Zastosowanie analiz geochemicznych w petrologii skal magmowych, Geologia, UNIWERSYTET WARSZAWSKI, SEMESTR I, ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Geochemia skał magmowych II
Zastosowanie analiz geochemicznych w petrologii skał magmowych
Przypomnienie klasyfikacji, zagadnienia wstępne, bazalty a środowiska geotektoniczne
·
Zastosowanie pierwiastków głównych
·
Zastosowanie pierwiastków śladowych
·
Pierwiastki ziem rzadkich, diagramy pajęcze
Nomenklatura i klasyfikacja skał magmowych moŜe być oparta na róŜnych kryteriach: genetycznym
(skały plutoniczne, hipabisalne, wylewne), teksturalnym (skały afanitowe, fanerytowe, pegmatytowe),
mineralogicznym lub geochemicznym. Najbardziej przydatne są klasyfikacje oparte na składzie mineralnym i
jeśli trzeba chemicznym. Analizę chemiczną skał magmowych wykonuje się jednak nie tylko w celu
klasyfikacji lecz takŜe dla poznania ich genezy.
Klasyfikacja mineralogiczna oparta jest na
modalnym
składzie mineralnym, czyli ilościowo
określonym w procentach objętościowych udziale minerałów wchodzących w skład skały. Jeśli skała jest
szklista lub skrytokrystaliczna i nie zawiera fanerokryształów, to jej zaklasyfikowanie jest moŜliwe tylko na
podstawie wyników analizy chemicznej. Analiza chemiczna skał magmowych słuŜy zazwyczaj określeniu
zawartości:
- pierwiastków głównych,
- pierwiastków śladowych,
- pierwiastków ziem rzadkich (REE).
Wszystkie trzy grupy pierwiastków wykorzystywane są do przede wszystkim do klasyfikowania i
badania genezy wulkanicznych skał wylewnych, spośród których największa grupę stanowią bazalty. Bazalty
są najliczniej reprezentowana skałą magmową na i przy powierzchni Ziemi. Stąd duŜe zainteresowanie
geochemicznymi wskaźnikami petrogenetycznymi bazaltów.
Generalnie bazalty dzielą się na dwie grupy:
1.
Bazalty toleitowe,
czyli
toleity.
Reprezentują odmiany bazaltów uboŜszych w alkalia a bogatszych krzemionkę. Zawierają niewielkie ilości
oliwinu lub są go zupełnie pozbawione. Stosunkowo mała zawartość w nich wapnia powoduje, Ŝe występują w
nich pirokseny rombowe np. enstatyt – ferrosilit (Mg,Fe)
2
Si
2
O
6
a jednoskośny moŜe być pigeonitem
(Mg,Fe,Ca)
2
Si
2
O
6
lub ubogim w Al augitem. Jeśli skały te łącza się w serie skalne z innymi lawami, to tworzą
szereg: andezyt-dacyt-ryolit.
2.
Alkaliczne bazalty oliwinowe.
Reprezentują skały niedosycone krzemionką a tym samym bogate w oliwin i zawierające potencjalny nefelin
KNa
3
(AlSiO4)
4
. Piroksen jest augitem bazaltowym lub tytanowym, bogatym w Al
2
O
3
i TiO
2
a ubogim w SiO
2
.
Genetycznie skały te mogą się łączyć ze skałami serii alkalicznej: nefryt-trachit-fonolit.
Oprócz tych dwóch zasadniczych typów istnieją jeszcze inne odmiany, które cechuje zmienna zawartość Na i K
a pomiędzy nimi istnieją stopniowe przejścia.
Bazalty wylewają się na powierzchnię Ziemi w czterech głównych strefach tektonicznych:
1. Podmorski wulkanizm efuzyjny, przewaŜnie toleitowy oceanicznych stref ryftowych, jak teŜ wysp
połoŜonych w ich zasięgu (np. Islandia, Azory).
2. Oceaniczny sródpłytowy efuzyjny wulkanizm toleitowy do alkaliczno-bazaltowego (np. Hawaje).
3. Wulkanizm stref subdukcji i związanych z nim brzegów mikropłyt. Występują tu wulkany silnie
eksplozyjne, częściowo eksplozyjno-efuzyjne, pod względem petrograficznym mieszane, od zasadowych po
kwaśne w znacznej przewadze andezytowi. Występują tu obydwa rodzaje bazaltów. Są to wulkany łuków
wulkanicznych, które rozwinęły się na lądzie albo na łukach wysp (np. zachodni brzeg Ameryki tzw. ognisty
łańcuch Pacyfiku).
Tematyka
ć
wicze
ń
.
