Vulkanizmus a jeho důsledky I. Úvod David Buriánek Pouze pro potřebu výuky 2) Produkty sopečných explozí - pyroklastické horniny a vulkanoklastické sedimenty Materiál: vitrické tufy Sklo + pemza fragmenty hornin (lithické fragmenty) krystaly lithické tufy krystalové tufy • Pyroklastické horniny = vulkanický materiál vyvrhovaný ze sopečného jícnu v podobě fragmentů různé velikosti: popel, lapili, struska (tj. bazaltová pemza) bomby, balvany • jednoduchá klasifikační schémata jsou založená na složení materiálu nebo na velikosti • termín tefra obecně užívaný pro všechny nezpevněné pyroklastické horniny Klasifikace a nomenklatura tufů na základě jejich složení (Schmid, 1981) Klasifikace vulkanického popela na základě jeho složení (Schmid, 1981) Poloha popelového tufu – poloha leží mezi dvěma proudy laharů (Nikaragua, Santa Lucia) • pyroklastický materiál (tefra) mohou tvořit úlomky pevných hornin • hlavně ale dosud neutuhlé magma které chladne až během letu atmosférou a/nebo po dopadu • často jde o směs několika komponent které se liší velikostí fragmentů: • 1. sopečné (vulkanické) bomby • 2. pemza kyselá pórovitá hornina • 3. lapilli (sopečná struska, škvára), bývají většinou pórovité, struskovitého vzhledu, o velikosti udávané např. 2 až 64 mm, tj. menší než bomby, • 4. vulkanický písek (v používané klasifikaci je řazen k vulkanickému popelu 2 - 0,04 mm) • 5. popel, skládající se z pyroklastických částic menších než 0,04 mm Velikost fragmentů: popel (<2 mm) lapily (2-64 mm) bloky a bomby (>64 mm) tufy zpevněné lapily lapilové tufy tuf - brekcie pyroklastické brekcie nebo aglomeráty Klasifikace pyroklastických hornin (Fischer-Schminke, 1984) vulkanické bloky a balvany nad 250 mm vulkanické kameny a bomby 250 - 63 mm lapilli 63 - 2 mm vulkanický písek 2 - 0,063 mm vulkanický popel 0,063 - 0,004 mm velmi jemný vulkanický popel pod 0,004 mm Klasifikace pyroklastických hornin (Hejtman, 1977) Klasifikace pyroklastických hornin (FischerSchminke, 1984) Klasifikace pyroklastických sedimentů (FischerSchminke, 1984) • zpevněná hornina tvořená tefrou je tuf. • podle složení se rozeznává: ➢ lithický tuf (složený z horninových částic) ➢ krystalový tuf (složený z krystalů) ➢ vitrický neboli sklovitý tuf (sopečné sklo) • podle velikosti částic se někdy rozeznává: ➢ psamitický (pískový) , ➢ pelitický (popelový), ➢ lapillový tuf apod. • tufy bývají nevrstevnaté i laminované, gradačně zvrstvené a také různých struktur: ➢ litoklastické: mezi klasty převládají horninové úlomky ➢ vitroklastické (hyaloklastické): mezi klasty převládají sklovité úlomky ➢ krystaloklastické mezi klasty převládají úlomky krystalů (živce) • aglomerátový tuf = smíšená hornina, obsahující variabilní velikost částic (jak nejhrubší, tak nejjemnější částice) • tufogenní značí tufového původu: hornina obsahuje úlomky pyroklastik nebo tufů a případně produkty přeměn těchto hornin. Převzato Eshaness volcanics Klasifikace vulkanoklastických hornin (horniny které obsahují méně než 10 % vulkanického materiálů klasifikujeme jako sedimenty (klasifikace BGS 1999) Tuf – Kostarika (lom Tajo La Pista) Tuf – Kostarika (lom Tajo La Pista) 1) pyroklasty • fragmentované v důsledku vulkanické erupce • magmatické pyroklasty mají nepravidelné tvary s četnými bublinami drobné úlomky jsou střípkovité. Běžný je podíl skla v základní hmotě pyroklastů • xenolitické pyroklasty jsou ostrohranné úlomky které nevznikly tuhnutím lávy během erupce 2) autoklasty • fragmentované v důsledku pohybu částečně ztuhlé lávy • autoklasty jsou ostrohranné, mohou být často pórovité ale ne v mikroměřítku 3) hyaloklasty • fragmentované v důsledku šokového zchlazení lávy na kontaktu s vodou • hyaloklasty jsou ostrohranné a obsahují vysoký podíl skla 4) epiklasty • fragmentované v důsledku zvětrávání a eroze láv a zpevněných pyroklastik • klasty bývají v důsledku transportu zaoblené • epiklastika jsou většinou polymiktní (tvořená fragmenty různých vulkanických hornin) Typy klastů v pyroklastických horninách • Struska (Scoria) • vesikulární (napěněná) skelná lávová hornina bazaltového nebo andesitického složení • je vyvrhovaná ze sopečného jícnu během explozivní erupce • napěnění je výsledkem úniku plynů z magmatu během erupce (má vyšší hustotu než voda) • barva je šedá až černá a výrazně závisí na obsahu železa • někdy bývá na povrchu oxidovaná (červená barva) Cerro Negro (Nikaragua) Vulkanický popel (Volcanic ash) Volcanic ash, Brokeoff Volcano, California • jde o úlomky skla krystalů nebo pemzy o velikosti < 2 mm (a) automorfní krystaly jsou často obklopené sklem a rozlámané (b) úlomky skla tvořily původně obal bublin někdy jde o trojné body mezi několika bublinami • bubliny vznikly při erupci při expanzi plynu v magmatu • na některých úlomcích je parné rozpouštění kyselou podzemní vodou (c) drobné pemzové úlomky s oválnými dutinami po plynech expandujících v magmatu během erupce bc a Vulkanické lapily (Volcanic lapilli) • jde o úlomky skelných hornin nebo pemzy o velikosti 2-64 mm • bubliny vznikly při erupci při expanzi plynu v magmatu • tvar u větší lapil může ovlivnit transport atmosférou • velmi často ale jde o ostrohranné úlomky Písčité lapily obklopují vulkanickou bombu (Mongolsko) Lapily (Etna, ) Vulkanické bomby (Bomb) • vulkanické bomby jsou fragmenty lávy vyvržené v plastickém stavu z vulkánu • jsou v průměru větší než 64 mm • často mají aerodynamický tvar vzniklý během letu These basaltic lava bombs were erupted by Mauna Kea Volcano, Hawai`i. Photograph by J.P. Lockwood on July 10, 1982 Pyroklastické uloženiny (Uhlířský vrch u Bruntálu) bazaltová vulkanická bomba neogenní vulkanizmus (Boaco, Nikaragua) tvary vulkanických bomb je ovlivněn: viskozitou, transportem atmosférou a způsobem dopadu vulkanická bomba (Mongolsko) Různé typy vulkanických bomb: např. vřetenovitá, litický fragment (Uhlířský vrch u Bruntálu) Písčité lapily obklopují vulkanickou bombu (Mongolsko) This dacite breadcrust bomb (about 15 cm in diameter) was erupted from the lava dome at Mount St. Helens, Washington. Photograph by D.W. Wieprecht in March 1997 Vulkanická bomba s chlebovou kůrkou (Breadcrust bomb) • praskliny na povrchu se podobají těm na chlebovému bochníku • tyto trhliny vznikají při prudkém schlazení • povrch je studený a křehký • střed ještě horký a expanduje v důsledku zvětšení bublin plynů Slzy Pelé (Pele's tears) • kousky roztavené lávy z fontán tuhnou rychle • vznikají tak malé sklovité kapky Assorted shapes of Pele's tears collected a few kilometers downwind from Mauna Ulu from along the Hilina Pali Road on Kilauea Volcano, Hawai`i. U.S. dime for scale in lower right. Photograph by J.D. Griggs in November 1984 • někdy vznikají podobným způsobem vlasy (Pele's hair) • mají v průměru méně než 0,5 mm a jsou až 2 m dlouhé Hundreds of strands of Pele's hair intertwined on the surface of a pahoehoe flow at Kilauea Volcano, Hawai`i. The glass strands