Lapilly
Kategória: Pyroklastické
Typ: Pyroklasty o veľkosti 2 – 64 mm.
Všeobecné: Pyroklasty sú úlomky vytvorené rozrušením ako priamy dôsledok vulkanickej činnosti. Fragmenty môžu byť tvorené úlomkami individuálnych kryštálov, hornín alebo vulkanického skla. Rozlišujeme viacero typov pyroklastov na základe ich veľkosti. Najväčšie sú vulkanické bomby a bloky s veľkosťou viac ako 64 mm, menšie sú lapilly s veľkosťou 2-64 mm a najmenšie sú zrná vulkanického popola menšie ako 2 mm. Vulkanické bomby sa vyznačujú charakteristickým povrchom „chlebovej kôrky“ a zaobleným tvarom naznačujúcim, že v čase svojho vzniku boli čiastočne alebo úplne roztavené. Bloky boli v čase svojho vzniku v spevnenom stave a majú ostrohranné tvary. Spevnením pyroklastov, ktoré tvoria viac ako 75 % horniny vzniká pyroklastická hornina. Ak vulkanický materiál obsahuje viac ako 75 % pyroklastov a je nespevnený nazýva sa tefra (La Maitre et al., 2002).
Pôvod názvu: Názov slova lapilla pochádza z latinského lapillus – malý kameň (Lyell, 1835).
Lokalita: Crateri Silvestri, vulkán Etna, Sicília, Taliansko (vzorku darovala Petra Hurai)
GPS: 37° 41' 52.87" N, 15° 0' 17.92" E
Hlavné minerály: Plagioklas, pyroxén, vulkanické sklo.
Akcesorické minerály: Magnetit.
Klasifikácia: Lapilly z Crateri Silvesti netvoria spevnenú horninu. Sú súčasťou tefry, ktorá obsahuje viac ako 75 % pyroklastov, prevažne lapíll a vulkanického popola. Spevnené pyroklastické horniny sa klasifikujú na základe modálneho zloženia v polymodálnej klasifikácii pre pyroklastické horniny podľa obsahu blokov/bômb, lapíll a popola (Fisher, 1966). Ak by boli lapilly z Crateri Silvestri spevnené, klasifikovali by sa ako lapillit, preto je v klasifikácii pre pyroklastické horniny zvýraznené pole lapillitu.
Farba: Sivočierna, miestami pokrytá červenohnedým povrchom vznikajúcim účinkom tepla.
Textúra: Vezikulárna – obsahujúca prázdne priestory – vezikuly po úniku plynov z lávy počas jej rýchleho chladnutia.
Zrnitosť: Veľkosť jednotlivých lapíll je 8 – 25 mm.
Štruktúra: Afanitická, intersertálna – priestor medzi väčšími kryštálmi zaberá sklo alebo sklo, z ktorého kryštalizujú drobné kryštály.
Premeny: Makroskopicky lapilly nie sú premenené.
