Vulkanizmus a jeho důsledky III. Produkty vulkanické aktivity David Buriánek Pouze pro potřebu výuky C) podvodní výlevy • lávové proudy tuhnou rychle (vzniká velké množství skla) • častá hydrotermální alterace • hojné autoklastické horniny – vznikly fragmentací lávy • polštářové lávy Hyaloklastit • výlevná hornina brekciovitého vzhledu • vzniká při rychlém ochlazení láv vlévajících se do vody • je tvořena granulovanými kousky lávy • tmelenými nejčastěji kalcitem nebo jiným minerálem (zeolity) Peperit • hybridní mořský sediment složený z materiálu pyroklastického a sedimentárního • obsahuje úlomky a granule sklovitých láv ve slínitém nebo vápnitém pojivu Distální část (>15km) • polštářové lávy hyaloklastity • peperity • úlomkotoky • jílovce • vrstvy popela deponovaného na mořském dně Proximální část (2-15km) 1) Vulkanický ostrov • AA a pahohoe lávy • zvrstvené pyroklastické uloženiny • epiklastické horniny 2) Podmořský vulkány • brekcie vzniklé podmořskými sesuvy (Landslide breccias) • polštářové lávy • hyaloklastity • úlomkotoky • sedimenty (vápence, vulkanoklastika) polštářové lávy Petřkovice masivní láva pyroklastika J. McPhir /Journal of Volcanology and Geothermal Research 64 (1995) Hyaloklastit (Hyaloclastite) • pyroklastická hornina převážně složená z úlomků skla • často jde o bazické vulkanické sklo (siderlomelane) a okolní hmotu tvoří alterované a hydratované bazické sklo (palagonit) Columbia River basalt flows near Lewiston, Idaho. Photo by Vic Camp • hyaloklastity vzniká během erupcí pod vodou nebo pod ledem • obsahuje ostrohranné úlomky sklovité horniny od několika mm do několika cm • vznikly rychlím schlazením při styku s vodou (lávový proud, nebo pyroklastika) Palagonite tuff -- This palagonite tuff contains very small small fragments of basalt glass together with larger fragments of broken basaltic rock in a matrix of yellow-brown palagonite. The deposit forms the walls of a tuff ring located on Tenerite, the Canary Islands. The distinct bedding (layering) of the deposit most likely represents specific eruption cycles from the adacent tuff ring. Courtsey of Peter Francis. Vznik in-situ a resedimentovaných hyaloklastitů (McPhie et al., 1993) Úlomky bazaltového skla zatlačené palagonitem Úlomek bazaltového skla obklopený palagonitem Vznik falešných spečených a nespečených skelných střípků (typické pro ignimbrity) v důsledku alterace vulkanického skla https://www2.imperial.ac.uk/earthscienceandengineering/rocklibrary/viewrecord.php?SampleNo=IG375 Prudce schlazená bazaltová láva = hyaloklastit - jemnozrnná hyalinní základní hmota obsahuje vyrostlice plagioklasu (<5 obj.%), lištovité až kostrovité. Sklo je částečně devitrifikováno (chlority a minerály serpentinové skupiny). Hyaloklastit (Mongolsko) hyaloklastit (Straník) Hyaloklastit (Beskydy) jílovec Stavby připomínající skládačku (Jigsaw-fit texture) • Vznikají rozpadem lávy na místě v důsledku interakce s vodou (autobrekciace). • Ostrohranné úlomky až bloky které do sebe vzájemně zapadají • Klasty mohou mít fluidální texturu. • Stavba je typická pro hyaloklastity Hyaloklastický okraj dacitového bloku (Quichagua lakolit), dacitové fragmenty připomínají skládačku – jigsaw-fit texture (B. Coira a B. Peérez 2002) Znázornění hlavních fací při mělkovodním výlevu lávového proudu nebo vzniku lávového dómu v obou případech jsou facie podobné (McPhine et al. 1993). Numbers represent theoretical sections across the lava Podvodní výlevy a dómy ryolitů – mělkovodní prostředí • lávové proudy rychle expanduje do zvodnělých nezpevněných sedimentů a dochází k míšení sedimentů a sklovité lávy (1) • lávový proud se při svém pohybu na povrchu rozpadá a dochází k prudkému schlazení a vzniku hyalokalstitů (2) • v centru lávového proudu nebo dómu (3) zůstává zachován ryolit (na okrajích sklovitý a v centru krystalovaný) Průřez lalokem ryolitové lávy v podvodním výlevu: (A) dobře zachovalý průřez lávovym lalokem (lobe), (B) hyaloklastityRyolitový lávový proud pod vodní hladinou Ryolitový kryptodóm (cryptodóme) Vulkanická brekcie Ryolitový vulkanizmus Při nízkém obsahu fluid v tavenině se magma vylévá v podobě kopule obalené lemem z páry. Při vysokém obsahu fluid v tavenině dojde k erupci která produkuje velké množství pemzy. Vznik mořských sedimentů s pemzou: (A) intruze ryolitů do nezpevněných sedimentů, (B) podmořský sesuv vulkanického materiálu, (C) resedimentace okrajové části ryolitového dómu, (D) infiltrace sedimentů do hyaloklastitů a ryolitové brekcie (E) sedimentace úlomků plovoucí pemzy. C.C. Gifkins et al. / Journal of Volcanology and Geothermal Research 114 (2002) Vytříděná microbrekcie procházející z turbiditního proudu – podmořský sesuv (Ioan Seghedi 2011) Hyaloclastitová brekcie: litické klasty a řada menších fragmentů křemene a plagioklasu (Ioan Seghedi 2011) Vulkanická ryolitová brekcie (Monglosko) Resedimentovaná vulkanická ryolitová brekcie (Monglosko) Ryolitový hyaloklastit (Monglosko) Perlit - Maďarsko Pemza Řez středooceánským pacifickým hřbetem (Perfit and Chadwick, 1998). Vysvětluje vznik MORB bazaltů frakční krystalizací (frakční krystalizací, magma mixingem a asimilací). Středooceánské hřbety – hlubokovodní prostředí Stavba oceánského dna - ofiolity • vulkanická brekcie • polohy vulkanitů • gabra s polohami ultrabazických hornin Polštářová láva (pillow lava) • vzniká na kontaktu se vodou • voda okamžitě lávu ochlazuje a vytvoří se tak „polštáře“ s typicky sklovitou strukturou na povrchu • u vnitř polštáře narůstá tlak lávy až se na nějakém místě opětovně prolomí a vytlačí se další polštář • to se opakuje dokud je dostatečný tlak přicházející lávy takže vzniká pole s polštářovou lávou • tento druh lávy je nejtypičtější pro oblasti oceánský riftů • v současnosti je na většině míst oceánské kůry vrstva tvořená polštářovou lávou • podobné struktury mohou vznikat i v jezerech Schematic diagram to show growth of pillow lava. Growth from a circular crack (b) produces a trap door pillow (a), which eventually grows to a toothpaste pillow (d) with a spreading crack (f) producing another lobe. Spreading at tension crack (c) produces corrugated pillow lobes, then slows down and stops, after which a new crack develops at (e). [Reproduced with permission from Ballard, R. D., and Moore, J. G. (1977). ‘‘Photographic Atlas of the Mid-Atlantic Ridge Rift Valley.’’ Springer-Verlag, Berlin.] • rozdíly mezi polštářovou lávou a lávou pahoehoe (a) čerchované linie omezují okraj bohatý sklem radiální linie ukazují pukliny vzniklé při chladnutí • tečkovaná plocha je vyplněna sedimentem (b) tečkovaná linie vyznačuje koncentricko stavbu vzniklou při chladnutí • černý prostor (a, b) označuje dutiny po plynech • ve starších lávových proudech bývají vyplněny sekundárními minerály Polštářová láva, Mongolsko Polštářová láva, Mongolsko radiální dutiny v horní části polštáře dutiny uvnitř polštářeschlazený okraj polštáře výplň mezi polštáři (silicity-radiolarity, karbonáty, sulfidy, sedimenty, chlorit, epidot, palagonit), tvoří < 5% výlevu Schlazený okraj, Mongolsko Polštářové lávy (Petřkovice) Polštářové lávy (Mongolsko) Polštářové lávy (Mongolsko) Podmořská erupce (Mongolsko) polštářové lávyhyalokalstitysedimentyhyaloklastity Podmořská erupce (Mongolsko) Polštářové lávy (Mongolsko) Polštářové lávy (Mongolsko) Polštářová láva v horní části varioly, Monchiquit, Straník Laločnaté polštářové lávy Drawing, by W. B. Bryan, of (A) pillow tubes flowing down a steep flow front and (B) a schematic cross section showing prograding of pillow tubes and flow-foot breccia. [Reproduced with permission from Basaltic Volcanism Study Project (1981). ‘‘Basaltic Volcanism on the Terrestrial Planets.’’ Pergamon Press, New York. Podmořský výlev bazaltů (Mongolsko) pillow tubes Podmořský výlev bazaltů (Mongolsko) pillow tubes Podmořský lávový proud (Hončova hůrka, Skotnice) Podmořský lávový proud (Hončova hůrka, Skotnice) Pillow Shelves (poličky) vznikají podobně jako lávové tunely při vzniku podmořských výlevů (laločnaté lávy) Schlazené okraje obsahují v základní hmotě sklo, Monchiquit, Straník Pillow lava and related breccias typical of the ancient submarine plateau forming the Wrangellia terrane. Pillow breccia consists of whole and broken pillows with or without a finer-grained matrix of polyhedral glass fragments. It forms when pillows break loose and avalanche downslope during extrusion, breaking apart as they travel. Isolated pillow breccia contains a large hyaloclastite component that may include vesicular clasts. [Reproduced with permission from Carlisle, H. (1963). Pillow breccias