Lherzolit
Kategória: Plutonické
Typ: Xenolit spinelového lhezolitu v bazanite.
Všeobecné: Lherzolit je ultramafická plutonická hornina zložená prevažne z olivínu a menej z orto- a klinopyroxénu. Akcesorické minerály sú plagioklas, spinel, granát ilmenit, chromit a magnetit. Lherzolit patrí medzi peridotity a je významnou súčasťou stavby vrchného plášťa. Stabilita akcesórií s obsahom hliníka (plagioklas, spinel a granát) je závislá od tlaku. Pri nízkom tlaku do hĺbky 20 km je stabilný plagioklas, pri strednom tlaku do hĺbky 80-90 km je stabilný spinel a od hĺbky 90 - 300 km, pri vysokom tlaku je stabilný granát. Produktom metasomatózy v plášti je akcesorický amfibol a tmavá sľuda. Lherzolit sa vyskytuje ako xenolit (cudzorodý útržok v pevnom stave) v magmách produkovaných v plášti, alebo je súčasťou alpínskych peridotov. Vyskytuje sa aj v ofiolitoch, sekvenciách typických pre stavbu oceánskej kôry, kde zastupuje plášťové horniny. Výstup xenolitov v magme plášťového pôvodu musí byť veľmi rýchly, aby nedošlo k ich resorpcii hostiteľskou magmou. Vypočítaná rýchlosť výstupu alkalickej bazaltovej magmy s xenolitmi spinelových lherzolitov je 0,1 – 5 m/s (Spera, 1984). Ak sú xenolity transportované na povrch z hĺbky 80 – 200 km, dostanú sa na povrch za 8 – 60 hodín (O´Reilly et al., 2010).
Pôvod názvu: Pomenovaný je podľa masívu Etang de Lhers (dnes Lherz) vo francúzskych Pyrenejách. Ak prvý ho pomenoval Delaméthiere v roku 1795. Masív Etang de Lherz je alpínsky (orogénny) peridotit, ktorý reprezentuje tektonicky premiestnené plášťové horniny, ktorých súčasťou je aj lherzolit.
Lokalita: Smrčí, vulkán Kozákov na Lužickom zlome, Česká republika
GPS: 50° 37' 0" N, 15° 16' 0" E
Hlavné minerály: Olivín (Fo89,4-90,6), ortopyroxén, klinopyroxén - diopsid bohatý na Cr.
Akcesorické minerály: Spinel bohatý na Cr.
Klasifikácia: Lherzolit sa klasifikuje podľa modálneho zloženia mafických minerálov v trojuholníkovom klasifikačnom diagrame (Streckeisen, 1973). Obsah mafickych minerálov – olivínu, klino- a ortopyroxénu musí byť väčší ako 90 %. Peridotity sa od pyroxenitov odlišujú vyšším obsahom modálneho olivínu (> 40 %).
Farba: Olivovo zelená, lebo prevláda olivín. Miestami je farba fľaškovo zelená od chrómdiopsidu (klinopyroxénu), alebo čierna od ortopyroxénu.
Textúra: Faneritická, všesmerne zrnitá.
Zrnitosť: Hruzbozrnná (3 mm – 1 cm) s veľkými kryštálmi olivínov a pyroxénov do 7 mm.
Štruktúra: Protogranulárna podľa klasifikácie štruktúr xenolitov plášťa (Mercier & Nicolas, 1975).
Premeny: Hornina nie je premenená. Na kontakte s hostiteľským bazanitom sa vyskytuje len veľmi tenký reakčný lem.
Petrografická charakteristika: Xenolit herzolitu o veľkosti 8 cm sa nachádza v bazanite. Na kontakte s ním je vyvinutý len veľmi tenký reakčný lem. Lherzolit sa skladá z olivínu, ortopyroxénu a klinopyroxénu. Veľmi málo je zastúpený akcesorický spinel, na základe čoho ho môžeme pomenovať ako spinelový lherzolit. Protogranulárna štruktúra je len málo deformovaná, čo sa prejavuje tlakovým dvojčatením olivínov.
Využitie: Hornina nemá priame technické využitie. Väčšie kryštály olivínu by sa dali využiť v šperkárstve. Xenolity plášťa v bazaltoch a bazanitoch tvorené spinelovými lherzolitmi však majú svoju vedeckú hodnotu. Sú to jedinečné, tektonicky nedeformované a nemetamorfované, vzorky plášťa, ktoré sa vyskytujú na povrchu. Pomocou nich sa dá študovať charakter a zloženie hlbokých častí plášťa.
