Базальт - Basalt


Из Википедии, свободной энциклопедии

базальт
Вулканическая порода
BasaltUSGOV.jpg
Состав
Мафических : амфибол и пироксен , иногда плагиоклаз , фельдшпатоиды , и / или оливин .

Базальтовые ( США : / B ə сек ɔː л т , б с ɒ л т / , Великобритания : / б æ ева ɔː л т , б æ ева əl т / ) является мафит экструзивно магматическая порода образована из быстрое охлаждение магния богатых и богатых железом лавы экспонировались на или очень близко к поверхности земной планетыили луна. Более 90% всех вулканических пород на Земле базальт. Базальтовая лава имеет низкую вязкость, из - за низкое содержание диоксида кремния, что приводит к быстрым лавовым потокам , которые могут распространяться на большую области до охлаждения и затвердевания. Наводнение базальт описывает образование в серии лава базальтовых потоков.

Определение

Столбчатые базальты потоков в Йеллоустонском национальном парке , США

По определению , базальт является Aphanitic (мелкозернистой) магматическая порода с 45-53% в целом диоксида кремния (SiO 2 ) и менее 10% фельдшпатоидных по объему, и где , по меньшей мере , 65% от породы полевого шпата в виде плагиоклазе , Это согласно определению Международного союза геологических наук (МСГНО) схема классификации. Это наиболее распространенный тип вулканической скалы на Земле, являясь ключевым компонентом океанической коры , а также основной вулканической породы во многих срединно-океанических островов, в том числе Исландии , на Фарерских островах , Реюньон и островов Гавайев . Базальтовое обычно имеет очень мелкозернистый или стекловидную матрицу с вкраплениями видимых минеральных зерен. Средняя плотность 3,0 г / см 3 .

Базальт определяется его содержанием минеральных веществ и текстуры , а также физических описаний без минералогического контекста может быть ненадежным в некоторых обстоятельствах. Базальтовое, как правило , серого до черного цвета, но быстро погоду до коричневого или ржавчины-красный цвет за счет окисления его мафит (богатые железом) минералы в гематит и других оксидов и гидроксидов железа. Хотя , как правило , характеризуются как «темный», базальтовые породы проявляют широкий спектр затенения из - за региональные геохимические процессы. Из - за погодных условий или высокой концентрации плагиоклаза, некоторые базальты могут быть довольно светлые, внешне напоминающие андезит для неподготовленных глаз. Базальтовое имеет мелкозернистую минеральную текстуру за счет расплавленной породы охлаждения слишком быстро , чтобы крупные минеральные кристаллы расти; это часто порфировое , содержащее более крупные кристаллы ( вкрапленники ) , образованные до экструзии , который привел магмы к поверхности, встроенные в более мелкозернистой матрице . Эти Вкрапленники обычно имеют оливина или богатых кальцием плагиоклаза, которые имеют самые высокие температуры плавления типичных минералов , которые могут кристаллизоваться из расплава.

Базальтовый с везикулярной текстурой называется везикулярным базальтом, когда основная частью породы в основном твердое вещество; когда пузырьки более половины объема образца, его называют шлаки . Эта текстура образуется , когда растворенные газы выходят из раствора и образуют пузырьки , как магма распаковывает , как он достигает поверхность, но оказался в ловушке , как разразились лава затвердевает до того , как газа может избежать.

Термин базальт иногда применяется к мелким интрузивным породам с составом типичного базальта, но породу этой композиции с phaneritic (грубом) основной массой , как правило , называют диабаз (также называемым долеритом) или, когда более крупнозернистыми (кристаллы более 2 мм в поперечнике), как габбро . Габбро часто продается под торговым названием «черный гранит.»

Столбчатые базальты в Сент- Дьердь Хилл, Венгрия
Пузырьковые базальт в Sunset Crater , штат Аризона. США четверть по шкале.

В катархей , архея и раннего протерозоя эпох истории Земли, химия вспыхнувших магм существенно отличается от сегодняшнего, из - за незрелой земной коры и астеносферы дифференциации. Эти ультрамафитовые вулканических пород, с диоксидом кремния (SiO 2 ) , содержание ниже 45% обычно классифицируются как коматиитов .

