Lapillový tuf
Kategória: Pyroklastické
Typ: Ignimbrit
Všeobecné: Lapillový tuf je spevnená pyroklastická hornina s obsahom lapíll > 75 %. Lapilly sú pyroklasty o veľkosti 2 – 64 mm vznikajúce rozrušovaním okolitého materiálu pri vulkanickej erupcii. Môžu to byť jednotlivé kryštály, skupiny kryštálov, vulkanické sklo, alebo úlomky hornín. Najjemnozrnnejšími pyroklastmi sú popolové zrná s veľkosťou častíc < 2 mm. Okrem popola môže tuf obsahovať aj hrubozrnnejší pyroklastický materiál ako sú vulkanické bomby - zaoblené pyroklasty s povrchom “chlebovej kôry”, väčšie ako 64 mm, v čase vzniku a transportu čiastočne alebo úplne roztavené a bloky - ostrohranné pyroklasty väčšie ako 64 mm, v čase vzniku v pevnom stave. Lapillový tuf môže vzniknúť napadaním pyroklastík počas erupcie, alebo uložením z pyroklastických prúdov. Genetický termín pre uloženiny popolovo-pemzových pyroklastických prúdov je ignimbrit. Podľa teploty vzniku pri ich uložení môžu byť ignimbrity zvárané – welded, alebo nezvárané – non welded. Pre zvárané ignimbrity je typická prítomnosť sploštených fiamme, najčastejšie sú to deformované fragmenty pemzy, ktoré sa plasticky deformovali účinkom tepla a váhy nadložných pyroklastík. Lapillový tuf z Ipolytarnóc patrí k mohutným tufovým komplexom v oblasti Panónskeho bazénu. Pochádza z 10 – 40 m hrubého vrstevného sledu ignimbritov, ktoré sa v staršej literatúre označovali ako ryolitová tufová formácia Gyulakeszi, alebo „Spodný ryolitový tuf“ (Lukács et al., 2018; Pálfy et al., 2007). Podľa najnovšieho litostratigrafického členenia bola ryolitová formácia Gyulakeszi premenovaná na ryolitovú lapillovú tufovú formáciu Tihamér (Lukács et al., 2022). Priestorovým rozšírením zasahuje aj na Slovensko, kde sa lapillové tufy vyskytujú v Bukovinskom súvrství (Vass et al., 2002), s najznámejšími lokalitami Mučín a Lipovany, ktoré datovala Šarinová et al. (2021). Ignimbrity na lokalite Ipolytarnóc patria k produktom explozívneho kremičitého vulkanizmu Miocénneho veku (17,4 - 17,2 Ma)(Karátson et al., 2022, Pálfy et al., 2007, Lukács et al., 2018). Nachádzajú sa v nadloží pieskovcov, v ktorých boli v roku 1900 objavené fosílne stopy stavovcov a vtákov. Lokalita je preslávená týmito paleontologickými nálezmi, ktoré sa zachovali v pôvodnom brehu rieky vďaka vulkanickej erupcii, ktorá okamžite prekryla piesok hrubou vrstvou ignimbritov. Zdokumentovaných tu bolo 3000 fosílnych stôp od 11 druhov živočíchov (Kordos, 1985). Zdrojom lapillových tufov bolo vulkanické centrum Eger v súčasnom Maďarsku, Počas tejto erupcie vzniklo viacero pyroklastických prúdov, z ktorých minimálne 3 zasiahli až na územie Ipolytarnócu. Typom erupcie – plínijská erupcia, sa erupcia vulkanického centra Eger s Indexom vulkanickej aktivity VEI > 7 (Volcanic explosivity index, maximálna hodnota je 8), podobala výbuchu Vezuvu v roku 79 n.l. (Karátson et al., 2022). Výbuch Vezuvu mal však o niečo nižší VEI index, medzi 5-6. Teplota pyroklastického prúdu sa počas transportu znižuje. V Pompejách a Herkuláneu, nachádzajúcich sa v tesnej blízkosti Vezuvu, zahynulo mnoho ľudí pod horúcimi pyroklastickými prúdmi. Vulkanické centrum Eger, ktoré je považované za zdroj v prípade Ipolytarnócu, je od tejto lokality v súčasnosti vzdialené 75 km. V čase, keď sa pyroklastické prúdy dostali až k dnešnému Ipolytarnócu, boli už chladnejšie. Preto sa na lokalite zachovali celé nezuhoľnatené kmene a vetvy stromov, listy (Hably, 1985) a tiež stopy živočíchov (Kordos, 1985). Predpokladá sa, že pri erupcii bolo pokryté územie o rozlohe 1650 km2 a celkový objem ignimbritov bol 99 km3, čo zodpovedá 58 km3 magmy (Karátson et al., 2022). Podobnými erupciami s indexom VEI = 7 boli v nedávnej histórii erupcia vulkánu Taupo na Novom Zélande v roku 232 (30 km3 magmy) a Minojská erupcia Santorini v neskorej dobe bronzovej (82 km3 magmy). Ipolytarnóc je dnes oprávnene považovaný za „starodávne Pompeje“, je prírodnou chránenou oblasťou a súčasťou geoparku Novohrad-Gemer.
