Vulkansk stein - Volcanic rock

Ignimbrite , en vulkansk stein som er avsatt av pyroklastiske strømmer

Vulkansk stein (ofte forkortet til vulkaner i vitenskapelige sammenhenger) er en stein dannet av lava som brøt ut fra en vulkan . Med andre ord skiller den seg fra annen vulkansk bergart ved å ha vulkansk opprinnelse. Som alle bergarter er begrepet vulkansk stein kunstig, og i naturen er vulkanske bergarter karakterisert i hypabyssal og metamorfe bergarter og utgjør et viktig element i noen sedimenter og sedimentære bergarter . Av disse grunner blir vulkaner og grunne hypabyssalbergarter ikke alltid behandlet som distinkte i geologi. I sammenheng med prekambrisk skjoldgeologi brukes uttrykket "vulkansk" ofte om det som er strengt metavulkaniske bergarter . Vulkanske bergarter og sediment som dannes fra magma som brøt ut i luften kalles "vulkansk plast", og dette er teknisk sedimentære bergarter.

Vulkanske bergarter er blant de vanligste bergartene på jordens overflate, spesielt i havene. På land er de veldig vanlige ved plategrenser og i flombasaltprovinser . Det er anslått at vulkanske bergarter dekker omtrent 8% av jordens nåværende landoverflate.

Kjennetegn

Innstilling og størrelse


Klassifisering av vulkansklastiske bergarter og sedimenter
Pyroklastisk avsetning
Clast størrelse i mm Pyroclast Primært ukonsolidert: tephra Primært konsolidert: pyroklastisk stein
> 64 mm Bombe, blokk Agglomerat, seng av blokker eller bombe, blokk tephra Agglomerat, pyroklastisk breccia
64 til 2 mm Lapillus Lag, seng av lapilli eller lapilli tephra Lapilli tuff
2 til 1/16 mm Grovt askekorn Grov aske Grov (asketuff)
<1/16 mm Fint askekorn (støvkorn) Fin aske (støv) Fin (aske) tuff (støvtuff)

Tekstur

Mikrofotografi av et vulkansk litisk fragment ( sandkorn ); øvre bilde er planpolarisert lys, nederste bilde er krysspolarisert lys, målingsboks på venstre senter er 0,25 millimeter.

Vulkanske bergarter er vanligvis finkornet eller afanitt til glass i tekstur. De inneholder ofte klaster av andre bergarter og fenokryster . Fenokryster er krystaller som er større enn matrisen og kan identifiseres med det blotte øyet . Rombeporfyr er et eksempel med store rombe formet phenocrysts innleiret i en meget finkornet grunnmasse.

Vulkanske bergarter har ofte en vesikulær tekstur forårsaket av hulrom etterlatt av flyktige stoffer fanget i smeltet lava . Pimpstein er en meget vesikulær stein produsert i eksplosive vulkanutbrudd .

Kjemi

De fleste moderne petrologer klassifiserer vulkanske bergarter, inkludert vulkanske bergarter, etter deres kjemi når de arbeider med opprinnelsen. Det faktum at forskjellige mineralogier og teksturer kan utvikles fra de samme innledende magmaene har ført til at petrologer har avhengig av kjemi for å se på en vulkansk bergart.

IUGS klassifisering av aphanitic vulkanske bergarter i henhold til deres relative alkali (Na 2 O + K 2 O) og silisiumdioksyd (SiO 2 ) vektinnhold. Blått område er omtrent der alkaliske bergarter plotter; gult område der subalkaliske bergarter plotter. Opprinnelig kilde: * Le Maitre, RW ( red. ); 1989 : En klassifisering av vulkanske bergarter og ordliste , Blackwell Science, Oxford.