Petrografická charakteristika: Lapilly sú kúsky roztavenej alebo polo roztavenej lávy guľovitého, slzovitého, predĺženého tyčinkovitého tvaru, alebo tvaru pripomínajúceho gombík, vyvrhnuté počas sopečnej erupcie, ktoré padajú na zem, kým sú ešte aspoň čiastočne roztavené. Lapilly sú teda priamym výsledkom ochladzovania žeravej lávy, ktorá sa pohybuje vzduchom. Vulkán Etna na Sicílii je aktívny vulkánom a preto patrí za posledné desaťročie z hľadiska geologického hazardu k najviac monitorovaným a študovaným vulkánom na svete. Zaberá plochu 1178 km2, s nadmorskou výškou 3328 m (Branca et al., 2011) a je situovaný v husto obývanej oblasti východnej Sicílie. Vyznačuje sa nepretržitou vulkanickou aktivitou z jej vrcholových kráterov (Voragine, Bocca Nuova, Severovýchodný a Juhovýchodný) a častými lávovými prúdmi z trhlín na jej úbočiach. Vulkán Etna patrí medzi stratovulkány, ktoré sú budované striedaním lávových prúdov a pyroklastického materiálu. Jeho aktivita je dobre zdokumentovaná za posledných 2700 rokov od helenistických čias. Nadmorská výška vulkánu sa neustále mení a v roku 2024, po strombolských erupciách, dosiahla výšku 3369 m. Najvyšším bodom sa stal kráter Voragine. Na zlomovom systéme, ktorý pretína vulkán v severovýchodnom smere sa nachádza niekoľko stoviek menších parazitických kužeľov kopírujúcich tento zlomový systém. K najznámejším patrí Monte Barca, Monte Moio, Monte Rossi a dva krátery Monti Silvestri. Krátery Monti Silvestri sa vytvorili počas erupcie v roku 1892. Lapilly boli odobraté v nadmorskej výške 1900 m z vrchného krátera Monte Silvestri Superiore. Zdrojom vulkanizmu Etny je subdukcia Africkej litosférickej platne pod Euroázijskú a plášťový chochol Etna zakorenený vo vrchnom plášti. V roku 2013 bol vulkán Etna zapísaný do zoznamu Svetového kultúrneho a prírodného dedičstva UNESCO.
Využitie: Lapilly z Crateri Silvestri a vulkanický popol ako súčasť tefry môžu byť použité ako izochrónový stratigrafický marker, lebo tvorba tefry sa považuje za okamžitú geologickú udalosť s charakteristickým chemickým zložením. Tefra môže pomôcť pri datovaní fosílií, prehistorických kultúr, paleoprostredia a ekosystémov. Vedecká disciplína zaoberajúca sa využitím vrstiev tefry (z gréckeho tephra – popol) a jej datovaním je tefrochronológia (Lowe, 2011).
Literatúra: Branca, S., Coltelli, M., Groppellini, G., Lentini, F., 2011: Geological map of Etna volcano, 1:50 000 scale. Italian Journal of Geosciences, 130, 3, 265-291. Fisher, R.V., 1966: Rocks composed of volcanic fragments and their classification. Earth-Science Reviews, 1, 287-298. 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., (Ed.) 2002: Igneous rocks: A classification and glossary of terms (2nd ed.). Cambridge University Press, 236 pp. Lowe, D.J., 2011: Tephrochronology and its application: A review. Quaternary Geology, 6, 2, 107-153. Lyell, C., 1835: Principles of Geology. Murray, London, 4th Edition, Vol. 1, 406 pp. Middlemost, E.A.K, 1986: Iron oxidation ratios, norms and classification of volcanic rocks. Chem. Geol. 77, 19–26.
Mikrofotografie
Lapilly sú tvorené výrastlicami plagioklasu – Pl a pyroxénu - Px v sklovitej základnej hmote hnedej farby. Opaknou, nepriehľadom fázou je magnetit – Mag. V sklovitej základnej hmote sú v skrížených nikoloch dobre pozorovateľné lišty drobných plagioklasov s nízkou sivou a sivobielou interferenčnou farbou a nápadným dvojčatením. Dvojčatený je aj pyroxén – Px s oranžovou interferenčnou farbou v skrížených nikoloch. Pravdepodobne sa jedná o monoklinický augit. Lapilly reprezentujúce kúsky lávy na povrchu rýchlo tuhli, preto obsahujú veľa vulkanického skla a dutín – vezikúl (vesicles), ktoré vznikli po úniku vulkanických plynov. Magma stúpajúca k povrch počas erupcie po ceste strhávala pevné úlomky okolitého horninového materiálu alebo kryštálov, ktorý sa takto dostal na povrch a dnes je súčasťou niektorých lapíll. Takto náhodne zachytené kúsky hornín nazývame xenolity (z latinského xenos – cudzorodý a lithos – kameň) a kúsky kryštálov xenokryštály alebo xenokrysty. Na obrázku vľavo dole je ukážka horninového xenolitu (rock xenolith) zloženého prevažne z pyroxénov a na obrázku vpravo dole je xenokryštál plagioklasu, ktorý uzatvára inklúzie silikátovej taveniny (melt inclusions), ktoré boli zachytené počas rastu plagioklasu. V detaile je viditeľné, že sa zachytávali pozdĺž prírastkových zón. Skladajú sa z plynovej bubliny a homogénnej silikátovej taveniny. Inklúzie silikátovej taveniny sú priamym dôkazom kryštalizácie minerálu z magmy. Z vedeckého hľadiska sú veľmi cenné, lebo prinášajú informácie o genéze hostiteľského minerálu. Šírka všetkých mikrofotografií je 2,2 mm. Výrez v obrázku vpravo dole má šírku 1,1 mm.