Этимология

Слово «базальт», в конечном счете , полученные из позднего латинского basaltes , опечатка латинских базанитов «очень твердый камень», который был импортирован из Древнегреческого βασανίτης ( базанитов ), из βάσανος ( basanos , « пробный камень ») и , возможно , возник в египетском bauhun «шифер». Современный петрологические термин базальтового описания конкретного состава лава происхождения породы происходит от его использования Георгиуса Agricola в 1556 году в своей известной работе горного и минералогии Де ре Металликого , Либрите XII . Agricola применяется «базальт» к вулканическому черной скале Schloßberg (местный замок холм) в Stolpen , полагая , что это будет такой же , как «очень твердый камень» , описанного Плиний Старший в Естественной Historiae .

Типы

Большие массы должны медленно остывать, образуя многоугольный совместный рисунок, так как здесь , на дамбе Великана в Северной Ирландии
Рядом Bazaltove , Украина

Петрология

Микрофотография из вулканического (базальтовой) песка зерна ; Верхняя картина плоская поляризованный свет, нижняя фотография является кросс-поляризованный свет, масштаб коробки в левом центре составляет 0,25 миллиметра. Обратите внимание , белые плагиоклазовые «микролиты» в кросс-поляризованного света картины, окруженные очень мелкозернистой вулканического стекла.

Минералогии базальта характеризуется преобладанием кальциевого плагиоклаза полевого шпата и пироксена . Оливин также может быть важным компонентом. Вспомогательные минералы , присутствующие в относительно небольших количествах , включают оксиды железа и оксиды железа , титана, такие как магнетит , ульвошпинели и ильменита . Из-за наличия таких оксидных минералов, базальт может получить сильные магнитные подписи , как он охлаждается, и палеомагнитные исследования широко использовали базальта.

В толеитовой базальта , пироксен ( авгита и ортопироксеном или пижонитом ) и кальция -богатой плагиоклазовых являются общими вкрапленников минералов. Оливин может быть также вкрапленником, и если он присутствует, может иметь оправы пижонита. Основная масса содержит интерстициальный кварц или тридимит или кристобалит . Оливин толеитовый базальт имеет авгит и ортопироксен или пижонит с обильным оливином, но оливин может иметь каймы пироксена и вряд ли будет присутствовать в массе . Базальты дна океана, извергались первоначально в срединно-океанических хребтах, известны как MORB (середина океанического хребта базальт) и характерно низкое содержанием несовместимых элементов.

Щелочные базальты обычно имеют минеральные комплексы , которые испытывают недостаток ортопироксен но содержат оливин. Полевой шпат вкрапленники , как правило , являются лабрадором к андезину в композиции. Авгит богата титана по сравнению с авгита в толеитовой базальта. Минералы , такие как щелочной полевой шпат , лейцит , нефелин , содалит , флогопит слюда и апатит могут присутствовать в массе.

Базальтовый имеют высокий ликвидус и солидус температуры-значения на поверхности Земли находятся около или выше 1200 ° C (ликвидус) и вблизи или ниже 1000 ° C (солидус); эти значения выше , чем у других распространенных магматических пород .

Большинство толеитовый базальтов образуются при температуре приблизительно 50-100 км глубины в пределах мантии. Многие щелочные базальты могут быть сформированы на больших глубинах, возможно , столь же глубоко , как 150-200 км. Происхождение базальта высокого глинозема продолжает оставаться спорными, с разногласиями по поводу , является ли она первичным расплавом или полученным из других типов базальтовых фракционирования.

Геохимия

По отношению к наиболее распространенным магматическим породам , базальт композиция богата MgO и CaO и низкое содержанием SiO 2 и оксидов щелочных металлов, т.е., Na 2 O + K 2 O , в соответствии с классификацией TAS .