Den kjemiske klassifiseringen av vulkanske bergarter er først basert på det totale innholdet av silisium og alkalimetaller ( natrium og kalium ) uttrykt som vektfraksjon av silika og alkalioksider ( K 2 O pluss Na 2 O ). Disse plasserer berget i et av feltene i TAS -diagrammet . Ultramafisk stein og karbonatitter har sin egen spesialiserte klassifisering, men disse forekommer sjelden som vulkanske bergarter. Noen felt i TAS -diagrammet er videre delt med forholdet mellom kaliumoksid og natriumoksid. Ytterligere klassifiseringer kan gjøres på grunnlag av andre komponenter, for eksempel aluminium eller jerninnhold.

Vulkanske bergarter er også stort sett delt inn i subalkaliske , alkaliske og peralkaliske vulkanske bergarter . Subalkaliske bergarter er definert som bergarter der

SiO 2 <-3.3539 × 10 −4 × A 6 + 1.2030 × 10 −2 × A 5 - 1.5188 × 10 −1 × A 4 + 8.6096 × 10 −1 × A 3 - 2.1111 × A 2 + 3.9492 × A + 39.0

hvor både silika og totalt alkalioksidinnhold (A) uttrykkes som molar fraksjon . Fordi TAS -diagrammet bruker vektfraksjon og grensen mellom alkalisk og subalkalisk stein er definert i form av molfraksjon, er posisjonen til denne kurven på TAS -diagrammet bare omtrentlig. Peralkaline vulkanske bergarter er definert som bergarter med Na 2- O + K 2 O> Al 2 O 3 , slik at noen av alkalioksider, må være til stede som ægirin eller natriumholdig amfibol snarere enn feltspat .

Kjemien til vulkanske bergarter er avhengig av to ting: den opprinnelige sammensetningen av den primære magmaen og den påfølgende differensiering. Differensiering av de fleste magma har en tendens til å øke innholdet av silika ( SiO 2 ), hovedsakelig ved krystallfraksjonering . Den første sammensetningen av de fleste magmaer er basaltisk , om enn små forskjeller i innledende sammensetninger kan resultere i flere differensieringsserier. Den vanligste av disse seriene er tholeiitic , calc-alkaline og alkaline .

Mineralogi

De fleste vulkanske bergarter deler en rekke vanlige mineraler . Differensiering av vulkanske bergarter har en tendens til å øke innholdet av silika (SiO 2 ) hovedsakelig ved fraksjonert krystallisering . Således er mer utviklet vulkanske bergarter har en tendens til å være rikere på mineraler med en høyere mengde av silisiumdioksyd slik som phyllo og tektosilikater inkludert feltspat, kvarts polymorfene og muskovitt . Selv om de fortsatt er dominert av silikater, har mer primitive vulkanske bergarter mineralsammensetninger med mindre silika, for eksempel olivin og pyroxener . Bowens reaksjonsserie forutsier korrekt dannelsesrekkefølge for de vanligste mineralene i vulkanske bergarter.

Noen ganger kan en magma plukke opp krystaller som krystalliserte seg fra en annen magma; disse krystallene kalles xenokryster . Diamanter funnet i kimberlitter er sjeldne, men velkjente xenokryster; kimberlittene lager ikke diamantene, men plukker dem opp og transporterer dem til overflaten av jorden.

Navngivning

Et afanittisk vulkansk sandkorn, med finkornet grunnmasse, sett under et petrografisk mikroskop
Vesikulær olivinbasalt fra La Palma (grønne fenokryster er olivin ).
Et stykke pimpstein på 15 centimeter (5,9 tommer) støttet av en rullet US $ 20-seddel demonstrerer dens meget lave tetthet.

Vulkanske bergarter er navngitt i henhold til både deres kjemiske sammensetning og tekstur. Basalt er en veldig vanlig vulkansk bergart med lavt silisiuminnhold . Rhyolite er en vulkansk stein med høyt silisiuminnhold. Rhyolite har silikainnhold som ligner på granitt, mens basalt er sammensatt lik gabbro . Mellom vulkanske bergarter inkluderer andesitt , dasitt , trachyte , og latite .

Pyroklastiske bergarter er et produkt av eksplosiv vulkanisme. De er ofte felsiske (høy i silika). Pyroklastiske bergarter er ofte et resultat av vulkansk rusk, for eksempel aske , bomber og tephra , og andre vulkanske ejecta . Eksempler på pyroklastiske bergarter er tuff og ignimbrite .

