kan
jeho důsledky
IV.
Postvulkanické procesy David Buriánek
Pouze pro potrebu výu
i'
A. Doprovodné a postvulkanické jevy
průvodním jevem sopečné činnosti jsou různé plynné exhalace unikající z kráteru i tuhnoucí lávy
1. výrony horkých a chladných plynů - fumaroly
2. gejzír
3. termální prameny
4. bahenní sopky
Geotermální pole Hverir nedaleko islandského jezera Mývatn
Výrony horkých až chladných plynů
Z vulkanických systémů se uvolňuje hlavně vodní pára (H20), C02 a S02. V malém množství pak další složky: H2S, H2, CO, HCL, HF a He.
S02 : ovlivňuje skleníkový efekt a rozpad ozónové vrstvy, aerosoly v okolí sopky produkují vulkanický smog
H2S : zdravotní obtíže
C02: skleníkový efekt a nad 30% ve vzduchu zahubí živočichy (Hathaway et. al., 1991).
HC1 a HF : kyselé deště, dráždí sliznice, velké obsahy F jsou nebezpečné (ničí kosti).
Složení vulk. exhalací v obj. % (Symonds et. al, 1994)
vulkán	Kilauea	Erta' Ale	Momotombo
geotektonická pozice	horká skvrna	divergentní rozhraní	konvergentní rozhraní
teplota	1170°C	1130°C	820°C
H20	37,1	77,2	97,1
C02	48,9	11,3	1,44
S02	11,8	8,34	0,50
H2	0,49	1,39	0,70
CO	1,51	0,44	0,01
H2S	0,04	0,68	0,23
HCI	0,08	0,42	2,89
HF	---	---	0,26
Fumarola (Fumarole)
* otvor či trhlina na povrchu pyroklastik nebo lávový proudů z nichž unikají vulkanické plyny do atmosféry
fumarola často funguje jen několik týdnů,
* 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)
400-500°C - chloridy HC1, S02
kolem 200°C - salmiak, CO, C02, H2S
v
nejnižší T vodní páry, C02, H2S MĚ
unikají z kráterů a tuhnoucích láv (páry chloridů, vodní pára, HC1,C02)
při postvulkanické činnosti (páry salmiaku, S02, C02, vodní pára) soifatar
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 C02
• mohou být spjaty s výstupem teplých vod a ukládáním travertinu
Solfatary, Vulkáno
G    EHľRAlNMENT IN THE DAt STRÉAM ŕ9C^f
Alterace způsobené výrony horkých plynů (Aŕricano-Bernard 2000)
Alterace způsobené výrony horkých plynů - Calimani (Rumunsko), vulkanity se mění na sekundární minerály a na puklinách je síra
Brekcie silicifikovaných a alterovaných vulkanitů tmelená limonitem - Calimani (Rumunsko)
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
Gejzír Strokkur na Islandu, http://cs.wikipedia.org
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.
a. vody juvenilní pochází z magmatu
b. vody vadosní pochází z atmosférických srážek
patří sem většina horkých pramenů, podzemní vody rozpouštějí plynný C02 exhalací -kyselky
Minerální prameny, Mongolsko
sinter and
rain   hydrothermal ores   steam and hot wate
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.
termální prameny nejsou vázány pouze na suchozemské prostředí, ale vyskytují se na středooceánských hřbetech (černí a bílý 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
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
Spring Orifices
4. Bahenní sopky
•   plyny a pára probublávají bahnem
B. Hydrotermální alterace
Meteoric Water Precipitation
SJ Fumaroles;
Ac id-Sulfate Hot Springs Acid Alienation
Steam-Heated Acid-Sullate ± Bicarbonate Waters
Sulfate-Chloride Waters
Well   Near Neutral pH
Chloride Hot Springs
Two-Ptese Region
Meteoric R&charge
I f
Heat and Mass {HCl, CO2, S03, H£0,. Transfer from Magma Systems
Intrusive Rocks ] Volcanic Hocks - A Basement Rock
Felsic Volcanics (Flat Landing Brook Fm.)
3-5 km
1 -3 km
Mineralized Horizon
Zone 3 (Fe-Mg-chlorite+ sericite)
Zone 3 (Phengite* chlorite
m
Zone 1 (Quartz* Fe-chlorite)
Fôlsic Pyroclastlcs (Nepisiguit Falls Fm.)
3-5 km
Zone 4 Zone 3 (Phengite+ Mg-chlorite}
Průřez sulfidickým hydrotermálním ložiskem (VMS) s vyznačením alteračních zón (Goodfellow et al. 2003).
