flag slovak   flag slovak
Katedra mineralógie a petrológie
Prírodovedecká fakulta
Univerzita Komenského v Bratislave

Olivínový melilitit

Kategória: Vulkanické

Typ: Alkalická vulkanická hornina

Všeobecné: Olivínový melilitit je ultramafická vulkanická hornina obsahujúca melilit, monoklinický pyroxén a olivín v rôznych pomeroch ( Streckeisen, 1978). Patrí medzi horniny obsahujúce melilit a je extrémne zriedkavá a vzácna. Od melilititu sa líši modálnym obsahom olivínu, ktorý je väčší ako 10 %. Lokalita Hohenbol je typovou lokalitou olivínového melilitu. Prvýkrát ju tu opísal Tröger v roku 1934. Olivínové melilitity sa vyskytujú v kontinentálnom aj oceánskom geotektonickom prostredí, kde asociujú s nefelinitmi a alkalickými bazaltmi. V kontinentálnom prostredí sa navyše vyskytujú spolu s karbonatitmi a kimberlitmi. Neskoro Terciérne (17-11 Ma) produkty melilititového magmatizmu súvisiace s vulkanickou aktivitou južnej časti Rýnskeho grábenu v Nemecku sa nachádzajú pozdĺž grábenu a tiež vo vulkanických poliach Urach a Hegau situovaných na východ od grábenu. Vulkanické pole Urach je významnejšie a tvorí ho viac ako 350 melilititových trubiek (podobných kimberlitovým trubkám), diatrém a dajok (Dunworth & Wilson, 1998). Olivínový melilitit z typovej lokality Hohenbol je starý 15,39 + 3.44 Ma (Binder et al., 2022). Vulkanické polia Urach a Hegau sú súčasťou Stredoeurópskej vulkanickej provincie, ktorá sa vyvíjala od kriedy do holocénu. Melilitické vulkanické horniny v Českom masíve reprezentujú jej najvýchodnejšiu časť (Skála et al., 2015).

Pôvod názvu: Prvýkrát termín melilitit použil Lacroix (1893).

Lokalita: Hohenbol pri Owene, Schwäbische Alb, vulkanické pole Urach (oblasť Württembersko) Rýnsky gráben, Nemecko (archívna vzorka Katedry mineralógie, petrológie a ložiskovej geológie, PriF UK, Bratislava)

GPS: 49° 35' 38,51" N, 9° 27' 51,07" E

Hlavné minerály: Melilit bohatý na koncový člen åkermanit (Ca2MgSi2O7) - tuhý roztok medzi Na-melilitom (CaNaAlSi2O7) a åkermanitom, Ca-klinopyroxén, olivín (Fo 79-89), Cr-spinel, magnetit.

Akcesorické minerály: Ba-Ti flogopit, perovskit bohatý na Nb, fluórapatit, nefelín, vulkanické sklo (Dunworth & Wilson, 1998).

Klasifikácia: Podľa modálneho zloženia v modálnej klasifikacii pre vulkanické horniny obsahujúce melilit (Streckeisen, 1978). Ak nie je dostupná modálna analýza klasifikuje sa podľa chemického zloženia v TAS diagrame (Le Bas et al., 1986). V TAS diagrame sa premieta do poľa foiditu. Do poľa foiditu spadajú aj iné horniny s obsahom melilitu, preto je potrebné vypočítať normatívne zloženie, poznať celohorninové chemické zloženie a poznať modálny obsah olivínu. Olivínový melilit má obsah normatívneho larnitu – cs (dikalcium silikát 2CaO . SiO2) > 10 %, neobsahuje normatívny kalsilit – ks (draselný metasilikát K2O . SiO2) a obsah K2O < Na2O (hmot. %). V návrhu novej klasifikácie magmtických hornín sa do TAS diagram do poľa foiditu pridá melilitit.

Olivínový melilitit - Macro Olivínový melilitit - Classification

Farba: Čiernosivá.

Textúra: Kompaktná, afanitická.

Zrnitosť: Jemnozrnná hornina.

Štruktúra: Porfyrická, trachytická.

Premeny: Zriedkavá devitrifikácia vulkanického skla, zeolitizácia.