Grunne inntrengninger , som har struktur som ligner på vulkanske snarere enn plutoniske bergarter, regnes også for å være vulkanske, som skygger til subvulkanisk .

Begrepene lavestein og lavastein er mer brukt av markedsførere enn geologer, som sannsynligvis vil si "vulkansk stein" (fordi lava er en smeltet væske og stein er solid). "Lavastein" kan beskrive alt fra en sprø silisisk pimpstein til fast mafisk flytende basalt, og brukes noen ganger for å beskrive bergarter som aldri var lava , men ser ut som om de var det (for eksempel sedimentær kalkstein med oppløsningsgroper ). For å formidle noe om bergets fysiske eller kjemiske egenskaper, bør et mer spesifikt begrep brukes; en god leverandør vil vite hva slags vulkansk stein de selger.

Sammensetning av vulkanske bergarter

Et tysk eksempel på latitt , en type vulkansk stein

Underfamilien av bergarter som dannes fra vulkansk lava kalles vulkanske vulkanske bergarter (for å skille dem fra vulkanske bergarter som dannes fra magma under overflaten, kalt vulkanske plutoniske bergarter ).

Lavasene til forskjellige vulkaner, når de er avkjølt og herdet, varierer mye i utseende og sammensetning. Hvis en rhyolitt lavastrøm avkjøles raskt, kan den raskt fryse til et svart glassaktig stoff som kalles obsidian . Når den er fylt med gassbobler, kan den samme lava danne den svampete pimpstenen . Den får avkjøles sakte, og danner en lys, jevn, solid stein som kalles rhyolite.

Et utvalg av rhyolite
Basaltisk scoria fra Amsterdam -øya i Det indiske hav

Lavasene, som raskt har avkjølt seg i kontakt med luft eller vann, er stort sett finkrystallinske eller har i det minste finkornet grunnmasse som representerer den delen av den viskøse halvkrystallinske lavastrømmen som fremdeles var flytende i utbruddstidspunktet. På dette tidspunktet ble de bare utsatt for atmosfæretrykk, og dampen og andre gasser, som de inneholdt i store mengder, var fri for å slippe ut; mange viktige modifikasjoner oppstår fra dette, den mest slående er den hyppige tilstedeværelsen av mange damphulrom ( vesikulær struktur) som ofte trekkes ut til langstrakte former som deretter fylles opp med mineraler ved infiltrasjon ( amygdaloidal struktur).

Mens krystallisering pågikk mens massen fremdeles kryp fremover under jordoverflaten, er de siste dannede mineralene (i grunnmassen ) ofte arrangert i subparallelle svingete linjer som følger bevegelsesretningen (fluxion eller fluidal struktur)- og større tidlige mineraler som tidligere krystalliserte kan vise det samme arrangementet. De fleste lava faller betydelig under de opprinnelige temperaturene før de slippes ut. I sin oppførsel presenterer de en nær analogi til varme løsninger av salter i vann, som når de nærmer seg metningstemperaturen, først avsetter en avling av store, godt dannede krystaller (labilt stadium) og deretter utfeller skyer med mindre mindre perfekte krystallinske partikler (metastabilt stadium).

I vulkanske bergarter dannes vanligvis den første generasjonen av krystaller før lavaen har dukket opp til overflaten, det vil si under oppstigningen fra de underjordiske dypene til vulkanens krater. Det har ofte blitt bekreftet ved observasjon at ferskt utsendte lava inneholder store krystaller båret sammen i en smeltet, flytende masse. De store, velformede, tidlige krystallene ( fenokrystene ) sies å være porfyriske ; de mindre krystallene i den omkringliggende matrisen eller grunnmassen tilhører post-effusjonstrinnet. Mer sjelden er lavas helt smeltet i utkastet; de kan deretter avkjøles for å danne en ikke-porfyrittisk, finkrystallinsk stein, eller hvis raskere avkjølt i stor grad kan være ikke-krystallinsk eller glassaktig (glasslegemer som obsidian, takylyte , pitchstone ).

