Geologie Věda

Tvorba vyvřelých hornin zahrnuje několik fází:

1. Generace magmatu: Magma vzniká částečným tavením hornin v zemské kůře a plášti. To může být způsobeno faktory, jako jsou vysoké teploty, změny tlaku a zavádění těkavých látek (voda, plyny), které snižují bod tání minerály.
2. Migrace magmatu: Magma, které je méně husté než okolní hornina, stoupá skrz kůru a může se hromadit v magmatických komorách pod povrchem. Tyto komory mohou mít různé velikosti od malých kapes až po masivní nádrže.
3. Chlazení a tuhnutí: Jak se magma pohybuje směrem k povrchu nebo zůstává uvězněno v komorách, začíná se ochlazovat. Jak se ochladí, minerály v magmatu začnou krystalizovat a vytvářet pevné struktury. Rychlost ochlazování ovlivňuje velikost výsledných minerálních krystalů. Rychlé ochlazení, jak je vidět na zemském povrchu, vede k tvorbě jemnozrnných hornin, zatímco pomalejší ochlazování hluboko uvnitř Země má za následek větší krystaly.
4. Vytlačování a vnikání: Pokud se magma dostane na povrch Země, nazývá se láva. Když láva vytryskne z a sopka, rychle se ochlazuje a tvoří sopečné nebo extruzivní vyvřeliny. Pokud magma zůstane uvězněno pod povrchem a ochladí se tam, vytvoří rušivé nebo plutonické vyvřelé horniny.

Význam v geologii a historii Země:

1. Geologická historie: Vyvřelé horniny poskytují zásadní pohled na geologickou historii Země. Kompozice, mineralogiea textura vyvřelých hornin může odhalit informace o podmínkách a procesech, které panovaly při jejich vzniku. Studiem stáří těchto hornin pomocí radiometrických datovacích technik mohou geologové stanovit časovou osu minulé vulkanické činnosti a tektonických událostí.
2. Tektonika desek: Vyvřelé horniny hrají významnou roli v teorii deskové tektoniky. Mnoho vyvřelých hornin je spojeno s hranicemi desek, kde dochází k tvorbě magmatu a vulkanické činnosti v důsledku pohybu a interakce tektonických desek. Rozmístění vyvřelých hornin po celém světě poskytuje důkazy o pohybu kontinentů a otevírání a zavírání oceánských pánví.
3. Minerální zdroje: Některé vyvřelé horniny, jako např žula a čedič, se používají jako hodnotný stavební materiál. Kromě toho magmatické procesy přispívají k tvorbě Ložiska nerostných surovinvčetně cenných rud jako měď, zlato, a nikl.
4. Rekonstrukce paleoklimatu: Sopečné erupce uvolňují do atmosféry plyny a částice, které ovlivňují klima Země. Studiem mineralogie a chemie starověkých vulkanických hornin mohou výzkumníci odvodit minulé atmosférické podmínky a účinky sopečné činnosti na globální klima.

Stručně řečeno, vyvřelé horniny nabízejí okno do minulosti, přítomnosti a budoucnosti Země. Poskytují pohledy na geologické procesy, tektonickou aktivitu, historii klimatu a cenné nerostné zdroje, které utvářely vývoj planety po miliony let.

Vyvřelé horniny vznikají tuhnutím a ochlazením roztaveného materiálu, známého jako magma nebo láva. Proces formování zahrnuje několik fází:

