Hawaiit
Kategória: Vulkanické
Typ: sodný trachybazalt
Všeobecné: Hawaiit je sodná varieta trachybazaltu makroskopicky veľmi podobná bazaltu. V porovnaní s bazaltom, ktorý je prevažne čierny alebo tmavosivý je hawaiit svetlosivý. Horninu pôvodne definoval americký geológ Joseph Iddings v roku 1913 ako varietu bazaltu s olivínom, kde má normatívny plagioklas zloženia oligoklas alebo andezín. V súčasnosti je hawaiit definovaný chemicky ako alkalický bazalt - trachybazalt s vysokým obsahom Na2O, ktoré prevláda nad K2O (Na2O – 2,0 > K2O) (Le Maitre et al., 2002).
Pôvod názvu: Joseph Iddings pomenoval horninu podľa najväčšieho ostrova Havajského súostrovia – Havaj (Iddings, 1913). Ostrov je časťou štátu Havaj, ktorý je 50. spolkovým štátom USA.
Lokalita: Mauna Kea, lávový prúd v blízkosti mesta Puako, Havaj, Havajské súostrovie, USA (vzorku daroval J. Lexa)
GPS: 19° 56' 49.69" N, 155° 50' 0.61" E
Hlavné minerály: : Ca – plagioklas tvoriaci fenokryštály (An57,6Ab40,6Or1,8), mikrofenokryštály (An55Ab43,9Or1,9) a základnú hmotu (An45,9-55Ab43,3-51,6Or1,7-2,6), klinopyroxén v intergranulárnych priestoroch medzi plagioklasmi v základnej hmote (Wo38-44En39-50Fs6-17), olivín mikrofenokryštál (Fo75,5) a v základnej hmote (Fo61-71), magnetit v základnej hmote (Wolfe et al., 1997).
Akcesorické minerály: ilmenit a apatit v skle v základnej hmote
Klasifikácia: Hawaiit je alkalická hornina bohatá na Na2O. Klasifikuje sa v TAS diagrame pre vulkanické horniny na základe obsahu SiO2, Na2O a K2O (Le Bas et al., 1986). V tomto diagrame spadá do poľa trachybazaltu, a keďže má vzorka súčet oboch alkálií väčší ako 5 hmot. %, môže byť ďalej klasifikovaná na základe obsahu oboch alkálií. Obsah Na2O – 2,0 = 2,79, čo je hodnota väčšia ako obsah K2O (1,89 hmot. %) a preto sa môže trachybazalt bližšie klasifikovať ako hawaiit. Obdobne sa dá v TAS diagrame rozlíšiť mugearit a šošonit ako variety bazaltového trachyandezitu a benmoreit a latit ako variety trachyandezitu. V staršej klasifikácii podľa Coxa et al. (1979), ktorá je založená na rovnakom princípe ako TAS diagram, má hawaiit svoje samostatné pole. V tejto klasifikácii sa však nenachádzajú draselné variety vulkanických hornín ako draselný trachybazalt, šošonit a latit.
Farba: Svetlosivá.
Textúra: Kompaktná, afanitická.
Zrnitosť: Jemnozrnná hornina.
Štruktúra: Trachytická až pilotaxitická.
Premeny: Premenené mikrofenokryštály olivínu na červenohnedý iddingsit. Iddingsit je prevažne zmes amorfných silikátov vznikajúcich rozpadom olivínu s goethitom. Pomenovaný bol podľa amerického petrológa Josepha Paxsona Iddingsa (1857 – 1920).