Et vanlig trekk ved glassete bergarter er tilstedeværelsen av avrundede kropper ( sfærulitter ), bestående av fine divergerende fibre som stråler ut fra et senter; de består av ufullkomne krystaller av feltspat, blandet med kvarts eller tridymitt ; lignende kropper produseres ofte kunstig i glass som får avkjøles sakte. Sjelden er disse sfærulittene hule eller består av konsentriske skjell med mellomrom mellom ( lithophysae ). Perlitisk struktur, også vanlig i glass, består av tilstedeværelsen av konsentriske avrundede sprekker på grunn av sammentrekning ved kjøling.

Vulkanske bergarter, Porto Moniz , Madeira

Fenokrystene eller porfyrittmineralene er ikke bare større enn i grunnmassen; ettersom matrisen fremdeles var flytende da de dannet seg, kunne de ta perfekte krystallinske former uten forstyrrelser av trykket fra tilstøtende krystaller. Det ser ut til at de har vokst raskt, ettersom de ofte er fylt med innhyllinger av glassaktig eller fint krystallinsk materiale som bakken. Mikroskopisk undersøkelse av fenokrystene avslører ofte at de har hatt en kompleks historie. Svært ofte viser de lag med ulik sammensetning, indikert med variasjoner i farge eller andre optiske egenskaper; dermed kan augite være grønn i midten omgitt av forskjellige nyanser av brunt; eller de kan være lysegrønne sentralt og mørkere grønne med sterk pleokroisme (aegirin) i periferien.

I feltspatene er senteret vanligvis rikere på kalsium enn de omkringliggende lagene, og påfølgende soner kan ofte noteres, hver mindre kalsiske enn de i den. Fenokryster av kvarts (og av andre mineraler), i stedet for skarpe, perfekte krystallinske ansikter, kan vise avrundede korroderte overflater, med spissene stumpe og uregelmessige tungelignende fremspring av matrisen inn i krystallets substans. Det er klart at etter at mineralet hadde krystallisert, ble det delvis igjen oppløst eller korrodert på et tidspunkt før matrisen størknet.

Korroderte fenokryster av biotitt og hornblende er svært vanlige i noen lavas; de er omgitt av svarte felger av magnetitt blandet med lysegrønn augitt. Hornblende eller biotittstoffet har vist seg ustabilt på et bestemt konsolideringsstadium, og har blitt erstattet av en paramorf av augitt og magnetitt, som delvis eller helt kan erstatte det opprinnelige krystallet, men fortsatt beholder sine karakteristiske konturer.

Mekanisk oppførsel av vulkanske bergarter

Den mekaniske oppførselen til vulkanske bergarter kompliseres av deres komplekse mikrostruktur. For eksempel kan attributter som partisjonering av tomrommet (porer og mikrosprekk), porestørrelse og krystallstørrelse og form og hydrotermisk endring alle variere mye i vulkanske bergarter og kan alle påvirke den resulterende mekaniske oppførselen (f.eks. Youngs modul, komprimerende og strekkfasthet, og trykket de overgår fra sprø til duktil oppførsel). Når det gjelder andre skorpebergarter, er vulkanske bergarter sprø og duktile ved henholdsvis lave og høye effektive begrensningstrykk. Sprø oppførsel manifesterer seg som feil og brudd, og duktil oppførsel kan enten fordeles (kataklastisk porekollaps) eller lokaliseres (komprimeringsbånd). Å forstå den mekaniske oppførselen til vulkanske bergarter kan hjelpe oss til bedre å forstå vulkanske farer, for eksempel flankekollaps.