were erupted from Mauna Ulu, a shield that formed on the east rift of Kilauea between 1969 and 1974. Photograph by D.W. Peterson on 27 March 1984 Dacitová vulkanická bomba s chlebovou kůrkou (Vulkánou) Vulkanická bomba s litickými fragmenty (Uhlířský vrch u Bruntálu) • Retikulit (Reticulite) • je to vlastně bazaltová pemza, bubliny vytváří strukturu podobnou včelímu plástu • vznikl napěněním lávy v lávových fontánách • láva z velké části zchladla jako sklo • narozdíl od pemzy neplave na vodě protože bubliny jsou propojené (95-99% pórů) Reticulite erupted from Kilauea Volcano, Hawai`i. Photograph by J.D. Griggs • Pemza (Pumice) • vysoce pórovitá kyselá nebo intermediální láva • tvořena hlavně vulk. sklem • vznikla při explozi vulkánu • plave na vodě a má sférické nebo oválné póry • Klasifikace vulkanoklastických je založena na (Fisher a Schmincke, 1984): 1. zrnitosti 2. způsobu fragmentace a typů fragmentů 3. příměsi nevulkanických komponent • Pokud není možné přesně určit genezi tak použijeme obecný termín vulkanoklastika (Fisher, 1961). Klasifikace pyroklastických hornin s cizorodou příměsí Tephra erupted by Mount St. Helens on 18 May 1980 ranging in size from ash (left 2 piles) to lapilli (right 2 piles) D. Wieprecht. • Pyroklastika vznikají během vulkanické exploze a mohou být monomiktní i polymiktní (v případě freatomagmatické erupce). • Autoklastika vznikají rozlámáním lávového proudu a jsou monomiktní přičemž petrografie klastů odpovídá lávě ze které jsou odvozená. Jemnozrnná pyroklastika (popel), erupce před 2120±120 (Nikaragua, Acahualinca) Epiklastické sedimenty • horniny jejichž součástí jsou úlomky vzniklé zvětráváním a erozí • většina materiálu je produktem staršího vulkanizmu • přítomná zrna zaoblená až polozaoblená • sklo není přítomno je totiž obvykle rozloženo • matrix je nejčastěji jíl nebo karbonát • terigení materiál je nečastěji tvořen zrny křemenného prachu Písčité epiklastické sedimenty s klasty pemzy, Boaco (D118) Písčité epiklastické sedimenty, Boaco (D184) Epiklastický sediment - konglomerát tvořený zaoblenými až ostrohrannými úlomky ignimbritů (Permské vulkanity, Mongolsko) Tufitický pískovec – Fsp, Bt, Qtz (Mongolsko H0588)Tufitický prachovec místy s většími vulk. klasty – Fsp, Bt, Qtz (Mongolsko O0341) • nezpevněná pyroklastika bývají často přemísťována a míšena se sedimentárním materiálem • jemnější sopečný popel může být větrem unášen desítky i stovky kilometrů • činí-li jeho podíl 25-75 (10 až 50) %, hornina se nazývá tufit (tufity vznikají zvláště při podmořských explozích) • často se v názvu navíc zdůrazňuje zrnitost horniny • sediment s vulkanickou příměsí používáme pokud převládá sedimentární materiál (například pískovec s vulkanickou příměsí = méně než 25% vulkanického materiálů) Vulkanoklastické sedimenty Vulkanoklastický sediment (Mongolsko D0900) Vulkanoklastický sediment (Mongolsko D0671) Klasifikace pyroklastik a vulkanoklastických sedimentárních hornin (horniny které obsahují méně než 10 % vulkanického materiálů klasifikujeme jako sedimenty (klasifikace BGS 1999) Tufitický konglomerát – Kostarika (lom Tajo La Pista) Klasifikace pyroklastik a vulkanoklastických sedimentárních hornin (horniny které obsahují méně než 10 % vulkanického materiálů klasifikujeme jako sedimenty (klasifikace BGS 1999) Vulkanoklastický sedimenty – poloha leží mezi dvěma proudy laharů (Nikaragua, Santa Lucia) 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/