Saturday, June 30, 2007

V souladu s pracemi Rittmanna (1967, 1970) a Gottiniho (1968,1970) je možno na základě chemického složení rozdělit lávy na dvě skupiny, odpovídajícím dvěma základním tektonikým postavením vulkánů. Obě skupiny se výrazně rozliší pomocí souřadnic /tau/ a /sigma/ - Rittmann 1960:

(Al2O3 - Na2O) (Na2O + K2O)2
tau =_______________ , = ______________
TiO2 SiO2 - 43

Index sigma se označuje jako Rittmannův index, případěn index serií. Bazalty s vysokým obsahem hliníku mají hodnoty tau 10-30, zatímco v tholeitických lávách je tau 4-8.
Jedním z často používaných základních indexů je stupeň oxidace železa, který se uvádí ve dvou formách:

Fe2O3 2.Fe2O3 Fe3+
"F" =________ , "W" =_____________ nebo_____________
FeO 2.Fe2O3 + FeO Fe3+ + Fe2+

Poslední dvě formy se označují jako pomě oxidace či stupeň oxidace. Tento index dokumentuje oxidačně-redukční podmínky při krystalizace magmatu (lávy). Má zpravidla u vulkanických hornin vyšší hodnotu než 1 (1.2-1.7), zatímco u plutonitů je jeho hodnota většinou nižší než 1 (0.6-0.8).

Wednesday, June 27, 2007

výpočet hodnot

Výhradou proti používání tohoto trojúhelníkového diagramu je argument, že součet oxidů, které se používají pro výpočet hodnot je v porovnání s SiO2 a Al2O3 výrazně nižší a nemůže proto objektivně určovat chemický charakter horniny, resp. celé serie hornin. Naproti tomu diagram MFA umožňuje rychlou a poměrně jednoduchou konstrukcí i výpočtem znázornit tendenci diferenciace vždy jedné skupiny eruptiv. Navíc umožňuje rozlišit vulkanické horniny tholeitové od alkalikých a alkaliko-vápenatých.

Poldarvaart-Elston (1954) navrhli tzv.


mafický index M = 100.Fe
_________ a
Mg + Fe

felzický indes F = 100. (Na + K)
_______________
Ca + Na + K

které se používají jako jedna ze souřadnic v různých diagramech. Do této skupiny indexů ještě patří index hořečnostosti hornin, který má tvar:

100 . Mg
__________
Mg + Fe2+

Kuno a spol. (1957) použili k vyjádření postupu tuhnutí magmat havajských vulkánů i n d e x t u h n u t í SI (solidification index), který má tvar:

SI = 100 . MgO
________________________________
MgO + Fe2O3 + FeO + Na2O + K2O


Index tuhnutí SI, označovaný v poslední době jako Kunův index se používá jako koordináta grafů a diagramů, na jejichž vertikální ose jsou vynášeny např. stupeň alkalinity, obsahy petrogenetických prvků apod.
Rittmann (1953) navrhl pro sledování změn chemického složení vulkanikých hornin Indonézie index "p" - index pacifičnosti:

Al - Alk
p = SiO2 ._________ + 0.70
Al + Alk


přičemž AL = 0.9.Al2O3, Alk = K2O + 1.5 Na2O, údaje v hmotnostních procentech. Podle uvedeného autora horniny s vyšším indexem "p" než 55 patří do pacifické (dnešní vápenato-alkalické) serie, zatímco horniny s hodnotou "p" nižší než 55 patří buď do atlantické nebo středomořské provincie. Atlantická provincie je charakterizována výskyty vulkanických hornin výrazně kalium alkalických.

Labels:

vyvrele horniny

Pro vyjádření průběhu diferenciace v různých seriích eruptiv (vyvřelých hornin) se často používá trojúhelníkový diagram s vrcholy M F A, původně použitý L.R. Wagerem a G.M. Brownem 1939 pro vyjádření trendu diferenciace grónských minerálů a hornin.
Pro vyjádření trendu diferenciace jiných nerostů, např. plutonitů a vulkanitů se tento diagram používá v různých modifikacích, např.:
a) vrcholy trojúhelníku tvoří obsahy oxidů M = MgO, A = Na2O + K2O a vrchol F může být:
F = FeO + 0.9.Fe2O3
F = FeO + Fe2O3
F = FeO

Z uvedených tří modifikací se nejčastěji používá první.
b) k výpočtu a projekci se použijí kationové hodnoty uvedených prvků, přičemž v případě vrcholu F je možno použít všechny tři uvedené alternativy
c) pro stanovení projekčních bodů se použijí molekulárné množství uvedených oxidů.

