Trachybazalt
Kategória: Vulkanické
Typ: Draselný trachybazalt
Všeobecné: Draselný trachybazalt je draselnou varietou trachybazaltu. Jedná sa o analóg hawaiitu, ktorý má na rozdiel od draselného trachybazaltu vysoký obsah Na2O. V súčasnosti je draselný trachybazalt definovaný chemicky ako alkalický bazalt - trachybazalt s vysokým obsahom K2O, ktorý prevláda nad Na2O (Na2O – 2,0 < K2O) (Le Maitre et al., 2002).
Pôvod názvu: Termín trachybazalt ako prvý použil Bořický (1874) pri opise nefelínovo-noseánovej bazaltovej dajky z Čiech. Termín draselný trachybazalt zaviedol Le Maitre (1984) na rozlíšnie od trachybazaltu a hawaiitu (sodného trachybazaltu), ktoré sa premietajú do spoločného poľa v TAS diagrame.
Lokalita: Monte Somma - Vezuv, Taliansko (vzorku darovala K. Šarinová, v teréne odobral M. Maťašovský).
GPS: 40° 49' 9,015" N, 14° 25' 28,588" E
Hlavné minerály: Zonálny klinopyroxén – diopsid (Fs5En48Wo47) s lemom bohatým na Fe, oscilačne zonálny klinopyroxén - salit (Fs10-15)(reprezentačný vzorec Fs12En40Wo48)(v súčasnosti je salit klasifikovaný ako Fe-varieta diopsidu), leucit (Ne4Ks45Qz51), plagioklas (An11Ab87Or2), olivín (Fo88,6-73,4). Porfyrické výrastlice klinopyroxénu obsahujú inklúzie olivínu, leucitu a plagioklasu (Marianelli et al. 1999, Pichavant et al. 2014).
Akcesorické minerály: V hypokryštalickej základnej hmote klinopyroxén, leucit, plagioklas, Fe oxidy a vulkanické sklo (Marianelli et al. 1999).
Klasifikácia: Draselný trachybazalt je alkalická hornina bohatá na K2O. 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 (V-1) súčet oboch alkálií väčší ako 5 hmot. % (5,96 hmot %), môže byť ďalej klasifikovaná na základe obsahu oboch alkálií. Obsah Na2O – 2,0 < K2O a preto sa môže trachybazalt bližšie klasifikovať ako draselný trachybazalt. V staršej klasifikácii podľa Coxa et al. (1979), ktorá je založená na rovnakom princípe ako TAS diagram, nemá draselný trachybazalt svoje samostatné pole a preto ju neuvádzame.
Farba: Hnedosivá až čiernosivá.
Textúra: Mierne vezikulárna, porfyrická.
Zrnitosť: Strednozrnná hornina.
Štruktúra: Porfyrická až glomeroporfyrická, hemikryštalická.
Premeny: Olivín je premenený na iddingsit.
Petrografická charakteristika: Vzorka draselného trachybazaltu pochádza z historickej erupcie z roku 1944. Obsahuje veľké porfyrické výrastlice zonálneho klinopyroxénu (čiernej farby) a leucitu (bielej farby), ktoré sú dobre makroskopicky pozorovateľné. Zriedkavejšie sú menšie porfyrické výrastlice olivínu a plagioklasu, ktoré sú makroskopicky takmer nepozorovateľné. Porfyrické výrastlice olivínu sú výrazne premenené, alebo celkom rozpadnuté na iddingsit. Iddingsit je červenohnedá zmes amorfných silikátov a goethit, ktoré vznikajú rozpadom olivínu a bol pomenovaný na počesť amerického petrológa Josepha Paxsonsa Iddingsa (1857 – 1920). V integranulárnych priestoroch je mikrosopicky pozorovateľné aj vulkanické sklo. Vulkán Monte Somma – Vezuv, týčiaci sa nad Neapolským zálivom, je bazaltový stratovulkán (z latinského stratum -vrstva) s typickou zvrstvenou stavbou, ktorého vulkanický kužeľ budujú vrstvy pyroklastických uloženín a lávy. Je to jediný aktívny vulkán na európskom kontinente. V roku 79 n. l. došlo k pamätnej Plínijskej erupcii, do tej doby driemajúcej sopky Monte Somma, ktorá pochovala mestá Pompei a Herculaneum (Sigurdsson et al. 1985). V novovzniknutej kaldere kolapsového typu začal počas explozívnych erupcií a efúzií láv vyrastať nový kužeľ – Vezuv. Preto sa dnes termínom štruktúra typu Somma/Vezuv označuje nový vulkánu v kaldere staršieho vulkánu. Okrem najznámejšej erupcie v roku 79 n.l., ktorá bola ničivejšia ako erupcia vulkánu Krakatoa, došlo ešte k ďalším erupciám v rokoch 472, 512 a 1631. V 18. storočí nastalo šesť erupcií, v 19. storočí deväť a v 20. storočí tri erupcie v rokoch 1906, 1929 a 1944. Monte Somma a Vezuv patria k najaktívnejším vulkánom na Zemi a predstavujú veľkú hrozbu pre husté osídlenie v bezprostrednom okolí (len na úbočiach vulkánu žije asi 800 000 a v širšom okolí do 3 miliónov obyvateľov). V súčasnosti sa mu venuje veľká pozornosť (Scandone et al. 2008) a bol zostavený aj novší 3-D model s cieľom upresniť jeho povrchovú a podpovrchovú štruktúru (Linde et al. 2017).