Pôvod názvu: Povôd názvu tuf je v talianskom slove tufo a francúzskom slove tuf. Termín tuf objasňuje po prvýkrát Phillips v roku 1818 (Phillips, 1815). Názov slova lapilla pochádza z latinského lapillus – malý kameň (Lyell, 1835). Termín ignimbrit vymyslel Marshall (1932) a je zložením dvoch latinských slov ignis – oheň a imber – sprcha.
Lokalita: Ipeľský Trnovec (maďarsky Ipolytarnóc), Novohradská župa, Maďarsko (vzorka z archívu V. Konečného)
GPS: 48° 14' 12" N, 19° 39' 25" E
Hlavné minerály: Pyroklasty tvorené úlomkami skla (pemza a jej fragmenty - glass shards), minerálov - kryštaloklasty (kremeň, plagioklas – An30-50, biotit), hornín – litoklasty vulkanického (vitrofyrické litoklasty a rekryštalizované sklá) aj nevulkanického pôvodu (prachovce, kalovce (mudstone) a ílovce). Pyroklasty sú tmelené jemným vulkanickým popolom tvoreným úlomkami skla, často premenenými na ílové minerály.
Akcesorické minerály: Apatit, zirkón, allanit, ilmenit.
Klasifikácia: Lapillový tuf sa klasifikuje na základe modálneho zloženia v polymodálnej klasifikácii pre pyroklastické horniny podľa obsahu blokov/bômb, lapíll a popola (Fisher, 1966), kde sa premieta do poľa s modálnym obsahom popola a lapíll < 75 % a obsahom blokov/bômb < 25 %. Novú klasifikáciu ignimbritov z hľadiska objemu vulkanického materiálu popolovo-pemzových prúdov a plochy ich rozptylu v teréne publikovali Giordano & Cas (2021).
Farba: Svetlo sivá s bielymi úlomkami pemzy.
Textúra: Masívna.
Zrnitosť: Hrubozrnná hornina (3 mm – 1 cm).
Štruktúra: Pyroklastická, kryštalovitroklastická.
Premeny: Bentonitizácia - rozpad skla a biotitu na ílové minerály skupiny smektitu.
Petrografická charakteristika: Biele úlomky pemzy väčšie ako 2 mm tvoria klasty lapillovej veľkosti, ktoré sú „utopené“ v tufovom matrixe. Percentuálne zastúpenie klastov lapillovej veľkosti a tufu je zodpovedné za označenie lapillový tuf. Masívna, zrnitostne nevytriedená stavba poukazuje na transport v hustých pyroklastických prúdoch (laminárne prúdenie). Uloženie z pyroklastických prúdov je potvrdené aj fragmentami zuhoľnatených rastlín, ktoré sú v tufe rozptýlené (boli primiešané počas transportu).
