Wygląd skały jest ściśle uzależniony od jej składu chemicznego, proporcji między poszczególnymi składnikami, taka jaka jest proporcja - taka jest kolejność krystalizacji poszczególnych minerałów.

...W stosunku do punktu eutyktycznego obecny będzie w nadmiarze. Temperatura eutektyczna to najniższa temperatura, w której może istnieć faza ciekła.

Krystalizacja:

• równowagowa - ta wyżej

• frakcyjna - podczas krystalizacji frakcyjnej kryształy zostają oddzielone od stopu na skutek różnicy ich gęstości w stosunku do otaczającego je stopu. Przez to oddzielenie nie mogą z tym stopem reagować. To znaczy cięższe opadają na dno komory magmowej, lżejsze unoszą się do góry. Wraz z oddzielaniem się kryształów stop zmienia swój skład chemiczny. W ten sposób powstają poszczególne frakcje i każda taka frakcja może stać się skałą o odmiennym składzie mineralnym.

Szeregi reakcyjne Bowena

Eksperymenty, które ilustrują, jaka jest kolejność krystalizacji minerału przy spadku temperatury w magmie o składzie bazaltu toleitowego. Po prawej - przykład ciągłego szeregu reakcyjnego, w którym przy spadku temperatury następuje płynna zmiana składu chemicznego plagioklazu.

Reakcje wymiany jonowej między powstałym kryształem a stopem są w stosunku do zmiany temperatury zbyt wolne, innymi słowy temperatura spada zbyt szybko, by ten proces wymiany jonowej mógł przebiec do końca. W efekcie skalenie będące produktem tegoż procesu wykazują budowę pasową. Budowa pasowa - ciemny środek, jaśniejsze pole i najjaśniejsza obwódka. Wnętrze jest wysokowapniowe. Gdyby było więcej czasu i temperatura spadała wolniej, ostateczny produkt byłby jednorodny i nie wykazywał budowy pasmowej, bo reakcja wymiany doszłaby do samego środka. Dotyczy to krystalizacji równowagowej. Z lewej strony - szereg minerałów ciemnych, to szereg reakcyjny nieciągły. Kryształ przy spadku temperatury wchodzi w reakcje ze stopem, w wyniku czego powstaje nowy minerał o odmiennej bardziej skomplikowanej budowie wewnętrznej. Minerały te należą do krzemianów, tetraedry mają tendencję do łączenia się ze sobą i tworzą coraz to bardziej skomplikowane struktury. Oliwiny mają najprostsze struktury bo ich podstawa jest pojedynczy czworościan. Pirokseny to przykład krzemianów łańcuchowych gdzie naroża są wspólne. Amfibole mają bardziej skomplikowaną strukturę, a jeszcze bardziej skomplikowaną strukturę mają miki.

W wypadku frakcyjnej krystalizacji mamy do czynienia z takim modelem, gdzie oliwin lub mocno wapniowy plagioklaz oddzielone zostaną od stopu. Plagioklaz poszybuje w górę, oliwin zacznie opadać na dno. Proces frakcyjne krystalizacji to proces, który można porównać do procesu stawiania mleka, zęby się zsiadło. Zsiadłe mleko - oddzielenie najlżejszej śmietanki, pośrodku średnio ciężka woda. W magmie sytuacja tego typu, że powstaje pierw oliwin, zasadowy plagioklaz, oddzielają się od stopu. Poszczególne minerały krystalizują, opadają i powstają warstwy.

Kwaśny znaczy bardziej sodowy (biotyt)

Przypomnienie:

Do najważniejszych procesów różnicujących magmę zalicza się:

• frakcyjną krystalizację

• asymilację

• konwekcję

• likwację

Asymilacja - polega na reakcji magmy ze skałami osłony. Magma zgromadzona w komorze magmowej ma odmienny skład chemiczny od chemizmu wyjściowego, bo magma ta topi skały osłony. Samo wchłanianie porwaków skał osłony to właśnie asymilacja. Powoduje ona zanieczyszczenie pierwotnego składu. Zanieczyszczenie to nazywane jest w terminologii geologicznej kontaminacją. Podczas asymilacji zmienia się też mineralogia skał osłony, które wchodzą w reakcję ze stopem. Ten zakres zmian wywołany obecnością magmy określany jest mianem aureoli kompaktowej.

Konwekcja - wywołują ją lokalne zmiany gęstości magmy. Zmiana ta jest zazwyczaj wynikiem różnej temperatury, względnie składu chemicznego. Szybkość konwekcji jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatury, a odwrotnie proporcjonalna do lepkości magmy. Poza różnicą temperatury, istotnym czynnikiem wpływającym na prędkość konwekcji jest obecność gazów. Im więcej gazów w stopie tym konwekcja będzie szybsza.

