Tholeiitový bazalt
Kategória: Vulkanické
Typ: Subalkalický bazalt.
Všeobecné: Tholeiitový bazalt je bežnou varietou bazaltu zložený z bázického plagioklasu – labradoritu, augitu, hypersténu s olivínom, alebo kremeňom. V intergranulárnych priestoroch v základnej hmote je sklo. V súčasnosti sa podľa USGS Subkomisie pre klasifikáciu magmatických hornín odporúča používať termín tholeiitový bazalt namiesto termínu tholeiit.
Pôvod názvu: Tholeiitový bazalt je pomenovaný podľa lokality Tholey, v oblasti Nahe, Saarland, Nemecko. Ako prvý ho z tejto oblasti opísal Steininger v roku 1840.
Lokalita: Mauna Loa, Západný rift, ostrov Havaj, Havajské súostrovie. Vzorka tholeiitového bazaltu pochádza z lávového prúdu, ktorý vznikol pri vulkanickej erupcii v roku 1926 (vzorku daroval J. Lexa).
GPS: 19° 28' 12" N, 155° 34' 48" W
Hlavné minerály: Olivín, hyperstén, augit a plagioklas – fenokryštály. V základnej hmote pigmentované sklo, augit, pigeonit a plagioklas.
Akcesorické minerály: Magnetit, ilmenit a apatit v základnej hmote.
Klasifikácia: Podľa modálneho zloženia v QAPF diagrame pre vulkanické horniny (Streckeisen, 1978), kde sa nachádza v poli spolu s andezitom, od ktorého sa odlišuje vyšším obsahom tmavých (mafických) minerálov v hornine a obsahom SiO2 menším ako 52 hmot. %. Andezit má obsah SiO2 väčší ako 52 hmot. % Ak sa medzi mafické minerály nezaradí muskovit, apatit a primárne karbonáty, lebo sú to bezfarebné minerály, definuje sa farebný index – M´. Hranicou medzi bazaltom a andezitom je 30 obj. % a 40 hmot. % minerálov farebného indexu a tiež obsah SiO2. Ak nie je dostupná modálna analýza klasifikuje sa podľa celo horninového chemického zloženia v TAS diagrame (Le Bas et al., 1986). Línia v TAS diagrame podľa Le Bas et al. (1992) oddeľuje subalkalické horninové série od alkalických sérií. Subalkalické horninové série sa tiež označujú ako tholeiitové. Bazalt z lávového prúdu vulkánu Mauna Loa z roku 1926 (žltý bod v TAS diagrame) je subalkalický, tholeiitový bazalt.
Farba: Čierna, sivočierna.
Textúra: Pórovitá – vezikulárna.
Zrnitosť: Jemnozrnná (0,1 – 1 mm) afanitická hornina.
Štruktúra: Porfyrická, hemikryštalická.
Premeny: Vzorka nie je premenená.
Petrografická charakteristika: Makroskopicky je tholeiitový bazalt afanitický s množstvom drobných aj väčších dutín (do 2 mm), ktoré zostali po úniku plynov a neboli následné vyplnené. Hornina je pórovitá a ľahká. Vzorka pochádza z lávového prúdu z roku 1926. Erupcia sa začala 10. apríla (Finch, 1926) a trvala 14 dní s celkovou produkciou magmy 121 x 106 m3 (Lockwood & Lipman, 1987). Začiatok erupcie bol na vrchole vulkánu Mauna Loa, ktorá neskôr pokračovala na JZ riftovej zóne v blízkosti Lua Hou v nadmorskej výške 3901 m. Následné erupcie prebiehali pozdĺž JZ riftovej zóny v rozdielnych nadmorských výškach. Lávový prúd sa za štyri dni dostal k pobrežiu, kde bola 18. apríla zničená pobrežná dedinka Hoopuloa. Celková dĺžka lávového prúdu bola 22 km a magmou pokryla plochu 35 km2 (Rhodes, 1983; Lipman, 1980).
Využitie: Stavebný kameň, avšak jeho kvalitu zhoršujú početné dutiny.
