Přehled magmatických formací

(sestavený Hovorkou s ohledem na problematiku Západních Karpat a Českého masívu)

A. Formace oceánské kůry
A.1 Ofiolitová formace
A.2 Spilito-keratofyrová formace

B. Formace kontinentální kůry
B.1 Formace diatrém (kimberlitová formace)
B.2 Trappová formace
B.3 Formace alkalických efuzív
B.4 Formace granitových plutonů
B.5 Anortozitová formace
B.6 Formace ultramaficko-alkalických eruptiv a karbonatitů

C. Formace aktivních okrajů litosférických bloků
C.1 Formace bazaltů a středooceánických hřbetů
C.2 Vápenato-alkalická formace efuzív orogenních zón
C.3 Formace plutonů aktivních okrajů kontinentů

magma

(SiO2 je uváděn v hmotnostních procentech, ostatní oxidy jako molární obsahy). Vulkanické horniny s vysokým indexem theta vznikly krystalizací tholeitických magmat bohatých na SiO2. Nízký index theta signalizuje krystalizaci z alkalických bazaltických magmat.

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

Taveniny

Taveniny vzniklé při anatexi ale většinou nezůstávají v místě svého vzniku. Takto mobilizovaná geochemické látky jsou obvykle vytlačovány z hornin a hromadí se v podobě granitického magmatu. Tomuto procesu - procesu hromadění sekundárních magmat - se říká palingeneze a magmatům palingenní magmata. Taková magmata putují potom směrem k povrchu Země a tvoří skutečné magmatické intruze.

Horniny,

které vznikly metasomaticky - přínosem nebo odnosem látek.
Vznik těchto hornin je závislý na působení magmat. Látky přinášené magmatem jsou pak složením závislé na magmatu a navíc se během krystalizace jejich složení mění. Migrace látek mezi horninami a magmatem může být oboustranná, často ale bývá pouze jednostranná. K jednostranné mmigraci dochází v důsledku vstřebávání vody a dalších látek magmatem nebo vstřebávání látek z hornin krystalujícími minerály.

Granity a pegmatity

Oba typy hornin jsou si podobné svými vlastnostmi a složením.
Rozsáhlejší skupinu jsou granity, které tvoří asi 95% všech intruzivních hornin zemské kůry. Názory na vznik granitů se liší - dvě základní teorie (teorii magmatistů a transformistů) jsme charakterizovali v části zabývající se průběhem magmatického procesu. Podle dnešních teorií vznikaly granitoidy tuhnutím granitového magmatu, které vzniklo tavením sedimentárního a metamorfovaného vulkanického materiálu. Většina granitoidů vznukla z materiálu zemské kůry, jen malá část z materiálu pláště.
Granity mají různorodé složení a geologické vystupování a proto je nelze jednoznačně utřídit. Můžeme ale určit skupiny granitů s vyšším oobsahem Cu. Jiné skupiny mají vyšší obsah Be. Lze také určit,že granity s vysokým poměrem alkálií vůči Al mají vyšší obsah Zn.
Oproti bazickým horninám mají granity více křemíku, dále zvýšený obsah V a Ti. V menší mmíře jsou v nich obsaženy tranzitní prvky.

Téměř shodné s granity jsou pegmatity. Oproti nim však obsahují méně železa a titanu. Větší je u pegmatitů obsah alkalických kovů.
Vznikaly za menších tlaků než granity a obsahují méně vody. Často jsou hrubozrnné, někdy s extrémně velkými krystaly.

Karbonatity

Karbonatity jsou karbonátové horniny magmatického původu. Často se vyskytují v asociacích s alkalickými horninami nebo kimberlity.
Krystalují z hlubinných magmat karbonátového složení. Hlavním minerálem karbonatitů je kalcit, dále také železnato - hořečnaté karbonáty (dolomit, siderit).
Výrazně se svým chemickým složením odlišují od ostatních magmatických hornin. Hlavními složkami jsou vápník o CO2. Kromě toho obsahují zvýšený podíl P, K, Na, Ba, Sr a prvků vzácných zemin.