Petrografická charakteristika: Melilitit je kompaktný bez makroskopicky viditeľných porfyrických výrastlíc. Na slnečnom svetle majú submikroskopické zrná melilitu a olivínu sklený lesk. Pod lupou sú dobre rozoznateľné zrná melilitu medovo-žltej farby. Názov melilit pochádza z gréckeho méli – med a lithos – kameň. Melilit je zriedkavý sorosilikát (Ca,Na)2(Al,Mg,Fe2+)[(Si,Al)2O7] (silikát s izolovanými skupinami tetraédrov s aniónovou skupinou [Si2O76-] patriaci do skupiny melilitu. Minerály skupiny melilitu kryštalizujúce v tetragonálnej sústave sú tuhé roztoky niekoľkých koncových členov, z ktorých najdôležitejšie sú gehlenit a åkermanit. Vyskytuje sa v kremíkom nedosýtených výlevných horninách. Melilitit má porfyrickú štruktúru, kde porfyrické výrastlice tvorí najmä chemicky zonálny olivín, klinopyroxén, melilit a magnetit. Základná hmota je zložená z olivínu, klinopyroxénu, melilitu, magnetitu, apatitu, flogopitu, perovskitu a nefelínu. Neobsahuje žiadne živce (Wilson et al., 1995).

Využitie: Nemá praktické využitie, lebo je to typová lokalita.

Literatúra: Beard, A.D., Downes, H., Hegner, E., Sablukov, S.M., Vetrin, V.R., Balogh, K. 1998: Mineralogy and geochemistry of Devonian ultramafic minor intrusions of the southern Kola Peninsula, Russia: implications for the petrogenesis of kimberlites and melilitites. Contribution to Mineralogy and Petrology, 130, 288-303. Binder, T., Marks, M., Gerdes, A., Walter, B., Grimmer, J., Beranoaguirre, A., Wenzel, T., Markl, G., 2022: Two distinct age groups of melilitites, foidites, and basanites from the southern Central European Volcanic Province reflect lithospheric heterogenity. International Journal of Earth Sciences, 112. 10.1007/s00531-022-02278-y. Dunworth, E.A., Wilson, M., 1998: Olivine Melilitites of the SW German Tertiary Volcanic Province: Mineralogy and Petrogenesis. Journal of Petrology, 39, 10, 1805-1836. Keller, J., Zaitsev, A.N., Wiedenmann, D., 2006: Primary magmas at Oldoinyo Lengai: The role of olivine melilitites. Lithos, 91, 150-172. Krmíčková, S., Krmíček, L., Romer, R.L., Ulrych, J., 2020: Led isotope evolution of the Central European upper mantle: Constraints from the Bohemian Massif. Geoscience Frontiers, 11, 925-942. Lacroix, A., 1893: Les enclaves des roches volcaniques. Macon, Paris, 710 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. Middlemost, E.A.K, 1986: Iron oxidation ratios, norms, and classification of volcanic rocks. Chem. Geol. 77, 19–26. Skála, R., Ulrych, J., Ackerman, L., Krmíček, L., Fediuk, F., Balogh, K., Hegner, E. 2015: Upper Cretaceous to Pleistocene melilitic volcanic rocks of the Bohemian Massif: petrology and mineral chemistry. Geologica Carpathica, 66, 3, 197-216. Streckeisen, A., 1978: IUGS Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks. Classification and nomenclature of volcanic rocks, lamprophyres, carbonatites and melilite rocks. Recommendations and suggestions. Neues Jahrbuch für Mineralogie, Stuttgart. Abhandlungen, 143, 1-14. Tröger, W. E., 1934: Quantitative Daten einiger magmatischer Gesteine. Tschermaks Mineralogische und Petrographische Mitteilungen, 46, 153–173. Wilson, M., Rosenbaum, J.M., Dunworth, E.A., 1995: Melilitites: partial melts of the thermal boundary layer? Contributions to Mineralogy and Petrology, 119, 181-196.

