Magmatické horniny Magmatické = vyvřelé, eruptivní horniny – vznikly utuhnutím z magmatu Magma – přírodní silikátová tavenina (roztok) s obsahem těkavých komponentů (např. H2O, H2S CO2, SO2, Cl, F), ze které postupným ochlazováním a krystalizací vznikají vyvřelé horniny. V magmatu nejsou látky prostě roztaveny, ale jsou v sobě navzájem rozpuštěny. Při sopečných výbuších těkavé látky unikají do atmosféry, při tuhnutí pod povrchem mají význam při krystalizaci (mineralizátory). Dle Bowena existuje jedno (bazaltové) magma, z něhož krystalizační diferenciací vznikají ostatní typy magmatu. Levinson Lessing předpokládá dva typy samostatných magmat (kyselé, bazické). Dnes se často předpokládá i existence ultrabazického magmatu. Nejrozšířeněnjší názor – magmata různého složení jsou produkty tavení svrchnějších obalů Země v různých hloubkách): ultarbazická a bazická magmata jsou produkty natavení svrchního pláště (100 km a níže) granitová magmata – vznikají v zemské kůře procesem selektivního natavení v hloubkách 10 až 20 km

Příčiny vzniku magmatu nejsou zcela vysvětleny, předpokládá se akumulace tepelné energie v důsledku radioaktivního rozpadu prvků v zemské kůře, nebo např. natavením při vzniku hlubinných zlomů, akumulace tepelné energie v zónách subdukce korových desek apod. Obr. Lávový proud

Fyzikální vlastnosti magmatu Teplota: 590 až 1400 st. C. Pokud magma obsahuje vodu, jeho teplota dosahuje nižších hodnot. Bez obsahu vody se může teplota pohybovat i okolo 1500 st. C. Hustota: 2,2 až 2,8 mg/cm3, hustota magmatu je nižší než hustota utuhlých hornin, při tuhnutí magmatu nastává kontrakce hmoty Viskozita: závisí na teplotě a složení. Bazická magmata jsou méně viskózní než magmata kyselá. S přibývající viskozitou (a kyselostí) stoupá sklon k tvorbě skel - obsidian Tuhnutí a krystalizace: chladne-li magma pomalu – krystalizující látky se vylučují ve větších rozměrech, při rychlejším chladnutí se vytvářejí menší krystaly minerálů, při velmi rychlém ochlazení vzniká sklovitá hmota. Odrazem rychlosti tuhnutí je struktura Dvě metody výzkumu tuhnutí magamatu: - analyticko-statistická pracuje na základě výzkumu složení minerálů - synteticko-experimentální zkoumá vlastnosti na umělých taveninách

Nerostné složení vyvřelých hornin Magmatity = agregát nerostů Primární nerosty – vykrystalizovaly z magmatu 1) Křemen (SiO2) 2) Živce (bezvodé silikáty - Al Si3 O8) - alkalické (ortoklas, mikroklin – K, Na) - sodnovápenaté (plagioklasy – Na, Ca) 3) Zástupci živců 4) Slídy – muskovit (světlá), biotit (tmavá) 5) Olivín (peridotit) 6) Pyroxeny a amfiboly – kosočtverečné, jednoklonné 7) Turmalín 8) Rudy železné – magnetovec, pyrit, pyrrhotin 9) Nerosty titanové – ilmenit, titanit 10) Apatit 11) Zirkon Živce a zástupci živců 60 %, amfiboly a pyroxeny 17 %, křemen 12 %, Sekundární nerosty – vznikaly pozdějšími změnami (větrání hornin, termální) albit, muskovit, kaolin, vápenec, křemen, chlority, epidot atd.)

