Πύρινος πετρολογία είναι η μελέτη του πυριγενή πετρώματα, τα οποία είναι βράχους που έχουν σχηματιστεί μέσω της στερεοποίησης λιωμένου μάγματος. Αυτό το πεδίο της γεωλογίας ασχολείται με τη σύνθεση, τη δομή και την προέλευση των πυριγενών πετρωμάτων, καθώς και τις διεργασίες που τα σχηματίζουν και τα αλλοιώνουν. Η πυριγενής πετρολογία είναι σημαντική για την κατανόηση της ιστορίας και της εξέλιξης του φλοιού της Γης, καθώς και των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό της Γης. Είναι επίσης χρήσιμο για τον εντοπισμό των πηγών του ορυκτά και άλλους πόρους που βρίσκονται σε πυριγενή πετρώματα.
Περιεχόμενα
χημική σύνθεση
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της χημικής σύνθεσης του πυριγενή πετρώματα. Μια κοινή μέθοδος είναι η φασματομετρία φθορισμού ακτίνων Χ, η οποία περιλαμβάνει τον βομβαρδισμό του βράχου με ακτίνες Χ και τη μέτρηση της ενέργειας του φθορισμού που εκπέμπεται από τα στοιχεία του βράχου. Αυτό μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη στοιχειακή σύνθεση του πετρώματος, συμπεριλαμβανομένης της αφθονίας διαφόρων μετάλλων και μεταλλοειδών.
Μια άλλη μέθοδος είναι η επαγωγικά συζευγμένη φασματομετρία μάζας πλάσματος (ICP-MS), η οποία περιλαμβάνει την εξάτμιση ενός δείγματος του πετρώματος και τη χρήση ενός πυρσού πλάσματος για τον ιονισμό των στοιχείων στο δείγμα. Στη συνέχεια τα ιόντα διαχωρίζονται με βάση την αναλογία μάζας προς φορτίο και ανιχνεύονται χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο μάζας, το οποίο επιτρέπει την ακριβή μέτρηση της αφθονίας των διαφόρων στοιχείων στο βράχος.
Άλλες μέθοδοι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της χημικής σύστασης των πυριγενών πετρωμάτων περιλαμβάνουν φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης, περίθλαση ακτίνων Χ και ανάλυση ενεργοποίησης νετρονίων.
Ταξινόμηση πυριγενών πετρωμάτων
Τα πυριγενή πετρώματα μπορούν να ταξινομηθούν με βάση πολλά διαφορετικά κριτήρια, συμπεριλαμβανομένης της χημικής τους σύνθεσης, ορυκτολογίακαι υφή. Μια κοινή μέθοδος ταξινόμησης βασίζεται στη σχετική αφθονία του πυριτίου (SiO2) και των αλκαλικών μετάλλων (Na και K).
Τα πετρώματα με υψηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο και χαμηλή περιεκτικότητα σε μέταλλα αλκαλίων ταξινομούνται ως φελσικά. Αυτά τα πετρώματα τείνουν να έχουν ανοιχτόχρωμο χρώμα και τυπικά αποτελούνται από ορυκτά όπως π.χ χαλαζίας, αστριός, να μικρό. Παραδείγματα πετρωμάτων φελσιτών περιλαμβάνουν γρανίτης και ρεολίτης.
Τα πετρώματα με χαμηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο και υψηλή περιεκτικότητα σε μέταλλα αλκαλίων ταξινομούνται ως μαφικά. Αυτά τα πετρώματα τείνουν να έχουν σκούρο χρώμα και τυπικά αποτελούνται από ορυκτά όπως π.χ πυροξένιο, ολιβίνη, να αμφίβολο. Παραδείγματα μαφικών βράχων περιλαμβάνουν βασάλτης και γάβρος.
Τα πετρώματα με ενδιάμεση περιεκτικότητα σε πυρίτιο και μέταλλα αλκαλίων ταξινομούνται ως ενδιάμεσα. Αυτά τα πετρώματα έχουν ενδιάμεσο χρώμα και τυπικά αποτελούνται από ένα μείγμα φελσικών και μαφικών ορυκτών. Παραδείγματα ενδιάμεσων πετρωμάτων περιλαμβάνουν ανδεσίτης και διορίτης.
Igneous πέτρες μπορούν επίσης να ταξινομηθούν με βάση την υφή τους, η οποία αναφέρεται στο μέγεθος, το σχήμα και τη διάταξη των κρυστάλλων στο βράχο. Οι τρεις κύριοι τύποι υφής είναι η φανερική, η αφανιτική και η υαλώδης. Η φανερική υφή αναφέρεται σε πετρώματα με μεγάλους, ορατούς κρυστάλλους, ενώ η αφανιτική υφή αναφέρεται σε πετρώματα με μικρούς, μικροσκοπικούς κρυστάλλους. Η γυάλινη υφή αναφέρεται σε βράχους που έχουν υαλώδη όψη, χωρίς ορατούς κρυστάλλους.