Využitie: Využíva sa ako obkladový a dekoračný kameň. Vyrába sa z neho kamenivo na stavbu ciest a iné stavebné práce. Vrstevnaté ignimbrity, ktoré sa dobre štiepia sa používajú na výrobu dlaždíc do interiérov budov a záhrad. Netradičným využitím ignimbritov je úložisko rádioaktívneho odpadu Yucca Mountain vybudované v ignimbritoch v štáte Nevada, USA.
Literatúra: Fisher, R.V. 1966: Rocks composed of volcanic fragments and their classification. Giordano, G., Cas, R., 2021: Classification of ignimbrites and their eruptions. Earth-Science Reviews, 220, 103697. Hably, L., 1985: Early Miocene plant fossils from Ipolytarnóc, N. Hungary. Geologica Hungarica series, Palaeontologica, 45, 78-255. Karátson, D., Biró, T., Portnyagin, M., Kiss, B., Paquette J.-L., Cseri, Z., Hencz, M., Németh, K., Lahitte, P., Márton, E., Kordos, L., Józsa, S., Hably, L., Müller, S., Szarvas, I., 2022: Large-magnitude (VEI ≥ 7) ‘wet’ explosive silicic eruption preserved a Lower Miocene habitat at the Ipolytarnóc Fossil Site, North Hungary. Nature, Scientific Reports, 12, 9743 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-13586-3 Kordos, L., 1985: Footprints in Lower Miocene sandstone at Ipolytarnóc, N Hungary (in Hungarian with English resume), Geol. Hung., Ser. Palaeontol., 46, 257–415. Lukács, R., Harangi, Sz., Gál., P., Szepesi, J., Di Capua, A., Norini G., Sulpizio, R., Groppellini, G., Fodor, L., 2022: Formal definition and description of lithostratigraphic units related to the Miocene silicic pyroclastic rocks outcropping in the Northern Hungary: A revision. Geologica Carpathica, 73, 2, 137-158. Lukács, R., Harangi, Sz., Guillong, M., Bachmann, O., Fodor, L., Buret, Y., Dunkl, I., Sliwinski, J., von Quadt, A., Peytcheva, I., Zimmerer, M., 2018: Early to Mid-Miocene syn extensional massive silicic volcanism in the Pannonian Basin (East- Central Europe): Eruption chronology, correlation potential and geodynamic implications. Earth-Science Reviews, 179, 1-19. Lyell, C., 1835: Principles of Geology. Murray, London, 4th Edition, Vol. 1, 406 pp. Marshall, P., 1932: Notes on some volcanic rocks of the North Island of New Zealand. New Zealand Journal of Science and Technology, 13, 198-200. Pálfy, J., Mundil, R., Renne, P.R., Bernor, R.L., Kordos, L., Gasparik, M., 2007: U–Pb and 40Ar/39Ar dating of the Miocene fossil track site at Ipolytarnóc (Hungary) and its implications. Earth and Planetary Science Letters, 258, 160-174. Phillips, W. 1815: An Outline of Mineralogy and Geology, intended for the use of those who may desire to become acquainted with the elements of those sciences; especially of young persons. Phillips, London, 193 pp. Šarinová, K., Rybár, S., Jourdan, F., Frew, A., Mayers, C., Kováčová, M., Lichtman, B., Nováková, P., Kováč, M., 2021: 40Ar/39Ar geochronology of Burdigalian paleobotanical localities in the central Paratethys (South Slovakia). Geologica Acta, 19.5, 1-19, I-IV. Vass, D., 2002: Lithostratigraphy of Western Carpathians: Neogene and Buda Paleogene. Bratislava, State Geological Institute of Dionýz Štúr, 1-200 pp (in Slovak with English summary). Vass, D., Túnyi, I., Márton, E., 2006: The Fehér hegy Formation: Felsitic ignimbrites and tuffs at Ipolytarnóc (Hungary), their age and position in Lower Miocene of Northern Hungary and Southern Slovakia. Slovak Geological Magazine, 12, 2, 139-145. Earth-Science Reviews, 1, 287-298.
