Bazalt -Basalt

Bazalt
Skały magmowe
BazaltUSGOV.jpg
Kompozycja
Podstawowy Mafic : plagioklaz , amfibol i piroksen
Wtórny Czasami skalenia lub oliwin

Bazalt ( UK : / ˈ b æ s ɔː l t , - ə l t / ; US : / b ə ˈ s ɔː l t , ˈ b s ɔː l t / ) jest afanityczną (drobnoziarnistą) wylewną skałą magmową z gwałtownego chłodzenia lawy o niskiej lepkości bogatej w magnez i żelazo (lawa) wyeksponowana 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 . Erupcja lawy bazaltowej jest obserwowana przez geologów przy około 20 wulkanach rocznie. Bazalt jest również ważnym typem skały na innych ciałach planetarnych Układu Słonecznego . Na przykład większość równin Wenus , które pokrywają ~80% powierzchni, są bazaltowe; maria księżycowa to równiny powodziowo-bazaltowej lawy ; 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 duże obszary przed ochłodzeniem i zestaleniem. Bazalty powodziowe to grube sekwencje wielu takich przepływów, które mogą obejmować setki tysięcy kilometrów kwadratowych i stanowią najbardziej obszerną ze wszystkich formacji wulkanicznych.

Uważa się, że bazaltowe magmy na Ziemi pochodzą z górnego płaszcza . W ten sposób chemia bazaltów dostarcza wskazówek dotyczących procesów zachodzących głęboko we wnętrzu Ziemi .

Definicja i charakterystyka

Diagram QAPF z polem bazalt/andezyt podświetlony na żółto. Bazalt różni się od andezytu SiO 2  < 52%.
Bazalt jest polem B w klasyfikacji TAS .
Bazalt pęcherzykowy w Sunset Crater w Arizonie. Ćwierć amerykańska (24 mm) dla skali.
Kolumnowy bazalt płynie w Parku Narodowym Yellowstone , USA

Geolodzy klasyfikują skały magmowe według ich zawartości minerałów, gdy tylko jest to możliwe, przy czym szczególnie ważne są względne procenty objętościowe kwarcu , skalenia alkalicznego , plagioklazu i skalenia ( QAPF ). Afanityczna ( drobnoziarnista ) skała magmowa jest klasyfikowana jako bazalt, gdy jej frakcja QAPF składa się z mniej niż 10% skaleni i mniej niż 20% kwarcu, przy czym plagioklaz stanowi co najmniej 65% jej zawartości skalenia. To umieszcza bazalt w polu bazalt/andezyt diagramu QAPF. Bazalt różni się ponadto od andezytu zawartością krzemionki poniżej 52%.

Często nie jest praktyczne określenie składu mineralnego skał wulkanicznych ze względu na ich bardzo drobny uziarnienie, a następnie geolodzy klasyfikują skały chemicznie, przy czym szczególnie ważna jest całkowita zawartość tlenków metali alkalicznych i krzemionki ( TAS ). Bazalt jest wtedy 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 jako mafijna .

Bazalt ma zwykle kolor od ciemnoszarego do czarnego, ze względu na wysoką zawartość augitu lub innych ciemnych minerałów piroksenu , ale może wykazywać szeroki zakres cieniowania. Niektóre bazalty są dość jasne ze względu na wysoką zawartość plagioklazów i są one czasami określane jako leukobazalty . Lżejszy bazalt może być trudny do odróżnienia od andezytu , ale powszechną zasadą praktyczną , stosowaną w badaniach terenowych , jest to, że bazalt ma wskaźnik barwy 35 lub większy.

Właściwości fizyczne 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 bazaltowej magmy jest stosunkowo niska, około 104 do 105 cP , chociaż jest to wciąż wiele rzędów wielkości wyższa niż wody (która ma lepkość około 1 cP). Lepkość bazaltowej magmy jest podobna do lepkości keczupu .

Bazalt jest często porfirowy , zawiera większe kryształy ( fenokryształy ) utworzone przed wytłaczaniem , które wyniosło magmę na powierzchnię , osadzone w drobnoziarnistej matrycy . Te fenokryształy są zwykle z augitu, oliwinu lub bogatego w wapń plagioklazu, które mają najwyższe temperatury topnienia z typowych minerałów , które mogą krystalizować ze stopu i dlatego jako pierwsze tworzą stałe kryształy.