Likwacja - polega na oddzieleniu na skutek różnic gęstości stopu siarczkowego od krzemianowego.

Etapy stygnięcia magmy

• magmowy właściwy (ortomagmowy) powyżej 800^oC

• pegmatytowy - pneumatolityczny 800-400^oC; większość magmy już wykrystalizowała, im więcej krystalizuje tym resztki są silniej przesycone gazami, gazy te tworzą pęcherze w magmie, posiadają stosunkowo małą lepkość i dużą mobilność. Wraz z zabudowywaniem wolnych przestrzeni wzrasta ciśnienie. Pęcherz zarasta kryształami - powstawanie grubych kryształów, pegmatytów. Jeśli nastąpi ucieczka gazów, zamiast pegmatytów powstają bardzo drobnokrystaliczne aplity. W tym etapie powstają także grubokrystaliczne grejzeny zbudowane z kwarcu, turmalinu i topazu

• hydrotermalny poniżej 400^oC; para wodna ulega skropleniu, ma zazwyczaj odczyn kwaśny, przez co niszczy powstałe wcześniej kryształy. Jednocześnie mogą krystalizować z niej liczne siarczki, siarczany oraz węglany. Z kolei skalenie mogą ulegać rozpadowi na biały proszek minerałów ilastych. Przeobrażenia wywołane obecnością gazów i roztworów pochodzących z tej samej magmy nazywamy zjawiskami deuterycznymi.

Skały krzepnące na niewielkiej wysokości nazywane są skałami subwulkanicznymi. Pod tym terminem rozumiane są także skały żyłowe, które rzeczywiście krzepną w postaci żył. Skały o kształcie żył tez są nazywane skałami subwulkanicznymi.

Wulkanizm

Magmę, która wydostanie się na powierzchnię Ziemi, nazywamy lawą. Może wydostawać się w formie erupcji szczelinowych bądź centralnych. Część wyrzuconej w powietrze lawy zanim opadnie na powierzchnię ziemi, ulega zestaleniu, tworząc tzw. materiał piroklastyczny czyli tefrę.

Wśród materiałów piroklastycznych wyróżniamy:

• bomby wulkaniczne, gdy ich wielkość przekracza 64 mm

• lapille, gdy mają wielkość 64-2 mm

• piasek i popiół wulkaniczny, gdy wielkość ziarenek mniejsza od 2 mm

część materiału piroklastycznego może być zeszklona i występować w formie pumeksu bądź obsydianu. Rózią się one tylko porowatością, pumeks i obsydian to odmiana szkliwa wulkanicznego, tj. lawy która zastygła tak szybko, ze nie wykrystalizowały w niej kryształy. Szkliwo jest termodynamicznie niestabilne, budowa wewnętrzna jest taka sama, jaką posiada ciecz, tylko jest to ciecz o bardzo dużej lepkości, której wartość przekracza 10¹² Pa*s. Z czasem niestabilność ta owocuje rekrystalizacją szkliwa, tworzą się w jego obrębie drobniutkie kryształy różnych minerałów.

Forma wydostawania się lawy na powierzchnie ziemi jest bezpośrednio uzależniona od jej lepkości. Jednostką lepkości w układzie SI jest paskalosekunda Pa*s. 1 Pa*s = 10 Puaz. Lepkość zależy od składu chemicznego stopu, jego temperatury oraz zawartości gazów. Lepkość rośnie wraz ze spadkiem temperatury oraz wraz ze wzrostem udziału krzemionki. Lawy kwaśne, mające dużo krzemionki, mają duża lepkość i dlatego ich erupcje mają charakter bardzo gwałtowny. Jednocześnie lawy te krzepną w niższych temperaturach. Z kolei lawy zasadowe są bardziej mobilne, mogą się rozlewać na dużych obszarach i krzepną w wyższych temperaturach. Zasadniczym czynnikiem wpływającym na lepkość lawy jest udział wody. Ponieważ woda bardzo w znacznym stopniu zapobiega polimeryzacji tetraedrów krzemowych (wzajemnemu łączeniu). Lepkość wpływa na szybkość zrostu kryształów, tempo ich opadania na dno zbiornika, migrację stopu, migrację fazy gazowej, tym samym konwekcję oraz szybkość stygnięcia. Kształt stożków wulkanicznych jest następstwem zmienności składu chemicznego lawy.

Na Hawajach lawy zawierające dużo krzemionki tworzą kanciaste potoki, lawy, które w nich występują, to lawy aa. Kanciastość powstaje na skutek łamania zakrzepłej powierzchni potoku.