·
 4. Kontynentalny wulkanizm dryftowy eksplozyjno-efuzyjny, głównie alkaliczno-bazaltowy (np. wschodnie i
srodkowoafrykańskie systemy rowów zapadliskowych – Tibesti i Kamerun).
Alkaliczne bazalty oliwinowe uwaŜane były kiedyś za produkty niezróŜnicowanej strefy bazaltowej pod
oceanami, czyli bazalty wulkanów wysp oceanicznych i stąd nazywano je bazaltami oceanicznymi. Z kolei
toleity uwaŜane były za skały, które przy przebijaniu się przez skorupę kontynentalną uległy kontaminacji jej
materiałem, przez co zmieniły swój skład chemiczny i mineralny na bardziej kwaśny. Późniejsze badania
wykazały, Ŝe bazalty oliwinowe są typowe dla wysp oceanicznych, ale bardzo często występują w strefie
rozłamów kontynentalnych. Toleity występują głównie w strefie ryftingu oceanicznego jako wylewy na
kontynentach. Wylewom kontynentalnym towarzysza często intruzyjne sille i dajki bazaltów toleitowych.
Toleity kontynentalne mają nieznacznie wyŜszą zawartość K
2
O i SiO
2
niŜ oceaniczne.
Jeśli nie moŜna wyznaczyć mineralnego składu modalnego badanej skały czasem stosuje się
klasyfikację na podstawie składu normatywnego CIPW. Jest to niezbędne dla uzupełnienia chemicznej
klasyfikacji niektórych skał przy uŜyciu diagramu TAS. CIPW jest jedną z metod klasyfikacji chemicznej skał
wylewnych Polega ona na przeliczeniu analizy chemicznej skały na listę umownych minerałów, tzw.
minerałów normatywnych.
Dla niektórych skał występuje duŜa zgodność między wynikami składu modalnego a normatywnego a dla
niektórych nie ma Ŝadnej zgodności. RóŜnice wynikają najczęściej stąd, Ŝe skład normatywny nie uwzględnia
minerałów zawierających H
2
O (biotytu, amfiboli). Dlatego skały, dla których nie moŜna wyznaczyć składu
mineralnego klasyfikuje się bezpośrednio na podstawie wyników analizy chemicznej.
PIERWIASTKI GŁÓWNE
Jednym z podstawowych kryteriów podziału skał wylewnych jest stopień ich nasycenia SiO
2
:
- skały przesycone: 67-78% SiO
2
(zawierające kwarc, skalenie, miki), np. ryolit,
- skały nasycone: 55-66% SiO
2
(zawierające kwarc, skalenie, mikę lub leucyt i forsteryt), np. andezyt,
- skały nienasycone: 45-52% SiO
2
(zawierają jeden lub więcej minerałów nienasyconych: leucyt, forsteryt,
nefelin), np. bazalt.
Inny waŜny podział to klasyfikacja na podstawie stopnia nasycenia Al
2
O
3
, istotna przy rozpatrywaniu
pochodzenia granitoidów (patrz wykład):
- skały peraluminiowe: udział molowy Al
2
O
3
> udział molowy Na
2
O + K
2
O + CaO (zawierają muskowit,
andaluzyt), np. ryolity,
- skały metaaluminiowe: Na
2
O + K
2
O < Al
2
O
3
< Na
2
O + K
2
O + CaO (zawierają biotyt, diopsyd, hornblendę),
- skały subaluminiowe: Al
2
O
3
= Na
2
O + K
2
O (zawierają oliwin, hipersten),
- skały peralkaliczne: Al
2
O
3
< Na
2
O + K
2
O (zawieraja egiryn, riebeckit), np. nefelinity.
Wzajemne zaleŜności pomiędzy poszczególnymi pierwiastkami są wykorzystywane do klasyfikacji
poszczególnych typów genetycznych skał. Na przykład stosunek alkaliów do krzemionki pozwala
sklasyfikować wszystkie skały wulkaniczne przy uŜyciu diagramu TAS – Total Alkali-Silica diagram.
Ta sama zaleŜność jest wykorzystywana do klasyfikacyjnego odróŜnienia bazaltów alkalicznych od
toleitowych.
Jedną z powszechniej stosowanych projekcji zawartości wybranych pierwiastków głównych dla bazaltów jest
trójkąt AFM. Toleity mają mniej alkaliów (w tym Ca) niŜ bazalty alkaliczne i wyŜszy od nich stosunek Fe/Mg.
Jak widać pierwiastki główne pozwalają odróŜnić bazalty toleitowe od alkalicznych ale zasadniczo przy ich
uŜyciu nie jest moŜliwe określenie z jakiej strefy tektonicznej z jakiej pochodzi badany bazalt.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]