1. Generace magmatu: Magma vzniká hluboko v zemské kůře nebo svrchním plášti procesem částečného tání. K tavení hornin mohou přispívat různé faktory, jako je vysoká teplota, změny tlaku a přítomnost těkavých látek (voda a plyny). Jak horniny tají, méně husté složky stoupají a tvoří magma.
2. Složení magmatu: Složení magmatu se liší v závislosti na zdrojových horninách a stupni částečného tání. Magma je primárně složeno ze silikátových minerálů, což jsou sloučeniny křemíku a kyslíku, spolu s dalšími prvky jako hliník, železohořčík, vápník a draslík.
3. Migrace magmatu: Magma je méně husté než okolní horniny, takže má tendenci stoupat zemskou kůrou. Může migrovat vertikálně nebo laterálně, často se hromadí v magmatických komorách pod povrchem. Tyto komory mohou být relativně malé, jako ty, které se nacházejí v sopečných obloucích, nebo extrémně velké, jako v případě batolitů.
4. Chlazení a tuhnutí: Jak se magma pohybuje směrem k zemskému povrchu nebo zůstává uvězněno v podpovrchových komorách, začíná ztrácet teplo do svého okolí. Toto ochlazení způsobí, že minerály v magmatu krystalizují a tvoří pevné struktury. Rychlost ochlazování významně ovlivňuje velikost minerálních krystalů. Rychlé ochlazování, jaké zažívá láva na povrchu, má za následek jemnozrnné horniny, zatímco pomalé ochlazování pod povrchem umožňuje růst větších krystalů.
5. Vytlačování a vnikání: Pokud se magma dostane na povrch Země, nazývá se láva. Láva vybuchuje během vulkanické činnosti a při kontaktu s atmosférou rychle ochlazuje a vytváří extruzivní vyvřelé horniny. Tyto horniny mají malé krystaly díky procesu rychlého ochlazování. Na druhou stranu, pokud magma pod zemským povrchem ochlazuje a tuhne, tvoří rušivé vyvřelé horniny. Tyto horniny vytvářejí větší krystaly kvůli pomalejší rychlosti ochlazování. Intruzivní horniny mohou být vystaveny na povrchu erozí nebo zdvihem a odhalit prvky, jako jsou batolity, hráze a prahy.
6. Klasifikace: Vyvřelé horniny jsou klasifikovány na základě jejich minerálního složení a textury. Kompozičně lze vyvřelé horniny klasifikovat jako felsické (bohaté na živec a oxid křemičitý), střední, mafický (bohatý na hořčík a železo) nebo ultramafický (velmi nízký obsah oxidu křemičitého). Textura označuje velikost a uspořádání minerálních zrn v hornině a může být faneritová (viditelné krystaly), afanitická (mikroskopické krystaly), porfyrická (velké a malé krystaly), skelná (bez krystalů) nebo vezikulární (s bublinkami plynu). ).

Stručně řečeno, tvorba vyvřelých hornin zahrnuje krystalizaci minerálů z magmatu nebo lávy. Specifické složení, textura a umístění těchto hornin poskytují cenné informace o geologických procesech, tektonické aktivitě a historii Země.

Vyvřelé horniny jsou klasifikovány na základě jejich minerálního složení, textury a dalších charakteristik. Klasifikační systém běžně používaný v geologii kategorizuje vyvřelé horniny do dvou hlavních skupin: intruzivní (plutonické) a extruzivní (vulkanické) horniny. Tyto skupiny se dále dělí na základě minerálního složení a textury. Zde je základní přehled klasifikace:

1. Intruzivní (Plutonické) vyvřelé horniny: Tyto horniny vznikají z magmatu, které se ochlazuje a tuhne pod zemským povrchem. Nižší rychlost chlazení umožňuje růst viditelných minerálních krystalů. Intruzivní horniny mívají hrubozrnnou texturu.

1.1. Žula: Bohatý na křemen a živec, žula je běžná rušivá hornina. Je světlé barvy a často se používá ve stavebnictví.

1.2. Diorit: Diorit je ve složení mezi žulou a gabro. Obsahuje plagioklasový živec, pyroxen, a někdy amfibol.

1.3. Gabbro: Gabbro je mafická hornina složená převážně z pyroxenu a plagioklasového živce bohatého na vápník. Je to dotěrný ekvivalent čediče.

1.4. Peridotit: Peridotit je ultramafická hornina složená z minerálů jako olivín a pyroxen. Často se vyskytuje v zemském plášti.

2. Extruzivní (vulkanické) vyvřelé horniny: Tyto horniny vznikají z lávy, která vytéká na zemský povrch. Rychlá rychlost ochlazování vede k jemnozrnným texturám, ale některé vytlačované horniny mohou také vykazovat porfyrickou texturu s většími krystaly (fenokrysty) uloženými v jemnější matrici.

