Ogniowy petrologia jest nauka o skały magmowe, które są skały które powstały w wyniku zestalenia stopionej magmy. Ta dziedzina geologii zajmuje się składem, strukturą i pochodzeniem skał magmowych, a także procesami, które je tworzą i zmieniają. Petrologia magmowa jest ważna dla zrozumienia historii i ewolucji skorupy ziemskiej, a także procesów zachodzących we wnętrzu Ziemi. Jest to również przydatne do identyfikacji źródeł minerały i inne zasoby znajdujące się w skałach magmowych.
Spis treści
Skład chemiczny
Istnieje kilka metod określania składu chemicznego substancji skały magmowe. Jedną z powszechnych metod jest rentgenowska spektrometria fluorescencyjna, która polega na bombardowaniu skały promieniami rentgenowskimi i pomiarze energii fluorescencji emitowanej przez pierwiastki w skale. Może to dostarczyć informacji o składzie pierwiastkowym skały, w tym o zawartości różnych metali i półmetali.
Inną metodą jest spektrometria mas ze sprzężeniem indukcyjnym w plazmie (ICP-MS), która polega na odparowaniu próbki skały i użyciu palnika plazmowego do jonizacji pierwiastków w próbce. Jony są następnie rozdzielane na podstawie stosunku masy do ładunku i wykrywane za pomocą spektrometru mas, co pozwala na precyzyjny pomiar liczebności różnych pierwiastków w skała.
Inne metody, które można zastosować do określenia składu chemicznego skał magmowych, obejmują atomową spektroskopię absorpcyjną, dyfrakcję promieni rentgenowskich i analizę aktywacji neutronów.
Klasyfikacja skał magmowych
Skały magmowe można klasyfikować na podstawie kilku różnych kryteriów, w tym ich składu chemicznego, mineralogiai tekstura. Jedna z powszechnych metod klasyfikacji opiera się na względnej zawartości krzemionki (SiO2) i metali alkalicznych (Na i K).
Skały o dużej zawartości krzemionki i niskiej zawartości metali alkalicznych zaliczane są do skał felsowych. Skały te mają zwykle jasny kolor i zazwyczaj składają się z minerałów, takich jak kwarc, skaleń, mały. Przykłady skał felsowych obejmują granit i ryolit.
Skały o niskiej zawartości krzemionki i wysokiej zawartości metali alkalicznych są klasyfikowane jako mafijne. Skały te mają zwykle ciemny kolor i zazwyczaj składają się z minerałów, takich jak piroksen, oliwin, amfibol. Przykładami skał mafijnych są m.in bazalt i gabro.
Skały o pośredniej zawartości krzemionki i metali alkalicznych zalicza się do skał pośrednich. Skały te mają pośredni kolor i zazwyczaj składają się z mieszanki minerałów felsowych i mafijnych. Przykładami skał pośrednich są m.in andezyt i dioryt.
Skały magmowe można również klasyfikować na podstawie ich tekstury, która odnosi się do rozmiaru, kształtu i rozmieszczenia kryształów w skale. Trzy główne typy tekstury to fanerytowa, afanitowa i szklista. Tekstura fanerytyczna odnosi się do skał o dużych, widocznych kryształach, natomiast tekstura afanitowa odnosi się do skał o małych, mikroskopijnych kryształach. Szklista tekstura odnosi się do skał, które mają szklisty wygląd, bez widocznych kryształów.
Skały ekstrudywne i inwazyjne
Skały magmowe można sklasyfikować jako wylewne lub natrętne, w zależności od sposobu ich powstania. Wylewne skały magmowe powstają, gdy stopiona magma lub lawa ochładza się i krzepnie na powierzchni Ziemi lub w jej pobliżu. Ponieważ magma szybko się ochładza, powstające kryształy są małe, a skała ma drobnoziarnistą teksturę. Przykłady ekstrudujących skał magmowych obejmują bazalt i andezyt.
Z drugiej strony natrętne skały magmowe powstają, gdy magma ochładza się i krzepnie pod powierzchnią Ziemi. Ponieważ magma stygnie powoli, powstające kryształy są duże, a skała ma gruboziarnistą teksturę. Przykłady natrętnych skał magmowych obejmują granit i gabro.
Różnicę między skałami wylewnymi i natrętnymi widać także w ich mineralogii. Skały ekstruzyjne zawierają zwykle więcej minerałów mafijnych, takich jak piroksen i oliwin, podczas gdy skały natrętne zawierają zwykle więcej minerałów felsowych, takich jak kwarc i skaleń
Schemat QAPF
QAPF (kwarc, Alkaliczne skaleń, Plagioklaz, Feldspathoid) to system klasyfikacji skał magmowych oparty na względnych proporcjach kwarcu, skalenia alkalicznego, skaleń plagioklazowyi minerały skaleniowe. Jest powszechnie używany do klasyfikacji skał natrętnych, takich jak granity, dioryty i gabro.