Базальтовое как правило , имеет состав 45-55 мас% SiO 2 , 2-6 мас% общего количества щелочи, 0,5-2,0% мас TiO 2 , 5-14 мас% FeO и 14 мас% или более Al 2 O 3 . Содержание СаО обычно являются вблизи 10% масс, те из MgO , обычно в диапазоне от 5 до 12% масс.

Базальты высокого глинозема имеют содержание алюминия в 17-19 мас% Al 2 O 3 ; Бониниты имеют магния (MgO) содержание до 15 процентов. Редкие фельдшпатоидных -Rich мафические породы, сродни щелочных базальтов, могут иметь Na 2 O + K 2 O содержание 12% или более.

Содержания в лантанидов или редкоземельных элементов (РЗЭ) может быть полезным диагностическим инструментом , чтобы помочь объяснить историю минеральной кристаллизацией , как охлаждают расплав. В частности, относительное обилие европия по сравнению с другой РЗЭ часто заметно выше или ниже, и называется европий аномалия . Это возникает потому , что Eu 2+ может заменить Са 2+ в плагиоклазового полевого шпата, в отличие от любых других лантанидов, которые имеют тенденцию образовывать только 3+ катионы.

Хребет базальты срединно-океанический (MORB) и их эквиваленты, интрузивный габбро , характерные вулканические породы , образованные в срединно-океанических хребтах . Они являются толеитовые базальтами , особенно с низкими содержанием общих щелочей и несовместимыми микроэлементами, и они имеют относительно плоского редкоземельного элемента (РЗЭ) узоров нормированных на мантию или хондритовое значение. В противоположности этому , щелочные базальты имеют нормированные образцы высоко обогащенные в легкой РЗЭ, и с большими содержаниями РЗЭ и других несовместимых элементов. Поскольку MORB базальт считается ключом к пониманию тектоники плит , его композиции были хорошо изучены. Хотя MORB композиции являются отличительными по отношению к средним составам базальтов начались в других средах, они не являются однородными. Например, композиции меняются с позицией вдоль Срединно-Атлантического хребта , и композиция также определяют различные диапазоны в различных океанических бассейнах. Хребет базальты срединно-океанические были разделены на сорта , такие как нормальный (NMORB) , и те , немного более обогащены несовместимыми элементами (EMORB).

Изотопные соотношения элементов , такие как стронций , неодим , свинец , гафний и осмий в базальтах хорошо изучены , чтобы узнать об эволюции мантии Земли . Изотопные соотношения благородных газов , такие , как 3 He / 4 He, также имеет большое значение: например, соотношения для базальтов в диапазоне от 6 до 10 для срединного хребта толеитовый базальта (нормированные к атмосферным значениям), но 15-24 и многое другое для океана островных базальтов думали быть получены из мантийных плюмов .

Источник породы для частичных расплавов , вероятно , включают как перидотит и пироксениты (например, Соболев и др., 2007).

Морфология и текстуры

Активный поток лавы базальта

Формы, структура и текстуры из базальта является диагностическим того , как и где он разразился, будь то в море, во взрывоопасном огарке сыпи или как ползучее pāhoehoe потоки лавы, классический образом Гавайских базальтовых извержений.

сУБАЭРАЛЬНЫЕ извержения

Базальтовое , что прорывается под открытым небом (то есть, subaerially ) образует три различных типа лавы или вулканических отложений: шлаки ; золы или шлаковый ( брекчия ); и потоки лавы.

Базальт в вершинах субаэральный потоки лавы и шлаковые конусы часто будут сильно vesiculated , придавая легкий «пенистый» текстуру скалы. Базальтовых огарки часто являются красный, окрашенный окисленного железа из выветренных богатых железом минералов , таких как пироксен .

'A'ā типы Блочный, шлаковых и брекчиевых потоков густой, вязкой базальтовой лавы распространены в Hawai'i. Pāhoehoe является высокой текучестью, горячая формой базальта , которая имеет тенденцию к образованию тонких фартуков расплавленной лавы , которые заполняют до впадины , а иногда образуют лавовые озера . Лава трубы общие черты pāhoehoe извержений.