Mikrofotografie

Olivínový melilitit - Micro 1 Olivínový melilitit - Micro 2 Olivínový melilitit - Micro 3 Olivínový melilitit - Micro 4

Porfyrické výrastlice idiomorfného olivínu – Ol a klinopyroxénu – Cpx svetlohnedej farby v rovinne polarizovanom svetle v základnej hmote tvorenej drobnými zrnami olivínu, klinopyroxénu a drobným lištovitým melilitom – Mll a drobným čiernym magnetitom – Mag. Magnetit je čierny v rovinne polarizovanom svetle aj v skrížených nikoloch, lebo je to minerál, ktorý svetlo neprepúšťa. Hojne zastúpený melilit v hornine vytvára typickú trachytickú štruktúru, orientáciu v smere prúdenia. Intergranulárne priestory v základnej hmote sú vyplnené vulkanickým sklom - glass hnedej farby v rovinne polarizovanom svetle a čierne v skrížených nikoloch, lebo je izotrópne. Melilit je v rovinne polarizovanom svetle priehľadný, rezy rovnobežné s kryštalografickou osou z sú lištovité a v skrížených nikoloch má nápadnú anomálne modrú interferenčnú, ktorá dostala pomenovanie – „berlínska modrá“. Detail na zrno melilitu – Mll je v ľavom spodnom roku dolného obrázku. Normálna interferenčná farba melilitu je v skrížených nikoloch veľmi nízka, sivá, sivobiela podobná kremeňu. Touto anomálnou interferenčnou farbou sa dobre odlišuje od nefelínu, alebo apatitu. Melilit je minerál, ktorý sa nikdy nevyskytuje s kremeňom. Šírka horných dvoch mikrofotografií je 2,2 mm a šírka spodných mikrofotografií je 1,1 mm.

Normatívne zloženie

Okrem bežných normatívnych minerálov obsahujú olivínové melilitity normatívny nefelín – ne, leucit – lc a olivín – ol, ktoré sú prejavom nedosýtenia horniny kremeňom. Prítomnosť normatívneho larnitu - cs je tiež dôkazom nedosýtenia horniny kremeňom pri veľmi vysokom obsahu CaO. 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 dvojmocného železa v alkalických bazaltoch ako 0,20.

Krok výpočtu
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. %)
38.02
2.44

8.48
1.61
8.19
0.19
17.73
15.06
2.58
1.87
0.74




96.91



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
0.6328
0.0305

0.0832
0.0101
0.1167
0.0027
0.4398
0.2685
0.0416
0.0199
0.0052





1
ap











0.0174


0.0052





0.0052
328.68
1.71
4
il




0.0305



0.0305











0.0305
151.75
4.64
8
or´



0.1191


0.0199






0.0199






0.0199
556.67
11.05
9
ab´



0.2498


0.0416





0.0416







0.0416
524.46
21.83
10
an



0.0434


0.0217




0.0217








0.0217
278.21
6.03
13
mt







0.0101
0.0101











0.0101
231.54
2.33
14
zvyšky








0.0760

0.4398











15
di´



0.4590




0.0338

0.1957
0.2295








0.2295
221.21
50.76
17
hy´



0.2864




0.0422

0.2442









0.2864
105.04
30.08
20
ol´



0.1432




0.0422

0.2442









0.1432
149.99
21.48
22
ne



0.0833


0.0416





0.0416







0.0416
284.11
11.83
23
lc



0.0794


0.0199






0.0199






0.0199
436.50
8.67
25
cs



0.0877







0.1754








0.0877
172.24
15.10
25
di



0.1082




0.0338

0.1957
0.0541








0.0541
221.21
11.97
25
ol



0.2309




0.0422

0.2442









0.2309
149.99
34.63
Y: 1.1576
D: 0.5248
D1: 0.3816
D2: 0.3816
D3: 0.2151
D4: 0.1754
D5: 0.1754
D6: -0.0541
Mg/(Mg+Fe2+): 0.853
Suma hmot. % normatívnych: 96.91

Poznámka: Celý provizórny hyperstén – hy´ bol použitý na tvorbu normatívneho olivínu – ol´. Celý provizórny albit – ab´ bol premenený na nefelín – ne. Celý provizórny ortoklas – or´ bol premenený na leucit – lc. Časť provizórneho diopsidu – di´ bola použitá na vytvorenie larnitu – cs a olivínu – ol, ktorý bol pridaný k provizórnemu olivínu – ol´ vytvoreného z provizórneho hypersténu.