Bazalt często zawiera pęcherzyki , które powstają, gdy rozpuszczone gazy wydostają się z magmy, gdy ulega ona dekompresji podczas zbliżania się do powierzchni, a wybuchająca lawa zestala się, zanim gazy zdążą uciec. Kiedy pęcherzyki stanowią znaczną część objętości skały, skała jest określana jako scoria .

Termin bazalt jest czasami stosowany do płytkich , natrętnych skał o składzie typowym dla bazaltu, ale skały o tym składzie z fanerytyczną (grubszą) masą gruntową są bardziej właściwie określane jako diabaz (zwany również dolerytem) lub, gdy są bardziej gruboziarniste ( kryształy o średnicy ponad 2 mm), jako gabro . Diabaz i gabro są więc hipobisalnymi i plutonowymi odpowiednikami bazaltu.

Bazalt kolumnowy na Wzgórzu Szent György, Węgry

W hadeiku , archainie i wczesnym proterozoiku chemia wybuchających magm była znacząco różna od dzisiejszej, ze względu na niedojrzałe zróżnicowanie skorupy ziemskiej i astenosfery . Te ultramaficzne skały wulkaniczne, o zawartości krzemionki (SiO 2 ) poniżej 45%, są zwykle klasyfikowane jako komatyty .

Etymologia

Słowo „bazalt” ostatecznie pochodzi od późnołacińskich bazaltów , błędnej pisowni łacińskich bazanitów „bardzo twardy kamień”, który został zaimportowany ze starożytnej greki βασανίτης ( bazanity ), od βάσανος ( basanos , „ kamień probierczy ”). Współczesny termin petrologiczny bazalt , opisujący szczególny skład skał pochodzących z lawy, wywodzi się z użycia go przez Georgiusa Agricola w 1546 r. w jego dziele De Natura Fossilium . Agricola nałożył „bazalt” na wulkaniczną czarną skałę pod zamkiem biskupa miśnieńskiego Stolpen , uważając, że jest to to samo, co „basaniten” opisany przez Pliniusza Starszego w roku 77 w Naturalis Historiae .

Rodzaje

Duże masy muszą powoli stygnąć, aby utworzyć wielokątny wzór połączenia, jak tutaj na Grobli Olbrzyma w Irlandii Północnej
Kolumny bazaltowe w pobliżu Bazaltove , Ukraina

Na Ziemi większość bazaltu powstała w wyniku dekompresji i stopienia płaszcza . Wysokie ciśnienie w górnym płaszczu (ze względu na ciężar leżącej na nim skały ) podnosi temperaturę topnienia skały płaszcza, tak że prawie cały górny płaszcz jest stały. Jednak skała płaszcza jest ciągliwa (stała skała powoli odkształca się pod wpływem dużych naprężeń). Kiedy siły tektoniczne powodują pełzanie w górę gorącej skały płaszcza, spadek ciśnienia na wznoszącej się skale może spowodować spadek jej temperatury topnienia na tyle, aby skała uległa częściowemu stopieniu . To wytwarza bazaltową magmę.

Topienie dekompresyjne może wystąpić w różnych ustawieniach tektonicznych. Należą do nich strefy ryftów kontynentalnych, na grzbietach śródoceanicznych, nad gorącymi punktami oraz w basenach załukowych . Bazalt jest również produkowany w strefach subdukcji , gdzie skała płaszcza wznosi się w klin płaszcza nad opadającą płytą. Topnienie dekompresyjne w tym ustawieniu jest wzmacniane przez dalsze obniżanie temperatury topnienia przez parę wodną i inne substancje lotne uwalniane z płyty. Każde takie ustawienie daje bazalt o charakterystycznych cechach.

