Vulkanizmus a jeho důsledky IV. Postvulkanické procesy David Buriánek Pouze pro potřebu výuky A. Doprovodné a postvulkanické jevy průvodním jevem sopečné činnosti jsou různé plynné exhalace unikající z kráteru i tuhnoucí lávy 1.výrony horkých až chladných plynů - fumaroly 2.gejzír 3.termální prameny 4.bahenní sopky Výrony horkých až chladných plynů •Z vulkanických systémů se uvolňuje hlavně vodní pára (H2O), CO2 a SO2. V malém množství pak další složky: H2S, H2, CO, HCL, HF a He. •SO2 : ovlivňuje skleníkový efekt a rozpad ozónové vrstvy, aerosoly v okolí sopky produkují vulkanický smog. •H2S : zdravotní obtíže •CO2 : skleníkový efekt a nad 30% ve vzduchu zahubí živočichy (Hathaway et. al., 1991). Složení vulk. exhalací v obj. % (Symonds et. al., 1994) •HCl a HF : kyselé deště, dráždí sliznice, velké obsahy F jsou nebezpečné (ničí kosti). Fumarola (Fumarole) •otvor či trhlina na povrchu pyroklastik nebo lávový proudů z nichž unikají vulkanické plyny do atmosféry •fumarola často funguje jen několik týdnů, ale někdy může být činná celá desetiletí až staletí •produkuje sopečná exhalace, tj. výrony par a plynů v sopečných oblastech jejich teplota činí 100 až 800 °C (1000 °C) •400-500ºC - chloridy HCl, SO2 •kolem 200ºC - salmiak, CO, CO2, H2S •nejnižší T vodní páry, CO2, H2S 1.unikají z kráterů a tuhnoucích láv (páry chloridů, vodní pára, HC1, CO2 ) 2.při postvulkanické činnosti (páry salmiaku, SO2, CO2, vodní pára) Solfatar, Vulkáno Solfatary •mají teploty 100 až 200°C (často uniká sirovodík a jeho oxidací vznikají nálety síry) Mofety •výrony o teplotě pod 100 °C jsou bohaté vodní párou a CO2 •mohou být spjaty s výstupem teplých vod a ukládáním travertinu Solfatary, Vulkáno Alterace způsobené výrony horkých plynů – Calimani (Rumunsko), vulkanity se mění na sekundární minerály a na puklinách je síra Alterace způsobené výrony horkých plynů (Africano-Bernard 2000) Image Brekcie silicifikovaných a alterovaných vulkanitů tmelená limonitem – Calimani (Rumunsko) Gejzír Strokkur na Islandu, http://cs.wikipedia.org 2) Gejzír •vyvrhování horké vody a páry podzemních pramenů •vodní erupce dosahují výšky i přes 50 m a často nastávají v pravidelných intervalech •intervaly závisí na rychlosti akumulace a přehřátí vody v podzemních přívodových cestách •z vod gejzíru se v jeho blízkosti ukládají různé vápnité nebo křemité usazeniny, tzv. sintry; křemitý sintr se nazývá gejzirit http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/GeysirEruptionNear.jpg Soubor:Geysir 02.png 3) Termální prameny (horké prameny) •termální pramen či horký pramen je druh pramenu kde vystupuje ohřátá voda často obohacená o minerální složky •voda proniká puklinami v zemské kůře do značných hloubek a dostává do blízkosti magmatu, zde se ohřívá a vystupuje nahoru •na povrchu se pramenů srážejí minerální látky vznikají travertiny atd. Minerální prameny, Mongolsko a.vody juvenilní pochází z magmatu b.vody vadosní pochází z atmosférických srážek •patří sem většina horkých pramenů, podzemní vody rozpouštějí plynný CO2 exhalací - kyselky Schematický řez přes hydrotermální systém který vzniká nad magmatickým krbem ( Henley and Ellis (1983), Earth Sci. Rev., 19, 1-50.) Většina vody je meteorická a juvenilní voda má jen malý význam. Minerální pramen, Mongolsko •termální prameny nejsou vázány pouze na suchozemské prostředí, ale vyskytují se na středooceánských hřbetech (černí a býlí kuřáci) •vlivem poklesu teploty dochází ke srážení nasycené vody, minerální složky vytvářejí pevná