Базальтовый туф или пирокластические породы встречаются редко , но не неизвестно. Обычно базальт слишком жарко и жидкости , чтобы создать достаточное давление , чтобы сформировать взрывчатые лавы вулканов , но иногда это будет происходить путем захвата лавы в вулканическом горле и накопления вулканических газов . Гавайев в Мауна Лоа произошло извержение вулкана, таким образом , в 19 - м веке, как и Таравера , Новой Зеландии в 1886 году насильственной извержение. Maar вулканы характерны небольшие базальтовые туфы, образующихся при взрывном извержении базальта через кору, образуя фартук смешанного базальта и стену рока брекчии и вентилятор базальта туфа дальше от вулкана.

Миндалекаменная структура является общей в реликтовых везикулах и красиво кристаллизованных видах цеолитов , кварц или кальцит часто встречается.

Столбчатые базальты
Столбчатый трещиноватый базальт в Турции
Столбчатые базальты на мысе Столбчатый , Россия

Во время охлаждения толстого потока лавы, контракционные суставы или переломы формы. Если поток охлаждается относительно быстро, значительные сжимающие силы растут. В то время как поток можно сжать в вертикальном измерении без разрыва пласта, он не может легко разместить усадки в горизонтальном направлении , если трещины не образуются; обширная сеть трещины , которая развивается в результате формирования колонн . Топология боковых форм этих колонн в широком смысле может быть классифицирована как случайная сотовой сеть . Эти структуры являются преимущественно гексагональной в поперечном сечении, но может наблюдаться многоугольники с трех до двенадцати или более сторон. Размер столбцов зависит свободно на скорости охлаждения; очень быстрое охлаждение может привести к очень малого диаметра (<1 см) колонны, в то время как медленное охлаждение, скорее всего , для получения больших колонн.

Подводные извержения

Подушка базальты на южной части Тихого океана морского дна
Обнажение подушки базальта, Италия
Подушки базальты

Когда базальтового прорывается под водой или впадает в море, контакт с водой гасит поверхность и лава образует характерную подушку форму, через которую горячие разрывы лавы , чтобы сформировать еще одну подушку. Эта «подушка» текстура очень распространена в подводных потоках базальтовых и диагностика подводной среды извержений , когда в древних породах. Подушки , как правило , состоят из мелкозернистого сердечника с стекловидной коркой и имеют радиальную трещиноватость. Размер отдельных подушек варьируется от 10 см до нескольких метров.

Когда pāhoehoe лава попадает в море обычно образует подушку базальты. Однако, когда 'a'ā входит в океан образует литоральный конус , небольшое конусообразного накопление туфогенного мусора образуется , когда блочные 'a'ā лава входит в воду и взрывается от застроенных пара.

Остров Суртсей в Атлантическом океане является базальтовое вулкан , который нарушил поверхность океана в 1963 году начальная фаза извержения Суртсей была очень взрывоопасным, как магма была достаточно жидкости, в результате чего порода будет взорван друг от друга кипящую водяным паром с образованием туф и шлаковый конус. Это впоследствии перешел к обычному поведению pāhoehoe типа.

Обсидиан может присутствовать, в частности , как кожура на быстро охлажденные поверхности лавовых потоков, и обычно (но не исключительно) , связанный с подводными извержениями.

Подушка базальт также производится некоторыми подледных извержений вулканов.

Жизнь на базальтовых породах

Общие черты коррозии подводных вулканических базальтовые предполагают , что микробная активность может играть существенную роль в химическом обмене между базальтовыми породами и морской водой. Значительные количества восстановленного железа, Fe (II) и марганца, Mn (II) присутствует в базальтовых породах обеспечивают потенциальные источники энергии для бактерий . Некоторые Fe (II) -oxidizing бактерии культивированный из железо-сульфидных поверхностей также способны расти вместе с базальтовой породы в качестве источника Fe (II). Fe- и Mn- окисляющие бактерии культивировали из выветренных подводных базальтов Лоихи . Воздействие бактерий на изменение химического состава базальтового стекла (и , таким образом, океаническая кора ) и морской воды позволяют предположить , что эти взаимодействия могут привести к применению гидротермальных источников в происхождении жизни .

