Ugrás a tartalomhoz

Ásvány és kőzettan

Dr. Dávid Árpád (2011)

EKF ttk

Magmás kőzetek

Magmás kőzetek

A magmás kőzetek az izzó kőzetolvadék (magma) megszilárdulása, kikristályosodása során kialakuló kőzetek. Megjelenésük, szövetük, kémiai tulajdonságaik képződési helyükről árulkodnak. A magma, a ránehezedő nyomás hatására a legkisebb ellenállás útján hasadékokon keresztül igyekszik a kéreg magasabb részeibe nyomulni. Gyakran előfordul azonban, hogy nem jut a felszín közelébe, és a kéregben, sőt esetleg a magma-kamrában kikristályosodik. Az így keletkezett kőzeteket mélységi magmás kőzeteknek nevezzük. Amennyiben a magma a felszínre jut, lávának hívjuk. Lehűlésével keletkeznek a kiömlési kőzetek. A különböző mélységben megszilárdult magmatesteket méretük és alakjuk szerint osztályozzuk (2.1_ ábra).

2.1_ ábra: A különböző mélységekben megszilárdult magmatestek típusai

A kristályok, kristálylapok kifejlődése alapján megkülönböztetünk idiomorf vagy saját alakú, hipidiomorf vagy félig saját alakú, illetve xenomorf vagy nem saját alakú kőzetalkotó ásványokat. A kőzetek szövetének leírására kiterjedt nevezéktant használnak. Egyenlőtlen szemcseméretű kiömlési magmás kőzeteknél például a nagyra nőtt, kristályos kőzetalkotó elegyrészeket fenokristályoknak nevezik. A fenokristályok között elhelyezkedő kis szemcseméretű térkitöltő az alapanyag. Az ilyen szövettípus neve: porfíros.

A magmás kőzetekben a lényeges elegyrészeket megjelenésük és összetételük alapján két csoportra különítjük el:

1, Színtelen (szálikus, felzikus) elegyrészek: Fe, Mg és Ti mentesek, ennélfogva nincs, vagy csak nagyon halvány a saját színük. Áttetszőek vagy átlátszóak. Ebbe a csoportba a földpátok, földpátpótlók és a kvarc tartozik.

2, Színes (mafikus) elegyrészek: többek között Fe, Mg és esetleg Ti tartalmúak, aminek következtében sötét, elsősorban fekete vagy zöld színűek, az olivin kivételével nem vagy csak nagyon kevéssé áttetszőek (olivin, piroxén, amfibol, biotit).

A kőzetek szövete alatt az őket felépítő ásványok alakját, méretét, elhelyezkedését és kapcsolódási módját együttesen értjük. A magmás kőzetek szövetét elsősorban a kristályosodás körülményei határozzák meg, amelyek alapján három alap-szövettípust különíthetünk el:

1, Kristályos szemcsés (általában hipidiomorf szemcsés) szövet: nagy mélységben megszilárduló, lassan kikristályosodó kőzetek szövettípusa, továbbá a szubvulkáni és esetenként a telérkőzetekre is jellemző. A kőzetet felépítő durva-, nagyon durvaszemcsés ásványok közel azonos méretűek, hipidiomorf alakúak és legtöbbször szabad szemmel megkülönböztethetőek egymástól (holokristályos szemcsés szövettípus) (pl. gránit). Szubvulkáni (felszínközeli) kristályosodás esetén vagy telérekben a gyorsabb hűlés következtében finomszemcsés, mikrokristályos formában alakul ki a fent leírtakhoz hasonló szövetű kőzet (pl. dolerit, aplit) (2.1_ kép).

2, Porfíros szövet: a vulkáni kőzetek szövettípusa. A kőzetben legalább kétféle nagyságrendű elegyrész különíthető el. A fenokristályok (porfírok) még a magma feltörése előtt, nagyobb mélységben kezdtek kristályosodni, ezért méretük nagyobb, mint az alapanyag (mátrix) szemcsemérete, amelyben mintegy "úsznak" a porfíros elegyrészek. Az alapanyag a kihűlés sebességétől függően finomszemcsés illetve részben vagy teljesen üveges is lehet (pl. andezit, riolit) (2.2. kép).

