Přenáška 8 – Magmatické horniny (klasifikace)
SLIDE 2: VZNIK A VLASTNOSTI MAGMATU
Magma je přírodní heterogenní tavenina obsahující více fázových složek v různém
poměru.
Převládá kapalná fáze = silikátová tavenina (méně sulfidická, karbonátová)
Plynná (fluidní) fáze: rozpuštěná nebo chemicky vázaná (voda, CO2, HCl, HF, H2S, SOx,
N, H3BO3). Zastoupení až 10 % objemu.
Pevná fáze: neroztavené relikty původní horniny, krystaly nových minerálů, pevné útržky
hornin okolního pláště. Může tvořit i 10 % objemu magmatu.
Magma vzniká tavením hornin svrchního pláště nebo zemské kůry:
✓ Svrchní plášť – od cca 400 km (astenosféra) do 10-70 km
✓ Zemské kůra – od 70 km až na povrch
SLIDE 3: FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI MAGMATU
Fyzikální vlastnosti magmatu mají rozhodující význam pro jeho vznik, pohyb
v horninovém prostředí nebo na zemském povrchu a typ vulkanických erupcí.
Viskozita určuje míru snadnosti pohybu (tečení) magmatu. Složení magmatu: viskozitu
zvyšuje vysoký podíl SiO2 a částečně i Al2O3 (silná polymerace), opačně působí alkálie
(Na2O, K2O) a obsah vody. Teplota: vyšší teplota usnadňuje tok, nižší teplota tavenin
způsobuje zvýšení viskozity.
Teplota je ovlivňována složením magmatu (SiO2 a voda) a okolním tlakem. Absolutní
hodnoty teplot magmatu se pohybují nejčastěji v intervalu 800 °C až 1200 °C. Teplota láv na
povrchu bývá vyšší, zatímco teplota granitových tavenin v kůře často nižší.
Hustota má zásadní význam pro pohyb magmat v litosféře. Hustota taveniny je nižší, než
hustota horniny (pro granit 2,2 g.cm-3
ver. 2,7 g.cm-3
). Hustota řídí výstup magmatu
k povrchu a gravitační diferenciaci. Pohyb magmatu je obecně pomalý, urychlen bývá
tektonickými silami nebo náhlým poklesem tlaku.
Magma vykazuje dobrou elektrickou vodivost (viz slaná voda). Magmatem neprochází
příčné seismické vlny (s-vlny).
SLIDE 4: CHEMICKÉ VLASTNOSTI MAGMATU
Chemické složení magmatu (stejně tak magmatických hornin) lze vyjádřit těmito oxidy:
SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO, CaO, K2O, Na2O a P2O5.
Podle obsahu SiO2 rozdělujeme magmata (magmatické horniny):
✓ kyselé (více než 65 %)
✓ intermediální (53 až 65 %)
✓ bazické (45 až 53 %)
✓ ultrabazické (méně než 45 %)
Podle poměru CaO a alkálií (K2O, Na2O) se pak vyčleňují tyto série magmat (hornin):
• tholeitová série nízký obsah K2O, bazalty středooceánských hřbetů a vnitrodeskový
magmatismu
• vápenato-alkalická série CaO ˃ K2O + Na2O, orogenní oblasti, aktivní kontinentální
okraje a ostrovní oblouky
• alkalická série CaO ˂ K2O + Na2O, kontinentální riftové oblasti, magmatismus horkých
skvrn
SLIDE 5: VZNIK BAZALTOVÝCH MAGMAT
Bazaltové (čedičové) magma patří k základním typům magmatických tavenin, ze kterých
vznikají obrovské objemy hornin čedičového nebo příbuzného charakteru.
Bazaltové magma vzniká ve svrchním plášti parciálním tavením horninového materiálu,
který byl označen jako pyrolit. Z této „teoretické“ horniny se může oddělit kolem 30 %
bazaltové taveniny, zbytek tvoří horniny odpovídající peridotitu a dunitu.