распределение

На Земле, большинство базальтовые магмы образовались путем декомпрессионного плавления в мантии . Базальтовое обычно прорывается на Ио (третий по величине спутник Юпитера ), а также формируется на Луны , Марса , Венеры и астероида Веста .

В коровых часть океанических тектонических плит состоят в основном из базальта, получает из апвеллинга мантии ниже, океанических хребтов .

Базальт является одним из наиболее распространенных типов пород в мире. Базальт порода наиболее характерно для крупных магматических провинций . Наибольшие вхождения базальта в океанском дне , который почти полностью составил базальт. Над уровнем моря базальт встречается в горячих точках островов и вокруг вулканических дуг, особенно те , на тонкой корочкой . Однако, наибольшие объемы базальта на суше соответствуют континентальным траппам . Континентальные траппов , как известно, существуют в Декана ловушках в Индии , в Chilcotin группы в Британской Колумбии , Канада , в Парана Ловушки в Бразилии, сибирские Ловушки в России , в Кару наводнения базальтовой провинции в Южной Африке, на реке Колумбия плато в Вашингтоне и Орегон .

Многие архипелаги и островные государства имеют подавляющее большинство их подвергаются коренной породе из базальта из - за того выше точки доступа, например, Исландию и Гавайи .

Древние докембрийские базальты, как правило , можно найти только в складчатых и покровных поясах, и часто сильно метаморфизованные. Они известны как зеленокаменные пояса , так как низкосортный метаморфизм базальта производит хлорит , актинолит , эпидот и другие зеленые минералы.

Лунный и марсианский базальт

Лунный оливина базальтовой собирали Apollo 15 .

Темные области видны на земной Луне , на лунных морей , являются равнины наводнения базальтовых лавовых потоков. Эти породы были отобраны по пилотируемой американской программе Apollo , роботизированной Россия программа Луны , и представлены среди лунных метеоритов .

Лунные базальты отличаются от их аналогов Земли , главным образом в их высоком содержании железа, которые обычно находятся в диапазоне от приблизительно 17 до 22 мас% FeO. Кроме того, они обладают широким диапазоном концентраций титана (присутствующих в минеральном ильменит ), в пределах от менее чем 1% по весу TiO 2 , до примерно 13 мас.%. Традиционно лунные базальты были классифицированы в соответствии с их содержанием титана, с классами , которые названы высокой Ti, с низким содержанием Ti и очень низкая Ti. Тем не менее, глобальные геохимические карты титана , полученные из миссии Clementine показывают , что лунное море обладает континуумом концентрации титана, и что самые высокими концентрации менее обильные.

Лунные базальты показать экзотические текстуры и минералогии, в частности ударного метаморфизма , отсутствие в окислении типичных земных базальтов, а также полное отсутствие гидратации . Большинство из Луны базальтов «S извергался примерно от 3 до 3,5 миллиарда лет назад, но самые старые образцы 4,2 миллиарда лет, а самые молодые потоки, основанные на методе возраст датирования подсчета кратеров , по оценкам, извергались только 1,2 млрд много лет назад.

Базальтовая также является общей камень на поверхности Марса , как определено данными , переданных обратно с поверхности планеты, и марсианскими метеоритами .

Переделка базальта

метаморфизм

Базальтовые структуры в Намибии

Базальты являются важными породами в пределах метаморфических поясов, так как они могут предоставить важную информацию об условиях метаморфизма в пределах пояса.

Метаморфизованные базальты являются важными хозявами для различных гидротермальных рудных месторождений, в том числе золотых месторождений, меди месторождений, вулканогенных месторождений массивных сульфидных руд и других.