  • Bazalt toleityczny jest stosunkowo bogaty w żelazo , a 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 rzeki Columbia .
    • Bazalt wysoko- i niskotytanowy. Skały bazaltowe są w niektórych przypadkach klasyfikowane po zawartości tytanu (Ti) w odmianach High-Ti i Low-Ti. Bazalt High-Ti i Low-Ti został wyróżniony w pułapkach Paraná i Etendeka oraz pułapkach Emeishan .
    • Bazalt Mid-ocean ridge (MORB) jest toleitycznym bazaltem, który występuje powszechnie tylko na grzbietach oceanicznych i charakteryzuje się niską zawartością niezgodnych pierwiastków . Chociaż wszystkie MORB są chemicznie podobne, geolodzy uznają, że różnią się znacznie pod względem uszczuplenia w niekompatybilnych pierwiastkach. Ich obecność w bliskim sąsiedztwie wzdłuż grzbietów śródoceanicznych jest interpretowana jako dowód na niejednorodność płaszcza.
      • E-MORB, wzbogacony MORB, jest stosunkowo niewyczerpany w niekompatybilnych pierwiastkach. Kiedyś uważano, że E-MORB jest typowym gorącym punktem wzdłuż grzbietów śródoceanicznych, takich jak Islandia, ale obecnie wiadomo, że występuje w wielu miejscach wzdłuż grzbietów śródoceanicznych.
      • N-MORB, normalny MORB, ma średnią zawartość niezgodnych pierwiastków.
      • D-MORB, zubożony MORB, jest wysoce zubożony w niekompatybilne elementy.
  • Bazalt alkaliczny jest stosunkowo bogaty w metale alkaliczne. Jest niedosycony krzemionką i może zawierać skalenie alkaliczne , flogopit i kaersutytu . Augyt w bazaltach alkalicznych to augit wzbogacony w tytan, a pirokseny o niskiej zawartości wapnia nigdy nie występują. Są one charakterystyczne dla ryftowania kontynentalnego i wulkanizmu hotspot.
  • Bazalt wysokoglinowy zawiera więcej niż 17% tlenku glinu (Al 2 O 3 ) i jest pośrednim składem pomiędzy bazaltem toleitycznym a bazaltem alkalicznym. Jego stosunkowo bogaty w tlenek glinu skład opiera się na skałach bez fenokryształów plagioklazów . Reprezentują one niski koniec krzemionki serii magmy wapniowo-alkalicznej i są charakterystyczne dla łuków wulkanicznych powyżej stref subdukcji.
  • Boninit to bogata w magnez forma bazaltu, która wybucha na ogół w basenach łukowych , wyróżnia się niską zawartością tytanu i składem pierwiastków śladowych.
  • Bazalty na wyspach oceanicznych obejmują zarówno toleity, jak i bazalty alkaliczne, przy czym toleit dominował na początku erupcyjnej historii wyspy. Te bazalty charakteryzują się podwyższoną koncentracją niekompatybilnych pierwiastków. Sugeruje to, że skała ich płaszcza źródłowego wytwarzała w przeszłości niewiele magmy (jest niezużyta ).

Petrologia

Mikrofotografia cienkiego odcinka bazaltu z Bazaltove na Ukrainie

Mineralogia bazaltu charakteryzuje się przewagą skalenia plagioklazy wapniowej i piroksenu . Istotnym składnikiem może być również oliwin . Minerały akcesoryjne obecne w stosunkowo niewielkich ilościach to tlenki żelaza i tlenki żelazowo-tytanowe, takie jak magnetyt , ulvöspinel i ilmenit . Ze względu na obecność takich minerałów tlenkowych bazalt może uzyskiwać silne sygnatury magnetyczne podczas chłodzenia, a badania paleomagnetyczne szeroko wykorzystywały bazalt.

W bazalcie toleitycznym , piroksen ( augit i ortopiroksen lub pigeonit ) oraz bogaty w wapń plagioklaz są powszechnymi minerałami fenokrystalicznymi. Oliwin może być również fenokryształem, a jeśli jest obecny, może mieć obwódki z gołębiem. Grunt zawiera kwarc śródmiąższowy , trydymit lub krystobalit . Oliwinowy bazalt toleityczny zawiera augit i ortopiroksen lub pigeonit z dużą ilością oliwinu, ale oliwin może mieć obwódki piroksenu i jest mało prawdopodobne, aby był obecny w masie gruntowej .

Alkaliczne bazalty zazwyczaj zawierają zespoły mineralne, które nie zawierają ortopiroksenu, ale zawierają oliwin. Fenokryształy skalenia zazwyczaj mają skład od labradorytu do andezyny . Augyt jest bogaty w tytan w porównaniu z augitem w bazalcie toleitycznym. Minerały, takie jak skaleń alkaliczny , leucyt , nefelin , sodalit , mika flogopitowa i apatyt mogą być obecne w masie gruntowej.

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 bazaltów toleitycznych powstaje na głębokości około 50-100 km w obrębie płaszcza. Wiele bazaltów alkalicznych może powstać na większych głębokościach, być może nawet do 150-200 km. Pochodzenie bazaltu o wysokiej zawartości tlenku glinu nadal budzi kontrowersje, a spór dotyczy tego, czy jest to pierwotny stop , czy też pochodzi z innych rodzajów bazaltu przez frakcjonowanie.