3, Afanitos szövet: szabad szemmel nem elkülöníthető, kisméretű kristályokból álló kőzet szövettípusa (2.3. kép).

2.1_ kép: Kristályos-szemcsés szövet – gránit

2.2. kép: Porfíros szövet – andezit

2.3. kép: Afanitos szövet - riolit

 

A magmás kőzetek osztályozása kémiai, illetve ásványos összetételük alapján

A magmás kőzetek osztályozása leggyakrabban a SiO2 tartalom, illetve a telítettség alapján történik. Minden magmás kőzetet osztályozhatunk ezen szempontok alapján. Noha az SiO2 tartalom alapján történő osztályozás első közelítésben kémiai alapú osztályozásnak tűnik, a kémiai összetétel szorosan összefügg az ásványos összetétellel.

SiO2-tartalom alapján a következő osztályokat különítjük el:

Ultrabázisos kőzetek: SiO2 <44%. Uralkodó elemek a Mg, Fe, Ti. Kőzetalkotó ásványai a színes szilikátok (olivin, piroxén, amfibol, esetleg csillám) és a gyakran jelentős mennyiségű ércásványok. Az ebbe a csoportba tartozó kőzetek színe sötét, sűrűsége igen nagy.

Bázisos kőzetek: SiO2 = 44-53%. Jelentős mennyiségben van jelen a Fe, a Mg jelentősége csökken. Az Al- és a Ca-tartalom megnövekszik. Kőzetalkotó ásványaik között megjelenik a bázisos plagioklász, emellett a színes elegyrészek közül elsősorban piroxén és olivin jelenik meg, ritkábban amfibolt is tartalmazhatnak. Általában sötét színűek, sűrűségük nagy.

Neutrális kőzetek: SiO2 = 53-64%. A bázisos kőzetekhez viszonyítva csökken a Mg, Fe, Ca jelentősége, ugyanakkor az alumíniumé növekszik. Lényeges elemmé válik a Na, és részben a K-tartalom is megnövekedhet. Lényeges elegyrészeik a neutrális plagioklász, egyes típusokban a káliföldpát. A színes elegyrészek közül elsősorban amfibol fordul elő, de megtalálható a piroxén és a biotit is. A kőzetek sűrűsége közepes, színe általában közepesen sötét.

Savanyú kőzetek: SiO2> 64%. A Mg-, Fe-, és a Ca-tartalom erősen lecsökken, uralkodó elemeik a Na, K, és Al (a Si mellett). Lényeges elegyrészei a kvarc, káliföldpát, savanyú plagioklász, biotit és amfibol. A kőzetek világosak, sűrűségük kicsi.

Telítettség alapján az alábbi csoportokat különítjük el:

1, Telítetlen alkáli kőzetek azok, amelyekben telítetlen ásvány van, az esetlegesen előforduló telített ásványok mellett. SiO2-ra nézve telítetlen ásványok olyan magmából képződnek, amelyben nincs elég SiO2 ahhoz, hogy csak telített ásvány képződjön. A fentiekből következik, hogy ezekben a kőzetekben elsődleges, magmából kikristályosodó kvarc nem lehet.

2, A telített alkáli kőzetekben csak telített ásványok vannak, nincs bennük sem telítetlen ásvány sem elsődleges kvarc. SiO2-ra nézve telített ásványok azok, amelyek kristályosodásuk során nem képesek további SiO2-t felvenni, és ez által új ásvánnyá alakulni.

3, Túltelített alkáli kőzetek azok, amelyekben telített ásványok mellett elsődleges kvarc is előfordul. Telítetlen ásványok ezekben a kőzetekben nincsenek.

