Prodopis Bhm Josef Petrografie VYVEL HORNINY Petrografie petra

Přírodopis Böhm Josef Petrografie VYVŘELÉ HORNINY

Petrografie » „petra“ = skála + „grafó“ = psát. Petrografie – nauka o horninách, která zkoumá chemické a mineralogické složení hornin. Výsledkem je zařazení hornin do systému podle jejich chemizmu a mineralogického složení. Petrologie - zabývá se vznikem hornin, jejich vlastnostmi, využitím a výskytem v zemské kůře. Hornina nehomogenní materiál s proměnlivým chemickým a mineralogickým složením. Hornina se většinou skládá z několika minerálních druhů, pravidelně nebo nepravidelně rozmístněnými. Existují ovšem monominerální horniny.

Členění hornin podle vzniku: 1. Vyvřelé (magmatické) vznikají krystalizací magmatu 2. Usazené (sedimentární) vznikají sedimentací produktů zvětrávání starších hornin 3. Přeměněné (metamorfované) vznikají přeměnou již existujících hornin (magmatických, sedimentárních a starších (metamorfovaných)

Základní členění vyvřelých (magmatických) hornin A) Hlubinné (podpovrchové intruzivní plutonické) B) Žilné C) Výlevné (povrchové extruzivní efuzivní vulkanické)

Ad 1 A) Hlubinné horniny • vznikly utuhnutím magmatu ve větších hloubkách zemské kůry (2 – 10 km) • vytvářejí velká primární magmatická tělesa (plutony, batolity, lakolity, atd. ) • krystaly jednotlivých minerálů jsou dobře vyvinuté a velké • dostatek času na vykrystalizování všech minerálů Ad 1 B) Žilné horniny • tavenina prostupuje od magmatického krbu sekundárními strukturami horninového masivu • větší vzdálenosti od magmatického krbu • chladnější okolní horniny a vznik menších geologických těles Ad 1 C) Výlevné horniny • vznikly vylevem magmatu na povrch • utuhly velmi rychle • ochlazování vzduchem (na pevnině) nebo vodou (na mořském dně)

Krystalizace magmatu Magma je žhavotekutá tavenina tvořená třemi základními složkami. • • • silikátovou a sulfidickou taveninou již vykrystalizovanými rudními minerály a krystaly některých silikátů fluidní fází tvořenou vodními a kyselinovými párami a plyny Základní typy magmat • • Magma kontinentálního typu - vznik kyselých až intermediárních horniny Magma svrchní části pláště - vznik bazických a ultrabazických hornin Magma vzniká na rozhraní litosféry s astenosférou v důsledku diferenciačních pochodů v plášti a zemské kůře

Vývoj magmatu Tuhnutí magmatu je závislé na rychlosti poklesu tlaku, teploty a reakce okolního prostředí (agresivita hornin). Hlavní složky magmatu: • Si. O 2, Al 2 O 3, Fe. O, Mg. O, Ca. O, K 2 O, a Na 2 O • lehké těkavé složky (H 2 O, H 2 S, CO 2, CO, B 2 O 3, HF, HCl, atd. )

Diferenciace magmatu 1) 2) Likvace - proces oddělení silikátové taveniny magmatu od sulfidické (při poklesu teploty pod 1500 o. C). Vznikají kumulace rudních minerálů především sulfidů železa, niklu a mědi. Segregace - proces předcházející hlavní krystalizaci magmatu, při kterém dochází ke krystalizaci minerálů ze silikátové taveniny, které mají vysoký bod tání. Takto vznikají kumulace chromitů a platinoidů nebo magnetitu a ilmenitu.

Diferenciace magmatu 3) Hlavní krystalizace – postupná krystalizace hlavních horninotvorných minerálů probíhá během dalšího chladnutí magmatu v rozmezí teplot 1200 – 600 o. C.