Geochemia

W stosunku do większości pospolitych skał magmowych, składy bazaltowe są bogate w MgO i CaO oraz ubogie w SiO 2 i tlenki alkaliczne tj. Na 2 O + K 2 O , zgodne z ich klasyfikacją TAS . Bazalt zawiera więcej krzemionki niż pikrobazalt i większość bazanitów i tefrytów , ale mniej niż bazaltowy andezyt . Bazalt ma niższą całkowitą zawartość tlenków alkalicznych niż trachybazalt oraz większość bazanów i tefrytów.

Bazalt ma na ogół skład 45-52 % wag . SiO 2 , 2-5 % wag. wszystkich zasad, 0,5-2,0% wag. TiO 2 , 5-14% wag . FeO i 14% wag. lub więcej Al 2 O 3 . Zawartość CaO jest zwykle bliska 10% wag., a MgO zwykle w zakresie 5 do 12% wag.

Bazalty wysokoglinowe mają zawartość glinu 17-19% wag. Al 2 O 3 ; boninity zawierają do 15 procent magnezu (MgO). Rzadkie skały maficzne bogate w skalenie , podobne do bazaltów alkalicznych, mogą zawierać 12% lub więcej Na 2 O + K 2 O.

Obfitość lantanowców lub pierwiastków ziem rzadkich (REE) może być użytecznym narzędziem diagnostycznym pomagającym wyjaśnić historię krystalizacji minerałów w miarę ochładzania się stopu. W szczególności względna obfitość europu w porównaniu z innymi REE 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 grzbietów śródoceanicznych (MORB) i ich natrętne odpowiedniki, gabros, to charakterystyczne skały magmowe utworzone na grzbietach śródoceanicznych. Są to bazalty toleityczne, które mają szczególnie niską zawartość zasad i niekompatybilnych pierwiastków śladowych, i mają stosunkowo płaskie wzorce REE znormalizowane do wartości płaszcza lub chondrytu . W przeciwieństwie do tego, bazalty alkaliczne mają znormalizowane wzorce wysoce wzbogacone w lekki REE oraz z większą ilością REE i innych niekompatybilnych pierwiastków. Ponieważ bazalt MORB jest uważany za klucz do zrozumienia tektoniki płyt , jego skład został dokładnie przebadany. Chociaż kompozycje MORB są charakterystyczne w stosunku do przeciętnych kompozycji bazaltów wyerwanych w innych środowiskach, nie są one jednolite. Na przykład, składy zmieniają się wraz z położeniem wzdłuż Grzbietu Śródatlantyckiego , a składy określają również różne zasięgi w różnych basenach oceanicznych. Bazalty z grzbietów śródoceanicznych podzielono na odmiany takie jak normalne (NMORB) i nieco bardziej wzbogacone w elementy niekompatybilne (EMORB).

Proporcje izotopowe pierwiastków takich jak stront , neodym , ołów , hafn i osm w bazaltach były szeroko badane, aby dowiedzieć się o ewolucji płaszcza Ziemi . Wielką wartość mają również stosunki izotopowe gazów szlachetnych , takich jak 3 He / 4 He: np. dla bazaltów proporcje wahają się od 6 do 10 dla bazaltu toleitycznego z grzbietów śródoceanicznych (znormalizowane do wartości atmosferycznych), ale do 15-24 i więcej dla bazaltów oceanicznych wyspiarskich, które uważa się za pochodzące z pióropuszy płaszcza .

Skały źródłowe dla częściowych wytopów, które wytwarzają magmę bazaltową, prawdopodobnie obejmują zarówno perydotyt , jak i piroksenit .

Morfologia i tekstury

Aktywny przepływ lawy bazaltowej

Kształt, struktura i tekstura bazaltu są dowodem na to, jak i gdzie wybuchł – na przykład w morzu, w wybuchowej erupcji żużlu lub jako pełzający strumień lawy pahoehoe , klasyczny obraz hawajskich erupcji bazaltowych.

Erupcje podpowietrzne

Bazalt, który wybucha pod gołym niebem (tj. podpowietrznie ) tworzy trzy różne typy osadów lawowych lub wulkanicznych: scoria ; popiół lub żużel ( breccia ); i lawy.