Využitie: Hornina nemá veľmi praktické využitie, lebo je pórovitá.
Literatúra: Bořický, E., 1974: Petrographische Studien an den Basaltgesteinen Böhmens. Archiv für die Naturwissenschaftliche Landesdurchforchung von Böhmen. Prag. Vol. 2., Pt.II, No.5, p 1 -294. Cox, K.G., Bell, J.D., and Pankhurst, R.J., 1979: The Interpretation of Igneous Rocks, George Allen and Unwin Press, London, 450 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. Linde N., Ricci T., Baron L., Shakas A., Berrino G., 2017: The 3-D of the Somma-Vesuvius volcanic complex (Italy) inferred from new and historic gravimetric data. Scientific Reports, 7, 8434, DOI:10.1038/s41598-017-07496-y Marianelli P., Métrich N., Sbrana A., 1999: Shallow and deep reservoirs involved in magma supply of the 1944 eruption of Vesuvius. Bulletin of Volcanology, 61, 48-63. Peccerillo, A., Frezzotti, M.L., 2015: Magmatism, mantle evolution and geodynamics at the converging plate margins of Italy. Journal of the Geological Society. doi:10.1144/jgs2014-085 Pichavant, M., Scaillet, B., Pommier, A., Iacono-Marziano, G., Cioni, R., 2014: Nature and Evolution of Primitive Vesuvius Magmas: an Experimental Study. Journal of Petrology, 55, 11, 2281-2310. Piochi, M., De Vivo, B., Ayuso, R.A., 2015: The magma feeding system of Somma-Vesuvius (Italy) stratovolcano: new inferences from a review of geochemical and Sr, Nd, Pb and O isotope data. In: De Vivo B. (Ed): Volcanism in the Campania Plain: Vesuvius, Campi Flegrei and Ignimbrites. Elsevier, 183-204. Scandone, R., Giacomelli, L., Fattori Speranza, F., 2008: Persistent activity and violent strombolian eruptions at Vesuvius between 1631 and 1944. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 170, 167-180. Sigurdsson, H., Carey, S., Cornell, W., Pescatore T., 1985: The eruption of Vesuvius in A.D. 79. National Geographic Research, 1, 3, 332-387.
Mikrofotografie
Viacero veľkých porfyrických výrastlíc leucitu – Lct na jednom mieste, vytvárajúce glomeroporfyrický zhluk typický pre glomeroporfyrickú štruktúru a malá porfyrická výrastlica plagioklasu – Pl v hypokryštalickej základnej hmote tvorenej klinopyroxénom, leucitom, plagioklasom a Fe oxidmi, ktoré sú pozorovateľné len vo veľkom zväčšení. Leucit nemá štiepateľnosť a v skrížených nikoloch má zreteľné polysyntetické lamelovanie s typickými nízkymi sivými interferenčnými farbami. Nad teplotou 650 °C kryštalizuje v kubickej sústave, pri chladnutí sa modifikuje do pseudokubických paramorfóz s tetragonálnou súmernosťou a je mierne anizotrópny. Intergranulárne priestory základnej hmoty sú vyplnené hnedým vulkanickým sklom. Porfyrické výrastlice klinopyroxénu – Cpx sú pri jenom nikole zelenej farby, mierne zonálne a niekedy uzatvárajú plagioklas. Porfyrické výrastlice olivínu – Ol sú zriedkavejšie a častokrát sú premenené na iddingsit. V skrížených nikoloch má olivín pestré interferenčné farby. Šírka mikrofotografií je 2,2 mm.
Normatívne zloženie
Okrem bežných normatívnych minerálov obsahuje draselný trachybazalt normatívny nefelín – ne, perovskit – pf a olivín – ol. Nedosýtenie horniny kremeňom sa prejavuje prítomnosťou normatívneho olivínu – ol a absenciou normatívneho hypersténu - hy, ako aj prítomnosťou normatívneho nefelínu – ne, ktorý znížil celkový obsah normatívneho albitu – ab. Draselný trachybazalt nie je hornina korund – c, normatívna.