Labels:

Monday, June 25, 2007

Koeficienty vyjadřující změny ve složení magmatu

Dnes již klasickým je tzv. diferenciační či Larsenů index, kterým se vyjadřuje změna ve složení magmatu v procesu jeho diferenciace. Používá se ke sledování změn chemického složení produktů vulkanické činnosti v prostoru a čase. Je znám v několika úpravách:

DIL = 1/3 SiO2 + K2O - (CaO + MgO + FeO)
DIL = 1/3 (Si + K) - (Ca + Mg)
DITT = Q + or + ab + ne + ic + ks (CIPW norma)

Označení u DI (diferenciační index) udává, podle kterého autora byl vypočítán, např. L = Larsen E.S. 1938, 1956, TT = Thornton C.P., Tuttle O.F., 1960. Thornton a Tuttle navrhli i další typ diferenciačního indexu, který je znám jako Thornoton-Tuttleův index a má tvar:


FeO + Fe2O3
___________________
FeO + Fe2O3 + MgO

Labels:

Saturday, June 23, 2007

Petrochemické koeficienty

jeich aplikace, geneze vyvřelých hornin

V minulosti se eruptivní horniny vyhodnocovaly pomocí některých navrhovaných petrochemických systémů, s použitím výsledků petrochemických analýz. Současnou tendencí je využití výsledků základních chemických analýz a z nich vypočtených vztahů, nejlépe v podobě jednoduchých čísel. Nejčastěji jde o číselné vyjádření poměrů obsahu různých oxidů, resp. skupin oxidů. Pro výpočet a zobrazení se používají též přímo hmotnostní procenta oxidů, popř. atomová a molekulová množství. Výhodou tohoto typu vyjadřování je rychlý a nenáročný výpočet, přičemž současně odpadá výpočet hodnot, které pro danou problematiku mají jen okrajový význam.
Vyskytující se chybou je použití různorodého souboru dat. Výběr analyzovaných hornin musí být geologicky a petrograficky zdůvodněn. Použití údajů o horninách, které do souboru nepatří může zcela zkreslit výsledky.

Labels:

Thursday, June 21, 2007

Závěrem této kapitoly je třeba zdůraznit, že popsané diagenetické prosesy probíhají za nízkých teplot a tlaků, v podmínkách podobných zvětrávání a sedimentaci. V případě zvýšení teploty a tlaku by již nešlo o procesy diageneza /tedy procesy exogenní/ ale o procesy metamorfní /a tedy procesy endogenní/, o kterých jsme se již zmínili dříve.

Tuesday, June 19, 2007

Kromě těchto jevů může také být sediment obohacován o látky tomuto sedimentu cizí. Tyto látky mohou být přinášeny z okolních hornin roztoky cirkulujícími v sedimentu. Takto přinesené látky se mohou v sedimentu vylučovat a tak se může měnit jeho složení. Roztoky prodící sedimentem ale mohou současně rozpouštět některé složky a tyto pak mohou být ze sedimentu vyluhovány - hornina je o ně ochuzována. Takovému procesu říkáme diagenitická metasomatóza.
Příkladem takových metasomatických změn v sedimentech je dolomitizace /zatlačování kalcitu dolomitem/ nebo fosforitizace /zatlačování kalcitu fofforitem/.

Monday, June 18, 2007

Jednou z takových změn je vylučování některých složek na úkor složek jiných. K tomu může dojít v určitých místech sedimentu, pokud zde dojde ke změně podmínek. Pokud se některá složka začne vylučovat v některém místě, v okolí tohoto místa se začne snižovat koncentrace této látky. Tento úbytek je vyrovnáván difuzí jiných složek z okolí. Vzniká tak trvalé difuzní proudění složek sedimentu k danému místu. Další látky mohou být z tohoto místa odplavovány a postupně rozptylovány v celém sedimentu. Výsledkem popsaných dějů může být vznik ložisek bohatých na určité látky.