Bazalt na wierzchołkach podpowietrznych strumieni lawy i stożki żużlowe często będzie silnie pęcherzykowaty , nadając skale lekką „pieniącą się” teksturę. Żużle bazaltowe są często czerwone, zabarwione utlenionym żelazem pochodzącym z zwietrzałych minerałów bogatych w żelazo, takich jak piroksen .

Typy Aʻā blokowych strumieni żużlu i brekcji z gęstej, lepkiej lawy bazaltowej są powszechne na Hawajach. Pahoehoe jest bardzo płynną, gorącą formą bazaltu, która ma tendencję do tworzenia cienkich fartuchów stopionej lawy, które wypełniają zagłębienia i czasami tworzą jeziora lawy . Rurki lawowe są typowymi cechami erupcji pāhoehoe.

Tuf bazaltowy lub skały piroklastyczne są mniej powszechne niż bazaltowe strumienie lawy. Zwykle bazalt jest zbyt gorący i płynny, aby wytworzyć ciśnienie wystarczające do wytworzenia wybuchowych erupcji lawy, ale czasami zdarza się to poprzez uwięzienie lawy w gardle wulkanicznym i nagromadzenie gazów wulkanicznych . Hawajski wulkan Mauna Loa wybuchł w ten sposób w XIX wieku, podobnie jak Mount Tarawera w Nowej Zelandii podczas gwałtownej erupcji w 1886 roku. Wulkany Maar są typowe dla małych tufów bazaltowych, utworzonych przez wybuchową erupcję bazaltu przez skorupę, tworzącą fartuch z mieszanej brekcji bazaltowej i ściennej oraz wachlarz tufu bazaltowego dalej od wulkanu.

Struktura migdałowata jest powszechna w reliktowych pęcherzykach i często spotykane są pięknie skrystalizowane gatunki zeolitów , kwarcu lub kalcytu .

Bazalt kolumnowy
Grobla Olbrzyma w Irlandii Północnej
Bazalt kolumnowy łączony w Turcji
Bazalt kolumnowy na przylądku Stolbchaty , Rosja

Podczas chłodzenia gęstego strumienia lawy powstają skurcze lub pęknięcia. Jeśli przepływ chłodzi się stosunkowo szybko, powstają znaczne siły skurczu . Chociaż przepływ może kurczyć się w wymiarze pionowym bez pękania, nie może łatwo dostosować się do kurczenia w kierunku poziomym, chyba że tworzą się pęknięcia; Rozległa sieć pęknięć, która się rozwija, powoduje powstawanie kolumn . Struktury te są przeważnie sześciokątne w przekroju, ale można zaobserwować wielokąty o trzech do dwunastu lub więcej bokach. Wielkość kolumn jest luźno zależna od szybkości chłodzenia; bardzo szybkie chłodzenie może skutkować bardzo małymi (<1 cm średnicy) kolumnami, podczas gdy powolne chłodzenie jest bardziej prawdopodobne, aby wytworzyć duże kolumny.

Erupcje okrętów podwodnych

Bazalt poduszkowy na dnie Pacyfiku

Charakter podwodnych erupcji bazaltowych 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 stłumiona. Powyżej tej głębokości erupcje okrętów podwodnych są często wybuchowe, raczej wytwarzając skały piroklastyczne niż bazaltowe. Erupcje te, określane jako Surtseyan, charakteryzują się dużymi ilościami pary i gazu oraz tworzeniem dużych ilości pumeksu .

Bazalt poduszkowy

Kiedy bazalt wybucha pod wodą lub spływa do morza, kontakt z wodą ochładza powierzchnię, a lawa tworzy charakterystyczny kształt poduszki , przez którą gorąca lawa pęka, tworząc kolejną poduszkę. Ta „poduszkowa” tekstura jest bardzo powszechna w podwodnych przepływach bazaltowych i jest diagnostyką podwodnego środowiska erupcji, gdy zostanie znaleziona w starożytnych skałach. Poduszki zazwyczaj składają się z drobnoziarnistego rdzenia ze szklistą skórką i mają łączenie promieniowe. Wielkość poszczególnych poduszek waha się od 10 cm do kilku metrów.

Kiedy lawa pāhoehoe wchodzi do morza, zwykle tworzy poduszkowe bazalty. Jednakże, gdy ʻaʻā wchodzi do oceanu, tworzy stożek przybrzeżny , małe nagromadzenie gruzu w kształcie stożka, które powstaje, gdy blokowata lawa ʻaʻa wchodzi do wody i eksploduje z nagromadzonej pary.

