Abbott, Agatin T.; Peterson, Frank L. (1983). Wulkany w morzu: geologia Hawajów (wyd. 2). Honolulu: University of Hawaii Press. ISBN 978-0-8248-0832-7 .
- McBirney, Aleksander R. (1984). Petrologia magmowa . San Francisco, Kalifornia: Freeman, Cooper. ISBN 978-0-19-857810-9 .
- Parfitt, Elisabeth Ann; Parfitt, Liz; Wilson, Lionel (2008). Podstawy wulkanologii fizycznej . Wileya. ISBN 978-0-632-05443-5 .
- Philpotts, Anthony R.; Ague, Jay J. (2009). Zasady petrologii magmowej i metamorficznej (wyd. 2). Cambridge, Wielka Brytania: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-88006-0 .
- Schmincke, Hans-Ulrich (2003). Wulkanizm . Berlin: Springer. ISBN 978-3-540-43650-8 .
Dalsza lektura
- Franciszek, Piotr; Oppenheimer, Clive (2003). Wulkany (wyd. 2). Oksford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-925469-9 .
- Gill, Robin (2010). Skały i procesy magmowe: praktyczny przewodnik . Chichester, West Sussex, Wielka Brytania: Wiley-Blackwell. ISBN 978-1-4443-3065-6 .
- Hall, Anthony (1996). Petrologia magmowa . Harlow: Longman naukowy i techniczny. ISBN 978-0-582-23080-4 .
- Siegesmund, Zygfryd; Snethlage, Rolf, wyd. (2013). Kamień we właściwościach architektonicznych, trwałość (wyd. 3). Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-662-10070-7 .
- Młody, Davis A. (2003). Umysł nad magmą: historia petrologii magmowej . Princeton, NJ: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-10279-5 .
Linki zewnętrzne
- Kolumny bazaltowe
- Bazalt w Irlandii Północnej zarchiwizowano 24 lutego 2021 r. w Wayback Machine
- Interfejs lawa-woda
- PetDB, petrologiczna baza danych
- Petrologia skał księżycowych i bazaltów Mare
- Poduszka lawa USGS
|
Rodzaje bazaltów
| |
|---|---|
| Bazalty według ustawienia tektonicznego | |
| Bazalty według formy i przepływu | |
| Bazalty według chemii | |
| Ważne minerały | |
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|