Sunday, June 17, 2007

Stav a složení sedimentů nemusí být stálé. Mohou v nich probíhat přeměny, které souhrnně označujeme pojmem diageneze.
Proces diageneze v sobě zahrnuje jak změny fyzikální, tak změny chemické. K fyzikálním změnám patří například rekrystalizace. Jde o proces, při kterém místo malých krystalků vznikají krystaly velké, dobře vyvinuté. Nebo může dojít k přeměně méně stále krystalové modifikaci na stálejší.
Takovéto přeměny vedou obvykle ke zpevňování sedimentů, tedy cementaci a proto se nazývají cementace.
V geochemii nás však více zajímají takové procesy, které způsobují migraci a diferenciaci látek - tedy změny chemické.

Labels:

Friday, June 15, 2007

Kaustobiolity

Dalším zvláštním typem sedimentů jsou kaustobiolity. Jsou tvořeny hořlavými organickými látkami, hlavně uhlovodíky. Základními prvky jsou C, H, O. Dalšími prvky jsou N, S a další.
Podrobnější informace jsou uvedeny v kapitole o geochemii uhlíku.

Wednesday, June 13, 2007

Elementární síra

Zvláštním typem sedimentů je elementární síra. Vyskytuje se vždy společně se solnými sedimenty s obsahem sádrovce. V podloží ložisek síry jsou obvykle písky, pískovce a vápence. Podrobnější informace jsou uvedeny v kapitole o geochemii síry.

Tuesday, June 12, 2007

Solné sedimenty

Tento typ cementačních sedimentů se často vyskytuje ve formě čistých vrstev nebo společně s karbonáty /dolomit/. Jako příměsi se často objevují klastické materiály nebo organické látky. Nejčastějšími minerály jsou hali, sádrovec, sylvín, kalnit a karnalit.
Z iontů solné sedimenty nejčastěji obsahují:
anionty - chloridové Cl-, síranové SO2-
4
kationty - Na+, K+, Mg2+, Ca2-.
Méně obvyklými prvky jsou Br, I, Rb, Cs.

Labels: ,

Monday, June 11, 2007

Karbonáty

Karbonátové sedimenty obsahují hlavně minerály s uhličitanovým aniontem CO2-. Nejdůležitějšími minerály těchto hornin jsou kaloit, aragonit a dolomit. Často obsahují také úlomky skeletu fosilních organismů.
Obsahují vyšší podíl Ca. Vápník však může být nahrazen jinými prvky, například Mg, Mn, Pb, .

Sunday, June 10, 2007

Posfority

Charakteristickými minerály fosforitů jsou minerály obsahující fosforečnanový anion PO3-.
4
Základními minerály těchto hornin jsou zejména fluorapatit a fluor-karbonát - apatit.
Mohout obsahovat 23 až 30 % P2O5 a 2 - 4 % fluoru. Kromě těchto základních prvků mohou obsahovat řadu dalších - např. Sr, Mn, As, S, Cl, Si.

Silicity
Jde o neklastický křemičitý materiál, který může být zpevněný i nezpevněný. Často jsou tyto sedimenty smíšeny s jinými, hlavně lutity a karbonátovými sedimenty.
Hlavními minerály silicitů jsou křemen a opá. Příměsi obsahují například železo a hliník.

Friday, June 08, 2007

Bauxity, ferrolity, manganolity

Tyto sedimenty obsahují jako hlavní složky minerály s vysokým obsahem hliníku, železa či manganu. Bauxity /hlavní prvek Al/ obsahují např. minerály gibbsit a bcehmit, jako příměsi rutil, křemen nebo hematit. Kromě Al obsahují také Ti, Si, Fe. Ve stopových množstvích pak Mn, Cr a V, méně již Ni, Co, Cu.
Ferrolity /železo/ mohou být oxidové - pak obsahují z minerálů např. hematit, silicitové - chemosit nebo sulfidové - pyrit. Mohou jako příměsi obsahovat například křemen a organickou hmotu. Ze stopových prvků se v nich uplatňují hlavně Cr, Ni, P a další. Manganolity se mohou dělit obdobně jako ferrolity. K oxidovým minerálům patří manganit a pyroluzit, k sulfidovým hauerit. Kromě vysokého obsahu manganu se u těchto hornin projevuje obohacení hliníkem. Významnější je také obsah Cu, Ni, Co a Pb.