2.1. Čedič: Čedič je běžná vytlačovaná hornina, která je tmavě zbarvená a bohatá na železo a hořčík. Často tvoří sopečnou krajinu a oceánskou kůru.

2.2. andezit: Andezit je středním složením mezi čedičem a dacitem. Obsahuje plagioklasový živec, amfibol a pyroxen.

2.3. Rhyolite: Ryolit je jemnozrnná vulkanická hornina bohatá na oxid křemičitý. Je to extrudovaný ekvivalent žuly a často má světlou barvu.

3. Pyroklastické vyvřelé horniny: Tyto horniny jsou tvořeny vulkanickým popelem, prachem a úlomky, které jsou vymrštěny během explozivních sopečných erupcí. Mohou mít širokou škálu složení a textur.

3.1. Houževnatý: Tuf je hornina tvořená zpevněným sopečným popelem. Může se lišit ve složení a struktuře v závislosti na velikosti částic popela.

3.2. Ignimbrite: Ignimbrit je druh tufu vytvořeného z horkých pyroklastických toků. Často má svařovanou texturu kvůli vysokým teplotám během nanášení.

Je důležité poznamenat, že klasifikace vyvřelých hornin není omezena pouze na tyto příklady. V každé kategorii je řada typů hornin s různým složením a texturami. Kromě toho moderní geologie také zvažuje mineralogické a chemické analýzy spolu s kontextem tvorby hornin a geologickou historií, aby zpřesnila klasifikaci vyvřelých hornin.

Vyvřelé horniny jsou složeny především z minerálů, které krystalizují z roztaveného materiálu (magma nebo láva). Minerální složení vyvřelých hornin hraje významnou roli při určování vlastností, vzhledu a klasifikace horniny. Zde jsou některé běžné minerály nalezené ve vyvřelých horninách:

1. Křemen: Křemen je běžný minerál ve vyvřelých horninách, zejména ve felzických horninách, jako je žula a ryolit. Skládá se z křemíku a kyslíku a často se jeví jako čiré, sklovité krystaly.

2. Živec: Živec je skupina minerálů, které jsou základní součástí mnoha vyvřelých hornin. Dva hlavní typy jsou:

• Ortoklasa Živec: Ortoklasové živce, běžné ve felzických i středních horninách, mohou horninám propůjčit růžové, načervenalé nebo šedé barvy.
• Plagioklas živec: Plagioklas je častější ve středních až mafických horninách. Jeho složení se může lišit od odrůd bohatých na vápník (vápník) až po odrůdy bohaté na sodík (sodík), což vede k řadě barev.

3. Olivín: Olivín je zelený minerál, který se nachází v ultramafických horninách, jako je peridotit a čedič. Skládá se z hořčíku, železa a oxidu křemičitého.

4. Pyroxen: Pyroxenové minerály, jako augita a hornblende, jsou běžné v mafických a středních horninách. Mají tmavé barvy a jsou bohaté na železo a hořčík.

5. Amfibol: Amfibolové minerály, jako je rohovec, se nacházejí ve středních horninách a některých mafických horninách. Mají tmavší barvu a jsou často spojovány s přítomností vody během tvorby magmatu.

6. Biotit a moskevský: Jedná se o typy malé minerály, které se často vyskytují ve felzických horninách. Biotit je tmavě zbarvený a patří do skupiny mafických minerálů, zatímco muskovit je světlý a patří do felzické skupiny.

7. Feldspatoidy: Jedná se o minerály podobné složením živci, ale s menším množstvím oxidu křemičitého. Příklady zahrnují nefelin a leucit. Nacházejí se v určitých vyvřelých horninách bohatých na alkálie.

8. Magnetit a ilmenit: Tyto minerály jsou zdrojem železa a titan v mafických a ultramafických horninách.

Specifická kombinace těchto minerálů a jejich relativní poměry určují celkové minerální složení vyvřelé horniny. Toto složení spolu s texturou (velikost zrn a uspořádání minerálů) pomáhá geologům klasifikovat a pochopit původ horniny a geologickou historii. Kromě toho, akcesorické minerály, které jsou přítomny v menším množství, mohou také poskytnout důležité vodítko o podmínkách, za kterých se hornina vytvořila.

