Magmás kőzettan Földrajz BSc Sági Tamás 2008. november 13.

Honnan? Miért? Hogy?

Jelenlegi fő litoszféra-lemezek

A magma egyszerű modellezése

A magma kémiai tulajdonságai Folyékony szilikátolvadék („kőzetanyag”) Összetétele: Főkomponensek: SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, (TiO2) Nyomelemek (<1%): többi elem Nehezen illók: ld. fent Könnyen illók: H2O, CO2, SO2, HCl, NH3, CH4

A magma szerkezeti tulajdonságai

A magma fizikai tulajdonságai Hőmérséklet: bazaltos: 1000-1100oC riolitos: 700-800oC Viszkozitás: bazaltos: 3∙103-3∙104 gránitos: 108-1011 Pa s (víz: 1∙102 Pa s)

Szilikátolvadék kristályosodása Likváció: olvadékok elkülönülése Gravitációs differenciáció Fluidumok elkülönülése

Szilikátolvadék kristályosodása Kiváltó ok: túlhűlés → kristálygócok kialakulása (nukleáció) → kristályok növekedése Kristályosodási folyamat jellemzője: a nukleáció és a kristálynövekedés sebessége illetve egymáshoz viszonyított viselkedése

Szilikátolvadék kristályosodása

Magmás kristályosodás a mélység függvényében Abisszikus >8 km Hipoabisszikus 2-8 km Szubvulkáni 0,5-2 km Vulkáni felszíni

A magmás kristályosodás szakaszai Elő- és főkristályosodás Utókristályosodás Előkristályosodás: szulfidolvadék elkülönülése T: 1200-950oC Jellemző elemek: Fe, Ni, (Co), Ti, Cr, Pt-félék, S (szulfid), As (arzenid)

A magmás kristályosodás szakaszai Főkristályosodás: A magma legnagyobb részének kikristályosodása, a kőzetek képződése T: 950-700(-600)oC Kristályosodás sorrendje: csökkenő olvadáspont szerint, nem egyszerre (frakcionált kristályosodás), Bowen-sor

Hidrotermális szakasz Utókristályosodás Pegmatitos szakasz T: 700(-600)-400oC Jellemző elemek: Zr, Be, Li, Sn, B, Th, U, Ta, Nb, Cs, (F) Greizenesedés: Maradékolvadék nyomása megnő → berobban a környező kőzetekbe, és azokat átalakítja Hidrotermális szakasz Forróvizes oldatok T: 400-50oC Jellemző elemek: Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Hg, As, Sb, Bi, Ba, Ca, + a megmaradt Fe, Co, Ni, S

Magmás differenciáció

Bowen-sor (trend)

Példa differenciációra 10% olivin frakcionáció

Példa differenciációra 10% olivin + 20% cpx frakcionáció

Példa differenciációra 20% olivin + 10% cpx + 35% plag + 5% Fe-Ti-oxid frakcionáció

További differenciációs folyamatok 1. Asszimiláció 2. Magmakeveredés 3. Frakciónációs kristályosodás és egyidejű asszimiláció 4. Periodikus újratöltődés, keveredés, kiürülés

A magmás kőzetek osztályozása kémiai összetétel alapján Alkáli Na- és K-tartalmú aluminoszilikátok > Ca aluminoszilikátok Nemalkáli Mészalkáli Tholeiites Fe- és Mg-tartalma nagy, Si tartalma viszonylag kicsi, a kőzetsorozaton belül a kőzetek Fe tartalma nő a SiO2- tartalom növekedésével

MÉSZALKÁLI Ultrabázisos: SiO2 <44% Bázisos: SiO2 44-53% Mg, Fe, Ti színes szilikátok (olivin, piroxén, amfibol, esetleg csillám), ércásványok Bázisos: SiO2 44-53% Sok Fe; Mg csökken; Al és Ca nő B plagioklász, piroxén, olivin, (amfibol) Neutrális: SiO2 53-64% Mg, Fe, Ca csökken, Al nő N plagioklász, (káliföldpát), amfibol, (piroxén, biotit) Savanyú: SiO2 >64% Mg, Fe, Ca tartalom erősen lecsökken, uralkodó Na, K, Al (a Si mellett) kvarc, káliföldpát, savanyú plagioklász, biotit, amfibol