Mikrofotografie
Lapillový tuf tvoria fragmenty kryštálov – crystal fragments a vulkanického skla – glass fragments (shards) a pemzy (pumice) v základnej hmote tvorenej vulkanickým popolom. Fragmenty kryštálov tvorí biotit - Bt, kremeň - Qz a plagioklas – Pl. Biotit je pri jednom nikole zelenohnedý a javí známky alterácie. Typickým znakom ignimbritu je prítomnosť deformovaných fragmentov pemzy (pumice). Pri jednom nikole sú priehľadné s veľkým množstvom dutín vytvorených po úniku vulkanických plynov. V skrížených nikoloch sú čierne, izotrópne. Vulkanický popol v intergranulárnych priestoroch medzi úlomkami skla, pemzy a kryštálov má pri jednom nikole hnedú farbu, čo je výsledkom jeho alterácieza za vzniku ílových minerálov. Šírka všetkých mikroforografií je 2,2 mm.
Normatívne zloženie
Lapillový tuf je kremeň – q normatívna hornina. Na základe molekulárneho pomeru A/CNK (Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)) a molekulárneho pomeru A/NK (Al2O3/(Na2O+K2O)) je to peraluminózna hornina. Prejavilo sa to aj na normatívnom zložení, bol vytvorený normatívny korund – c.
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. %)
69.88
0.32
16.88
3.69
0.05
1.73
2.73
2.13
2.51
0.09
100.00
Molekulová
hmotnosť
60.08
79.88
101.96
71.85
70.94
40.31
56.08
61.98
94.20
141.95
Molárna
proporcia
1.1631
0.0039
0.1655
0.0520
0.0006
0.0430
0.0488
0.0343
0.0266
0.0006
ap
0.0021
0.0006
0.0021
328.68
0.21
il
0.0039
0.0039
0.0039
151.75
0.60
or
0.1598
0.0266
0.0266
0.0266
556.67
14.83
ab
0.2059
0.0343
0.0343
0.0343
524.46
18.00
an
0.0933
0.0466
0.0466
0.0466
278.21
12.98
c
0.0579
0.0579
101.96
5.91
zvyšky
0.0481
0.0430
0.0000
hy
0.0910
0.0481
0.0430
0.0910
117.04
10.66
q
0.6130
0.6130
60.08
36.83
D: -0.6130
Mg/(Mg+Fe2+): 0.472
Suma hmot. % normatívnych: 100.00
Poznámka: Všetko Fe je uvedené ako FeO, preto nebo vytvorený normatívny magnetit – mt. Normatívny anortit – an bol vytvorený zo zvyšku Ca po vytvorení normatívneho ortoklasu – or a normatívneho albitu – an. Prebytok Al sa po vytvorení normatívneho ortoklasu, albitu a anortitu umiestnil do normatívneho korundu – c. Na vytvorenie normatívneho diopsiu – di už Ca nezvýšilo. Celé Mg a zvyšok Fe2+ po vytvorení normatívneho ilmenitu – il sa umiestnili v normatívnom hypersténe – hy. Normatívne zloženie bolo vypočítané z celohorninovej chemickej analýzy Ipoly (Šarinová et al., 2021) prepočítanej na bezvodý základ, lebo obsah LOI je veľmi vysoký (10,60 hmot. %).
Chemické zloženie
Ipolytarnóc - lapillový tuf, vzorka Ipoly
SiO2
62.10TiO2
0.28Al2O3
15.00Fe2O3
3.64FeO
n.a.MnO
0.04MgO
1.54CaO
2.43Na2O
1.89K2O
2.23P2O5
0.08LOI
10.60Suma
99.84Mg(Mg/Fe2+)
0.46A/CNK
1.51A/NK
2.72
Šarinová et al. 2021
Mučín, Slovensko - jemnozrnný lapillový tuf
SiO2
62.45TiO2
0.14Al2O3
14.17Fe2O3
3.50FeO
n.a.MnO
0.03MgO
1.27CaO
1.49Na2O
1.21K2O
2.61P2O5
0.02LOI
13.00Suma
99.89Mg(Mg/Fe2+)
0.42A/CNK
1.88A/NK
2.94
Šarinová et al. 2021