Literatúra: Finch, R.H., 1926: The April 10, 1926 outbreak of Mauna Loa: Volcano Letter, no. 68. Le Bas, M.J., Le Maitre, R.W., Streckeisen, A. & Zanettin, B., 1986: A Chemical Classification of Volcanic Rocks Based on the Total Alkali-Silica Diagram. Journal of Petrology, 27, 3, 745 – 750. Le Bas, M.J, Le Maitre, R.W, Woolley, A.R. 1992: The construction of the total alkali–silica chemical classification of volcanic rocks. Mineralogy and Petrology, 46, 1–22. Lipman, P.W., 1980: Rates of volcanic activity along the southwest rift zone of Mauna Loa Volcano, Hawaii. Bulletin Volcanology, 43, 703-725. Lockwood, J.P. & Lipman, P.W., 1987: Holocene eruptive history of Mauna Loa volcano. U.S. Geological Survey Porfessional Paper 1350, Chapter 18, 509-535. Rhodes, J.M., 1983: Homogeneity of lava flows: Chemical data for historic Mauna Loan eruptions. Proceedings of the Thirteenth Lunar and Planetary Science Conference, Part 2, Journal of Geophysical Research, 85, Supplement, A869-A879. Shepherd, E.S., 1938: The gases in rocks and some related problems. Am. J. Sci., 5th Ser. 35A, 311-351. Stille, P., Unruh, D.M. & Tatsumo, M., 1986: Pb, Sr, Nd and Hf isotopic constraints on the origin of Hawaiian basalts and evidence for a unique mantle source. Geochimica et Cosmochimica Acta, 50, 2303-2319. Streckeisen, A., 1978: IUGS Subcommision on the Systematics of Igneous Rocks. Classification and nomenclature of volcanic rocks, lamprophyres, carbonatites and melilite rocks. Recommendatiins and suggestions. Neues Jahrbuch für Mineralogie. Stuttgard. Abhandlungen, 143, 1-14. Weiss, D., Garcia, M.O., Rhodes, J.M., Jellinek, M. & Scoates, J.S., 2011: Role of the deep mantle in generating the compositional asymmetry of the Hawaiian mantle plume. Nature Geoscience, 4, 831-838. Wright, T.L, 1971: Chemistry of Kilauea and Mauna Loa lava in space and time. U.S. Geological Survey Professional Paper, 735, 1-40.
Mikrofotografie
Normatívne zloženie
Tholeiitový bazalt je kremeň – q a hyperstén – hy normatívny. Takýto bazalt sa na základe normatívneho kremeňa označuje ako kremenný tholeiitový bazalt. Okrem normatívneho hypersténu – hy obsahuje kremenný tholeiitový bazalt aj normatívny diopsid – di.
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. %)
51.60
2.07
13.50
10.85
0.17
7.39
10.49
2.19
0.37
0.23
98.86
Molekulová
hmotnosť
60.08
79.88
101.96
71.85
70.94
10.43
56.08
61.98
94.20
141.95
Molárna
proporcia
0.8589
0.0259
0.1324
0.1534
0.0024
0.1833
0.1871
0.0353
0.0039
0.0016
ap
0.0054
0.0016
0.0016
328.68
0.53
il
0.0259
0.0259
0.0259
151.75
3.93
or
0.0236
0.0039
0.0039
0.0039
556.67
2.19
ab
0.2120
0.0353
0.0353
0.0353
524.46
18.53
an
0.1863
0.0931
0.0931
0.0931
278.21
25.91
zvyšky
0.1275
0.1833
di
0.1770
0.0363
0.0522
0.0885
0.0885
229.497
20.31
hy
0.2223
0.0912
0.1311
0.2223
113.327
25.19
q
0.0377
0.0377
60.08
2.26
D: -0.0377
Mg/(Mg+Fe2+): 0.590
Suma hmot. % normatívnych: 98.86
Poznámka: Tvorba normatívnych minerálov sa skončila normatívnym kremeňom - q, lebo kremenný tholeiitový bazalt je Si-presýtená hornina.