Lawy o mniejszej gęstości (o składzie bazaltu) tworzą gładkie potoki, względnie pomarszczone, noszące nazwę law trzewiowych (pahoehoe).

Trudno jednoznacznie określić temperaturę lawy, która wydostaje się na powierzchnię. O temperaturze możemy wnioskować na podstawie barwy.

Temperatura law kwaśnych o składzie riolitu mieści się w przedziale 730-890^oC. Temperatura potoków bazaltu wynosi 1150-1220^oC. Poniżej tych temperatur potok zatrzyma się i zamieni w litą skałę.

Podczas stygnięcia powstaje cios termiczny, który polega na powstawaniu spękań prostopadłych do powierzchni chłodzenia. Zazwyczaj powstają w ten sposób słupy sześcioboczne. To ten sam proces, który można obserwować, patrząc na wysychające kałuże. Słupy - organy. W Polsce - Wielisław w G. Kaczawskich w pobliżu Złotoryi.

Wulkanizm szczelinowy

szczególnie występuje w strefie pęknięć skorupy ziemskiej, które noszą nazwę ryftów. Jednym z najbardziej znamienitych przykładów erupcji szczelinowej jest Islandia, gdzie powstają szczeliny na skutek takiego mechanizmu - Europa z Azja przesuwa się na wschód, Ameryka na zachód. W miejscu rozsuwania powstaje głęboka dolina ryftowa, powstają pęknięcia, spadek ciśnienia wśród skał płaszcza, upłynnienie materii płaszcza i wydostawanie się dużych ilości lawy.

Wulkanizm centralny

Przekrój - komora magmowa, kanał wyprowadzający (nek). Kiedy komora magmowa zostaje opróżniona, stożek zapada się i powstaje kaldera i wówczas powstają stożki pasożytnicze. Naturalne kaldery wykorzystywane przez ludność do tworzenia zatok. Kształt wulkanu uzależniony od lepkości.

Mała lepkość - wulkany tarczowe (hawajskie - Mauna Loa, Mauna Kea) kat nachylenia do 10o.

Im większa lepkość tym większa eksplozywność wulkanu, produkowana tylko tetra.

Raz łagodniejsze, raz gwałtowne erupcje - stratowulkany. To najbardziej powszechny typ. Stożki zbudowane z naprzemiennych warstw zastygłej lawy oraz piroklastów. Wulkany włoskie (Wezuwiusz, Stromboli).

Wulkany eksplozywne - produkują przede wszystkim materiał piroklastyczny. Najwyższy Aguan na Gwatemali, zbudowany wyłącznie z popiołu wulkanicznego.

Zazwyczaj wulkany produkujące tefrę mają stożki niewielkiej wielkości, ten typ wulkanów nosi nazwę maary (cinder cone), na terenie Niemiec 127 maarów. Komin doprowadzający w maarze to diatrema. Południowoafrykańskie diatremy zawierają diamentonośne skały - kimberlity.

Gazy wulkaniczne

Głównym składnikiem są: CO₂, HCl, H₂S, SO2, CH₄, NH₃

Wody juwenilne - wydostające się bezpośrednio z magmy. Po wygaśnięciu wulkanu jeszcze przez długi czas wydobywają się gazy. Te najbardziej gorące to fumarole, ich skład jest zmienny, przy czym jeden z najbardziej istotnych komponentów to H₂S lub SO₂. Gazy o niższej temperaturze to solfatary (poniżej 200^oC), zawierają sporo H₂O, H₂S, CO₂. Najbardziej chłodne końcówki wyziewów to mofety, zawierają przede wszystkim CO₂.

Po stokach stożków mogą schodzić lawiny gorącej tefry przesączonej woda, pochodzącej z topniejącego śniegu zgromadzonego na szczycie, gdy ten był w uśpieniu. Takie lawiny gorącego materiału piroklastycznego to lahary. Lahar odpowiedzialny za pogrążenie Pompei w 79 A.D.

Erupcje podmorskie

Charakteryzują się tym, ze lawa w kontakcie z wodą morską ulega gwałtownemu stygnięciu i przyjmuje kształt dużych bochenków chleba. To lawy poduszkowe. Powierzchniowa część ulega zeszkleniu, poza tym obserwowana jest radialna ucieczka gazów - pęcherzyki gazów rozchodzą się radialnie od centrum ku powierzchni. Większość tych law ma skład bazaltu, bazalt ten wchodzi w reakcję z woda morską bogatą w sód. Minerały wchodzące w bazalt są impregnowane sodem. Proces impregnacji jonami określonych pierwiastków nazywany jest metasomatozą. Gdy metasomatoza ma charakter sodowy, mówimy o spilityzacji.