Vzniklé bazaltové magma je označováno jako juvenilní a díky svým vlastnostem může
stoupat směrem k zemskému povrchu. Předpokládá se, že tyto procesy tavení probíhají
v hloubce 100-250 km, teplotě 1300-1500 °C a tlaku 3-6 GPa.
Zcela zásadní význam má bazaltové magma při vzniku oceánské litosféry a jeho podíl
v kontinentální kůře je rovněž významný.
SLIDE 6: VZNIK GRANITICKÝCH MAGMAT
Granitová (žulová) magmata jsou hojně zastoupená v kontinentální zemské kůře.
Z primárního bazaltového magmatu může vzniknout jen 5 % granitové taveniny, navíc
pouze dioritového složení.
Vznik granitových tavenin:
Granitizace: přeměny starších hornin na granitovou taveninu. Z hlubších částí zemského
tělesa vystupuje dostatečné množství tepelné energie (orogenní zóny).
Palingenze: předpokládá tavení starších sedimentárních, metemorfovaných i
magmatických hornin. Významné je zde anatexe, což je parciální tavení určitých
horninových složek.
Metasomatická granitizace: probíhá v pevném stavu, hornina je postižena iontovou
výměnou se svým okolím.
Vytavování granitového magmatu probíhá v hloubce 5-20 km při teplotách 600-800 °C.
V těchto podmínkách je v tavenině až 7 % vody.
SLIDE 7: DIFERENCIACE MAGMATU
Primární magma prodělává během svého pohybu zemským pláštěm nebo zemskou kůrou
postupný vývoj, který vede k jeho změnám a v konečném důsledku ke vzniku různých typů
magmatických hornin. Všechny procesy vývoje magmatu se označují jako diferenciace
magmatu.
Likvace: Tavenina může být za určitých podmínek rozdělena na dvě odlišné složky.
Tavenina s vyšší hustotou klesá do spodní části magmatického krbu.
Gravitační diferenciace: Vzniklé minerály klesají ke dnu magmatického krbu a vytváří
zvrstvená tělesa plutonických hornin tzv. kumuláty.
Frakční krystalizace: Vykrystalované minerály se mohou oddělovat od magmatické
taveniny, složení zbývající taveniny se mění a zpravidla se stává mobilnější.
Asimilace (hybridizace): Do magmatu jsou strhávány útržky okolního pláště, které mění
jeho původní složení. Nejsou-li útržky hornin zcela roztaveny, nalezneme v hornině
uzavřeniny – xenolity.
SLIDE 8: MAGMATICKÁ TĚLESA
Magma (na povrchu láva) postupně tuhne a vytváří se magmatická tělesa. Podle způsobu
vzniku mají různý tvar a hloubku uložení.
Tělesa plutonických hornin:
• batolit, pluton – velké těleso ve větší hloubce
• harpolit – ploše uložené deskovité těleso
• ložní žíla – konkordantní uložení v plášti
• pravá žíla – napříč vrstevnatostí pláště
Tělesa vulkanických hornin:
• sopečný komín – přívodní cesta k sopouchu
• lávový příkrov – plošné povrchové těleso
• lávový proud – liniové povrchové těleso
• vulkanická kupa, jehla – těleso silně viskózních láv
SLIDE 9: STAVBY MAGMATICKÝCH HORNIN
Pojem stavba horniny v sobě zahrnuje všechny makroskopické i mikroskopické znaky
magmatických hornin, které souvisí s velikostí, omezením a způsobem vzájemného
uspořádání minerálních zrn v hornině. Stavba horniny může odrážet fyzikální a chemické
podmínky během krystalizace magmatu.
Textura popisuje stavební znaky podmíněné prostorovým uspořádáním minerálních
součástí, které je obvykle možno zaznamenat pouhým okem.
Struktura popisuje tvar, velikost a vzájemné sepětí minerálů. Zpravidla jsou tyto stavební
znaky viditelné pod mikroskopem.