Diferenciace magmatu 4) Závěr krystalizace - ze zbytkové taveniny bohaté na těkavou plynou a kapalnou složku vznikají pegmatity. Pegmatity vytvářejí žilné horniny. 5) Hydrotermální vznik - zbylá těkavá složka (velmi agresivní) ve formě kapalné a plynné prostupuje horninovým masivem (okolními horninami) na velké vzdálenosti od magmatu (prasklinami a zlomy) a vytváří kumulace kovů hydrotermálním procesem (vznik pneumatolytických a hydrotermálních žíl). Vznik hydrotermálních ložisek těžkých kovů je závislý na p. H roztoku, které klesá v důsledku jeho reakce s okolními horninami (vznik ložisek sulfidických rud – tzv. polymetalická ložiska). Pneumatolytický vznik - voda je v nadkritickém stavu (pod tlakem a za teploty nad 100 o. C). Experimentálně byla zjištěna teplota 374 o. C, v přírodě se předpokládá teplota nad 500 o. C. Hydrotermální vznik - voda není v nadkritickém stavu (proces probíhající za nižších teplot a tlaků). Formy hydrotermálních ložisek: • typ žilný (výplně puklin a trhlin) • typ metasomatický (nahrazení nerostu v okolní hornině nerostem jiným) • typ impregnační (vyloučení minerálů v porézních horninách)

Vnitřní stavba vyvřelých hornin Struktura vyvřelých hornin (mikroskopická stavba) je charakterizována stupněm krystalizace, omezením, velikostí a vzájemným sepětím horninotvorných minerálů. Podle stupně krystalizace: • Holokrystalická struktura – plně vykrystalizované minerály (typické pro hlubinné horniny) • Hemikrystalická struktura – vedle vykrystalizovaných minerálů je zastoupena i část sklovitá, nevykrystalizovaná (typické pro výlevné horniny) • Sklovitá struktura – většina hmoty není vykrystalizovaná (typické pro vulkanická skla)

Holokrystalická struktura

Hemikrystalická struktura

Sklovitá struktura

Podle absolutní velikosti zrna Velkozrnná nad 33 mm pegmatity Velmi hrubozrnná 33 – 10 mm pegmatity Hrubozrnná 10 – 3, 3 mm pegmatity, hlubinné horniny Středně zrnitá 3, 3 – 1 mm hlubinné horniny Drobnozrnná 1 – 0, 3 mm hlubinné horniny Jemnozrnná 0, 3 – 0, 1 mm základní hmota žilných hornin Velmi jemnozrnná 0, 1 – 0, 01 mm základní hmota žilných hornin Celistvá pod 0, 01 mm základní hmota výlevných hornin

Podle relativní velikosti zrna Stejnoměrně zrnité struktury - všechny zrna jsou přibližně stejně velká (typické pro hlubinné horniny) Porfyrické, nestejnoměrně zrnité - některá zrna (vyrostlice) narostla do značné velikosti vůči jemnozrnné základní hmotě. Vznikla buď na místě nebo již dříve před výstupem magmatu (typické pro žilné a výlevné horniny)

Textura je charakterizována prostorovým uspořádáním minerálů v hornině (pozorovatelných pouhým okem). Rozlišujeme: Kompaktní Pórovitá Mandlovcovitá Všesměrná Šmouhovitá Proudovitá – horninové součásti zcela vyplňují prostor (těsně na sebe přiléhají) – hornina obsahuje prázdné prostory – póry jsou druhotně vyplněny minerály – žádné usměrnění minerálů a horninových součástí (nejběžnější textura) – nepravidelné nahromadění tmavých minerálů – minerály, póry či horninové součásti jsou uspořádány ve směru toku magmatu

Kompaktní

Pórovitá

Mandlovcovitá

Všesměrná

Proudovitá

Klasifikace vyvřelých hornin Podle množství Si. O • Kyselé • Středně kyselé • Bazické • Ultrabazické více než 65 % 52 – 65 % 44 – 52 % pod 44 % granitoidy syenitoidy, dioritoidy, andezitoidy gabroidy peridotity, pyroxenity Mineralogická klasifikace podle Streckeisena mezinárodně uznávaná klasifikace vyvřelých hornin řídí se podle modálního (skutečného) minerálního složení vyjádřeného v procentech