Literatúra: Ackerman, L., Mahlen, N., Jelínek, E., Medaris Jr., G., Ulrych, J., Strnad, L. & Mihaljevič, M. 2007: Geochemistry and Evolution of Subcontinental Lithospheric Mantle in Central Europe: Evidence from Peridotite Xenoliths of the Kozákov Volcano, Czech Republic. Journal of Petrology, 48, 12, 2235-2260. Delamétherie, J.C., 1795: Théorie de la Terre. Maradan, Paris, 3, 471 pp. Downes, H., Embey-Isztin, A. & Thirlwall, M.F. 1992: Petrology and geochemistry of spinel peridotite xenoliths from the western Pannonian Basin (Hungary): evidence for an association between enrichment and texture in the upper mantle. Contributions to Mineralogy and Petrology, 109, 3, 340-354. Konečný, P., Ulrych, J., Schovánek, P., Huraiová, M. & Řanda, Z. 2006: Upper mantle xenoliths from the Pliocene Kozákov volcano (NE Bohemia): P-T-fO2 and geochemical constraints. Geologica Carpathica, 57, 5, 379-396. O'Reilly, S.Y. & Griffin, W.L. 2010: Rates of magma ascent: Constraints from mantle-derived xenoliths. In: Dosseto A., Turner S.P., Van-Orman J.A. (Eds.), Timescales of Magmatic Processes: From Core to Atmosphere. John Wiley-Blackwell, Hoboken, New Jersey, USA, 272 p. Spera, F.J., 1984: CO2 in petrogenesis III. Role of volatiles in the ascent of alkaline magmas with special reference to xenolith – bearing mafic lavas. Contrib. Mineral. Petrol. 88, 217–232. Streckeisen, A., 1973: Plutonic rocks. Classification and nomenclature recommended by the IUGS Subcommision on the Systematics of Igneous rocks. Geotimes 18, 26–30. Vaselli, O., Downes, H., Thirlwall, M., Dobosi, G., Coradossi, N., Seghedi, I., Szakacs. A. & Vannucci, R. 1995: Ultramafic Xenoliths in Plio-Pleistocene Alkali Basalts from the Eastern Transylvanian Basin: Depleted Mantle Enriched by Vein Metasomatism. Journal of Petrology, 36, 1, 23-53.
Mikrofotografie
Protogranulárna štruktúra je tvorená veľkými zŕnami olivínu – Ol, ortopyroxénu – Opx a klinopyroxénu – Cpx. Niektoré olivíny sú tlakovo deformované - olivín vľavo na obrázku vpravo hore. Akcesorickú fázu tvorí spinel – Spl, ktorý symplektiticky prerastá s ortopyroxénom (vľavo hore) alebo klinopyroxénom.
Normatívne zloženie
Lherzolit je olivín – ol normatívna hornina. Ďalším významným normatívnym minerálom je hyperstén – hy. Nízky obsah CaO a alkálií sa premieta do nízkeho obsahu normatívneho anortitu – an a diopsidu – di a nízky obsah alkálií do nízkeho obsahu normatívneho albitu – ab a ortoklasu – or.
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. %)
43.08
0.03
2.99
1.11
7.50
0.12
42.23
2.01
0.04
0.01
99.12
Molekulová
hmotnosť
60.08
79.88
101.96
159.69
71.85
70.94
40.31
56.08
61.98
94.20
Molárna
proporcia
0.7170
0.0004
0.0293
0.0070
0.1061
0.0017
1.0476
0.0358
0.0006
0.0001
il
0.0004
0.0004
0.0004
151.75
0.06
or
0.0006
0.0001
0.0001
0.0001
556.67
0.06
ab
0.0039
0.0006
0.0006
0.0006
524.46
0.34
an
0.0571
0.0286
0.0286
0.0286
278.21
7.95
mt
0.0070
0.0070
0.0070
231.54
1.61
zvyšky
0.0987
1.0476
di
0.0145
0.0006
0.0066
0.0073
0.0073
219.28
1.59
hy´
1.1391
0.0981
1.0410
1.1391
103.11
117.45
ol
0.4983
0.0429
0.4553
0.4983
146.12
72.81
hy
0.1426
0.0552
0.5856
0.1426
103.11
14.70
D: 0.4983
Mg/(Mg+Fe2+): 0.914
Suma hmot. % normatívnych: 99.12
Poznámka: Celohorninová chemická analýza ešte obsahuje 0,31 hmot. % Cr2O3, ktorý vytvára 0,46 mol. % normatívneho chromitu – cm. Ak sa vytvorí normatívny chromit, mierne sa zníži obsah normatívneho olivínu – ol na 72,46 mol % a zvýši obsah normatívneho hypersténu – hy na 14,90 mol. % . Celohorninová chemická analýza ešte obsahuje 0,25 hmot. % NiO, ktorý nemá svoj samostatný normatívny minerál. Pri počítaní normatívneho zloženia sa jeho molárna proporcia pridáva k molárnej proporcii FeO. Časť provizórneho normatívneho hypersténu – hy´ bola použitá na tvorbu normatívneho olivínu – ol a skutočného hypersténu – hy.