tělesa, která tvoří různé komíny, terasy, či valy •Travertin •je chemická usazená hornina vznikající na pevnině z horkých pramenů •je pórovitý a tvořená kalcitem vzácně také aragonitem •může obsahovat jíl a klastický křemen •někdy fosilní zbytky figure Diagram of a travertine fissure ridge, showing the relationship between springs that rose along faults and fractures and the layered travertine deposited there. Where the travertine fissure ridge dammed a drainage, carbonate beds extend out as thin wedges from the fissure ridge and are interbedded with clastic sediments Hydrotermální pramen, Jalapa, Nikaragua Minerální pramen, Mongolsko 4. Bahenní sopky •plyny a pára probublávají bahnem Santa Clara, Nikaragua B. Hydrotermální alterace Hydrotermálně alterované pyroklastické horniny (Vulkano) Průřez sulfidickým hydrotermálním ložiskem (VMS) s vyznačením alteračních zón (Goodfellow et al. 2003). http://gsc.nrcan.gc.ca/mindep/synth_dep/vms/images/fig20.gif http://gsc.nrcan.gc.ca/mindep/metallogeny/vms/bathurst/images/fig13.jpg Hydrotermální alterace na ložisku Brunswick : A. silicifikace (Qz) a chloritizace (Ch)původního sedimentu vznikla kolem hydrotermálních akumulací pyritu (Py). B. Sericitizace (Ser) a silicifikace (Qz) pyroklastik kolem žilek s pyritem (Py), živec je zničen v důsledku hydrotermální alterace. C. Původní pyroklastická hornina je nahrazena směsí Chloritu, sericitu a křemene. D. Nově vzniklý Mg chlorit. http://gsc.nrcan.gc.ca/mindep/metallogeny Alterované gabro, plagioklasy jsou zatlačovány draselným živcem a na hranicích zrn se objevuje novotvořený epidot a křemen - vulkanická struktura La Luna (D0270), BSE snímek . •snadno dochází k oxidaci Fe+2 -->Fe+3 buť jako důsledek oxidace atmosférickým kyslíkem nebo kyslíkem generovaným při rozpadu vody horkým magmatem •v dusledku hydrotermální alterace dochazí k hydrataci původně bezvodých minerálů: Olivín ® iddingsit (oxidy železa + jíl), serpentin, chlorit, kalcit Pyroxen ® chlorit, serpentin, jíl, kalcit Ca Plag ® jíl, světlá slída, hydratované Ca-Al silikáty, epidot, prehnit, pumpellyit, zeolity oxidace pyroklastik, Etna •Rozpad vulkanického skla podle Fishera a Schminckeho (1984) • palagonit je rozložené, hydratované bazaltové sklo žluté až hnědé barvy Vulkanické sklo nahrazené zeolity, Ignimbrit (Nikaragua) Typy hydrotermálních alterací • Alunitizace •přeměna horniny vlivem roztoků bohatých na SO42- •vedle síranu alunitu se tvoří křemen, opál a jílové minerály většinou hlavně na úkor živců •v horninách s vysokým obsahem Ca vzniká sádrovec nebo anhydrit •Argilitizace •přeměna sedimentů na jílové minerály •typickým příkladem je kaolinitizace živců •Bastitizace •přeměna jiných tmavých minerálů než olivínu na minerály serpentinové skupiny (pyroxeny, amfiboly a flogopity) •Baueritizace •přeměna způsobující uvolnění železa z biotitu •odbarvený biotit se podobá muskovitu a trhliny jsou lemovány limonitem •Epidotizace •epidot (zoisit nebo klinozoisit) vzniká na úkor jiných minerálů (plagioklasů a amfibolu) •Chloritizace •chloritizace postihuje tmavé minerály, (především biotitu, amfibolu, pyroxenu a granátu, nebo sklo). Saussuritizace plagioklasu b bazaltu, brněnský masiv (BB88), BSE snímek . • Propylitizace •propylitizace postihuje vulkanické a vulkanoklastické horniny •hydrotermální přeměna tmavých minerálů za vzniku sericitu, chloritu, epidotu, zeolitů, kalcitu a kaolinitu •je doprovázena prokřemeněním a pyritizací •Saussuritizace •hydrotermální přeměna postihuje středně bazické