Důležité pojmy:
✓ zrno automorfní, hypautomorfní a xenomorfní
✓ porfyrická vyrostlice: minerální zrno, které svou velikostí výrazně převyšuje velikost
zrn ve svém okolí
✓ základní hmota: označuje minerální zrna nebo sklovitou fázi vyplňující prostor
horniny mezi porfyrickými vyrostlicemi
SLIDE 10: TEXTURY MAGMATICKÝCH HORNIN I
Podle způsobu vyplnění prostoru jsou nejběžnější tyto stavby:
Textura kompaktní (masivní) vzniká, když hmota horniny beze zbytku vyplňuje prostor
(plutonické horniny).
Textura pórovitá charakterizuje všechny struktury obsahující prázdné nebo druhotně
vyplněné prostory (vulkanické horniny)
Textura mandlovcovitá charakterizuje horniny obsahující oválné nebo kulovité dutinky
vyplněné druhotnými minerály.
SLIDE 11: TEXTURY MAGMATICKÝCH HORNIN II
Podle vzájemného uspořádání součástek vyčleňujeme textury:
• Textura všesměrná popisuje horninu bez přednostního uspořádání minerálních zrn.
• Textura paralelní popisuje stavbu, kde minerální zrna mají zřetelné přednostní
uspořádání podle rovnoběžných ploch.
• Textura páskovaná popisuje horninu, kde minerální zrna jsou uspořádána do poloh, které
se vzájemně liší složením, barvou nebo zrnitostí.
• Textura fluidální (proudovitá) charakterizuje uspořádání ve směru původního proudění
magmatu během krystalizace.
SLIDE 12: STRUKTURY MAGMATICKÝCH HORNIN
Podle stupně krystalizace magmatické horniny rozlišujeme struktury:
• Struktura holokrystalická popisuje horninu tvořenou pouze krystalickou fází. Tato
struktura je běžná pro pomalou krystalizaci plutonických hornin.
• Struktura hemikrystalická popisuje horninu s obsahem krystalických zrn minerálů a
zároveň obsahuje sklovitou fázi. Typická je pro většinu vulkanických hornin.
• Struktura sklovitá (vitrická) je vyhrazena pro horniny obsahující výhradně sklovitou fázi.
Jsou známkou velmi rychlého utuhnutí horniny.
Podle relativní velikosti minerálních zrn můžeme rozlišit struktury:
• Struktura stejnoměrně (rovnoměrně) zrnitá reprezentuje horniny se stejně velkými zrny
minerálů.
• Struktura porfyrická je používána pro horniny s obsahem porfyrických vyrostlic
v základní hmotě.
• Struktura afanitická (felzitická, celistvá) označuje horninu s minerálními zrny
nerozlišitelnými pouhým okem.
SLIDE 13: MINERÁLY V MAGMATICKÝCH HORNINÁCH
Minerální složení hornin se udává v objemových procentech. Na složení většiny
magmatických hornin se hlavní měrou podílí jen asi kolem 20 minerálů.
Podle kvantitativního zastoupení můžeme rozlišit minerály:
• Minerály hlavní (podstatné): v hornině jsou zastoupeny v množství nad 10 % (křemen,
živce, foidy, slídy, olivín).
• Minerály vedlejší (podružné): jsou zastoupeny v množství pod 10 % (granát, turmalín).
• Minerály akcesorické (přídatné): v hornině bývají zastoupeny ve velmi malém množství
do 1 % (zirkon, apatit).
Podle barvy rozlišujeme v magmatických horninách minerály:
• Minerály světlé (felzické) mají složení s převahou SiO2 a Al2O3 (křemen, živce, foidy)
• Minerály tmavé (mafické) významně obsahují MgO a FeO (pyroxeny, amfiboly, slídy,
olivín).
Podle původu v hornině rozlišujeme minerály:
• Minerály primární vznikaly během krystalizace samotné horniny
• Minerály sekundární vznikají různými procesy v utuhlé hornině na úkor minerálů
primárních
SLIDE 14: KLASIFIKACE MAGMATICKÝCH HORNIN
Existuje několik klasifikačních systémů magmatických hornin. Jsou založeny na
chemickém nebo minerálním složení horniny, každý postup má své výhody a své slabší
stránky.