Mineralogická klasifikace podle Streckeisena • Tmavých minerálů v hornině pod 90 % = klasifikace podle světlých minerálů. • Tmavých minerálů v hornině nad 90 % = klasifikace podle tmavých minerálů. V klasifikaci se používají následující minerály a minerální skupiny: Q – křemen A – alkalické živce (ortoklas, mikroklín, atd. ) P – plagioklasy F – zástupci živců (foidy) M – tmavé (mafické) minerály: amfiboly, pyroxeny, olivín, slídy, atd.

Streckeisenova klasifikace podle světlých minerálů

Zjednodušená Streckeisenova klasifikace podle světlých minerálů Granitoidy Syenitoidy Dioritoidy gabroidy Fiodické dioritoidy syenitoidy gabrodiority Foidolity

Streckeisenova klasifikace podle tmavých minerálů Zjednodušená Streckeisenova klasifikace podle tmavých minerálů Peridotity Pyroxenity Hornblendity

Granit Vyvřelé horniny • křemen 20 – 60 % (vyplňuje volný prostor mezi již dříve vykrystalizovanými minerály) • tmavé minerály M = 0 – 20 %, nejčastěji biotit, méně amfiboly a pyroxeny, v kyselých typech se vyskytuje také muskovit a turmalín • světlé minerály - draselné živce (ortoklas, mikroklin) převládají nad plagioklasy • barva horniny je závislá na barvě převládajících minerálů • struktura jemnozrnná, středně až hrubě zrnitá, často porfyrická s vyrostlicemi draselného živce • textura masivní • z porfyrických granitů je nejznámější „karlovarský granit“ a „liberecký granit“ • podrobnější členění granitů se řídí podle tmavých minerálů • granity společně s granodiority jsou nejrozšířenějšími hlubinnými horninami, vystupují v masivech značných rozměrů, tvoří významnou část českých hor (kromě Beskyd) a Českomoravské vtchoviny • důležitý stavební materiál (intenzivně těžený) • chemicky i mechanicky velmi odolný, často se používá v exteriérech (stavební kámen, štěrk do betonu, dlažba, obrubníky, pomníky, sochy, atd. ) a v interiérech (lze jej leštit)

Granodiorit • hornina světle šedá, někdy skvrnitá, připomínající granit, ale poněkud tmavší barvy • podíl tmavých minerálů je vyšší než u granitu (M = 2 – 25), převládá biotit a amfibol • světlé minerály: převládají plagioklasy nad draselnými živci (z 65 – 90 %), podíl křemene je 20 – 60 % • detailnější členění podle tmavých minerálů • použití a rozšíření je podobné jako u granitů

Syenit • téměř bez křemene 0 – 5 % • převážnou část světlých minerálů tvoří živce (ortoklas a mikroklin) • středně až hrubě zrnité často s porfyrickou strukturou • masivní textura • barva horniny je různá: odrůdy bílé, světle šedé, narůžovělé, tmavě šedé nebo skvrnité • celkově je barva tmavší než granitů • tmavé minerály M = 10 – 35 % (biotit, amfibol, pyroxen) • detailnější členění podle tmavých minerálů • poměrně vzácné horniny, vytvářejí jen malé masivky • použití v kamenictví, výroba hrubých kamenických výrobků (kašny, žlaby, atd. ), stavební materiál

Diorit • hornina bez křemene Q = 0 – 5 % • světlé minerály zastupují z 90 % světlé plagioklasy s An pod 50 (nejčastěji andezín) • tmavé minerály (biotit, amfibol, pyroxen) M = 25 – 50 % • detailnější členění podle tmavých minerálů • barva tmavě šedá, zelenošedá • středně až jemně zrnitá struktura • tvoří malé tělesa tvaru plutonů nebo pní • využití v kamenictví (náhrobky, dlažba, obkladový materiál)