Wyspa Surtsey na Oceanie Atlantyckim to bazaltowy wulkan, który przebił powierzchnię oceanu w 1963 roku. Początkowa faza erupcji Surtsey była wysoce wybuchowa, ponieważ magma była dość płynna, powodując rozerwanie skały przez wrzącą parę tuf i stożek żużlowy. To następnie przeniosło się do typowego zachowania typu pahoehoe.

Szkło wulkaniczne może być obecne, szczególnie w postaci skórek na szybko schłodzonych powierzchniach strumieni lawy i jest powszechnie (ale nie wyłącznie) związane z erupcjami podwodnymi.

Bazalt poduszkowy jest również wytwarzany przez niektóre subglacjalne erupcje wulkaniczne.

Dystrybucja

Ziemia

Bazalt jest najpopularniejszym typem skał wulkanicznych na Ziemi, stanowiącym ponad 90% wszystkich skał wulkanicznych na naszej planecie. Części skorupy tektonicznej oceanicznych płyt tektonicznych składają się głównie z bazaltu, wytwarzanego z wyrastającego płaszcza znajdującego się poniżej grzbietów oceanicznych . Bazalt jest również główną skałą wulkaniczną na wielu wyspach oceanicznych , w tym na Hawajach , Wyspach Owczych i Reunion . Erupcja lawy bazaltowej jest obserwowana przez geologów przy około 20 wulkanach rocznie.

Bazalt jest skałą najbardziej typową dla dużych prowincji magmowych . Należą do nich kontynentalne bazalty powodziowe , najbardziej obszerne bazalty występujące na lądzie. Przykładami kontynentalnych bazaltów powodziowych są: Deccan Traps w Indiach , Chilcotin Group w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie , Paraná Traps w Brazylii, Siberian Traps w Rosji , prowincja Karoo z powodzi bazaltowych w Afryce Południowej oraz Columbia River Plateau w Waszyngtonie i Oregon .

Bazalt jest również powszechny wokół łuków wulkanicznych, szczególnie tych na cienkiej skorupie .

Starożytne bazalty prekambryjskie są zwykle znajdowane tylko w pasach fałdowych i nasuniętych i często są silnie przeobrażone. Są one znane jako pasy zieleni , ponieważ niskogatunkowy metamorfizm bazaltu wytwarza chloryt , aktynolit , epidot i inne zielone minerały.

Inne ciała w Układzie Słonecznym

Poza tworzeniem 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

Bazalt z oliwinu księżycowego zebrany przez astronautów Apollo 15

Ciemne obszary widoczne na ziemskim księżycu , księżycowej marii , to równiny powodzi bazaltowej lawy. Skały te zostały pobrane zarówno przez załogowy amerykański program Apollo, jak i robotyczny rosyjski program Luna i są reprezentowane wśród meteorytów księżycowych .

Bazalty księżycowe różnią się od swoich ziemskich odpowiedników głównie wysoką zawartością żelaza, która zwykle waha się od około 17 do 22% wag. FeO. Posiadają również szeroki zakres stężeń tytanu (obecnego w minerale ilmenicie ), od mniej niż 1% wag. TiO2 do około 13% wag. Tradycyjnie bazalty księżycowe klasyfikowano według zawartości tytanu, przy czym klasy określano jako high-Ti, low-Ti i very-low-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 egzotyczne tekstury i mineralogię, w szczególności metamorfizm szokowy , brak typowego dla bazaltów ziemskich utlenienia oraz zupełny brak uwodnienia . Większość bazaltów na Księżycu wybuchła między około 3 a 3,5 miliarda lat temu, ale najstarsze próbki mają 4,2 miliarda lat, a najmłodsze wypływy, w oparciu o metodę datowania wieku i liczenia kraterów , szacuje się na zaledwie 1,2 miliarda. Lata temu.

Wenus

W latach 1972-1985 pięć lądowników Venera i dwa VEGA z powodzeniem dotarły do ​​powierzchni Wenus i przeprowadziły pomiary geochemiczne przy użyciu fluorescencji rentgenowskiej i analizy promieniowania gamma. Zwróciły one wyniki zgodne z tym, że skała w miejscach lądowania była bazaltem, w tym bazaltem toleitycznym i wysoce zasadowym. Uważa się, że lądowniki wylądowały na równinach, których sygnatura radarowa odpowiada bazaltowej lawie. Stanowią one około 80% powierzchni Wenus. Niektóre lokalizacje wykazują wysoki współczynnik odbicia zgodny z niewietrzonym bazaltem, co wskazuje na bazaltowy wulkanizm w ciągu ostatnich 2,5 miliona lat.