Extrusive and Intrusive Rocks
Τα πυριγενή πετρώματα μπορούν να ταξινομηθούν είτε ως εξωθητικά είτε ως διεισδυτικά, ανάλογα με τον τρόπο σχηματισμού τους. Τα εξωθητικά πυριγενή πετρώματα σχηματίζονται όταν το λιωμένο μάγμα ή η λάβα ψύχεται και στερεοποιείται στην επιφάνεια της Γης ή κοντά σε αυτήν. Επειδή το μάγμα ψύχεται γρήγορα, οι κρύσταλλοι που σχηματίζονται είναι μικροί και ο βράχος έχει λεπτόκοκκη υφή. Παραδείγματα εξωθητικών πυριγενών πετρωμάτων περιλαμβάνουν βασάλτης και ανδεσίτης.
Τα διεισδυτικά πυριγενή πετρώματα, από την άλλη πλευρά, σχηματίζονται όταν το μάγμα ψύχεται και στερεοποιείται κάτω από την επιφάνεια της Γης. Επειδή το μάγμα ψύχεται αργά, οι κρύσταλλοι που σχηματίζονται είναι μεγάλοι και ο βράχος έχει χονδρόκοκκη υφή. Παραδείγματα διεισδυτικών πυριγενών πετρωμάτων περιλαμβάνουν γρανίτης και γάβρος.
Η διαφορά μεταξύ εξωθητικών και διεισδυτικών πετρωμάτων φαίνεται επίσης στην ορυκτολογία τους. Τα εξωθητικά πετρώματα τείνουν να περιέχουν περισσότερα μαφικά ορυκτά, όπως π.χ πυροξένιο και ολιβίνη, ενώ τα διεισδυτικά πετρώματα τείνουν να περιέχουν περισσότερα ορυκτά φελσίου, όπως π.χ χαλαζίας και αστριός
Διάγραμμα QAPF
Το QAPF (Χαλαζίας, Αλκάλι αστριός, Plagioclase, Feldspathoid) το διάγραμμα είναι ένα σύστημα ταξινόμησης για πυριγενή πετρώματα με βάση τις σχετικές αναλογίες χαλαζία, αλκαλικό άστριο, άστριος πλαγιόκλας, και αστροειδή ορυκτά. Χρησιμοποιείται συνήθως για την ταξινόμηση των διεισδυτικών πετρωμάτων, όπως οι γρανίτες, οι διορίτες και τα γάββρα.
Το διάγραμμα QAPF χωρίζεται σε τέσσερα πεδία, το καθένα αντιπροσωπεύει μια διαφορετική κατηγορία πετρωμάτων με βάση τις σχετικές αναλογίες των τεσσάρων ορυκτών. Τα πεδία είναι τα εξής:
- Ε: πετρώματα πλούσια σε χαλαζία με περισσότερο από 20% χαλαζία
- Α: πετρώματα πλούσια σε αλκαλικούς άστριους με περισσότερο από 90% αλκαλικό άστριο
- P: πετρώματα πλούσια σε πλαγιόκλασες με περισσότερο από 90% άστριο πλαγιόκλασων
- ΣΤ: πετρώματα πλούσια σε αστροπαθοειδή με περισσότερο από 10% άστρια ορυκτά
Το διάγραμμα QAPF είναι χρήσιμο για τον προσδιορισμό της κύριας ορυκτολογίας ενός πετρώματος και για την εκτίμηση των συνθηκών κάτω από τις οποίες σχηματίστηκε το πέτρωμα. Είναι επίσης χρήσιμο για τη σύγκριση των συνθέσεων διαφορετικών πετρωμάτων και για την ταξινόμηση τους σε ευρείες κατηγορίες με βάση την ορυκτολογία τους.
Ηφαιστειακά και πλουτωνικά πετρώματα
Τα ηφαιστειακά πετρώματα είναι ένας τύπος εξωθητικού πυριγενούς πετρώματος που σχηματίζεται από λιωμένο μάγμα ή λάβα που έχει εκραγεί και ψυχθεί στην επιφάνεια της Γης. Αυτά τα πετρώματα χαρακτηρίζονται από τη λεπτόκοκκη υφή τους και την υψηλή περιεκτικότητά τους σε μαφικά ορυκτά, όπως π.χ. πυροξένιο και ολιβίνη. Παραδείγματα ηφαιστειακών πετρωμάτων περιλαμβάνουν βασάλτης, ανδεσίτης, να ρεολίτης.
Τα πλουτωνικά πετρώματα, από την άλλη πλευρά, είναι ένας τύπος διεισδυτικού πυριγενούς πετρώματος που σχηματίζεται από μάγμα που ψύχεται και στερεοποιείται κάτω από την επιφάνεια της Γης. Τα πετρώματα αυτά χαρακτηρίζονται από την χονδρόκοκκη υφή τους και την υψηλή περιεκτικότητά τους σε φεσικά ορυκτά, όπως π.χ. χαλαζίας και άστριος. Παραδείγματα πλουτωνικών πετρωμάτων περιλαμβάνουν γρανίτης, γάβρος, να διορίτης.