Se også

Referanser

  1. ^ Wilkinson, Bruce H; McElroy, Brandon J; Kesler, Stephen E; Peters, Shanan E; Rothman, Edward D (2008). "Globale geologiske kart er tektoniske hastighetsmålere-priser for bergsykling fra frekvenser i områdealder". Geological Society of America Bulletin . 121 (5–6): 760–79. Bibcode : 2009GSAB..121..760W . doi : 10.1130/B26457.1 .
  2. ^ Le Bas, MJ; Streckeisen, AL (1991). "IUGS -systematikken for magmatiske bergarter". Journal of the Geological Society . 148 (5): 825–33. Bibcode : 1991JGSoc.148..825L . doi : 10.1144/gsjgs.148.5.0825 . S2CID  28548230 .
  3. ^ "Rock Classification Scheme - Vol 1 - Igneous" . British Geological Survey: Rock Classification Scheme . NERC. 1 : 1–52. 1999. Arkivert fra originalen 24. november 2016.
  4. ^ Le Bas, MJ; Streckeisen, AL (1991). "IUGS -systematikken for magmatiske bergarter". Journal of the Geological Society . 148 (5): 825–833. Bibcode : 1991JGSoc.148..825L . CiteSeerX  10.1.1.692.4446 . doi : 10.1144/gsjgs.148.5.0825 . S2CID  28548230 .
  5. ^ "Rock Classification Scheme - Vol 1 - Igneous" (PDF) . British Geological Survey: Rock Classification Scheme . 1 : 1–52. 1999.
  6. ^ "Klassifisering av vulkanske bergarter" . Arkivert fra originalen 30. september 2011.
  7. ^ a b c Philpotts, Anthony R .; Ague, Jay J. (2009). Prinsipper for magmatisk og metamorf petrologi (2. utg.). Cambridge, Storbritannia: Cambridge University Press. ISBN 9780521880060.
  8. ^ a b Irvine, TN; Baragar, WRA (1. mai 1971). "En guide til kjemisk klassifisering av de vanlige vulkanske bergartene". Canadian Journal of Earth Sciences . 8 (5): 523–548. Bibcode : 1971CaJES ... 8..523I . doi : 10.1139/e71-055 .
  9. ^ a b "Hva er Lava Rock" . reddome.com . Red Dome Lava Rock. Arkivert fra originalen 10. september 2017 . Besøkt 9. september 2017 .
  10. ^ a b c d e f g   En eller flere av de foregående setningene inneholder tekst fra en publikasjon som nå er i offentlig regiFlett, John Smith (1911). " Petrologi ". I Chisholm, Hugh (red.). Encyclopædia Britannica . 21 (11. utg.). Cambridge University Press. s. 327.
  11. ^ Pinkerton, H; Bagdassarov, N (2004). "Forbigående fenomener i vesikulære lavastrømmer basert på laboratorieforsøk med analoge materialer". Journal of Volcanology and Geothermal Research . 132 (2–3): 115–36. Bibcode : 2004JVGR..132..115B . doi : 10.1016/s0377-0273 (03) 00341-x .
  12. ^ a b "Der nettbutikk for Lavasteine" . lavasteine24.de (på tysk). Arkivert fra originalen 27. oktober 2016 . Besøkt 27. oktober 2016 .
  13. ^ Pinkerton, Harry; Norton, Gill (1. november 1995). "Reologiske egenskaper til basaltiske lava ved sub-liquidustemperaturer: laboratorie- og feltmålinger på lava fra Etna-fjellet". Journal of Volcanology and Geothermal Research . 68 (4): 307–323. Bibcode : 1995JVGR ... 68..307P . doi : 10.1016/0377-0273 (95) 00018-7 .
  14. ^ a b c Heap, Michael J; Violay, Marie (2021). "Den mekaniske oppførselen og feilmodusene for vulkanske bergarter: en anmeldelse". Bulletin of Volcanology . 83 (33). doi : 10.1007/s00445-021-01447-2 .
  15. ^ Heap, Michael J; Farquharson, Jamie; Baud, Patrick; Lavallée, Yan; Reuschlé, Thierry (2015). "Brudd og komprimering av andesitt i et vulkansk byggverk" . Bulletin of Volcanology . 77 (55). doi : 10.1007/s00445-015-0938-7 . PMC  4551152 .