Petrografická charakteristika: Trachybazalt je bazaltová vulkanická hornina s minerálnym a chemickým zložením medzi trachytom a bazaltom. V minulosti sa tento termín používal pre bazaltovú vulkanickú horninu obsahujúcu labradorit a alkalický živec. V súčasnosti je definovaný chemicky v TAS diagrame (Le Bas et al., 1986). Trachybazalt je bazalt s vysokým obsahom alkálií (5 – 7 hmot. %) a na základe prevahy niektorej z alkálií sa delí na hawaiit (Na2O – 2,0 > K2O) a draselný trachybazalt (Na2O – 2,0 < K2O). Minerálne zloženie hawaiitu je Ca plagioklas - andezín, anortoklas, olivín, augit a niekedy aj biotit. Vzorka pochádza z lávového prúdu vulkánu Mauna Kea (vulkanity Laupahoehoe pleistocénneho a holocénneho veku (Wolfe a Morris, 1996a,b) v objeme 25 km3, tvorené hawaiitom, mugearitom - 90 % a benmoreitom – 10 %) nachádzajúceho sa v blízkosti mesta Puako. Na ostrove Havaj sa nachádza 5 štítových vulkánov, ktoré charakaterizuje veľmi plytký sklon svahov. Ich vývoj prebieha v štyroch štádiách: predštítové, hlavné štítové, postštítové a posterózne. Kažké z týchto štádii sa dá odlíšiť na základe zloženia magmy, erupčnej aktivity a vývoja vulkánu. Vulkán Mauna Kea je v postštítovom štádiu svojho vývoja, ktoré sa vyznačuje pomalšou produkciou viac alkalickej magmy v porovnaní s hlavným štítovým štádiom, ktoré charakterizujú mohutné výlevy tholeiitového bazaltu. Akumulácia lávy v postštítovom štádiu vývoja vulkánu je približne 10 krát menšia (0,002 km3/rok pre vulkán Hualalai v susedstve vulkánu Mauna Kea) ako v hlavnom štítovom štádiu jeho vývoja (Moore et al., 1987). Štítový vulkán Mauna Kea je jedným z piatich aktívnych vulkánov na ostrove Havaj. Posledná erupcia tu bola pred 4000 rokmi. Najaktívnejší na ostrove je vulkán Kilauea, ktorý je spolu s vulkánom Mauna Loa v hlavnom štítovom štádiu. Hawaiit môže obsahovať fenokryštály (1-3 mm) a mikrofenokryštály (< 1 mm) plagioklasu, ktoré majú rovnakú orientáciu ako plagioklas v základnej hmote, čím sa vytvára slabý lesk na povrchu, ktorý je pre bazalt veľmi netypický. Vzorka hawaiitu je afanitická bez okom pozorovateľných fenokryštálov plagioklasu s nápadným leskom vznikajúcih na drobných zrnách plagioklasu.
Využitie: Hornina môže byť použitá v stavebníctve a ako dekoračný kameň aj v architektúre interiéru aj exteriéru. Niektoré sochy na Veľkonočných ostrovoch – moai sú vytesané z hawaiitu.
Literatúra: Cox, K.G., Bell, J.D., and Pankhurst, R.J., 1979: The Interpretation of Igneous Rocks, George Allen and Unwin Press, London, 450 pp. Iddings, J.P., 1913: Igneous rocks. Wiley, New York. Vol. 2, 685 pp. 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 Maitre, R.W., Streckeisen, A., Zanettin, B., Le Bas, M.J., Bonin, B., Bateman, P., Bellien,i G., Dudek, A., Efremova, S., Kelle,r J., Lameyre, J., Sabine, P.A., Schmid, R., Sørensen, H., Woolley, A.R., 2002: Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms. Recommendationas of the International Union of Geological Sciences. Subcommision on the Systematics of Igneous Rocks. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 236 pp. Wolfe, E.W., Morris, J., 1996a: Geological map of the Island of Hawaii: U.S. Geological Survey Miscellaneous Investigations Series I-2524-A, scale 1:100,000. Wolfe, E.W., Morris, J., 1996b: Sample data for the geological map of the Island of Hawaii: U.S. Geological Survey Miscellaneous Investigations Series I-2524-A, scale 1:100,000. Wolfe, E.W., Wise, W.S., Brent Dalrymple G., 1997: The Geology and Petrology of Mauna Kea Volcano, Hawaii – A Study of Postshield Volcanism. U.S.Geological Survey Professional Paper 1557, Washington, 129 pp.