a bazické plagioklasy •vedoucí ke vzniku zoisitu, skapolitu, sericitu, kalcitu, křemene a albitu z anortitu •Sericitizace •hydrotermální přeměna živců (draselných i plagioklasů), při které vzniká jemně šupinkatá sericitu •Serpentinizace •přeměna olivínu na minerály skupiny serpentinu •Skapolitizace •hydrotermálně metasomatická přeměna spojená s přínosem roztoků s chlórem nebo sírany a vedoucí ke vzniku skapolitu •Steatitizace (talkizace) •přeměna tmavých minerálů na mastek (olivínu, pyroxenu, amfibolu, chloritu) •Uralitizace •přeměna pyroxenu v jemně vláknitý světle zelený amfibol (tremolit až aktinolit) •Zeolitizace •hydrotermální přeměna, při níž jsou původní minerály nahrazovány zeolity Serpentinizovaný olivín v bazaltu (Mongolsko K0061, P1DL) Sericitizovaný a chloritizovaný ryolitový tuf (Mongolsko D0074, P1DL) Ložiska nerostných surovin vázaná na vulkanity Setting of ore deposits in volcanic arcs (top). The small figures below show details of the most important deposit styles. (Left) Detail of a porphyry copper deposit. The intrusion is overprinted by zones of alteration; potassic (central), then clay-rich, and weak alteration of surrounding rocks. The ore zone overprints the alteration, typically focusing in the potassic zone or, more commonly, forming a shell around the contact between the potassic and clay-rich zones. (Middle) Detail of a high-sulfidation deposit. The vuggy quartz ore zone expands upward with irregular shape determined by permeability of the host volcanic rocks. It narrows at the top with a zone of clay-rich acid alteration. (Right) Detail of a low-sulfidation deposit. The ore is typically in structurally controlled veins, surrounded by neutral pH alteration. Schematický blokdiagrem intruzivních těles C. Eroze a vulkanické tvary Efekt rozdílné eroze lávových proudů 1-3: proud 2 využil erozní kanál v proudu 1 a oba proudy byly přelity proudem 3. Po erozi můžeme mít dojem že proudy po sobě od nejstaršího následují v tomto pořadí 2-1-3 •eroze může značně změnit tvary vulkanických těles •některé vrstvy ve stratovulkánech bývají erodovány snadněj (tefra) než jiné (láva) •Velmi odolné vůči zvětrávání jsou přívodní kanály a žíly F:\USB\PDFvulkanologie\ppt\Igneous rocks and volcanism_soubory\igstruc.jpg • Eroze stratovulkánu •A. Aktivní stratovulkán produkuje pyroklastika a lávu, •tento materiál pokryje okolí sopky • •B. Když vulkanická aktivita skončí začíná eroze snižovat výšku kuželu a během několika tisíc let muže dojít k odkrytí přívodního kanálu. •V důsledku eroze se z původních lávových výlevů stanou izolované stolové hory kryté vrstvou lávy. • •C. Vulkanická aktivita může pokračovat i řadu století. •Vulkanický kužel roste a kolem vznikají lávová plató. zároveň jsou starší proudy erodovány. • •D. Pokračující eroze odnese celý lávový kužel a odhalí původní reliéf. •Zůstane zachován původní sopouch (volcanic neck) a stolové hory s relikty lávových proudů. Diagram showing the evolution of a composite volcano Hranice dvou vulkanických proudů, starší je postižen lateritizací (Nikaragua) Sesuv intenzivně zvětralých pyroklastických horniny (Nikaragua) Andezity postižené zvětráváním a lateritizací (Nikaragua) Diagram znázorňuje rozdíl mezi synerupční a intererupční seimentací v okolí stratovulkánů (SMITH 1991) Ø lávové proudy Ø pyroklastický spad Ø pyroklastické proudy Ø lahary Ø epiklastika Ø říční a jezerní sedimenty Ø lahary Vulkanický sopouch, Mongolsko Tektonicky predisponované údolí řeky Malacatoya, Nikaragua