Chemické zloženie

Olivínový melilitit má extrémne nízky obsah SiO2, vysoký obsah MgO a CaO a nízky obsah alkálií (Na2O + K2O) < 5 hmot. %. V porovnaní s bežnými alkalickými bazaltmi s foidmi má tiež nízky obsah Al2O3. Strata žíhaním – LOI je 1,2 hmot. %. Olivínový melilitit má vysoký obsah Sr, Ba a Rb a veľmi strmý priebeh normalizovanej krivky prvkov vzácnych zemín (REE) na chondrit (Ce/YbN ~ 20-30) v porovnaní s bežnými alkalickými bazaltmi svedčiaci o významnom obohatení o prvky ľahkých vzácnych zemín (LREE). Vzorka má tiež vysoký obsah Cr (1334 ppm), Ni (476 ppm), Nb (104 ppm), Zr (229 ppm) a veľmi vysoké horčíkové číslo Mg/(Mg+Fe2+) > 70. Vysoký pomer Ca+Na+K/Al - 3,97 svedčí o vysokom obsahu modálneho melilitu (Huraiová, vzorka HBL-1, nepublikované údaje 2022). Jeho prítomnosť vo vzorke indikuje už pomer medzi 2,21 – 2,37 (Dunworth & Wilson, 1998). Predpokladá sa, že olivínové melilitity vznikli pri nízkom stupni parciálneho tavenia karbonatizovaného peridotitového (pyroxenitového) plášťa na báze litosféry, ktorý bol predtým obohatený o taveniny a fluidá stúpajúce z astenosféry. Neskôr počas výstupu cez litosféru, magma asimilovala aj okolité plášťové horniny (Dunworth & Wilson, 1998). Príčinou magmatizmu bol plášťových chochol na báze litosféry (Wilson et al., 1995).

Hochbohl, Nemecko - olivínový melilitit, vzorka HBL-1

SiO2
38.02TiO2
2.44Al2O3
8.48Fe2O3
1.61FeO
8.19MnO
0.19MgO
17.73CaO
15.06Na2O
2.58K2O
1.87P2O5
0.74LOI
1.20Suma
98.11Mg(Mg/Fe2+)
0.79A/CNK
0.25A/NK
1.35

Huraiová 2022 - nepublikovaný údaj, Fe2O3/FeO = 0.20

Hochbohl, Nemecko - olivínový melilitit, vzorka U-3

SiO2
36.74TiO2
2.28Al2O3
8.02Fe2O3
10.87FeO
0.00MnO
0.20MgO
18.91CaO
16.36Na2O
1.94K2O
0.68P2O5
0.86LOI
2.40Suma
99.25Mg(Mg/Fe2+)
0.78A/CNK
0.24A/NK
2.04

Dunworth & Wilson, 1998, všetko Fe ako Fe2O3

Zaporojnty 6a, Kola, Rusko - melilitit, vzorka T2-29-1

SiO2
34.61TiO2
1.28Al2O3
7.49Fe2O3
11.71FeO
0.00MnO
0.21MgO
16.93CaO
17.56Na2O
1.36K2O
0.44P2O5
0.29LOI
7.47Suma
99.35Mg(Mg/Fe2+)
0.74A/CNK
0.22A/NK
2.76

Beard et al., 1998, všetko Fe ako Fe2O3

Dorobo Cone, Oldoinyo Lengai, Tanzania - olivínový melilitit, vzorka OL 198

SiO2
36.48TiO2
4.25Al2O3
7.52Fe2O3
5.69FeO
7.78MnO
0.22MgO
13.78CaO
14.28Na2O
4.20K2O
2.53P2O5
1.01H2O+
0.91CO2
0.16SO3
0.22F
0.24Cl
0.05Suma
99.21Mg(Mg/Fe2+)
0.76A/CNK
0.21A/NK
0.78

Keller et al. 2006, Fe2O3/FeO = 0.15

Velká Čertova zeď, Ralská pahorkatina, Česká republika - melilitit, vzorka KK10

SiO2
39.90TiO2
2.96Al2O3
9.99Fe2O3
11.5FeO
0.00MnO
0.18MgO
15.70CaO
13.00Na2O
2.31K2O
1.41P2O5
0.75LOI
1.40Suma
99.20Mg(Mg/Fe2+)
0.73

Krmíčková et al., 2006