Struktura a textura Struktura (sloh) – popisuje tvary, velikost a vzájemné sepjetí minerálů Strktura: - sklovitá (na povrchu – vulkanické sklo) holokrystalické – zcela z vykrystalizovaných součástek - hemikrystalické – tvořené částečně sklem, částečně krystaly Sklovitá struktura – vzniká velmi rychlým ochlazením viskozního magamatu. Sopečná skla. Téměř výhradně u efusivních hornin (povrchové vyvřeliny). Obr. Obsidian

2) Holokrystalická (celokrytalická) struktura Většinou hlubinné (plutonické) vyvřeliny, někdy žilné horniny. V hornině jsou větší i menší krystaly. Součásti krystalizující dříve mají dokonalejší krystalické tvary (idiomorfní, automorfní), další minerály jsou částečně krystalograficky omezeny (hipidiomorfní, allotriomorfní), nerosty, které krystalizovaly naposledy nemají prostor pro vývin krystalů (xenomorfní – jsou zcela omezeny plochami jiných nerostů). Hypidiomorfně zrnitý sloh - stejně veliká, všesměrně uložená nerostná zrna. Obr. granit

Písmenková struktura (pegmatity – písmenkové žuly) Písmenková struktura (pegmatity – písmenkové žuly). Křemeny prorůstají s mikroklinem (živec).

Aplitická struktura – všechny součásti jsou v hornině omezeny nepravidelně (alotriomorfně).

Gabrově zrnitý sloh - omezení živců má vyšší stupeň idiomorfie než barevné křemičitany

Ofitický sloh žilné a efuzivní horniny Obr. Diabas (bělavý plagioklas + augit) Porfyrická struktura (dvě fáze krystalizace) Obr. Křemenný porfyr

Hemikrystalická struktura – vedle drobných minerálů (vyrostlic) je hornina tvořena jemnou až sklovitou hmotou. Struktura se uplatňuje zejména u výlevných hornin. Intersertální sloh (melafyr) – sklo se vyskytuje mezi trojúhelníkovými lištami živců Hemikrystalický porfyrický sloh (na zemském povrchu)

Textura (stavba) Masivní textura - za normálních podmínek tuhne magma nejčastěji všesměrně. (Často žula).

Proudovitá (fluidální) – minerály mikroskopických rozměrů jsou orientovány ve směru toku (živce, amfibolizy) magmatu (lávy).

Pórovitá textura – láva, pemza

Mandlovcovitá struktura - dutinky vyplněné druhotnými materiály (vyrostlice). Uplatňuje se u bazických výlevných hornin (diabasový a melafyrový mandlovec).

Chemické vlastnosti vyvřelých hornin Tři skupiny látek obsažených ve vyvřelinách: Podstatné sloučeniny – jsou ve vyvřelých horninách obsaženy vždy SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O, K2O Nepodstatné sloučeniny – jsou přítomny rovněž ve vyvřelých horninách vždy, ale v nepatrném množství TiO2, ZrO3, P2O5, MnO, BaO, SrO, Li2O, V2O3 Akcesorické – ojediněle, v bazických nebo kyselých vyloučeninách, v pegmatických žilách sloučeniny prvků Ni, Cr, Cu, Sn, Au, Ce, Th, Ta, Cs, Rb, B, F, S, Cl, Mo, As Téměř vždy obsah vody – hygroskopická, chemicky vázaná (uniká nad 110 st. C) Podle obsahu SiO2 horniny - kyselé > 65 % - neutrální 52 až 65 % - bazické <52 %

Diferenciace magmatu Diferenciace (štěpení) magmatu je proces, kdy se původně homogenní magma stává nehomogenní, aniž jí z venku přibývá jiné látky. Kvanta vzniklé rozlučovací schopností magmatu mění své původní místo a mohou být schopny dalšího štěpení. Tímto pochodem se postupně mění látkové složení magmatu. Diferenciací magmatu se ze značné části vysvětluje rozmanitost vyvřelých hornin. Příčiny štěpení mohou být: matečné magma se dělí v dílčí magmata tříděním chemických součástí dle hustoty (neděje se prouděním v magmatu, uplatňují se rozdíly osmotického tlaku, difuzní pohyby). Změnami teploty a tlaku dochází v magmovém roztoku k porušení rovnováhy, která vede k vyloučení určité látky konvekční diferenciace – je podmíněna jednak vlastním vystupováním magmatu při erupci, jednak jeho ochlazováním krystalizace – při změně tekuté fáze v krystalický stav nastává inhomogenita magmatu. V důsledku vypadávání jednoho druhu krystalů se mění chemické složení roztoku Při všech větších pochodech se uplatňují gravitace a změny tlaku a teploty.