A magmás kőzetek rendszere, a Streckeisen rendszer

1976-ban és 1978-ban Albert Streckeisen dolgozta ki és publikálta a magmás kőzetekre a ma általánosan elfogadott és használatos rendszert. A rendszert mélységi kőzetekre dolgozta ki, de - egyes nagy kőzetüveg-tartalmú vagy nagyon finomszemcsés kőzeteket kivéve - vulkáni kőzetekre is használatos. A rendszer a kőzetek modális ásványos összetételén alapul (vagyis a kőzetalkotó ásványok térfogat-százalékos eloszlásán). A vulkáni kőzetek esetében inkább a kőzet kémiai összetételén, un. normatív ásványos összetételén alapuló rendszert használják. A makroszkópos és mikroszkópos kőzethatározáshoz azonban a Streckeisen-rendszer a legmegfelelőbb (2.2. ábra). A kőzetek osztályozásánál a kőzetalkotó ásványokat az alábbi öt csoportba osztjuk:

Q = kvarc, tridimit, krisztobalit.

A = alkáli földpátok: káliföldpátok (ortoklász, mikroklin, szanidin, anortoklász), albit (maximum 5% anortit tartalomig).

P = plagioklász (anortit tartalom 5-100%; oligoklász, andezin, labradorit, bytownit, anortit), szkapolit.

F = földpátpótlók (foidok): nefelin, leucit, szodalitcsoport ásványai, analcim, kankrinit, káliszilit.

M = színes (mafikus) elegyrészek: olivin, piroxén, amfibol, csillámok, opak-(érc)ásványok (pl.: magnetit, ilmenit, kromit, pirit stb.), akcesszóriák (pl.: cirkon, apatit, turmalin, gránát, stb.), melilit, elsődleges karbonátok.

A Q, A, P és F csoportba tartozó ásványok a színtelen (szálikus, felzikus), az M csoportba tartozók a színes (mafikus) elegyrészek, továbbá az akcesszóriák és az oxid ásványok (opak elegyrészek. A Q és az F csoport ásványai egyidejűleg nem fordulhatnak elő ugyanabban a magmás kőzetben elsődleges (primer) képződési módon, mert az olvadékban a többlet SiO2 a földpátpótlóval reakcióba lép és földpátot hoz létre. Ezért egyféle magmás kőzetben maximálisan három csoport ásványai fordulhatnak csak elő. A kőzetek Streckeisen rendszerben elfoglalt helyét a színtelen elegyrészek szabják meg, ha M <90 térfogatszázalék, és a színes elegyrészek alapján osztályozunk, ha M=90-100 térfogatszázalék. A kőzettípus pontos elhelyezése a Streckeisen rendszerben modális összetételük alapján csak petrográfiai mikroszkópos módszerrel történő vizsgálattal lehetséges (a vulkáni kőzetek esetében még ott sem mindig). Az osztályozást a QAPF, alaplapjukkal, egymással szembefordított egyenlő oldalú kettős háromszög diagramban végezzük. A mafikus alkotók térfogat-százalékos mennyiségének levonása után, a maradék színtelen elegyrészeket 100%-ra átszámolva helyezzük el az egyes kőzetek pontjait a kettős QAPF háromszögdiagramban. Az egyes mezők határai a mélységi és a vulkáni kőzeteknél csaknem ugyanazok.

2.2. ábra: A magmás kőzetek csoportosítása a Streckeisen-diagrammal

Szubvulkáni és telérkőzetek

A szubvulkáni vagy telérkőzetek között a legfontosabbak a savanyú (gránitos összetételű) aplit, amely a gránittól egyrészt a finomabb szemcseméretével (de azért szabad szemmel felismerhető kristályos szemcsés szövetű), továbbá a színes elegyrészek (csaknem) teljes hiányával jellemezhető. A bázisos összetételű telérkőzetek neve dolerit, szintén kristályos szemcsés, de a gabbrónál lényegesen finomabb szemcsés kőzet. Amennyiben a bázisos kőzetben (bazalt, dolerit) az – elsősorban a színes elegyrészek, illetve az alapanyag - átalakulása erőteljes, és a kőzet zöldes árnyalatú lesz, a kőzetet diabáznak nevezik. A bázisos telérkőzetek jellegzetes csoportját képezik a változatos összetételű és megjelenésű lamprofírok is.

A kőzetek kémiai összetétel alapján történő osztályozás, a TAS diagram

A kőzetüveget illetve igen kisméretű kristályokat, kristálykezdeményeket tartalmazó vulkáni kőzeteknél a modális összetételen alapuló osztályozás nem egyértelműen határozza meg a kőzet rendszerben elfoglalt helyzetét. Minél nagyobb a kőzetüveg mennyisége, annál pontatlanabb lesz az ásványos összetételen alapuló rendszerbe történő behelyezése egy kőzetnek. Ezért - elsősorban a vulkáni kőzetek esetében - a kémiai összetételen alapuló rendszerezést is alkalmazunk. Számos módszer közül a legegyszerűbb és legelterjedtebb a TAS-diagram (2.3. ábra), amely a kőzetek kémiai elemzése során kapott SiO2 (a vízszintes tengelyen) és a K2O+Na2O (a függőleges tengelyen) súlyszázalékának függvényében osztályozza az egyes kőzettípusokat. Ábrázolni csak az üde kőzetek adatait lehet, vagyis amelyekben az illó mennyisége 5% alatt marad. Az elemzéseket az illók elhagyása után 100%-ra kell átszámolni, és az így kapott adatokat ábrázolni.

2.3. ábra: A magas kőzetüveg-tatralmú vulkáni kőzetek csoportosítása a TAS-diagrammal

A legfontosabb magmás kőzetek és elegyrészeik

ULTRABÁZISOS KŐZETEK

1, PERIDOTIT CSOPORT: Lényeges elegyrészek az olivin> 40%, piroxén, amfibol, (csillám). Akcesszóriák az ércásványok, (ilmenit, magnetit, kromit), spinell, gránát, apatit. Másodlagos elegyrészek a szerpentinásványok, titanit, limonit. Kőzettípusok:

1_a, dunit: olivin> 90%

1_b, piroxén peridotitok:

- harzburgit: olivin> 40%, ortopiroxén

- lherzolit: olivin> 40%, klinopiroxén, ortopiroxén

- wehrlit: olivin> 40%, klinopiroxén

1_c, amfibolperidotit: olivin> 40%, amfibol

1_d, csillámperidotit (kimberlit): olivin>40%, csillám

1_e, ércperidotit: olivin>40%, ércásványok, (piroxén, amfibol)

Kiömlési kőzetváltozat:

1_f, pikrit: olivin, klinopiroxén

2, PIROXENIT CSOPORT: Lényeges elegyrészek a piroxén>> olivin (<40%), amfibol. Akcesszóriák az ércásványok. Másodlagos elegyrészek a szerpentinásványok, klorit. Kőzettípus:

2.a, piroxenit: piroxén, olivin<40%

2.b, klinopiroxenit: klinopiroxén

2.c, ortopiroxenit: ortopiroxén

2.d, websterit: klinopiroxén, ortopiroxén

3, HORNBLENDIT CSOPORT: Lényeges elegyrészek az amfibol (elsősorban hornblende)>> piroxén, olivin. Akcesszóriák az ércásványok. Másodlagos elegyrész a klorit. Kőzettípus:

3.a, hornblendit: hornblende, (olivin<40%, piroxén)

BÁZISOS KŐZETEK

1, GABBRÓ CSOPORT: Lényeges elegyrészek a bázisos plagioklász, piroxén, olivin, amfibol. Akcesszóriák az apatit, magnetit, ilmenit. Másodlagos elegyrészek a klorit, titanit, szerpentinásványok, epidot. Kőzettípusok:

mélységi:

1_a, gabbró: bázisos plagioklász, piroxén (amfibol)

1_b, olivingabbró: bázisos plagioklász, olivin, piroxén (amfibol)

1_c, nórit: bázisos plagioklász, ortopiroxén

1_d, troktolit: bázisos plagioklász, olivin

1_e, anortozit: bázisos vagy neutrális plagioklász>90%

kiömlési:

2.a, bazalt: bázisos plagioklász, piroxén (amfibol)

2.b, olivinbazalt: bázisos plagioklász, olivin, piroxén (amfibol)

szubvulkáni, teléres változatok:

3.a, dolerit: bázisos plagioklász, piroxén (olivin, amfibol)