and their aquagene tuffs, Quadra Island, B. C. J. Geol. 71, 48–71, University of Chicago Press.] Kontaktně metamorfované sedimenty mezi dvěma podmořskými výlevy (Petřkovice) Hyaloklastická facie • Bloky a klasty mají sklovitý okraj a sklovitý nebo krystalovaný střed • Pukliny podél okraje klastů • Velmi běžné jsou hrubě písčité až granulové matrix (1-4 mm) • Izolované úlomky krystalů jsou hojné • Pemzové a struskové klasty mohou být přítomny Hlubokovodní facie • Polštářové lávy a jejich fragmenty • Schlazené okraje • Radiální pukliny • Sedimentární výplně mezi polštáři Hlubokovodní bazické výlevy Výlev ryolitů do mělké vodní pánve Ushikiri Formation, Japan (after KANO et al. 1991) Orton (1996) Podmořské vulkány Interpreted model for deposition of hyaloclastite and pillow-fragment breccia facies. The hyaloclastite facies was deposited by cohesionless debris flows following troughs or channels between pillow-lava buildups. Interfingering wedges of pillow-fragment breccia were deposited by accumulation of falling blocks of broken pillows derived from laterally adjacent pillow ridges. (Lawrence H. Tanner, Sonia Calvari, 1999) Polštářové lávy (Mongolsko) Kontakt hyaloklastitů a vulkanoklastických sedimentů pod polštářovými lávami (Mongolsko) Kontakt hyaloklastitů a vulkanoklastických sedimentů pod polštářovými lávami (Mongolsko) Kontakt podmořského lávového proudu se sedimenty (Mongolsko) Hyaloklastit (Mongolsko) Poloha pyroklastik a turbiditů ve vápencích (Mongolsko) Poloha pyroklastik a turbiditů ve vápencích (Mongolsko) Hyaloclastitové delty (Pillow-Hyaloclastite Deltas) • výlevy lávy na souši nebo ledovci pokračují do moře nebo do jezera • polštářové lávy jsou obklopeny hyaloklastity Výlev permského lávového proudu do mělké vodní pánve (lom Studenec) Výlev permského lávového proudu do mělké vodní pánve (lom Studenec) Výlev permského lávového proudu do mělké vodní pánve (Mongolsko) Výlev permského lávového proudu do mělké vodní pánve (Mongolsko) hyaloklastit (lom Studenec) hyaloklastit (lom Studenec) Kontakt lávy a jezerních sedimentů (Mongolsko, perm) Intruze lávy do nezpevněného sedimentu Peperit tvořený klasty bazanitu v jílovci (Maďarsko, Martin a Németh 2007) Model vzniku peperitů kolem žíly bazanitu (Martin a Németh 2007) Peperity Herđubreiđur,Island • peperity vznikají v důsledku intruze horké lávy do vlhkého sedimentu (jíly, pyroklastické horniny) • výsledkem je řada fragmatů schlazené taveniny promíšené se sedimentem • v mělkovodním prostředí vznikají vesikuly a může dojít k erupci • v hlubokovodním mohou takto vznikat rozsáhlé komplexy (peperite-hypabyssal complexes) magma sediment Hlavní procesy vedoucí k vzniku podmořských pyroklastik a vulkanoklastik podmořská erupce v malé hloubce Mikrofotografie vulkanoklastcké horniny v březinské břidlici (bez analyzátoru) Model erupce v mělkém mořském prostředí (Surstseyan-type eruption) MUELLER (2003) Schematický model vzniku hyaloklastitů (Schneider, 2000) Schematický model podvodní fontánové erupce (MUELLER a WHITE 1992) Vulkanoklastika (Kojetín) Vulkanoklastika (Kojetín) Vulkanoklastika (Petřkovice) Schematický model podvodního pyroklastického proudu Perm, Mongolsko Perm, Mongolsko Podmořské sesuvy Vulkanoklastické gravitační proudy Erupce pod ledem Model subglaciální erupce a vzniku tabulové hory (KOMATSU et al. 2007) Herđubreiđur,Island (Christoph Breitkreuz) WERNER a SCHMINCKE (1999) Efuzivní/intruzivní erupce v hluboké vodě a polštářové lávy Surtseyský styl erupce, hydroklastická fragmentace v mělké vodě Strombolský - Hawaiský style erupce, intenzivní magmatická fragmentace Efuzivní stádium produkuje lávové výlevy překrývající vulkán Herđubreiđur,Island Schematický řez produkty subglaciálního vulkánu (WERNER a SCHMINCKE 1999) Herđubreiđur,Island Použitá literatura • řada prezentací volně dostupná na internetu • Strahler, A. (1999): Introducing Physical Geography. Wiley, New York • Karásek, J. (2001): Základy obecné geomorfologie. Přírodovědecká fakulta MU, Brno, 216 s. • Demek, J. (1987): Obecná geomorfologie. Academia, Praha, 476 s. • http://www.geology.cz/aplikace/encyklopedie • http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/ • http://volcanoes.usgs.gov/ • http://en.wikipedia.org/ • http://volcano.und.nodak.edu • http://www.sopky.cz/