CIPW klasifikační systém
Z celkového chemického složení horniny vypočteme minerální složení podle předem
definovaného algoritmu. Označujeme to jako normativní minerální složení. Zatímco ze
známého zastoupení minerálů v hornině lze její chemické složení spočítat, obrácený postup je
prakticky nemožný.
Streckeisenova klasifikace (QAPF)
Klasifikace vychází z minerálního složení horniny. Procentuální zastoupení minerálů se
vynáší do diagramu. Problémem je kvantifikace minerálního složení a použití u vulkanických
hornin. Pro běžné pojmenování magmatických hornin je nejpoužívanější.
Klasifikace podle TAS diagramu
Vystačíme se znalostí obsahu SiO2, Na2O a K2O v hornině. Každá hornina má svůj
projekční bod. Diagram se využívá především u vulkanických hornin, kde je často
problematické určit minerální složení horniny.
SLIDE 15: STRECKEISENOVA KLASIFIKACE (QAPF)
• Q je % obsah křemene ze všech světlých minerálů
• A je % podíl alkalických živců z celkového obsahu živců
• P je % podíl plagioklasů z celkového obsahu živců
• F je % zastoupení foidů z celkového podílu světlých minerálů
Používá se pro horniny s obsahem světlých minerálů nad 10 %. Přepočet světlých minerálů
na Q+A+P=100 (resp. F+A+P=100). Procentuální zastoupení živců se vypočítává z celkového
objemu přítomných živců.
SLIDE 16: TAS DIAGRAM
Klasifikaci vulkanických hornin komplikuje častá přítomnost vulkanického skla, resp.
produktů jeho přeměny.
Každou horninu vynášíme jako bod do diagramu, který je rozdělen na 15 polí. Předem
definovaná pole reprezentují jednotlivé vulkanické horniny.
Na osu y vynášíme součet alkálií (Na2O + K2O).
Obsah SiO2 se vynáší na osu x, a definuje zařazení horniny z hlediska její kyselosti: kyselé,
intermediální, bazické a ultrabazické
SLIDE 17: PLUTONICKÉ HORNINY – GRANIT (ŽULA)
Barva: světlá, světle šedá, narůžovělá
Křemen: 20–60 %
Alkalické živce: 35–90 %
Plagioklasy: 10–65 %
Tmavé minerály 5–20 %: muskovit, biotit, amfibol
Vedlejší a akcesorické minerály: turmalín, granát, andalusit, cordierit, apatit, zirkon, titanit.
Běžné stavby jsou rovnoměrně zrnité i porfyrické, ve kterých tvoří porfyrické vyrostlice
nejčastěji K-živec.
Tvoří masivy nebo batolity, v ČR zcela běžná hornina.
SLIDE 18: PLUTONICKÉ HORNINY – GRANODIORIT
Barva: světle až tmavě šedá
Křemen: 20–60 %
Alkalické živce: 10–35 %
Plagioklasy: 65–90 %
Tmavé minerály: 5 do 25 %, biotit, amfibol, pyroxen.
Obsah tmavých minerálů zpřesňuje název horniny: biotitový, amfibol-biotitový, biotitamfibolový
nebo amfibolový granodiorit.
Běžné stavby jsou masivní, stejnoměrně zrnité nebo porfyrické, vyrostlice tvoří křemen
nebo plagioklasy.
Tvoří velké plutony a batolity, v ČR jedna z nejběžnějších plutonických hornin.
SLIDE 19: TĚLESA PLUTONICKÝCH HORNIN V ČR
geologická mapa
SLIDE 20: PLUTONICKÉ HORNINY – SYENIT
Barva: tmavě šedá, namodralá, narůžovělá
Křemen: do 5 % (5-20 % kvarcsyenit)
Alkalické živce: 65–90 %
Plagioklas: 10–35 %
Foidy: mohou být přítomny do 10 % při absenci křemene
Tmavé minerály: 10–35 %, biotit, amfibol, pyroxen
Stavba bývá masivní, někdy usměrněná až fluidální, je-li porfyrická, tvoří vyrostlice
draselný živec.
V ČR se k syenitům často řadí speciální typy hornin označované jako durbachity.