Normatívne zloženie
Hawaiit je variéta alkalického bazaltu bohatého na Na2O. Je to kremeňom mierne nenasýtená hornina, ktorého nízky obsah 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 (5,79 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. Vysoký obsah TiO2 je umiestnený v normatívnom ilmenite - il. Pre výpočet normatívneho zloženia bol celkový obsah železa, stanovený ako Fe2O3 (11,14 hmot. %), rozdelený na Fe2O3 a FeO podľa Midlemost (1986), ktorý definoval pomer trojmocného a dvojmocného železa v alkalických bazaltoch ako 0,20.
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. %)
48.75
1.67
17.81
1.67
8.52
0.18
5.18
10.14
3.93
1.63
0.53
100.01
Molekulová
hmotnosť
60.08
79.88
101.96
159.69
71.85
70.94
40.31
56.08
61.98
94.20
141.95
Molárna
proporcia
0.8114
0.0209
0.1747
0.0105
0.1211
0.0025
0.1285
0.1808
0.0634
0.0173
0.0037
ap
0.0124
0.0037
0.0037
328.68
1.23
il
0.0209
0.0209
0.0209
151.75
3.17
or
0.1038
0.0173
0.0173
0.0173
556.67
9.63
ab´
0.3804
0.0634
0.0634
0.0634
524.46
33.25
an
0.1879
0.0940
0.0940
0.0940
278.21
26.14
mt
0.0105
0.0105
0.0105
231.54
2.42
zvyšky
0.0898
0.1285
di
0.1488
0.0306
0.0438
0.0744
0.0744
229.53
17.08
hy´
0.1439
0.0592
0.0847
0.1439
113.36
16.31
ol
0.0719
0.0592
0.0847
0.0719
166.63
11.99
ne
0.0408
0.0102
0.0204
0.0204
284.11
5.79
ab
0.2582
0.0532
0.0430
0.0430
524.46
22.57
D: 0.1534
D1: 0.0815
D2: 0.0815
Mg/(Mg+Fe2+): 0.589
Suma hmot. % normatívnych: 100.01
Poznámka: Celý provizórny hyperstén - hy´ bol použitý na tvorbu ol. Časť provizórneho albitu - ab´ bola zmenená na nefelín - ne.
Chemické zloženie
Chemické zloženie lapíll zodpovedá hawaiitu. Hawaiit je alkalická hornina bazaltového zloženia s nízkym obsahom SiO2 a bohatá na alkálie, najmä 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 (CS-1) súčet oboch alkálií väčší ako 5 hmot. % (5,56 hmot %), môže byť ďalej klasifikovaná na základe obsahu oboch alkálií. Obsah Na2O – 2,0 > K2O a preto sa môže trachybazalt bližšie klasifikovať ako hawaiit. Viac informácií o klasifikácii hawaiitu je pri hesle hawaiit na tejto web stránke.
Monte Silvestri Superiore, Etna, Sicília, Taliansko - lapilly, CS-1
SiO2
48.75TiO2
1.67Al2O3
17.81Fe2O3
1.67FeO
8.52MnO
0.18MgO
5.18CaO
10.14Na2O
3.93K2O
1.63P2O5
0.53Suma
100.01Mg(Mg/Fe2+)
0.52A/CNK
0.67A/NK
2.16
Gajdošová 2018 - nepublikovaný údaj