Série Bowenova reakce je koncept v geologii, který vysvětluje sekvenci, ve které minerály krystalizují z chladícího magmatu. Byl vyvinut kanadským geologem Normanem L. Bowenem na počátku 20. století. Tento koncept je zásadní pro pochopení mineralogického složení vyvřelých hornin a vztahu mezi různými typy hornin.

Bowenova reakční řada se dělí na dvě větve: nespojitou řadu a spojitou řadu. Tyto řady představují pořadí, ve kterém minerály krystalizují, když se magma ochlazuje, přičemž minerály vyšší v řadě krystalizují při vyšších teplotách.

Nesouvislá série: Tato řada zahrnuje minerály, které mají zřetelné změny složení, když krystalizují z chladícího magmatu. To zahrnuje:

1. Řada Ol/Pyx (série olivín-pyroxen): Minerály této řady jsou olivín a pyroxen. Olivín krystalizuje při vyšších teplotách, následovaný pyroxenem při nižších teplotách.
2. Řada Ca Plagioclase: Tato řada zahrnuje krystalizaci plagioklasového živce bohatého na vápník, jako je anortit. Začíná při vyšších teplotách a pokračuje, když se magma ochlazuje.
3. Řada Na Plagioclase: Tato řada zahrnuje plagioklasové živce bohaté na sodík, jako je albit. Krystalizuje při nižších teplotách než plagioklas bohatý na vápník.

Nepřetržitá série: Minerály v souvislé řadě mají složení, které se mění postupně, jak krystalizují, a tvoří pevný roztok mezi dvěma minerály s koncovým členem. Nepřetržitá řada zahrnuje:

1. Řada Ca-Na Plagioclase: Tato řada zahrnuje pevný roztok mezi plagioklasovým živcem bohatým na vápník a bohatým na sodík. Jak se magma ochlazuje, složení plagioklasu se postupně posouvá z bohatého na vápník na sodík.
2. Řada Amphibole-Biotite: Minerály v této řadě zahrnují amfibol (např. rohovec) a biotitovou slídu. Složení těchto minerálů se mění postupně s ochlazováním.
3. Série Na-K Feldspar: Tato řada zahrnuje pevný roztok mezi živcem bohatým na sodík a živcem bohatým na draslík. Jak se magma ochlazuje, složení se posouvá z bohatého na sodík na draslík.

Koncept Bowenovy reakční série pomáhá vysvětlit, proč se určité minerály běžně vyskytují společně ve specifických typech vyvřelých hornin. Jak se magma ochlazuje, minerály krystalizují v předvídatelném pořadí na základě jejich bodů tání a chemického složení. To má významné důsledky pro pochopení mineralogického vývoje magmat, tvorby různých typů hornin a procesů probíhajících v zemské kůře a plášti.

Vyvřelé horniny se mohou tvořit v různých prostředích, z nichž každé poskytuje odlišné podmínky, které ovlivňují typ horniny, která se vyvíjí. Primární prostředí pro tvorbu vyvřelých hornin jsou:

1. Intruzivní prostředí: V těchto prostředích se magma ochlazuje a tuhne pod povrchem Země, což má za následek vznik intruzivních nebo plutonických vyvřelých hornin.
   • lázně: Velké masy magmatu, které tuhnou hluboko v zemské kůře, tvoří batolity. Ty mohou pokrývat rozsáhlé oblasti a často se skládají z hrubozrnných hornin, jako je žula.
   • Zásoby: Podoba batolitů, ale menších rozměrů, jsou zásoby také složeny z hrubozrnných intruzivních hornin a obvykle se nacházejí v blízkosti batolitů.
   • hráze: Hráze jsou tabulkové intruze, které protínají stávající vrstvy hornin. Často mají jemnější textury díky rychlému ochlazení v úzkých prostorách.
   • parapety: Parapety jsou horizontální průniky, které se injektují mezi existující vrstvy hornin. Mají také tendenci mít jemnější textury kvůli jejich malé hloubce a pomalejšímu chlazení.
2. Extruzivní prostředí: V těchto prostředích láva vytéká na zemský povrch, rychle se ochlazuje a tuhne, což vede k tvorbě extruzivních nebo vulkanických vyvřelých hornin.
   • Sopečné kužely: Ty vznikají nahromaděním vulkanických materiálů, jako je láva, popel a pyroklastické trosky. Různé typy vytlačovaných hornin mohou být spojeny s různými typy sopečných kuželů, jako je štít sopky (čedičová láva) a stratovulkány (andezitová až ryolitická láva).
   • Lávové plošiny: Mohutné sopečné erupce mohou vést k nahromadění silných vrstev lávy, které pokrývají rozsáhlé oblasti a tvoří lávové plošiny. Tyto plošiny jsou často složeny z čedičové lávy.
   • Sopečné ostrovy: Když dojde k sopečné činnosti pod vodou, může to vést ke vzniku sopečných ostrovů. Tyto ostrovy se obvykle skládají z vytlačovaných hornin, jako je čedič.
3. Pyroklastická prostředí: V těchto prostředích sopečné výbuchy generují popel, sopečné bomby a další pyroklastické materiály, které se hromadí a tuhnou.
   • Kotle: Velké sopečné exploze mohou mít za následek zhroucení vrcholu sopky a vytvoření kaldery. Kaldera pak může být naplněna popelem, tvořícím vyvřelé horniny složené z pyroklastických materiálů.
   • Tuff Rings a Maars: Výbušné sopečné erupce v těchto prostředích mají za následek vymrštění pyroklastických materiálů, které tvoří prstence tufu (konsolidovaného popela) kolem průduchů. Maary jsou mělké vulkanické krátery vytvořené explozivními interakcemi mezi magmatem a podzemní vodou.

Konkrétní typ vyvřelé horniny, která se tvoří v každém prostředí, závisí na faktorech, jako je složení magmatu, rychlost ochlazování, tlak, přítomnost vody a okolní geologický kontext. Studiem vyvřelých hornin vytvořených v různých prostředích mohou geologové získat vhled do geologické historie Země, tektonických procesů a podmínek, které panovaly v různých obdobích.

Vyvřelé horniny mají značný ekonomický význam díky svému různému minerálnímu složení, trvanlivosti a vhodnosti pro stavbu, stejně jako jejich roli při tvorbě cenných minerálů. vklady. Zde je několik způsobů, jak vyvřelé horniny přispívají k ekonomice:

1. Konstrukční materiály: Mnoho vyvřelých hornin se používá jako stavební materiály kvůli jejich odolnosti a estetické přitažlivosti. Například žula a čedič se běžně používají jako rozměrové kameny pro budovy, pomníky, desky a dekorativní účely.
2. Rozbitý kámen: Drcené vyvřelé horniny, jako je čedič a žula, se používají jako kamenivo v betonu, při stavbě silnic a železničním štěrku. Tyto materiály poskytují pevnost a stabilitu konstrukcím a dopravním sítím.
3. Ložiska nerostných surovin: Určité typy vyvřelých hornin jsou spojeny s cennými ložisky nerostů. Například mafické a ultramafické horniny mohou hostit ložiska cenných minerálů, jako jsou např chromit, platinaniklu a mědi.
4. Drahé a základní kovy: Vyvřelé horniny hrají roli při vzniku rudní ložiska které obsahují drahé kovy jako zlato, stříbroa platina, stejně jako obecné kovy jako měď, olovo a zinek. Tyto usazeniny se mohou tvořit prostřednictvím procesů, jako je hydrotermální aktivita spojená s magmatickými průniky.
5. Drahokamy: Některé vyvřelé horniny obsahují minerály drahokamové kvality jako např granát, zirkon, a topas. Tyto minerály se používají ve špercích a jiných dekorativních předmětech.
6. Sopečná ložiska: Sopečné horniny, včetně sopečného popela a tufu, mohou mít ekonomický význam jako suroviny v průmyslových odvětvích, jako je keramika, výroba skla, a jako doplněk půdy (vulkanický popel) v zemědělství.
7. Geotermální energie: Magická aktivita přispívá ke zdrojům geotermální energie. Magma ohřívá podzemní vodu a vytváří geotermální nádrže, které lze využívat pro výrobu čisté a obnovitelné energie.
8. kovovýroba: Vyvřelé horniny mohou sloužit jako zdroj prvků používaných při výrobě kovů. Například felzické vyvřelé horniny mohou obsahovat vzácné prvky jako lithium a tantal, které jsou nezbytné pro moderní elektroniku.
9. Těžební průmysl: Těžba vyvřelých hornin pro různé účely, jako je štěrk, písek a drcený kámen, přispívá k těžebnímu průmyslu a poskytuje materiály pro rozvoj infrastruktury.
10. Rekreace a turistika: Jedinečné geologické útvary, jako je vulkanická krajina, přitahují turisty a outdoorové nadšence. Sopečné oblasti často nabízejí příležitosti pro pěší turistiku, horolezectví a geoturistiku.