Mars

Bazalt jest również pospolitą skałą na powierzchni Marsa , co potwierdzają dane przesyłane z powierzchni planety oraz meteoryty marsjańskie .

Westa

Analiza zdjęć Westy z Teleskopu Kosmicznego Hubble'a sugeruje, że ta asteroida ma bazaltową skorupę pokrytą zbrekcjowanym regolitem pochodzącym ze skorupy. Dowody z teleskopów naziemnych i misji Dawn sugerują, że Vesta jest źródłem meteorytów HED , które mają właściwości bazaltowe. Vesta jest głównym współtwórcą inwentaryzacji bazaltowych asteroid głównego Pasa Asteroid.

Io

Wypływy lawy stanowią główny teren wulkaniczny na Io . Analiza obrazów Voyagera doprowadziła naukowców do przekonania, że ​​przepływy te składały się głównie z różnych związków stopionej siarki. Jednak późniejsze ziemskie badania w podczerwieni i pomiary z sondy Galileo wskazują, że przepływy te składają się z bazaltowej lawy o składzie maficznym do ultramaficznym. Wniosek ten opiera się na pomiarach temperatury „gorących punktów” Io, czyli lokalizacji emisji termicznych, które sugerują temperatury co najmniej 1300 K, a niektóre nawet 1600 K. Wstępne szacunki sugerujące, że temperatury erupcji zbliżają się do 2000 K, okazały się być zawyżone, ponieważ do modelowania temperatur użyto niewłaściwych modeli termicznych.

Zmiana bazaltu

Zwietrzenie

Ta ściana skalna ukazuje ciemne żyły zmobilizowanego i wytrąconego żelaza w kaolinizowanym bazalcie w Hungen w rejonie Vogelsberg w Niemczech.
Kaolinizowany bazalt w pobliżu Hungen, Vogelsberg, Niemcy

W porównaniu ze skałami granitowymi odsłoniętymi na powierzchni Ziemi, wychodnie bazaltowe wietrzą stosunkowo szybko. Odzwierciedla to zawartość minerałów, które krystalizowały w wyższych temperaturach oraz w środowisku uboższym w parę wodną niż granit. Minerały te są mniej stabilne w chłodniejszym, wilgotniejszym środowisku na powierzchni Ziemi. Drobniejszy rozmiar ziaren bazaltu i szkło wulkaniczne, które czasami znajdują się między ziarnami, również przyspieszają wietrzenie. Wysoka zawartość żelaza w bazalcie powoduje, że na zwietrzałych powierzchniach w wilgotnym klimacie gromadzi się gruba skorupa hematytu lub innych tlenków i wodorotlenków żelaza, przebarwiając 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 ) zamiast 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 odpornym na warunki atmosferyczne jest boksyt , główna ruda aluminium.

Chemiczne wietrzenie uwalnia również łatwo rozpuszczalne w wodzie kationy, takie jak wapń , sód i magnez , które nadają obszarom bazaltowym silną zdolność buforową przed zakwaszeniem . Wapń uwalniany przez bazalty wiąże CO 2 z atmosfery tworząc CaCO 3 działając w ten sposób jako pułapka na CO 2 .

Metamorfizm

Metamorfizowany bazalt z zielonego pasa Archean w Michigan, USA. Minerały, które nadały pierwotnemu bazaltowi jego czarny kolor, zostały przeobrażone w minerały zielone.

Intensywne ciepło lub duże ciśnienie przekształca bazalt w jego metamorficzne odpowiedniki skalne. W zależności od temperatury i ciśnienia metamorfizmu mogą one obejmować zieleń , amfibolit lub eklogit . Bazalty są ważnymi skałami w regionach metamorficznych, ponieważ mogą dostarczyć istotnych informacji na temat warunków metamorfizmu , które wpłynęły na ten region.

Zmetamorfizowane bazalty są ważnymi żywicielami różnych rud hydrotermalnych , w tym złóż złota, miedzi i masywnych siarczków wulkanogenicznych .