Chemické zloženie
Lávový prúd kremenného tholeiitového bazaltu pochádzajúci z erupcie v roku 1926 je chemicky homogénny (Rhodes, 1983). Lokálnu heterogenitu spôsobujú len väčšie akumulácie fenokryštálov olivínu. Kremenné tholeiitové bazalty sa vyznačujú obsahom SiO2 medzi 45 – 52 hmot. % nízkym obsahom alkálií (Na2O + K2O). Pri obsahu SiO2 45 hmot. % je celkový obsah alkálií 1,4 hmot. %. a pri obsahu SiO2 52 hmot. % je obsah alkálií 5 hmot. % (viď línia v TAS diagrame podľa Le Bas et al., 1992). V porovnaní s tefritom, ktorý patrí k alkalickým bazaltom, má kremenný tholeiitový bazalt nižší obsah alkálií, vyšší obsah FeO a CaO a nižší obsah Al2O3. Tefrit má tiež nižší obsah SiO2, lebo je to Si-nedosýtená hornina s normatívnym nefelínom. Kremenný tholeiitový bazalt je hornina typická pre hlavné – štítové štádium vývoja štítových vulkánov vznikajúcich na oceánskom type kôry účinkom plášťového chochola. Oceánsky ostrov Havaj, na ktorom sa nachádza viacero štítových vulkánov (Mauna Loa, Kilauea a iné) je súčasťou rozsiahleho reťazca oceánskych ostrovov, ktoré vznikli na pohybujúcej sa Pacifickej platni v dôsledku výstupu plášťového chochola zakoreneného na rozhraní jadra a plášťa. Povrchový prejav plášťového chochola je horúca škvrna. Horúca škvrna Havaj, ktorá je v súčasnosti situovaná pod ostrovom Havaj, je aktívna > 80 miliónov rokov a spôsobila vznik 6 000 km dlhého reťazca oceánskych ostrovov Emperor – Havaj, ktorý pozostáva zo 107 vulkánov. Tholeiitové bazalty štítových vulkánov Havajského súostrovia sú geochemicky odlišné a za posledných 5 miliónov rokov vytvorili dva oddelené trendy (Stille et al., 1986), vytvárajúce dve samostatné navzájom paralelné línie. Vulkán Mauna Loa patrí do juhozápadného trendu (Loa trend), v ktorom sú tholeiitové bazalty hlavného štítového štádia stredne (87Sr/86Sr = 0,7036-0,7038) až málo rádiogénne (143Nd/144Nd = 0,51292; 206Pb/204Pb = 18,1154; 208Pb/204Pb = 37,8733; 207Pb/204Pb = 15,4616)(Stille et al., 1986; Weiss et al., 2011). Do tohto trendu patrí aj vulkán Loihi, Hualalai, Kahoolawe, Lanai, West Molokai, Oahu a Kauai. Severovýchodný trend (Kea trend – vulkány Kilauea, Mauna Kea, Kohala, Haleakala, West Maui a East Molokai) má viac rádiogénne izotopy Sr a Nd. Odlišnosť v izotopovom zložení je spôsobená odlišným zdrojom situovaným v hlbokom plášti na strane trendu Loa (Weiss et al., 2011).
Mauna Loa, Západný ruft, erupcia z roku 1926 - vzorka 1926
SiO2
51.60TiO2
2.07Al2O3
13.50FeO
10.85MnO
0.17MgO
7.39CaO
10.49Na2O
2.19K2O
0.37P2O5
0.23Suma
98.86Mg(Mg/Fe2+)
0.55A/CNK
0.59A/NK
3.37
Rhodes, 1983.
Mauna Loa, erupcia z roku 1926, kaldera Mokuaweoweo, pri Lua Hou - vzorka TLW67-72
SiO2
52.04TiO2
2.22Al2O3
14.11Fe2O3
1.34FeO
9.85MnO
0.17MgO
6.68CaO
10.35Na2O
2.36K2O
0.42P2O5
0.23H2O+
0.05H2O-
0.02CO2
0.01F
0.03Cl
0.01Suma
99.89Mg(Mg/Fe2+)
0.55A/CNK
0.61A/NK
3.25
Wright, 1979.
Mauna Loa, erupcia z roku 1926, vrchol vulkánu, začiatok erupcie - vzorka ML-262
SiO2
51.34TiO2
2.22Al2O3
12.94Fe2O3
3.48FeO
8.42MnO
0.15MgO
7.88CaO
10.36Na2O
2.24K2O
0.37P2O5
0.26SO3
0.22Cl
0.01Suma
100.20Mg(Mg/Fe2+)
0.63A/CNK
0.56A/NK
3.17
Shepherd, 1938.