Chemické zloženie
Lherzolit je ultrabázická hornina s obsahom SiO2 menším ako 45 hmot. Xenolit spinelového lherzolitu z lokality Smrčí má obsah SiO2 od 43,08 do 43,80 hmot. %. Taktiež má vysoký obsah MgO (okolo 42 hmot. %), nízky obsah CaO (okolo 2 hmot. %) a Al2O3 (1,28-2,99 hmot. %). Obsahy alkálií sú zanedbateľné. Obsah NiO je do 0,26 hmot. % a obsah Cr2O3 do 0,49 hmot. % (Konečný et al., 2006). Chemické a minerálne zloženie lherzolitu zo Smrčí zodpovedá mierne ochudobnenému plášťu procesom parciálneho tavenia, ktorý bol následne mierne metasomovaný silikátovou taveninou. Zdrojovým materiálom pred ochudobnením bol primitívny priemerný plášť. Metasomatóza sa neprejavila prítomnosťou nových minerálov (modálna metasomatóza), ale len zmenou chemického zloženia existujúceho klinopyroxénu – kryptická metasomatóza. Počas metasomatózy došlo k obohateniu o LREE, LIL a HFS prvky (Ackerman et al., 2007). Xenolit spinelového lherzolitu zo Smrčí pochádza z hĺbky 32-70 km a reprezentuje vzorku typického subkontinentálneho litosférického plášťa s hodnotami fugacity kyslíka logFMQ od +0,24 do +0,93 (Konečný et al., 2006) a podobá sa tak klasickým lokalitám subkontinetálneho litosférického plášťa ako napríklad Massif Central vo Francúzku a podobne. Na povrch bol vynesený bazanitovou magmou, ktorá dnes formuje lávový prúdu vulkánu Kozákov.
Smrčí, vulkán Kozákov, Česká republika - 67, protogranulárna štruktúra
SiO2
43.08TiO2
0.03Al2O3
2.99Fe2O3
1.11FeO
7.50MnO
0.12MgO
42.23CaO
2.01Na2O
0.04K2O
0.01P2O5
n.d.LOI
n.d.H2O+
n.d.H2O-
n.d.Suma
99.12Mg(Mg/Fe2+)
0.91
Analýza ešte obsahuje 0.31 hmot. % Cr2O3 a 0.25 hmot. % NiO, Konečný et al., 2006.
Smrčí, vulkán Kozákov, Česká republika - 69, protogranulárna štruktúra
SiO2
43.84TiO2
0.07Al2O3
1.28Fe2O3
1.12FeO
7.44MnO
0.22MgO
42.33CaO
1.99Na2O
0.07K2O
0.01P2O5
n.d.LOI
n.a.H2O+
0.44H2O-
0.16Suma
98.97Mg(Mg/Fe2+)
0.91
Analýza ešte obsahuje 0.49 hmot. % Cr2O3 a 0.26 hmot. % NiO, Konečný et al., 2006.
Szigliget, Transdanubian Volcanic Region, Hungary - SZG 1006, protogranular
SiO2
43.60TiO2
0.13Al2O3
2.46Fe2O3
11.33MnO
0.14MgO
40.10CaO
2.21Na2O
0.21K2O
0.01P2O5
0.02LOI
0.47Suma
100.61Mg(Mg/Fe2+)
0.88
Downes et al., 1992
Bogata, Eastern Transylvanian Basin, Romania - BG-02 protogranular
SiO2
43.80TiO2
0.12Al2O3
3.01Fe2O3
9.48MnO
0.13MgO
39.17CaO
3.18Na2O
0.21K2O
0.06P2O5
0.01LOI
0.03Suma
99.14Mg(Mg/Fe2+)
0.89
Vaselli et al., 1995