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. %)
48.31
1.00
13.58
8.40
0.15
7.90
14.35
1.69
4.27
0.65
100.30
Molekulová
hmotnosť
60.08
79.88
101.96
159.69
70.94
40.31
56.08
61.98
94.2
141.95
Molárna
proporcia
0.8041
0.0125
0.1332
0.0526
0.0021
0.1960
0.2559
0.0273
0.0453
0.0046
ap
0.0152
0.0046
0.0046
328.68
1.50
il
0.0021
0.0021
0.0021
151.75
0.32
tn´
0.0104
0.0104
0.0104
0.0104
196.07
2.04
or
0.2720
0.0453
0.0453
0.0453
556.67
25.23
ab´
0.1636
0.0273
0.0273
0.0273
524.46
14.30
an
0.1212
0.0606
0.0606
0.0606
278.21
16.86
hm
0.0526
0.0526
159.69
8.40
zvyšky
0.0000
0.1960
0.1697
di
0.3393
0.0000
0.1697
0.1697
0.1697
216.56
36.74
hy´
0.0263
0.0000
0.0263
0.0263
100.39
2.64
ol
0.0132
0.0000
0.0263
0.0132
140.69
1.85
pf
0.0104
0.0104
0.0104
135.98
1.41
ne
0.0526
0.0131
0.0263
0.0263
284.11
7.47
ab
0.0059
0.0141
0.0010
0.0010
524.46
0.51
D: 0.1287
D1: 0.1156
D2: 0.1052
Mg/(Mg+Fe2+): 1.000
Suma hmot. % normatívnych: 100.30
Poznámka: Celý provizórny hyperstén – hy´ bol použitý na tvorbu normatívneho olivínu – ol. Časť provizórneho albitu – ab´ bola premenená na nefelín - ne a zvyšok tvorí skutočný normatívny albit – ab. Provizórny titanit – tn´ bol premenený na perovskit - pf, lebo hornina je silne nedosýtená kremíkom.
Chemické zloženie
Draselné trachybazalty sa vyznačujú relatívne nízkym obsahom SiO2 a vysokým obsahom alkálií (Na2O + K2O). Obsah K2O je vyšší ako Na2O. Niektoré draselné trachybazalty majú v porovnaní s bazaltmi aj vyšší obsah CaO. Draselný trachybazalt z lokality Monte Somma – Vezuv (V-1)(obsah CaO 14.35 hmot. %) patrí k najprimitívnejším, najmenej diferencovaným typom magmy v tejto štruktúre. Predpokladá sa, že reprezentuje materskú taveninu, z ktorej mohli vznikať ďalšie diferencovanejšie typy magiem (tefrity, K-fonotefrity a K-tefrifonolity) kombináciou viacerých procesov, ako je asimilácia okolitých karbonátov, miešanie primitívnych a viac diferencovaných magiem, akumulácia klinopyroxénu a leucitu, alebo frakcionácia klinopyroxénu v uzavretom alebo otvorenom systéme. Pri novodobých erupciách v rokoch 1637-1944 boli zdrojom magmy plytko umiestnené, málo diferencované rezervoáry, ktorých zloženie bolo ovplyvnené hlavne asimiláciou okolitých karbonátov, na rozdiel od historickej erupcie v roku 79 n.l., kedy bol zdrojom magmy hlboko umiestnený diferencovaný magmatický krb, a charakter magmy v ňom bol ovplyvnený hlavne frakcionáciou klinopyroxénu (Pichavant et al. 2014). Magma, ktorá je zdrojom vulkanizmu stratovulkánu Monte Somma – Vezuv pochádza z plášťa a jej geochemické zloženie je modifikované blízkou subdukčnou zónou (horninami plášťového klinu, sedimentmi, fluidami uvoľňovanými zo subdukčnej zóny, subdukovanou kôrou). Vyznačuje sa vysokým obsahom K, Rb, Ba Cs, LREE prvkov (Ce, Sm) a nízkym obsahom Nb a Ta (Marianelli et al. 1999, Piochi et al. 2006, Peccerillo a Frezotti 2015). Vulkanická aktivita Vezuvu je podmienená periodickým prísunom primitívnej mafickej magmy do plytších kôrových úrovní (Scandone et al. 2008). Mafická magma sa dostáva hneď na povrch spolu s viac diferencovanou magmou počas strombolských erupcií (periodické lávové fontány), aké prebehli v rokoch 1794, 1822, 1872, 1906 a 1944. Erupcia mafickej magmy nebola pozorovaná počas erupcií Plínijskeho typu (napr. erupcia z roku 79 n.l.), ktorú charakterizuje popolovo-plynný eruptívny stĺp stúpajúci z krátera vysoko do atmosféry. Nad vrcholom stĺpu sa neskôr formuje vulkanické mračno hríbovitého tvaru, ktoré je zdrojom padajúceho popola a pemzy.
Monte Somma - Vezuv - V-1
SiO2
48.31TiO2
1.00Al2O3
13.58Fe2O3
8.40FeO
0.00MnO
0.15MgO
7.90CaO
14.35Na2O
1.69K2O
4.27P2O5
0.65LOI
0.22Suma
100.52Mg(Mg/Fe2+)
všetko Fe je ako Fe3+A/CNK
0.41A/NK
1.83
Gajdošová, 2018 nepublikovaný údaj
Monte Somma - Vezuv - VS96-54
SiO2
48.21TiO2
1.02Al2O3
13.42Fe2O3
8.75FeO
0.00MnO
0.15MgO
7.97CaO
13.96Na2O
1.54K2O
4.29P2O5
0.69Suma
100.00Mg(Mg/Fe2+)
všetko Fe je ako Fe3+A/CNK
0.41A/NK
1.87
Marianelli et al. (1999)