Życie na bazaltowych skałach

Powszechne cechy korozji podwodnego bazaltu wulkanicznego sugerują, że aktywność mikrobiologiczna może odgrywać znaczącą rolę w wymianie chemicznej między skałami bazaltowymi a wodą morską. Znaczące 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 są również zdolne do wzrostu ze skałą bazaltową jako źródłem Fe(II). Bakterie utleniające Fe i Mn zostały wyhodowane ze zwietrzałych bazaltów podwodnych Loihi Seamount . Wpływ bakterii na zmianę składu chemicznego szkła bazaltowego (a tym samym skorupy oceanicznej ) i wody morskiej sugeruje, że interakcje te mogą prowadzić do zastosowania kominów hydrotermalnych do powstania życia .

Zastosowania

Kodeks Hammurabiego został wygrawerowany na 2,25 m (7 stóp 4 .)+12 cale) wysoka stela  bazaltowaz około 1750 roku p.n.e.

Bazalt wykorzystywany jest w budownictwie (np. jako klocki lub w podbudowie ), przy wykonywaniu kostki brukowej (z bazaltu kolumnowego) oraz przy wykonywaniu 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, produkowanego przez człowieka. Podwodne osady bazaltowe, rozproszone w morzach na całym świecie, mają tę dodatkową zaletę, że woda służy jako bariera dla ponownego uwalniania CO 2 do atmosfery.

Zobacz też

  • Bazaltowa struktura wachlarzowa  – formacja skalna składająca się z kolumnowo połączonych kolumn bazaltowych, które opadły w kształcie wachlarza
  • Włókno bazaltowe  – Włókna strukturalne przędzione z roztopionego bazaltu
  • Wulkanizm bimodalny  – erupcja lawy maficznej i felsowej z jednego centrum wulkanicznego
  • Plutonizm  – teoria geologiczna, według której ziemskie skały magmowe powstały w wyniku krzepnięcia stopionego materiału
  • Topienie polibaryczne  – sposób pochodzenia magmy bazaltowej
  • Wulkan tarczowy  – Wulkan o niskim profilu, zwykle utworzony prawie w całości z płynnej lawy
  • Spilite  – drobnoziarnista skała magmowa, powstała w wyniku przeobrażenia bazaltu oceanicznego
  • Sideromelan  – szkliste bazaltowe szkło wulkaniczne
  • Wulkan  – pęknięcie w skorupie planety, które umożliwia ucieczkę lawy, popiołu i gazów spod powierzchni

Bibliografia

Źródła

  • Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrologia: magmowe, osadowe i metamorficzne (wyd. 2). Nowy Jork: WH Freeman. Numer ISBN 978-0-7167-2438-4.
  • Blatt, Harvey; Middletona, Gerarda; Murray, Raymond (1980). Pochodzenie skał osadowych (wyd. 2). Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. Numer ISBN 978-0-13-642710-0.
  • Crawford, AJ (1989). Boninity . Londyn: Wygraj Hymana. Numer ISBN 978-0-04-445003-0.
  • Hyndman, Donald W. (1985). Petrologia skał magmowych i metamorficznych (wyd. 2). McGraw-Hill. Numer ISBN 978-0-07-031658-4.
  • Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius S., Jr. (1993). Podręcznik mineralogii: (za James D. Dana) (wyd. 21). Nowy Jork: Wiley. Numer ISBN 978-0-471-57452-1.
  • Levin, Harold L. (2010). Ziemia w czasie (wyd. 9). Hoboken, NJ: J. Wiley. Numer ISBN 978-0-470-38774-0.
  • Lillie, Robert J. (2005). Parki i płyty : geologia naszych parków narodowych, pomników i wybrzeży morskich (wyd. 1). Nowy Jork: WW Norton. Numer ISBN 978-0-393-92407-7.
  • Macdonald, Gordon A.; Abbott, Agatin T.; Peterson, Frank L. (1983). Wulkany w morzu: geologia Hawajów (wyd. 2). Honolulu: Wydawnictwo Uniwersytetu Hawajskiego. Numer ISBN 978-0-8248-0832-7.
  • McBirney, Alexander R. (1984). Petrologia magmowa . San Francisco, Kalifornia: Freeman, Cooper. Numer ISBN 978-0-19-857810-9.
  • Parfitt, Elisabeth Ann; Parfitt, Liz; Wilsona, Lionela (2008). Podstawy wulkanologii fizycznej . Wileya. Numer 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. Numer ISBN 978-0-521-88006-0.
  • Schmincke, Hans-Ulrich (2003). Wulkanizm . Berlin: Springer. Numer ISBN 978-3-540-43650-8.

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki