Komatiit
Kategória: Vulkanické
Typ:
Všeobecné: Komatiit je ultramafická vysokohorečnatá vulkanická hornina. Pre komatiity je typická tzv. spinifexová textúra vznikajúca pri rýchlom chladnutí tavenín bohatých na olivín a iné Mg-Fe silikáty. Komatiity sa vyskytujú na archaických terénoch. Keďže teplota komatiitových tavenín dosahovala hodnoty až vyše 1400°C a viac, dnes sa už nemôžu tieto superhorúce taveniny generovať kvôli nižšej teplote a nižšiemu tepelnému gradientu v litosfére. Vyskytujú sa na starých štítoch v Južnej Afrike v okolí rieky Komati, odkiaľ boli prvýkrát opísané, tiež v provincii Ontario, Kanada, na Kamčatke v Rusku, Austrálii a Kolumbii.
Pôvod názvu: Komatiit je pomenovaný podľa typovej lokality Komati river Kaapvaal Craton (Barberton belt) v Juhoafrickej republike.
Lokalita: Komati River, Kaapvaal Craton (Barberton belt), JAR (vzorku daroval M. Kohút).
GPS:
Hlavné minerály: Olivín forsteritový (Fo≥90), Ca - Cr- pyroxén tvoriaci porfyrické výrastlice kostrovitého až ihlicovitého tvaru, Ca- plagioklas (An≥85) býva súčasťou sklovitej základnej hmoty.
Akcesorické minerály: Chromit.
Klasifikácia: Komatiit je vysokohorečnatá vulkanická hornina. Na základe obsahu SiO2 (30 – 52 hmot. %) a obsahu alkálií (Na2O + K2O < 2 hmot. %) sa v TAS diagrame premieta do polí bazaltu, pikrobazaltu alebo foiditu, ktoré sú na klasifikačnom obrázku vyznačené sivou plochou. Od týchto typov hornín ju však odlišuje vysoký obsah MgO (> 18 hmot. %) a obsah TiO2 < 1 hmot. %. Podobné chemické zloženie ako komatiit čo sa týka obsahu SiO2, alkálií a MgO má aj ďalší vysokohorečnatý vulkanit – mejmechit. Od komatiitu ho odlišuje len obsah TiO2 > 1 hmot. %. Kerr -Arndt (2001) tiež navrhujú, aby sa pri klasifikácii komatiitu neprihliadalo striktne len na chemické zloženie, ale aj na jeho typickú spinifexovú štruktúru, a odporúčajú, aby boli ako komatiit označené len horniny s týmto typom štruktúry, textúry. Predíde sa tomu, že niektoré pikrity bez príslušnej štruktúry budú klasifikované ako komatiit.
Farba: Čierna, sivá, miestami sivozelená.
Textúra: Vankúšovitá, porfyrická, spinifexová .
Zrnitosť: Jemnozrnná až sklovitá základná hmota a stebelnaté fenokryštály do decimetrovej veľkosti .
Štruktúra: Porfyrická – spinifexová.
Premeny: Hornina je mierne serpentinizovaná.
Petrografická charakteristika: Takmer všetky komatiity sú metamorfované, čiže ide v podstate o metakomatiity, pričom predpona meta sa nepoužíva. Komatiity tvoria lávové prúdy malej mocnosti v oblastiach bazaltového vulkanizmu. Ultramafické komatiity majú spinifexovú textúru pomenovanú podľa austrálskeho druhu trávy spinifex. Vzniká pri rýchlom chladnutí tavenín bohatých na olivín a iné Mg-Fe silikáty. Textúru tvoria dlhé ihlicovité fenokrysty olivínu, alebo pseudomorfné sekundárne minerály. Typické spinifexové komatiity sú nápadné veľkými navzájom sa pretínajúcimi kryštálmi olivínov. Spinifexová textúra je dobre viditeľná aj v mikroskope.
Využitie: Hornina nemá praktické využitie. Vzorky majú ale veľkú vedeckú hodnotu, lebo existuje len málo svetových lokalít výskytu komatiitov.
Literatúra: Arndt, N. T., 1985: Differentiation of komatiite flows. Journal of Petrology, 27, 279-301. Arndt, N. T., 2003: Komatiites, kimberlites, and boninites. Journal of Geophysical Research, 108, 1–11. Grove, T. L., Parman, S. W. & Dann, J. C., 1999: Conditions of magma generation for Archean komatiites from the Barberton Mountainland, South Africa. In: Fei, Y., Bertka, C. & Mysen, B. O. (eds) Mantle Petrology: Field Observations and High Pressure Experimentation: a Tribute to Francis R. (Joe) Boyd. Geochemical Society Special Publication 6, 155–167. Kerr, A.C., 2005: La Isla de Gorgona, Colombia: A petrological enigma? Lithos, 84, 77-101. Kerr, A.C. & Arndt, N.T., 2001: A Note on IUGS Reclassification of the High-Mg and Picritic Volcanic Rocks. Journal of Petrology, 42, 11, 2169-2171. Parman, S. W., Dann, J. C., Grove, T. L. & de Wit, M. J., 1997: Emplacement conditions of komatiite magmas from the 3.49 Ga Komati Formation, Barberton Greenstone Belt, South Africa. Earth and Planetary Science Letters, 150, 303–323. Parman, S.W., Shimizu, N., Grove, T.L., & Dann, J.C., 2003: Constraints on the pre-metamorphic trace element composition of Barberton komatiites from ion probe analyses of preserved clinopyroxene. Contrib. Mineral. Petrol. 144, 383-396. Puchtel, I.S., Brandon, A.D. & Humayun, M.: 2004: Precise Pt–Re–Os isotope systematics of the mantle from 2.7-Ga komatiites. Earth Planet. Sci. Lett. 224, 157-174. Sun, S. S., 1987: Chemical composition of Archaean komatiites: implications for early history of the Earth and mantle evolution. In: Weaver, S. D. & Johnson, R.W., (eds) Tectonic Controls on Magma Chemistry. J. Volcanol. Geotherm. Res., 32, 67-82.
Mikrofotografie
Dlhé ihlicovité fenokryštály olivínu – Ol vznikajúce pri rýchlom chladnutí vysokohorečnatej taveniny v jemnozrnnej základnej hmote zloženej zo skla a plagioklasu - Pl. Na mikrofotografiách hore je rez usmerneným komatiitom orientovaným rovnobežne s fenokryštálmi olivínu. Na obrázkoch dole je rez komatiitom orientovaným kolmo na usmernené fenokryštály olivínu, ktoré sa javia ako zaoblené alebo krátko prizmatické zrná. Šírka mikrofotografií je 2,2 mm.
Normatívne zloženie
Komatiit je kremeňom nenasýtená hornina. Nízky obsah kremíka je kompenzovaný tvorbou normatívneho olivínu - ol z provizórneho hypersténu – hy´. Vysoký obsah horčíka sa premieta do normatívneho olivínu – ol, hypersténu – hy a diposidu - di. Obsah vápnika je zrejmý z prítomnosti normatívneho diopsidu - di a anortitu – an.
Normatívne minerály
SiO2
TiO2
ZrO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
F
S
CO2
Suma
Molárna proporcia normatívneho minerálu
Molekulová hmotnosť normatívneho minerálu
Hmot. % normatívnych minerálov
Oxid
(hmot. %)
47.20
0.30
3.40
11.20
0.20
31.40
5.60
0.07
0.04
0.02
99.43
Molekulová
hmotnosť
60.08
79.88
101.96
71.85
70.94
40.31
56.08
61.98
94.20
141.95
Molárna
proporcia
0.7856
0.0038
0.0333
0.1587
0.0028
0.7790
0.0999
0.0011
0.0004
0.0001
ap
0.0005
0.0001
0.0001
328.68
0.05
il
0.0038
0.0038
0.0038
151.75
0.57
or
0.0025
0.0004
0.0004
0.0004
556.67
0.24
ab
0.0068
0.0011
0.0011
0.0011
524.46
0.59
an
0.0636
0.0318
0.0318
0.0318
278.21
8.84
zvyšky
0.1549
0.7790
0.0676
di
0.1352
0.0112
0.0564
0.0676
0.0676
221.79
14.99
hy´
0.8663
0.1437
0.7226
0.8663
105.62
91.50
ol
0.2888
0.0479
0.2409
0.2888
151.16
43.65
hy
0.2887
0.0958
0.4817
0.2887
105.62
30.50
D: 0.2888
D1: -0.1444
Mg/(Mg+Fe2+): 0.834
Suma hmot. % normatívnych: 99.43
Poznámka: Časť provizórneho normatívneho hypersténu – hy´ bola použitá na tvorbu normatívneho olivínu – ol a skutočného hypersténu – hy.
Chemické zloženie
Vyčleňujú sa dva geochemické typy komatiitu: typ Barberton je ochudobnený o Al a s nízkym Al2O3/TiO2 pomerom a so stredne zvýšenými obsahmi nekompatibilných prvkov. Krivky REE sú ploché až mierne frakcionované s výrazným ochudobnením o HREE (vysoký pomer Gd/Yb). Barbertonský typ je najbežnejší v najstarších (3,5 Ga) archaických „zelenokamenných“ pásoch. Druhým geochemickým typom je typ Munro, ktorý nie je ochudobnený o Al a s vyšším, blízko chondritovým pomerom Al2O3/TiO2 a s nižšími obsahmi nekompatibilných prvkov. Distribúcia REE poukazuje na ochudobnenie o LREE a vykazuje blízko chondritické pomery MREE až HREE. Typ Munro sa vyskytuje v 2,7 Ga archaických „zelenokamenných“ pásoch a v niektorých proterozoických a mladších regiónoch, napr. známy výskyt najmladšieho komatiitu na ostrove Gorgona v Tichom oceáne. Komatiity sa vyzačujú vysokým obsahom Ni (do 2000 ppm) a Cr (do 5500 ppm).
Barberton, JAR - B95-15
SiO2
47.6TiO2
0.27Al2O3
3.1FeO
9.8MnO
0.20MgO
31.6CaO
6.51Na2O
0.00K2O
0.02P2O5
0.02Suma
99.2Mg(Mg/Fe2+)
0.85
Spinifexová zóna, zelenokamenný pás Barberton, Parman et al., 2003.
Pyke Hill, Ontario, Kanada - PH28
SiO2
45.4TiO2
0.35Al2O3
7.25Fe2O3
11.90MnO
0.18MgO
26.8CaO
6.96Na2O
0.50K2O
0.06P2O5
0.02LOI
6.11Suma
100.4Mg(Mg/Fe2+)
0.82
Zelenokamenný pás Abitity, Puchtel et al. 2004.
Gorgona Island, Kolumbia - GOR525
SiO2
44.56TiO2
0.64Al2O3
11.17Fe2O3
12.70MnO
0.20MgO
20.11CaO
9.88Na2O
0.68K2O
0.03P2O5
0.05LOI
5.19H2O+
1.89Suma
100.01Mg(Mg/Fe2+)
0.76
Najmladší známy komatiit, Kerr, 2005.
Barberton, JAR - B94-4
SiO2
46.1TiO2
0.25Al2O3
3.7FeO
9.9MnO
0.17MgO
33.5CaO
3.80Na2O
0.13K2O
0.07P2O5
0.03Suma
97.70Mg(Mg/Fe2+)
0.86
Kumulátová zóna, zelenokamenný pás Barberton, Parman et al., 2003.