Hydrotermální alterace na ložisku Brunswick : A. silicifikace (Qz) a chloritizace (Ch)původního sedimentu vznikla kolem hydro termálních 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: //g sc. nrcan .gc.ca/mindep/metallogeny
500. u™ ESE 15. V.V
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 důsledku hydrotermální alterace dochází k hydrataci původně bezvodých minerálů: Olivín -» iddingsit (oxidy železa + jíl), serpentin, chlorit, kalcit
Pyroxen —> chlorit, serpentin, jíl, kalcit
Ca Plag —> jíl, světlá slída, hydrátované Ca-AI silikáty, epidot, prehnit, pumpellyit, zeolity
oxidace pyroklastik, Etna
Rozpad vulkanického skla podle Fishera a Schminckeho (1984)
B
Fresh glass
-i—....... j\
	
\1 ^	
Hydra ted and oxidized glass with perlitic cracks
Highly altered glass
LPalagonite" bands
Birefringent "palagonite1 bands
Chabazitfi
Phillipsite
Pore space
D
palagonit je rozložené, hydratované bazaltové sklo žluté až hnědé barvy
MINERAL
ZONE
SPECIES
■SILICIC GLASS"
ALKALI CL1N0PTIL0LITE
CLINOPTILOLITE-Ca
ALKALI liAOR DEMOTE
MORDENfTE-Ca
ANALCIME
HEULANDITE
LAUMOWTLTE K-FELDSPAFt
ALBUE (FROM ANALCJME} ALBLTIZED PLAGIOCLASE OPAL-CT QUART7
MONTMORJLLOWITE 13-14 A MIXED LAYER CHLORITE
(LUTE
PREHMITE
PUMPELLYITE
STABLE OR METASTABLE
□ □□CH UNSTABLE
(a)
SILICIC GLASS
f
WIÜNTM0HIL1.ONITE
OFAL-CT I
ALKALI CLlNOPTtLOLITE
ALKALI MORDEN ITE
CLINOPTILOLITE-Ca
MIXED LAYER
HEUUVND1TE
	
UUJMONTlTE	
K-FELDSPAR
QUARTZ
ANALGIME
MORDENITE-Ca
ALBITE
FHEHNUE PUMPELLYfTE
-» >
200.UTT1 BSE 15. kV
Vulkanické sklo nahrazené zeolity, Ignimbrit (Nikaragua)
Typy hydrotermálních alterací
Alunitizace
• přeměna horniny vlivem roztoků bohatých na S042~
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 rlogopity)
Baueritizace
• přeměna způsobující uvolnění železa z biotitu
odbarvený biotit se podobá muško vitu 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).
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
, Angillic.
Prcpylitic
Monimpriltonile-Kaůlinlls
ChiprLte-]lLi;a-Mu£CQ^ite
Epirtřte-AisJte-Adularia ZeůlilE^-Silica
Por.U,I
f OTOU•
CKJor.tc
•
CK«lc«don*c
0«y M.o*roJ«
aft€r
Saussuritizace plagioklasu b bazaltu, brněnský masiv (BB88), BSE snímek
Serpentinizovaný olivín v bazaltu (Mongolsko K0061, P1DL)
Sericitizovaný a chloritizovaný ryolitový tuf (Mongolsko D0074, P1DL)
Ložiska nerostných surovin vázaná na vulkanity
Andesite volcano
Rhyolite dome complex
High-sulfidataon / deposit
voicanic deposits
canted
Porphyry Cu deposits
High-sulfidation deposits
sinter
Low-surfidation deposits
hot springs
-open spac&_v*]r>!-quartt, chalcedony carbonate, adularia ore minerals
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.
'Helium
Manganese
2*
plume temperature n nicV above background " ť
Iron oxyhydroxide
~5°C
particle fallout
metalliferous sediments
oceanic crust
[ mantle wedge
Sulfur
Carbon dioxide Hydrogen sulfide thane
Iron'
Á
H^r black
Metal Sulfides
low iron, high volatile content arc volcanics
\
^'smoker
mineralisation chimney
C - 350°C
hybrid magmatic hydrothermal fluids
magma
700°C - 1200°C
. Eroze a vulkanické tvary
Ancient volcano
Volcanic neck
Laccolith
r- former position of valley into which flow 1 waseruptftd
3
2*
Laccolith
lintholilh
/
/
eroze může značně změnit tvary vulkanických těles
některé vrstvy ve stratovulkánech bývají erodovány snadněj (tefra) než jiné (láva)
Velmi odolné vůči zvetrávaní jsou přívodní kanály a žíly
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 nej staršího následují v tomto pořadí 2-1-3
32
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 plato, 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.
Andezity postižené zvetrávaním a lateritizací (Nikaragua)
Diagram znázorňuje rozdíl mezi synerupční a intererupční seimentací v okolí stratovulkánů (SMITH 1991)
Syneruptíon:
< lávové proudy
> pyroklastický spad
> pyroklastické proudy - lahary
Shallůw braided stream, debris-flow, ílypEřrc:Dncůniratůd-1(ůw deposit t.
Buriäd eúil
Pre-eruption surface
Inter-eruption:
> epiklastika
> říční a jezerní sedimenty
> lahary
MATHISEN a MCPHERSON 1991
block and ash deposit
lave flows
ignimbfite
lehar (debris flow)
gravels
lake beds
fluvial -eoiian
ash bads
Vulkanický sopouch, Mongolsko
Tektonicky predisponované údolí řeky Malacatoya, Nikaragua
dome complex
volcaniclastic mass-flow deposit with sulfide clasts
sulfide mound