Asimilace Opačný pochod diferenciace – spojení nehomogenní hmoty v homogenní magma. Dva typy asimilace: dvě tekutá magmata se mohou setkat a navzájem se smísí – vznik nového magmatu (málo četné, v malém měřítku – složené žíly) asimilační pochody nastávají v zemské kůře tam, kde horninové komplexy klesnou do hloubek, kde je vysoká teplota a kde přicházejí ve styk s magmatickým pásmem

Vyvřelé horniny - minerály   Granitové Andesitové Bazické Mafické Intruzivní Granit Diorit Gabro Peridotit Extruzivní Ryolit Andesit Bazalt Hlavní Křemen Amfibol Vápenaté živce Olivín minerály Draselné živce Plagioklas Pyroxen Sodné živce Biotit Minoritní Muskovit Oloivín

Minerály vyvřelých hornin

Ryolit Granit

Diorit Andesit

Bazalt Gabro

Peridotit

Minerální stavba vyvřelých hornin Vznik struktury magmatické horniny se řídí posloupností krystalizace, která je spojena s postupným klesáním teploty taveniny, což vede ke vzniku zárodečných krystalů pevné fáze. Následná krystalizace se řídí dle Bowenova reakčního schematu:

Schéma je rozděleno na tři části a vyjadřuje postup krystalizace vzhledem ke klesající teplotě. První krystalizuje olivín za vysokých teplot a tlaků, jak teplota klesá začínají krystalizovat další a další členy schématu, až jako poslední křemen, který krystalizuje za nejnižších teplot (okolo 570 °C). V celém schématu je vyjádřen i vztah klesající světlosti minerálu, takže na pravé straně máme minerály světlé a na levé straně minerály tmavé. pravá strana - Ca-živce (vápenaté živce) - z leva doprava v ní stoupá podíl vápníku levá strana - řada od olivínu po biotit řada draselných živců po křemen

Úložné tvary vyvřelých hornin Vulkanismus – dva významy (sopečná činnost, magmatismus) Vyvřeliny - intruzivní (vnikové) - extruzivní (effusivní, výlevné) Tělesa vyvřelin - intruzivní - hlubinné (abysální, plutony) - podpovrchové (hypoabysální, žilné) - extruzivní

Hlavní tělesa vyvřelých hornin

Intruzivní tělesa Hlubinná tělesa, plutony Batholity – mohutné plutony, které utuhly většinou ve velkých hloubkách. Nepravidelný tvar. Téměř vždy kyselejší horniny. Se svým pláštěm se stýkají většinou diskordantně (prorážejí jej napříč). Peň - obyčejně jsou pně (výběžky) součástmi batholitů Obr. Batholit – Half-dome, Yosemite

Tělesa podpovrchová (hypoabysální) Rozdělení dle polohy vůči okolnímu prostředí - diskordantní (nesouhlasné) - konkordantní (souhlasné) Sopouchy – diskordantní těleso, výplň pyroklastika nebo magma (láva) Obr. Devil´s Tower, Wyoming

Žíly - deskovité těleso omezené dvěma žilními plochami, rudní, minerálové, horninové - pravé – diskordantní , mohou vystupovat k povrchu, kde tvoří výchozy výlevných hornin, mohou se větvit - nepravé – kokordantní Lakolity - bochníkovitý tvar, konkordantní uložení

Tělesa výlevná Terestrické, podmořské, podledovcové Láva, pillow láva, sopečný prach, popel, lapily, sopečné pumy Příkrovy - lávový příkrov (povrchové deskovité těleso), kontaktní metamorfosa - lávový proud (magma teklo jen na jednu stranu, lineární dráha) - kupa – vertikální rozměry převažují nad plošnými Obr. Lávový příkrov Obr. Lávový proud Obr. Kupa

Odlučnost vvřelých hornin Obr. Sloupcovitá odlučnost čediče – Panská skála u Kamenického Šenova

Vulkanické jevy Sopečné erupce - výbuchové (explozivní) - výlevné (efuzivní) U většiny činných sopek střídání obou typů Sopky dle intruzivního tělesa - lineární (magma se k povrchu dostává po puklině) – lávový příkrov - areální (bakolit se dostal k povrchu, kde protavil svůj plášť) - centrální (s magmatickým tělesem spojeno sopouchem). Nejčastější. Sopky dle materiálu - tvořené jen nesouvislými sopečnými vyvrženinami - tvořené lávovými výlevy - sopky smíšené