выветривание

По сравнению с другими породами , обнаруженных на поверхности Земли, базальты погода относительно быстро. В , как правило , богатые железом минералы быстро окисляются в воде и воздухе, окрашивая камень коричневого до красного цвета за счет оксида железа (ржавчина). Химическое выветривание также выпускает легко растворимые в воде катионы , такие как кальций , натрий и магний , которые дают базальтовых областях сильный буферный потенциал против подкисления . Кальций освобожден от базальтов связывает до СО 2 из атмосферы , образующей СаСЫ 3 действует таким образом , как СО 2 ловушки. К этому следует добавить , что извержение самого базальта часто связано с выделением больших количеств CO 2 в атмосферу из вулканических газов .

Пользы

Базальт используется в строительстве (например , в качестве строительных блоков или в наработках), что делает булыжник (от столбчатого базальта) и в создании статуй . Нагревание и экструдирование базальта урожаи каменной ваты , как говорят, является отличным теплоизолятором .

Поглощение углерода в базальта был изучен в качестве средства удаления углекислого газа, производимого человека индустриализации, из атмосферы. Подводные базальтовые отложения, разбросанные в море по всему миру, имеют дополнительное преимущество в воде , служащая в качестве барьера для повторного высвобождения CO 2 в атмосферу.

Смотрите также

  • Базальт структура вентилятора  горная порода состоит из столбчатых сочлененной базальтовых колонн , которые упали в форме веера -
  • Базальтовое волокно  - Strucural волокна , спр денные из расплавленного базальта
  • Наводнение базальт  - результат очень большого объема извержения базальтовой лавы
  • Магматической породы  - Рок формируется за счет охлаждения и затвердевания магмы или лавы
  • Мафитов  - силикатный минерал или магматическая порода, которая богата магнием и железом
  • Спилит  - это мелкозернистая магматическая порода, в результате изменения океанического базальта
  • Сидеромелана  - Стекловидны базальтовое вулканическое стекло
  • Вулкан  - Разрыв в коре планетарной массы объекта , что позволяет горячей лавы, вулканического пепла и газы бежать из магматической камеры под поверхностью

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Аблесимы, NE; Земцов, А. Н. (2010). Релаксационные эффекты в неравновесных конденсированных системах. Базальты: от извержения до волокна [ Релаксационные эффекты в неравновесных конденсированных системах. Базальты от извержения до волокна ] (на русском). Москва.
  • Фрэнсис, Питер; Оппенгеймер, Клайв (2003). Вулканы (2 - е изд.). Oxford: Oxford University Press. ISBN  978-0-19-925469-9 .
  • Гилл, Робин (2010). Магматические породы и процессы: практическое руководство . Чичестер, Западный Сассекс, Великобритания: Wiley-Blackwell. ISBN  978-1-4443-3065-6 .
  • Холл, Энтони (1996). Магматические петрологии . Harlow: Longman Scientific & технический. ISBN  9780582230804 .
  • Александр Соболев В.; Albrecht W. Hofmann; Дмитрий В. Кузьмин; Грегори М. Яксли; Николас Т. Арндт; ВС-Линь Чун; Леонид В. Danyushevsky; Тим Эллиот; Фредерик А. Фрей; Майкл О. Гарсиа; Андрей А. Гуренко; Вадим С. Каменецкий; Эндрю С. Керра; Надежда А. Криволуцкая; Владимир Matvienkov; Игорь К. Nikogosian; Александр Rocholl; Ingvar А. Sigurdsson; Надежда М. Сущевская и Mengist Teklay (20 апреля 2007). «Сумма Recycled коры в источниках мантийных расплавов» (PDF) . Наука . 316 (5823): 412-417. Bibcode : 2007Sci ... 316..412S . DOI : 10.1126 / science.x (неактивный 2018-09-11). PMID  17395795 .
  • Siegesmund, Зигфрид; Snethlage, Рольф, ред. (2013). Камень в архитектуре свойств, прочности (3 - е изд.). Springer Science & Business Media. ISBN  978-3662100707 .
  • Молодой, Дэвис А. (2003). Разум над магмой: история магматической петрологии . Princeton, NJ: Princeton University Press. ISBN  978-0-691-10279-5 .

внешняя ссылка