Gabro i bazalt zbudowane z piroksenu i zasadowego plagioklazu. Gdy dostarczymy sód wapniowy plagioklaz rozpada się na czysty albit (plagioklaz sodowy) i epidot (glinokrzemian wapnia) - ciemnozielone słupki.

Produktem spilityzacji jest współobecność albitu i epidotu. Sam proces zamiany wapniowego plagioklazu w albit + epidot to saussarytyzacja. Procesy te należą do metamorfizmu morskiego dna.

Lawy poduszkowe spotykane we Wleniu (zamek).

Meteoryty

Obiekty skalne spadające z kosmosu i uderzające o powierzchnię ziemi. Prędkość przemieszczania 30-60 km/s. W sytuacji dużego tarcia o atmosferę większość z nich ulega spaleniu. Największe fragmenty, które nie ulegną całkowitemu spaleniu docierają na powierzchnię. Gdy uderzą, może to doprowadzić do kraterotwórczej eksplozji. Masa meteorytów jest zmienna. Na ogół to masa pyłu, największe mają masę kilkudziesięciu ton. Obliczenia mówią o tym, ze na powierzchni ziemi jest około 19 tys. zachowanych meteorytów, których łączna masa może mieć wagę tysięcy ton. Największym znanym kraterem meteorytowym jest Barringer Crater w Arizonie, ma on średnice 1200 m, zachowany został dzięki suchości klimatu.

Przypuszcza się, ze meteoryty są fragmentami kosmicznych ciał, planetoid, których masa musiała być bardzo duża, o czym świadczy obecność struktur grubokrystalicznych spotykana w części meteorytów. Taka forma grubokrystaliczna musi być następstwem bardzo powolnego stygnięcia, a warunki takie spełnione są w ciałach o bardzo dużej masie. Najbardziej ogólna klasyfikacja meteorytów dzieli je na:

• kamienne (92,8%)

• chondryty (90%)

Termin chondra wprowadzony przez Rose w 1864 i określa on kuliste i półkoliste agregaty, złożone z piroksenów (szczególnie z ortopiroksenów takich jak bronzyt, enstatyt, hipersten), oliwinów i (lub) szkliwa. Chondryty są świadectwem procesów z początku rozwoju układów planetarnych, w tym także naszego Układu Słonecznego. Powstały one w wyniku łączenia cząstek obecnych w mgławicach gwiezdnych, w tym słonecznych. Małe cząsteczki zderzają się ze sobą, powstaje kropla i w wyniku stygnięcia powstają chondry, które dalej łącza się ze sobą. Najmniej liczną grupę stanowią chondryty węgliste. Zawartość węgla w nich dochodzi do 4%. największy chondryt węglisty spadł w lutym 1969 w Meksyku - Pueblito de Allende, łączną masę oceniono na 2 tony. Drugi meteoryt węglisty spadł w tym samym czasie w Australii - Murchison. Pueblito de Allende w głównej mierze zbudowany z masy oliwinowo - pentlandytowej (pentlandyt to siarczek żelaza i niklu (FeNi)₉S₈), którym towarzyszą chondry czystych oliwinów, piroksenów i niewielki udział

• achondryty niezawierające chondr; przypominają swoim składem i strukturą ziemskie skały wulkaniczne. Wyróżniane są:

• eukryty posiadające ciemną skorupę; charakteryzujące się duża zawartością Ca, zbudowane z piroksenów, wapniowych plagioklazów, przypominają ziemskie bazalty

• diogenity; nazwa użyta na część filozofa Diogenesa w V w.p.n.e., który sugerował że meteoryty pochodzą z kosmosu. Mają wygląd monomineralnej brekcji, zbudowane przede wszystkim z piroksenów, których nagromadzenie przypomina strukturę ziemskich piroksenowych kumulatów. Kumulaty to skały powstające podczas frakcyjnej krystalizacji, gdy na dno komory magmowej opadają najcięższe minerały takie jak piroksen czy oliwin. Nagromadzenia te dające skałę perydotyty to kumulaty. Nagromadzone pirokseny są potrzaskane

• howardyty zbudowane z klastów eukrytowych i diogenitowych; brekcjowa budowa tychże meteorytów jest interpretowana jako następstwo zderzeń pomiędzy asteroidami (które posiadały na tyle dużą wielkość, by mogły w nich zachodzić procesy dyferencjacji magm), co doprowadziło do mieszania skał płaszcza (diogenitów) ze skałami skorupy (eukrytami).

• kamienno - żelazne (1,5%)

• żelazne - syderyty (5,7%)

• tektyty

---