Gabro • hornina bez křemene Q = 0 – 5 % • světlé minerály zastupují z 90 % tmavé plagioklasy s An nad 50 (nejčastěji labradorit a bytownit) • barva černošedá až černá, někdy s odstínem do zelené • struktura středně až hrubě zrnitá, někdy porfyrická s vyrostlicemi augitu • textura masivní • z tmavých minerálů hlavně monoklinické pyroxeny (M = 35 – 65 %) • velmi pevná a houževnatá hornina, těžce se opracovává, leští se (obklady, náhrobky) • tvoří malá tělesa

Vyvřelé horniny - ultramafity Horniny složené s více než 90 % tmavých minerálů (olivín, amfibol, pyroxen). Peridotity • obsahují více než 40 % olivínu • ostatní minerály: pyroxeny, amfiboly, biotit a rudní minerály • hornina obsahující nad 90 % olivínu se nazývá Dunit Pyroxenity • obsahují více než 60 % pyroxenů Hornblendity • obsahují více než 50 % amfibolů Peridotity, pyroxenity a hornblendity jsou: • velmi houževnaté horniny využívající se jako podsyp na železniční a silniční náspy a také jako kámen do betonu • vázaná ložiska chrómu, železa, titanu, kobaltu, mastku, azbestu a magnezitu

Žilné horniny • intruze magmatu do volných prostor v okolní hornině (sekundární zóny oslabení horninového masívu – pukliny, zlomy, drcené zóny • vytvářejí deskovitá tělesa – žíly a shluky žil - žilné roje • rychlému chladnutí magmatu = rychlejší krystalizaci minerálů • vznik menších krystalů než je tomu u hlubinných hornin nebo část taveniny utuhne ve formě skla • některé minerály krystalizují již v magmatickém krbu před vlastní intruzí - tyto minerály pak vytvářejí vyrostlice (nejčastěji jde o vyrostlice draselných živců) – porfyrická struktura Porfyry a porfyrity • mají mineralogicky a chemicky stejné složení jako jejich hlubinné horninové ekvivalenty • klasifikují se podle stejných pravidel jako hlubinné horniny • označení podle mineralogické klasifikace, tedy: granitový porfyr, gabrový porfyr, syenitový porfyr, atd.

Aplity a pegmatity • chemicky kyselejší než jejich hlubinné ekvivalenty • vznikly odštěpením kyselé, lehčí, agresivnější frakce od magmatu • . Při malém nahromadění těkavých látek došlo k rychlé krystalizaci a vznikly jemnozrnné světlé horniny – aplity. Nahromaděním velkého množství těkavých látek umožnilo dlouhodobou krystalizaci a vznik velkých krystalů v hornině označované za pegmatit. Aplit Pegmatit • nahromaděním malého množství těkavých látek došlo k rychlé krystalizaci a vzniku jemnozrnné struktury s krystaly o velikosti pod 2 mm • je tvořen převážně krystaly světlých minerálů • v malém množství obsahuje tmavé minerály, podle kterých je označován (např. : žulový aplit, dioritový aplit, atd. )

Pegmatit • nahromadění velkého množství těkavých látek umožnilo „pegmatitovému magmatu“ snadno migrovat horninovým prostředím na velké vzdálenosti od zdroje • snadná mobilita iontů • vznik velkých krystalů • velikost krystalů od 2 mm do několika metrů • stejné chemické složení jako aplity • struktura hrubozrnná až velmi hrubozrnná • zonálnost pegmatitů (4 zóny) • zóny se od sebe liší strukturně i mineralogicky • první zóna při okraji žíly je jemnozrnná, tvořená aplitickou složkou nebo je složena z křemene a draselného živce, uspořádaných do písmenkovité struktury • v dalších zónách směrem do středu žíly narůstá velikost krystalů • v těchto zónách se vedle křemene a draselných živců vyskytuje také muskovit, turmalín, lepidolit, beryl, biotit, minerály vzácných zemin, atd. • zdroj živce vhodného pro výrobu glazur • živec s křemenem na výrobu porcelánu a skla • zdroj různých prvků podle typu a minerálního složení pegmatitu