Sopky výbuchové, tvořené nesouvislými sopečnými vyvrženinami Maary – kruhovité deprese pod úrovní zemského povrchu. Vznikly rozšířením ústí sopouchu v důsledku výbuchů způsobených přetlakem plynů. Schází sopečný kužel. Mohou být a) plynové – unikají pouze plyny b) s tufovou výplní sopouchu při explozi jsou vyvrženy i nesouvislé sopečné materiály – tufový věncový val c) s lávovou výplní sopouchu – magma dospělo až téměř k ústí sopouchu, ale nevylilo se, tufový val Maary často zatopeny vodou – kráterová jezera. Krátery s kruhovými nasypanými valy – kráterová prohlubeň je vyvinuta v nasypaném sopečném tělese a je situována nad zemským povrchem. Kruhový val je tvořen nesouvislými sopečnými uloženinami 3) Nasypané sopečné kužele – svahy mají konkávní tvary

Obr. Maar Obr. Krátery s kruhovými nasypanými valy

Obr. Sopečný kužel - Fujiyama

Sopky výlevné, efuzivní, lávové Sopky tabulové Sopky štítové Vytlačené kupy Sopky tabulové (lávové příkrovy) Mohutné výlevy, kdy se láva rozlévá do plochy. Lává se obyčejně rozlévá puklinou, příp. proniknutím batholického tělesa k povrchu. Méně často výlevy ze sopouchů.

Sopky štítové = nízký plochý kužel kruhové základny, sklony svahu velmi mírné (1 až 10 st.).

Vytlačené kupy Lávovité homolovité útvary vytlačené ze sopouchu do výšky. Na vrcholu nejsou krátery. Těleso kup je doplňováno lávovým výronem zespoda. Lávové jehly příkladem.

Sopky smíšené - stratovulkány Spojují vlastnosti sopek explozivních a efuzivních. Klidný lávový výtok byl přerušován expolezemi, takže sopečný kužel se skládá z vrstev nesouvislých sopečných vyvrženin i z vrstev lávových proudů, které většinou nejsou konkordantně uloženy. Někdy se stává, že láva opouští hlavní sopečný komín a vytváří si novou dráhu. Sopka tak může mít dva krátery. Stratovulkán s kalderou – sopečný kužel je porušen kotlovitou prohlubní, která se podobá kráteru,ale je větší (vznik kaldery explozí nebo propadnutím vrcholu).

Produkty povrchové činnosti sopečné láva sopečné vyvrženiny plyny Láva - viskozní (kyselé) – kupy - tekutá (bazické) – proudy (rychlost km až desítky km/hod) Lávové proudy - láva balvanitá (rozpukaná v kry), obsahuje bubliny - provazovitá, hladký povrch, často zkroucena, malé ale hojné bublinky

Hornitos – vznikají po výlevu lávy, kdy si láva pro obsah plynů ponechává erupční schopnost. Lávové jeskyně

Nesouvislé sopečné vyvrženiny (pyroklastika) Pyroklastika - sypké materiály, které vznikají při sopečných výbuších. Domorodé (Authigenní) – pocházejí z magmatu (juvenilní, resurgentní) Cizorodé (Alothigenní) – utržené kusy hornin z nesopečných útvarů. Sopečné pumy – tvar většinou formován ve vzduchu. Povrch hladký (sklo) nebo pórovitý (pemza).

Lapily - malé vyvrženiny velikosti hrachu až vlašského ořechu. Sopečný písek. Sopečný popel. Sopečné bahenní proudy – směs pyroklastik a vody (atmosférická, ledovcová).

Pyroklastické horniny Vznikají z nesoudržných sopečných materiálů usazením a následným Zpevněním. Vulkanické tufy – zpevněny popelovým tmelem. Tufity – zpevněny normálním (např. vápenitým) tmelem.

Plynné sopečné výdechy Plynné exhalace: - fumaroly – unikají v době, kdy sopka je ještě činná solfatary – postvulkanické exhalace - mofety – suché exhalace CO2, psí jeskyně

Horké prameny, gejzíry Old faithful Vody juvenilní – původ v magmatu. Vody vadosní – oběhové (z astmosféry). Travertin, aragonit. Bahenní sopky.