Alkalické čediče

Jde o horniny, které spolu s tholeiity patří ke skupině hornin tvořících oceánské ostrovy (Tahiti, Havaj). Předpokládá se, že jsou produktem parciálního tavení svrchního pláště. Proces vzniku alkalických čedičů je ovlivňován řadou faktorů - např. obsahem těkavých složek, hloubkou vzniku apod.
Srovnáme-li obsahy některých prvků v alkalických čedičích a v oceánských tholeiitech, zjistíme podstatné rozdíly. Ty jsou patrny z tabulky .


Alkalické čediče Oceánské tholeiity



K 12 500 1 160
Rb 31 1,1
Cs 2 0,016
Sr 900 136
Ba 450 10,5
U 1 0,1
Th 4 0,2



Tab : Obsahy některých prvků v alkalických a oceánských bazaltech


Alkaliské čediče jsou také výrazně obohaceny o lehké prvky vzácných zemin. Jde o 100 až 200násobné, ve vzácnějších případech i 500násobné obohacení.

Magmatické horniny kontinentů

Gabro-peridotitové masívy kontinentálních štítů

U kontinentálních štítů lze rozlišit tři základní typy
masívů, které jsou tvořeny horninami ultrabazickými až intermediárními. Roozdělení masívů se provádí podle oobsahu horninových typů.
1. Stratiformní intruze - mají vrstevnatou stavbu, intrudují v malých hloubkách. Na stavbě se podílí hlavně ultramafická fáze, v horní části granofyr.
Vznikly pravděpodobně krystalizací tholeiitického magmatu vzniklého tavením svrchního pláště.
2. Koncentrické zonální gabro-peridotitové masívy - tvoří intruze s ultrabazickým středem a okraji tvořenými gabroidními horninami.
Vznikly nejspíš několikanásobnou intruzí ultrabazického magmatu s vysokou koncentrací FeO, CaO a vody.
3. Alpinotypní peridotity a vysokoteplotní peridotitové intruze - jde o hlubinné kumuláty nebo materiál svrchního pláště.

Tholeiitové horniny

Je možno také pozorovat změny v obsahu prvků v závislosti na poloze hornin v ostrovním oblouku.
Tholeiitové horniny leží nejblíž k mořskému příkopu, alkalicko-vápenaté dále a shoshonitové leží nejblíže ke kontinentu. V závislosti na tom je možno konstatovat, že směrem ke kontinentu roste obsah K2O v horninách, vzrůstá hodnota poměru K2O/Na2O. Mění se rovněž stupeň obohacení železem a stupeň oxidace železa.
Vulkanické horniny kontinentálních okrajů jsou tvořeny hlavně andezity, dacity a ryolity, často se objevuje křemen. Tato horniny byly často pokládány za shodné s magmatickými horninami ostrovních oblouků. Lze však mezi těmito horninami odhalit řadu rozdílů. Rozdíly jsou v zastoupení horninových typů i v chemickém složení hornin.
Kontinentální okraje oproti ostrovním obloukům nejsou bohaté na bazické - čedičové horniny a tholeiity zde zcela chybí.
Základním rozdílem v chemickém složení je například obsah K2O, který je v horninách kontinentálních okrajů vyšší. Značné rozdíly jsou také v obsahu stopových prvků. Horniny kontinentů obsahují více např. Rb, Ba, U a Th. Obsahy V, Cr či Ni bývají obvykle o něco nižší.