Výlevné horniny • vznik při sopečné činnosti výlevem magmatu na zemský povrch • při erupci vznik pyroklastik • typické struktury a textury • struktury se dvěmi generacemi minerálů - první generace vykrystalizovala ještě před výlevem (efuzí) a vytvořily vyrostlice, druhá generace (zbylá tavenina) vykrystalizovala velmi rychle po efuzi a vytvořila základní hmotu (porfyrická struktura) nebo vulkanické sklo (hemikrystalická struktura) • vyrostlice a základní hmota často bývají orientovány ve směru toku magmatu (proudová textura) • po efuzí rychlý poklesu tlaku vede k uvolňování plynů a par, což má za následek vznik pórovité textury • pokud jsou póry vyplněny druhotnými minerály - mandlovcovitá textůra • rychlý výstup magmatu na povrch (rychlé ochlazení) má za následek, že většina hmoty vůbec nevykrystalizuje (struktura sklovitá) Chemicky se jedná o stejné horniny jako jsou horniny hlubinné. Liší se pouze strukturou, texturou a genezí.

Zjednodušená Streckeisenova klasifikace podle světlých minerálů Ryolity Trachytoidy Andezitoidy Bazaltoidy Fonolitoidy Tefritoidy Foiditoidy

Ryolit • křemen 20 – 60 % • tmavé minerály M = 5 – 15 %, nejčastěji biotit, méně amfiboly a pyroxeny, biotit • světlé minerály - draselné živce (ortoklas, mikroklin) převládají nad plagioklasy • barva horniny je narůžovělá, nafialovělá, fialová, červená • struktura porfyrická s vyrostlicemi křemene, alkalických živců, plagioklasu, biotitu, amfibolu i pyroxenu • základní hmota je jemnozrnná, mikrogranitická i sklovitá • textura proudovitá • stavební materiál (kamenné zdivo, dekorační kámen, silniční a železniční štěrk)

Trachyt • chemickým složením odpovídá syenitu • téměř bez křemene 0 – 5 % • převážnou část světlých minerálů tvoří živce • s porfyrickou strukturou - vyrostlice sanidinu, biotitu, amfibolu i pyroxenu • základní hmota s holokrystalickou nebo hemikrytalickou strukturou • barva horniny je šedobílá, nažloutlá • tmavé minerály M = 10 – 35 % (biotit, amfibol, pyroxen) • použití v kamenictví

Andezit • chemickým složením odpovídá dioritu • hornina bez křemene Q = 0 – 5 % • světlé minerály zastupují z 90 % světlé plagioklasy s An pod 50 (nejčastěji andezín) • s porfyrickou strukturou - vyrostlice biotitu, amfibolu i pyroxenu • barva horniny je světlešedá až černá, nazelenalá • detailnější členění podle tmavých minerálů • využití v kamenictví, stavební a dlažební kámen, silniční a řelezniční štěrkový podsyp, štěrk do betonu

Bazalt - čedič • chemickým složením odpovídá gabru • hornina bez křemene Q = 0 – 5 % • světlé minerály zastupují z 90 % tmavé plagioklasy s An nad 50 (nejčastěji labradorit a bytownit) • barva černošedá až černá • struktura stejnoměrně zrnitá i porfyrická s vyrostlicemi olivínu, pyroxenu, amfibolu i biotitu • textura masivní i pórovitá • velmi pevná a houževnatá hornina, vhodná jako štěrk do betonu, na výrobu dlažebních kostek, surovina pro výrobu taveného čediče a izolační čedičové vaty • nejrozšířenější výlevná hornina

Konec • Elektronické zdroje • http: //www. horniny. kvalitne. cz • http: //www. museum. mineral. cz/mineral y/ucebnice/index 1. php • http: //www. mindat. org/ • http: //www. sci. muni. cz/~vavra/mineralo gie/minindex. htm