SLIDE 21: PLUTONICKÉ HORNINY – DIORIT
Barva: tmavě šedá, šedočerná, šedozelená
Křemen: do 5 %
K-živec: do 10 %
Plagioklas: 90–100 % (kyselé plagioklasy do An50)
Tmavé minerály: 25–50 %, biotit, pyroxen, amfibol
Akcesorické minerály: titanit, magnetit, apatit nebo zirkon.
Diority většinou tvoří drobnější magmatická tělesa v rámci větších plutonických
komplexů. Běžné stavby jsou masivní, všesměrně zrnité, plagioklasy mají zpravidla vyšší
stupeň omezení než minerály tmavé.
SLIDE 22: PLUTONICKÉ HORNINY – SKUPINA GABRA
Barva: tmavě šedá, zelenočerná, černá
Křemen: chybí nebo do 5 %
Plagioklas: 90–100 % (bazicita nad An50)
Tmavé minerály: monoklinický pyroxen, rombický pyroxen (norit), olivín (troktolit)
Anortozit: obsah tmavých minerálů do 10% z celkového objemu horniny.
Běžná je masivní stavba, se střední až hrubou velikostí zrna. Speciální stavbou je
gabroofitická.
Většina hornin ze skupiny gabra tvoří drobná tělesa nebo je součástí rozsáhlejších
bazických intruzí. Gabrové horniny jsou běžnou součástí oceánské kůry a ofiolitových
komplexů.
SLIDE 23: ULTRAMAFICKÉ PLUTONICKÉ HORNINY
Pokud hornina obsahuje méně než 10 % světlých minerálů, provádí se její klasifikaci na
základě tmavých minerálů.
Tyto horniny jsou běžnou součástí spodní části zemské kůry nebo svrchního zemského
pláště.
SLIDE 24: ŽILNÉ MAGMATICKÉ HORNINY
Složení žilných hornin zpravidla odpovídá určitému typu plutonických hornin, některé se
však svým charakterem vymykají běžným klasifikacím.
Nejčastější žilné horniny jsou odvozeny od běžných plutonických typů (granitoidů a
syenitoidů) a odlišují se předponou „mikro-“ (mikrogranit nebo mikrosyenit). Pokud má
hornina porfyrickou strukturu a jemnozrnnou základní hmotu, používá se označení porfyr
(žulový porfyr, tonalitový porfyr apod.).
Většina žilných hornin krystalizuje z tavenin podobným plutonickým horninám, je zdrojem
odštěpená frakcionovaná část magmatu bohatá na volatilní složky (pegmatity).
Žilné magmatické horniny vytváří tělesa žilného, čočkovitého, hnízdovitého a kapsovitého
tvaru, mohou tvořit i okraje plutonických těles nebo mají charakter subvulkanických těles.
SLIDE 25: ŽILNÉ MAGMATICKÉ HORNINY – APLIT
Aplit může být odvozen od mnoha horninových typů, proto je jeho složení proměnlivé.
Nejběžnějším typem jsou aplity odvozené od granitů, v jejichž složení převládají křemen a
živce, tmavé minerály zastoupené biotitem a muskovitem nepřevyšují množství 5 %.
Aplity většinou vytvářející žíly, čočky nebo okrajové partie magmatických těles.
Horniny označované jako aplit mají velmi jemnozrnnou masivní stavbu s panxenomorfní
(aplitickou) strukturou.
SLIDE 26: ŽILNÉ MAGMATICKÉ HORNINY – PEGMATIT
Pegmatity mohou být odvozeny od různých horninových typů (granitový, syenitový nebo
gabrový pegmatit).
Vznikají z odštěpených magmat, která jsou obohacena o volatilní složky a některé
vzácnější prvky.
Mezi nejběžnější patří granitové pegmatity, kde převládají živce a křemen, z tmavých
minerálů jsou zpravidla biotit a muskovit zastoupen do 15 %.
Pegmatity vytváří okrajové partie plutonických těles, žíly, hnízda nebo čočky. Stavba je
hrubě zrnitá s masivní nebo kavernózní texturou.