Diagram QAPF jest podzielony na cztery pola, z których każde reprezentuje inną klasę skał w oparciu o względne proporcje czterech minerałów. Pola są następujące:
- Pytanie: skały bogate w kwarc, zawierające ponad 20% kwarcu
- Odp.: skały bogate w skaleń alkaliczny, zawierające ponad 90% skalenia alkalicznego
- P: skały bogate w plagioklaz, zawierające ponad 90% skalenia plagioklazowego
- F: skały bogate w skalenie, zawierające ponad 10% minerałów skaleniowych
Diagram QAPF jest przydatny do identyfikacji głównej mineralogii skały i do oszacowania warunków, w jakich skała powstała. Jest również przydatny do porównywania składu różnych skał i klasyfikowania ich w szerokie kategorie na podstawie ich mineralogii.
Skały wulkaniczne i plutoniczne
Skały wulkaniczne to rodzaj wylewnych skał magmowych, które powstają ze stopionej magmy lub lawy, która wybuchła i ostygła na powierzchni Ziemi. Skały te charakteryzują się drobnoziarnistą teksturą i dużą zawartością minerałów mafijnych, m.in piroksen i oliwin. Przykładami skał wulkanicznych są m.in bazalt, andezyt, ryolit.
Z drugiej strony skały plutoniczne to rodzaj natrętnych skał magmowych, które powstają z magmy, która ochładza się i krzepnie pod powierzchnią Ziemi. Skały te charakteryzują się gruboziarnistą teksturą i dużą zawartością minerałów felsowych, m.in kwarc i skaleń. Przykładami skał plutonicznych są m.in granit, gabro, dioryt.
Różnica między skałami wulkanicznymi i plutonicznymi wynika w dużej mierze z różnicy w szybkości ich chłodzenia i krzepnięcia. Skały wulkaniczne schładzają się i krzepną szybko, podczas gdy skały plutoniczne schładzają się i krzepną wolniej. Ta różnica w szybkości chłodzenia skutkuje różną teksturą i mineralogią tych dwóch typów skał.
Minerały w skałach magmowych
Skały magmowe składają się z różnorodnych minerałów, które są naturalnie występującymi substancjami nieorganicznymi, które mają specyficzny skład chemiczny i specyficzną strukturę krystaliczną. Minerały obecne w skale magmowej będą zależeć od składu chemicznego magmy, z której skała się uformowała, oraz warunków, w jakich magma ochładzała się i zestalała.
Niektóre typowe minerały występujące w skałach magmowych obejmują:
- kwarc: powszechny minerał składający się z krzemu i tlenu (SiO2). Zwykle występuje w skałach felsowych, takich jak granit.
- Skaleń: grupa minerałów, które składają się z kombinacji aluminium, krzem, tlen i różne inne pierwiastki. Skalenie są powszechne zarówno w skałach felsowych, jak i pośrednich.
- Piroksen: grupa minerałów składających się z kombinacji krzemu, tlenu i różnych innych pierwiastków. Pirokseny występują powszechnie w skałach mafijnych, takich jak bazalt.
- Olivine: minerał składający się z kombinacji żelazo, magnez, krzem i tlen. Występuje powszechnie w skałach mafijnych, takich jak bazalt.
- Amfibol: grupa minerałów składających się z kombinacji krzemu, tlenu i różnych innych pierwiastków. Amfibole są powszechne w skałach maficznych, takich jak gabro.
- Mika: grupa minerałów składających się z połączenia aluminium, krzemu, tlenu i różnych innych pierwiastków. Miki są powszechne w skałach felsowych i pośrednich.
Minerały podstawowe i dodatkowe
W geologii minerały pierwotne to minerały, które stanowią większość objętości skały i są odpowiedzialne za jej główne właściwości i cechy. Minerały te zwykle powstają podczas początkowej krystalizacji magmy, z której uformowała się skała.
Z drugiej strony minerały dodatkowe to minerały obecne w skale w mniejszych ilościach i nie odpowiadające za główne właściwości i cechy skały. Minerały te mogły powstać podczas krystalizacji magmy lub mogły zostać wprowadzone do skały po jej zestaleniu w wyniku procesów takich jak zmiana lub metamorfizm.
W skałach magmowych minerałami pierwotnymi są zazwyczaj minerały powstałe podczas początkowej krystalizacji magmy. Minerały te mogą obejmować kwarc, skaleń, piroksen, oliwin, amfibol, pośród innych. Minerały dodatkowe w skałach magmowych mogą obejmować miki, granaty, apatyt, Między innymi.
Względne proporcje minerałów pierwotnych i dodatkowych w skale mogą dostarczyć informacji o warunkach, w jakich skała powstała, oraz o historii skały. Na przykład skała zawierająca dużą ilość minerałów pomocniczych mogła powstać z magmy, która powoli stygła i krzepła, lub mogła ulec znaczącym zmianom po zestaleniu.