Η διαφορά μεταξύ ηφαιστειακών και πλουτωνικών πετρωμάτων οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη διαφορά στον ρυθμό με τον οποίο ψύχονται και στερεοποιούνται. Τα ηφαιστειακά πετρώματα ψύχονται και στερεοποιούνται γρήγορα, ενώ τα πλουτονικά πετρώματα ψύχονται και στερεοποιούνται πιο αργά. Αυτή η διαφορά στον ρυθμό ψύξης έχει ως αποτέλεσμα τη διαφορετική υφή και ορυκτολογία αυτών των δύο τύπων πετρωμάτων.
Ορυκτά σε πυριγενή πετρώματα
Τα πυριγενή πετρώματα αποτελούνται από μια ποικιλία ορυκτών, τα οποία είναι φυσικά ανόργανες ουσίες που έχουν μια συγκεκριμένη χημική σύσταση και μια συγκεκριμένη κρυσταλλική δομή. Τα ορυκτά που υπάρχουν σε ένα πυριγενές πέτρωμα θα εξαρτηθούν από τη χημική σύνθεση του μάγματος από το οποίο σχηματίστηκε το πέτρωμα και τις συνθήκες υπό τις οποίες το μάγμα ψύχθηκε και στερεοποιήθηκε.
Μερικά κοινά ορυκτά που βρίσκονται σε πυριγενή πετρώματα περιλαμβάνουν:
- Χαλαζίας: ένα κοινό ορυκτό που αποτελείται από πυρίτιο και οξυγόνο (SiO2). Βρίσκεται τυπικά σε πετρώματα φελσί, όπως ο γρανίτης.
- Αστριός: ομάδα ορυκτών που αποτελούνται από συνδυασμό αλουμίνιο, πυρίτιο, οξυγόνο και διάφορα άλλα στοιχεία. Οι άστριοι είναι συνηθισμένοι τόσο σε φλυστικά όσο και σε ενδιάμεσα πετρώματα.
- Πυροξένη: ομάδα ορυκτών που αποτελούνται από συνδυασμό πυριτίου, οξυγόνου και διαφόρων άλλων στοιχείων. Τα πυροξένια είναι κοινά σε μαφικά πετρώματα όπως π.χ βασάλτης.
- Ολιβίνη: ορυκτό που αποτελείται από συνδυασμό σίδερο, μαγνήσιο, πυρίτιο και οξυγόνο. Είναι κοινό σε μαφικά πετρώματα όπως ο βασάλτης.
- Αμφιβολία: ομάδα ορυκτών που αποτελούνται από συνδυασμό πυριτίου, οξυγόνου και διαφόρων άλλων στοιχείων. Τα αμφίβολα είναι κοινά σε μαφικά πετρώματα όπως το γάβρο.
- Λίγο: ομάδα ορυκτών που αποτελούνται από συνδυασμό αλουμινίου, πυριτίου, οξυγόνου και διαφόρων άλλων στοιχείων. Οι μαρμαρυγίες είναι κοινές σε φελσιτικά και ενδιάμεσα πετρώματα.
Πρωτογενή και βοηθητικά ορυκτά
Στη γεωλογία, τα πρωτογενή ορυκτά είναι τα ορυκτά που αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος του όγκου ενός πετρώματος και είναι υπεύθυνα για τις κύριες ιδιότητες και χαρακτηριστικά του πετρώματος. Αυτά τα ορυκτά σχηματίστηκαν συνήθως κατά την αρχική κρυστάλλωση του μάγματος από το οποίο σχηματίστηκε το πέτρωμα.
Τα βοηθητικά ορυκτά, από την άλλη πλευρά, είναι ορυκτά που υπάρχουν σε ένα πέτρωμα σε μικρότερες ποσότητες και δεν είναι υπεύθυνα για τις κύριες ιδιότητες και χαρακτηριστικά του πετρώματος. Αυτά τα ορυκτά μπορεί να έχουν σχηματιστεί κατά την κρυστάλλωση του μάγματος ή μπορεί να έχουν εισαχθεί στο πέτρωμα αφού στερεοποιηθεί μέσω διεργασιών όπως π.χ. μεταβολή ή μεταμόρφωση.
Στα πυριγενή πετρώματα, τα πρωτογενή ορυκτά είναι συνήθως τα ορυκτά που σχηματίστηκαν κατά την αρχική κρυστάλλωση του μάγματος. Αυτά τα ορυκτά μπορεί να περιλαμβάνουν χαλαζία, άστριο, πυροξένιο, ολιβίνη, να αμφίβολο, μεταξύ άλλων. Τα βοηθητικά ορυκτά σε πυριγενή πετρώματα μπορεί να περιλαμβάνουν μαρμαρυγία, γρανάτες, να απατίτης, Μεταξύ άλλων.
Οι σχετικές αναλογίες πρωτογενών και βοηθητικών ορυκτών σε ένα βράχο μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για τις συνθήκες κάτω από τις οποίες σχηματίστηκε το πέτρωμα και την ιστορία του βράχου. Για παράδειγμα, ένας βράχος με υψηλή αναλογία βοηθητικών ορυκτών μπορεί να έχει σχηματιστεί από μάγμα που ψύχεται και στερεοποιείται αργά ή μπορεί να έχει υποστεί σημαντική αλλοίωση μετά τη στερεοποίηση.