Jak již bylo uvedeno,

jsou si horniny středooceánských hřbetů složením dosti podobné. Přesto mezi nimi existují určité rozdíly. Liší se mezi sebou například horniny riftových údolí, transformních zlomů a aseismickkých hřbetů. Bazalty v transformních zlomech jsou například kyselejší než v riftových údolích - mají vyšší obsah TiO2, oxidů železa a nižší obsahy Ni a Co.Ještě více se od hornin riftových údolí liší bazalty aseismických hřbetů s ještě nižšími obsahy Cr a Ni a nízkým obsahem železa.
Oceánská kůra je zčásti tvořena také horninami reziduálního charakteru - např. peridotity a dunity. Jejich reziduální charakter se projevuje na chemickém složení. Například peridotity jsou výrazně ochuzeny o řadu prvků. Ve srovnání s ostatními horninami středooceánských hřbetů mají snížený obsah Si, Ca a Al. Silně snížené jsou také obsahy alkalických kovů (Na, K, Li, Rb) a alkalických zemin (Ba, Sr). Velmi nízké jsou také koncentrace U a Th. V poměrně výrazné koncentraci se vyskytují v reziduálních peridotitech například V, Cr, Co a Ni. Peridotity mají s ostatními oceánskýmimi magmatickými horninami srovnatelné jen obsahy železa a hořčíku. U všech ostatních prvků lze pozorovat menší či větší rozdíly, tak jak bylo naznačeno v tomto zkráceném přehledu.
Velký význam u magmatických hornin dna oceánů má alterace. Je způsobena reakcí tholeiitů s mořskou vodou. Jejím výsledkem je obohacení hornin například o Fe3+, K, vodu, Li, B. Obsahy stopových prvků nebývají alterací změněny.
Stupeň alterace vzrůstá se vzdáleností hornin od středooceánských hřbetů - tedy se stářím těchto hornin.

Magmatické horniny oceánů

Oceánská kůra je tvořena svrchní vrstvou čedičů, pod nimiž jsou pravděpodobně uloženy gabroidní horniny a pod těmi rezidua. Čediče jsou navíc překryty vrstvou sedimentů.
Vyvřelé horniny oceánské kůry vznikají v oblastech středooceánských hřbetů parciálním tavením hornin svrchního pláště. Hlavními minerály těchto hornin jsou : hořečnatý olivín, ortopyroxen a klinopyroxen.
Čediče oceánů se složením od sebe téměř neliší, výrazně se liší od jiných typů čedičů. Je pro ně charakteristické malé kolísání obsahu SiO2 (48 - 51%), nízký obsah K2O (do 0,3%) a Na2O (2,5 - 3,1%), nízký obsah P2O5, vysoké obsahy CaO a Al2O3 a nízký stupeň oxidace železa.
Oceánské tholeiity, tvořící svrchní část oceánské kůry, jsou charakterizovány nízkým obsahem litofilnních prvků (K, Pb, Sr, Ba). Tím se liší od kontinentálních tholeiitů. Zvláště výrazný rozdíl je v obsahu K2O, který je u oceánských tholeiitů velmi nízký (obsah Rb je dokonce ještě nižší).

slozky

Jak je vidět z tabulky, nejdůležitější složkou magmat i magmatických hornin je SiO2. Podle obsahu SiO2 v horninách můžeme magmatické horniny rozdělit na dvě skupiny :
- bohatší na SiO2 (70 - 75%) - jde hlavně o horniny plutonické a patří mezi granity
- s nižším obsahem SiO2 (49 - 54%) - vulkanické horniny bazaltového charakteru
Toto rozdělení je v souladu s dělením kůry na zónu bazaltovou a granitickou.
Podle obsahu SiO2 můžeme rozlišit čtyři skupiny magmatických hornin :
kyselé - obsahují více než 65% SiO2
intermediární - 53 až 65% SiO2
bazické - 44 až 53%
ultrabazické - méně než 44% SiO2
Uvedené rozdělení nevyhovuje pro svoji všeobecnost a nepřesnost.
Výhodnější je rozdělení na tři základní skupiny, v nichž potom budeme charakterizovat jednotlivé typy hornin. K rozdělení využijeme přístupu použitého v kapitole o růstu zemské kůry a podle toho rozdělíme magmatické horniny na horniny oceánské, horniny ostrovních oblouků a kontinentálních okrajů a třetí skupinou budou horniny kontinentálních štítů.