TELÍTETTSÉG telített ásvány: kristályosodás során nem képes további SiO2-t felvenni telítetlen ásvány: (nefelin, leucit, olivin, szodalitfélék, analcim stb.) A magmában nincs elég SiO2 ahhoz, hogy csak telített ásvány képződjön. Ha kristályosodáskor a magma SiO2-ben dúsul, annak felvételével - részben vagy egészben - telített ásvánnyá alakulnak: Pl.: NaAlSiO4 + 2SiO2 = NaAlSi3O8 nefelin kvarc albit (Mg,Fe)2SiO4 + SiO2 = (Mg,Fe)2Si2O6 olivin kvarc piroxén

ALKÁLI Telítetlen alkáli kőzetek: telítetlen ásvány van, elsődleges kvarc nincs, telített ásvány lehet Telített alkáli kőzetek: csak telített ásványok vannak, nincs sem telítetlen ásvány, sem elsődleges kvarc Túltelített alkáli kőzetek: elsődleges kvarc van, telítetlen ásvány nincs, telített ásvány általában van

MÉSZALKÁLI - Ultrabázisos Peridotit - olivin>40%, piroxén, amfibol, ércásványok Dunit - olivin>90% Ércperidotit - olivin, ércásvány, piroxén, amfibol Piroxenit - piroxén>50% Hornblendit - amfibol>50%

MÉSZALKÁLI - Bázisos Mélységi: Gabbró Vulkáni: Bazalt B. plagioklász, piroxén, olivin, (amfibol)

MÉSZALKÁLI - Neutrális Mélységi: Diorit Vulkáni: Andezit N. plagioklász, amfibol, piroxén, biotit Mélységi: Monzonit Vulkáni: Látit N. plagioklászkáliföldpát, amfibol, piroxén, biotit Mélységi: Szienit Vulkáni: Trachit káliföldpát>>N. plagioklász, amfibol,piroxén, biotit

MÉSZALKÁLI - Savanyú Mélységi: Gránit Vulkáni: Riolit kvarc, káliföldpát>S. plagioklász, biotit, (amfibol) Obszidián, Szurokkő, Perlit, Horzsakő Mélységi: Granodiorit Kvarc, S. plagioklász>káliföldpát, biotit, amfibol Tonalit kvarc, S-N. plagioklász, amfibol, biotit Vulkáni: Dácit Kvarc, S. plagioklász>káliföldpát, biotit, amfibol, (piroxén)

ALKÁLI 1. Túltelített Telített Mélységi: Alkáligránit Vulkáni: Alkáliriolit Kvarc, káliföldpát>S. plagioklász, alkáli amfibol, alkáli piroxén, biotit Telített Mélységi: Alkáliszienit Vulkáni: Alkálitrachit káliföldpát>S-N. plagioklász, alkáli amfibol, alkáli piroxén, biotit,

ALKÁLI 2. Telítetlen Mélységi: Foyait Vulkáni: Fonolit káliföldpát>S-N. plagioklász, földpátpótló (nefelin, szodalit, leucit), alkáli amfibol, alkáli piroxén, biotit, Mélységi: Alkálidiorit, Alkáligabbró Vulkáni: Tefrit, Bazanit [Alkálibazalt] N-B. plagioklász>káliföldpát, földpátpótló (nefelin, szodalit, leucit), alkáli amfibol, alkáli piroxén, (olivin) Mélységi: Foidolit Vulkáni: Foidit (nefelinit, leucitit stb.) földpátpótló, színes elegyrész (alkáli piroxén)

Kiömlési kőzetek nevezéktana TAS-diagram

Mélységi kőzetek nevezéktana Streckeisen-diagram