Některá pegmatitová tělesa jsou obohacena o průmyslově zajímavé minerály, např. polucit,
spodumen (Li), beryl (Be), columbit (Nb, Ta), kasiterit (Sn), zirkon (Zr) nebo uraninit (U).
SLIDE 27: VULKANICKÉ HORNINY – RYOLIT
Barva: bílá, nazelenalá, načervenalá
Složení ryolitů odpovídá granitu.
Křemen: 20–60 % ze světlých součástek
Alkalické živce: 35–90 %,
Plagioklasy: 10–65 %
Tmavé minerály: biotit, pyroxen, amfibol
Ryolitové magma je silně viskózní, utuhlé horniny vytváří často dómy a vytlačené kupy.
Ryolitová láva bývá spojena s hojným výskytem pyroklastik.
Stavba bývá masivní, pórovitá, fluidální nebo mandlovcovitá. Struktura je vždy porfyrická,
vyrostlice tvoří křemen a K-živec.
Většina vulkanických skel odpovídá ryolitovému chemickému složení. Mezi nejběžnější
patří obsidián a pemza.
SLIDE 28: VULKANICKÉ HORNINY – DACIT
Barva: světle šedá, načervenalá, nazelenalá
Křemen: 20–60 %
Plagioklas: 65–100%
Alkalické živce (sanidin): do 35 %.
Tmavé minerály: biotit, amfibol, pyroxen
Stavba je masivní nebo pórovitá, většinou porfyrická s vyrostlicemi plagioklasu nebo
křemene.
Dacitové lávy jsou silně viskózní.
SLIDE 29: VULKANICKÉ HORNINY – ANDEZIT
Barva: světle až tmavě šedá se zeleným nádechem, narůžovělá
Křemen: chybí nebo do 5 %
Plagioklasy: více jak 90 % všech živců
Tmavé minerály: amfibol, biotit, pyroxeny
Andezit je výlevný ekvivalent dioritu.
Stavba je nejčastěji masivní, ale i pórovitá nebo proudovitá, andezity mívají lavicovitou
odlučnost. Je-li stavba porfyrická, vyrostlice tvoří plagioklas nebo amfibol.
Andezity jsou běžné vulkanické horniny, jejich vznik je soustředěn na konvergentní
desková rozhraní a ostrovní oblouky. Často vytvářejí mohutné stratovulkány.
SLIDE 30: VULKANICKÉ HORNINY – BAZALT
Barva: tmavě šedá, černá
Křemen: chybí nebo do 5 %
Plagioklasy: nad 90 % ze živců (složení nad An50)
Tmavé minerály: olivín, pyroxen
Jedna z nejběžnějších hornin zemské kůry, hlavně v oceánské.
Stavba bývá masivní, afanitická nebo porfyrická, vyrostlice tvoří pyroxen nebo olivín.
Subalkalické bazalty:
✓ tholeity – středooceánské hřbety
✓ vápenato-alkalické – subdukční zóny, ostrovní oblouky
Alkalické bazalty: často obsahují foidy (basanity) – vnitrodeskový vulkanismus
SLIDE 31: VULKANICKÉ HORNINY – FONOLIT
Barva: světle šedá nebo nazelenalá
Křemen: chybí
Alkalické živce: více jak 90 %
Foidy:10–60 % (převládá-li nefelin je označení nefelinový trachyt – znělec) Tmavé
minerály: alkalické pyroxeny, alkalické amfiboly, biotit nebo olivín
Stavba bývá masivní nebo mandlovcovitá, porfyrická struktura má trachytickou základní
hmotu.
Fonolitové horniny mají často kupovitou nebo kuželovitou morfologii a vyskytují se spolu
s dalšími alkalickými vulkanity.
SLIDE 32: PŘEHLED MAGMATICKÝCH HORNIN
Magmatické horniny hlubinné:
➢ granit
➢ granodiorit
➢ syenit
➢ diorit
➢ skupina gabra
Magmatické horniny žilné:
➢ mikrogranit, mikrosyenit
➢ aplit
➢ pegmatit
Magmatické horniny výlevné:
➢ ryolit
➢ dacit
➢ andezit
➢ bazalt
➢ fonolit