Mikrofotografie
Náhodne rozmiestnené mikrofenokryštály plagioklasu - Pl vytvárajú pilotaxitickú štruktúru. Miestami javia známky usmernenia v smere prúdenia lávy s typickou trachytickou štruktúrou, kde sa medzi lištami plagioklasov nachádza aj vulkanické sklo - glass. V hornine sú tiež náhodne rozmiestnené mikrofenokryštály olivínu - Ol a magnetitu – Mt. Olivín je premenený na červenohnedú zmes iddingsitu a goethitu a magnetit je pri jednom aj v skrížených nikoloch čierny, lebo neprepúšťa svetlo, je opakový. Ojedinele obsahuje hawaiit aj mikrofenokryštály biotitu – Bt. Augit – Aug tvorí len veľmi malé zrná v priestore medzi plagioklasmi a sklom. Šírka horných mikrofotografií je 1,1 mm a spodných 0,25 mm.
Normatívne zloženie
Hawaiit je kremeňom mierne nenasýtená hornina. Nízky obsah kremíka je kompenzovaný tvorbou normatívneho olivínu - ol z celého provizórneho hypersténu – hy´. Zvyšné nedosýtenie horniny na kremík bolo kompenzované tak, že časť provizórneho albitu – ab´ bola premenená na normatívny nefelín – ne a skutočný albit - ab. Obsah normatívneho nefelínu – ne je však veľmi nízky (0,5 hmot. %). Obsah horčíka sa premieta do normatívneho olivínu – ol a diopsidu - di. Obsah vápnika je zrejmý z prítomnosti normatívneho diopsidu - di a anortitu – an. Zvýšený obsah alkálií sa prejavil vo vysokom obsahu normatívneho albitu – ab a ortoklasu – or. Celý obsah TiO2 je umiestnený v normatívnom ilmenite - il. Pre výpočet normatívneho zloženia bol celkový obsah železa, stanovený ako Fe2O3 (11,64 hmot. %), rozdelený na Fe2O3 (35 %) a FeO (65 %).
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. %)
49.94
2.75
17.22
4.07
6.81
0.21
3.59
6.98
4.79
1.89
0.90
99.16
Molekulová
hmotnosť
60.08
79.88
101.96
159.69
71.85
70.94
40.31
56.08
61.98
94.2
141.95
Molárna
proporcia
0.8312
0.0344
0.1689
0.0255
0.0977
0.0030
0.0891
0.1245
0.0773
0.0201
0.0063
ap
0.0211
0.0063
0.0063
328.68
2.08
il
0.0344
0.0344
0.0344
151.75
5.22
or
0.1204
0.0201
0.0201
0.0201
556.67
11.17
ab´
0.4637
0.0773
0.0773
0.0773
524.46
40.53
an
0.1431
0.0715
0.0715
0.0715
278.21
19.90
mt
0.0255
0.0255
0.0255
231.54
5.91
zvyšky
0.0378
0.0891
di
0.0636
0.0095
0.0223
0.0318
0.0318
225.95
7.18
hy´
0.0950
0.0283
0.0667
0.0950
109.78
10.43
ol
0.0475
0.0283
0.0667
0.0475
159.48
7.58
ne
0.0035
0.0009
0.0018
0.0018
284.11
0.50
ab
0.4531
0.0764
0.0755
0.0755
524.46
39.61
D: 0.0546
Mg/(Mg+Fe2+): 0.702
Suma hmot. % normatívnych: 99.16
Poznámka: Celý provizórny normatívny hyperstén – hy´ bol použitý na tvorbu normatívneho olivínu – ol a časť provizórneho albitu – ab´ na tvorbu normatívneho nefelínu – ne a albitu – ab.