3.b, diabáz: kissé átalakult, zöld színű metabazalt vagy metadolerit régi neve

NEUTRÁLIS KŐZETEK

1, DIORIT CSOPORT: Lényeges elegyrészek a neutrális plagioklász, amfibol, biotit, piroxén, ((káliföldpát)). Akcesszóriák az apatit, magnetit, gránát. Másodlagos elegyrészek a klorit, szericit, epidot. Kőzettípusok:

mélységi:

1_a, diorit: neutrális plagioklász, amfibol, biotit, piroxén (amennyiben valamelyik színes elegyrész uralkodó mennyiségű, akkor azt a névben kifejezésre juttathatjuk: amfiboldiorit, piroxéndiorit, csillámdiorit)

kiömlési:

1_b, andezit: neutrális plagioklász, amfibol, biotit, piroxén; változatai a színes elegyrész alapján (pl. amfibolandezit, piroxénandezit, biotit- amfibolandezit stb.) kapják a nevüket.

2. MONZONIT CSOPORT: Lényeges elegyrészek a neutrális plagioklász ≈ káliföldpát, amfibol, piroxén, biotit. Akcesszóriák az apatit, magnetit, cirkon. Másodlagos elegyrészek a klorit, szericit, epidot. Kőzettípusok:

mélységi:

2.a, monzonit: neutrális plagioklász ≈ ortoklász- mikroklin, amfibol, piroxén, biotit

kiömlési:

2.b, látit: neutrális plagioklász ≈ szanidin, amfibol, piroxén, biotit

3. SZIENIT CSOPORT: Lényeges elegyrészek a káliföldpát>> neutrális plagioklász, amfibol, piroxén, biotit. Akcesszóriák a titanit, cirkon, apatit, magnetit. Másodlagos elegyrészek a klorit, szericit. Kőzettípusok:

mélységi:

3.a, szienit: káliföldpát (ortoklász- mikroklin) >>neutrális plagioklász, amfibol, piroxén, biotit

kiömlési:

3.b, trachit: szanidin>>neutrális plagioklász, amfibol, piroxén, biotit

SAVANYÚ KŐZETEK

1, GRANODIORIT CSOPORT: Lényeges elegyrészek a savanyú plagioklász> káliföldpát, kvarc, biotit, amfibol. Akcesszóriák a cirkon, apatit, magnetit. Másodlagos elegyrészek a szericit, klorit, epidot. Kőzettípusok:

mélységi:

1_a, granodiorit: savanyú plagioklász>ortoklász- mikroklin, kvarc, biotit, amfibol

1_b, tonalit: savanyú plagioklász, kvarc, amfibol, biotit

kiömlési:

1_c, dácit: savanyú plagioklász>>szanidin, kvarc, biotit, amfibol, (ortopiroxén)

2, GRÁNIT CSOPORT: Lényeges elegyrészek a káliföldpát> savanyú plagioklász, kvarc, biotit, amfibol. Akcesszóriák a cirkon, apatit, turmalin, magnetit. Másodlagos elegyrészek a szericit, epidot, klorit. Kőzettípusok:

mélységi:

2.a, gránit: ortoklász- mikroklin>savanyú plagioklász, kvarc, biotit, amfibol

változatai: írásgránit - kvarc ás ortoklász orientált összenövéséből áll

luxullianit – (turmalingránit) – járulékosan sok turmalint tartalmazó gránitváltozat

kiömlési:

2.b, riolit: szanidin>savanyú plagioklász, kvarc, biotit

üveges változatai: obszidián (víztartalom 1-2%) - fekete, kagylós törésű, üvegfényű

szurokkő (víztartalom 6-9%) - szurokfényű, szabálytalan törésű

perlit (víztartalom 3-5%) - gömbhéjas felépítésű "gyöngyökből" áll

horzsakő - porózus-likacsos, vékonyfalú hólyagüregek jellemzőek, kis térfogatsúlyú

litofízás riolit - vastag falú, közel egyirányú "csövek"-ből áll

szferolitos riolit - átkristályosodás következtében alakul ki

teléres változat:

2.c, aplit: ortoklász- mikroklin>savanyú plagioklász, kvarc, (biotit, amfibol); mikrokristályos, a színes elegyrész mennyisége nagyon kevés vagy egyáltalán nincs