Stručně řečeno, vyvřelé horniny mají ekonomický význam ve stavebnictví, rozvoji infrastruktury, těžbě, výrobě energie a různých průmyslových odvětvích. Jejich mineralogická rozmanitost a geologické procesy přispívají k vytváření cenných zdrojů, které pohánějí ekonomický růst a rozvoj.

Po celém světě existuje několik pozoruhodných vyvřelých skalních útvarů, které ukazují geologickou rozmanitost a historii Země. Zde je několik významných příkladů:

1. Giant's Causeway (Severní Irsko): Tato lokalita světového dědictví UNESCO je známá svými unikátními šestihrannými čedičovými sloupy, které vznikly vulkanickou činností. Sloupce jsou výsledkem ochlazování a smršťování proudů čedičové lávy před miliony let.
2. Devils Tower (Wyoming, USA): Nápadný monolit složený z fonolit porfyru, Devils Tower je dobře známým příkladem magmatického vniknutí. Předpokládá se, že se vytvořilo, když magma ztuhlo pod zemí a později bylo vystaveno erozi.
3. Vesuv (Itálie): Vesuv, jedna z nejznámějších sopek na světě, je známá svou erupcí v roce 79 našeho letopočtu, která pohřbila starověké město Pompeje. Sopečné produkty a popel z této erupce zachovaly městské struktury a artefakty.
4. Havajské sopky Národní park (Havaj, USA): Tento park, domov aktivních sopek, jako je Kilauea a Mauna Loa, představuje pokračující sopečnou činnost. Lávové proudy a sopečná krajina poskytují pohled na geologické procesy Země.
5. Shiprock (Nové Mexiko, USA): Shiprock je sopečná šíje, pozůstatek starověké sopky, která erodovala a zanechala za sebou tyčící se sopečnou zátku. To je považováno za posvátné místo národem Navajo.
6. Sopky Auvergne (Francie): Tato oblast se vyznačuje řetězcem spící sopky, z nichž některé jsou staré více než 6 milionů let. Puy de Dôme je jedním z ikonických vrcholů této oblasti.
7. Uluru (Ayersova skála) a Kata Tjuta (Olgas) (Austrálie): I když nejsou vulkanické, Uluru a Kata Tjuta jsou významné skalní útvary složené z arkosiků pískovec. Pro domorodé obyvatele Anangu mají kulturní a duchovní význam.
8. Crater Lake (Oregon, USA): Toto tmavě modré jezero vyplňuje kalderu Mount Mazama, sopky, která se zhroutila během masivní erupce před tisíci lety. Kaldera a jezero v ní jsou výsledkem této sopečné události.
9. Vodopád Gullfoss (Island): Gullfoss, tvořený řekou Hvítá, je ikonický vodopád nacházející se poblíž geotermální oblasti Geysir. Okolní krajina ukazuje islandskou sopečnou a geotermální aktivitu.
10. Ayers Rock (Uluru) a Kata Tjuta (Olgas) (Austrálie): I když nejsou vulkanické, tyto masivní pískovcové útvary jsou významnými orientačními body a mají kulturní význam pro původní obyvatele Anangu.

Tyto formace zdůrazňují rozmanité způsoby, kterými magmatické procesy a geologická historie utvářely zemský povrch a zanechávaly za sebou úžasnou krajinu a památky.