Chemické zloženie
Hawaiit z lávového prúdu vulkánu Mauna Kea, ako sodná varieta trachybazaltu (vzorka HW-4), má nízky obsah SiO2 (do 50 hmot. %) V porovnaní s bežným bazaltom sa však vyznačuje zvýšeným obsahom alkálií (6,68 hmot. %), TiO2 (2,75 hmot. %) a Al2O3 (17,22 hmot.%). Obsah prchavých zložiek (LOI) je tiež veľmi nízky (0,42 hmot. %). Zo stopových prvkov má hawaiit zvýšený obsah Sr (1166 ppm), Ba (529 ppm) a Zr (426 ppm). Vulkán Mauna Kea je v postštítovom štádiu svojho vývoja, ktoré je charakteristické produkciou alkalickej bazaltovej magmy. Materskou taveninou hawaiitu je alkalický bazalt, ktorý podlieha v magmatickom krbe umiestnenom v hĺbke intenzívnej frakčnej kryštalizácii (Wolfe et al., 1997). V úvode frakčnej kryštalizácie pri tlaku 5 – 7 kbar dochádza prevažne ku kryštalizácii veľkého množstva klinopyroxénu, ktorý je zo systému odstraňovaný. Tento proces vedie ku vzniku magmy hawaiitového zloženia. Každá ďalšia frakčná kryštalizácia magmy tohto zloženia (ďalšia kryštalizácia olivínu, klinopyroxénu, plagioklasu a magnetitu) produkuje magmu viac frakcionovanú (diferencovanú) ktorá sa svojim zložením pohybuje od hawaiitu, cez mugearit smerom k benmoreitu (viď TAS diagram). Takáto diferencovaná magma hawaiitového, mugearitového alebo benmoreitového zloženia okamžite po svojom vzniku stúpa smerom k povrchu, kde sa na povrchu vulkánu rozlieva vo forme lávových prúdov. Zdrojom magmy a vulkanizmu na Havajských ostrovoch je horúca škvrna (hot spot) Havaj. Celé Havajské súostrovie, kde patrí aj najväčší ostrov Havaj, je typickým geotektonickým prostredím oceánskeho ostrova vyvíjajúcom sa na oceánskom type kôry. Zdrojom tavenia sú hlboké úrovne obohateného plášťa o čom svedčí geochemická charakteristika bazaltov. V dôsledku pohybu Pacifickej platne smerom na severozápad nad relatívne stacionárnou horúcou škvrnou dochádza postupne v čase k vývoju jednotlivých oceánskych ostrov, pričom ostrov Havaj je so svojimi štítovými vulkánmi z celého reťazca oceánskych ostrovov najmladší. Bazalty, ktoré sú produkované v geotektonickom prostredí oceánskeho ostrova označujeme spoločne ako OIB (ocean island basalts) bazalty. Rozdeľujeme ich na dve základné magmatické série: tholeiitovú a alkalickú. Hawaiit patrí k alkalickej sérii.
Puu Waa Waa, Mauna Kea, Hawaii, USA - vzorka HW-4
SiO2
49.94TiO2
2.75Al2O3
17.22Fe2O3
4.07FeO
6.81MnO
0.21MgO
3.59CaO
6.98Na2O
4.79K2O
1.89P2O5
0.90LOI
0.42Suma
99.15Mg(Mg/Fe2+)
0.48A/CNK
0.76A/NK
1.73
vzorka HW-4, Gajdošová 2018 nepublikovaný údaj
Puu Ka Pele, Mauna Kea, Hawaii, USA - vzorka HP-11
SiO2
50.12TiO2
2.86Al2O3
17.17Fe2O3
1.44FeO
9.53MnO
0.22MgO
4.11CaO
7.08Na2O
4.70K2O
1.86P2O5
0.90Suma
99.99Mg(Mg/Fe2+)
0.43A/CNK
0.76A/NK
1.76
Wolfe et al. 1997, Celkový obsah Fe bol rozdelený na FeO a Fe2O3 v pomere 88:12.
Puu Makanaka, Mauna Kea, Hawaii, USA - vzorka HR-55
SiO2
49.44TiO2
3.08Al2O3
16.92Fe2O3
1.48FeO
9.80MnO
0.21MgO
4.55CaO
7.39Na2O
4.50K2O
1.76P2O5
0.87Suma
100.00Mg(Mg/Fe2+)
0.45A/CNK
0.74A/NK
1.82
Wolfe et al. 1997, Celkový obsah Fe bol rozdelený na FeO a Fe2O3 v pomere 88:12.