Labels:

Wednesday, June 06, 2007

Zeolity a analcimolit

Další skupinu cementačních sedimentů tvoří zeolity a analcimolit, které se vyskytují hlavně v mořských a jezerních oblastech. Tento typ sedimentů je často smíšen s lutity a psamity.
Základními kationty, které se v těchto horninách uplatňují jsou kationty alkalických kovů a také prvků alkalických zemin.

Labels:

Tuesday, June 05, 2007

Cementační sedimenty

Jak již bylo uvedeno v dřívější části, děli se tento typ sedimentů obvykle podle složení. Užívá se zejména klasifikace podle obsahu určitého kationtu či aniontu.

Jíly a lutity
Mezi sedimenty klastické jsme si dříve zařadili lutity. Vzhledem k jemnosti částic těchto hornin však mohou být zařazeny také mezi sedimenty cementační. Proto si jejich chemické složení probereme v této kapitole společně s jílovými sedimenty.
Jílové sedimenty se můžeme podle stupně zpevnění rozdělit následovně na: nezpevněné - jíly
středně zpevněné - jílovce
silně zpevněné - jílové břidlice.
Také lutity je možno podle stupně zpevnění rozdělit. Rozlišíme potom břidlice, což jsou silně zpevněné lutity, a bahna. Bahna jsou lutity nezpevněné, navíc s vysokým obsahem vody. Chemické složení jílů a lutitů závisí na chemickém složení jílových minerálů a příměsí obsažených v tomto typu sedimentů. Z minerálů se nejčastěji uplatňují křemen, muskovit a hořlavé organické složky, občas také další minerály - například živce, opál, kalcit, siderit.
Z chemického hlediska jsou jílové minerály nejčastěji křemičitany hliníku, železa, hořčíku, některé obsahují i alkalické kovy. V menších množstvích jsou obsaženy Cu, Cr, Ni a Zn.

Labels:

Monday, June 04, 2007

Klastické sedimenty

Nejhrubší klastiké sedimenty představují štěrky /psefity/. Jsou obvykle smíšeny s jinými sedimenty, hlavně psamity a lutity. Většinou jsou složeny z úlomků více hornin a minerálů, jen málokdy z jednoho typu. Chemické složení psefitů je velmi proměnlivé a je silně ovlivněné místním zdrojovým materiálem.
Nejčastějším minerálem je křemen.

Jemnějšími částicemi jsou tvořeny psamity. Ty lze rozdělit do dvou skupin - nezpevněné-písky a zpevněné - pískovce. Také jejich složení je velmi proměnlivé a závisí na zdrojovém materiálu. V píscích jsou klastická zrna tvořena obvykle křemenem či draselnými živci, uplatňují se ale také další materiály. Tmel pískovců je často tvořen jílovými minerály, dále kalcitem, dolomitem, někdy také pyritem, sádrovcem nebo jinými minerály. Chemické složení je proměnlivé. Např. křemenné písky mají vysoký obsah SiO2 a nízký obsah alkálií, MgO a oxidů železa. Bitoklastický pískovec obsahuje méně SiO2, více ale hořčíku a vápníku.
Z nejjemnějších klastických minerálů - eolitů - je nejrozšířenější spraš. Obsahuje prachové částice spolu s klastickými zrny křemene a dalších hornin a minerálů. Spraš vždy obsahuje podstatný podíl jilových minerálů.
Oproti pískovcům obsahuje průměrně méně SiO2, více pak železa a také Al2O3. Kromě těchto, nejvýraznějších, rozdílů lze nalézt i další, v obsahu jiných složek.

Labels:

Saturday, June 02, 2007

Geochemie sedimentů

Asi 98 % všech sedimentů je tvořeno lutity, pískovci a karbonátovými sedimenty. Zbytek připadá na ostatní skupiny, zejména silicity.
V předchozím textu již byly sedimenty rozděleny na klastické a cementační, bylo také naznačeno další dělení těchto dvou základních skupin. Sedimenty se jen málokdy vyskytují čisté. Většinou se jednotlivé skupiny mezi sebou mísí a nebo mohou být různě modifikovány různými vlivy.

Labels:

Friday, June 01, 2007

Závěrem

této kapitoly je třeba zdůraznit, že popsané diagenetické procesy probíhají za nízkých teplot a tlaků, v podmínkách podobných zvětrávání a sedimentaci. V případě zvýšení teploty a tlaku by již nešlo o procesy diageneze (tedy procesy exogenní) ale o procesy metamorfní (a tedy procesy endogenní), o kterých jsme se již zmínili dříve.