Базальт

Минералогия базальта характеризуется преобладанием кальциевого полевого шпата плагиоклаза и пироксена. Оливин также может быть важным компонентом. Вспомогательные минералы, присутствующие в относительно небольших количествах, включают оксиды железа и оксиды железа-титана, такие как магнетит, ульвошпинель и ильменит. Из-за присутствия таких оксидных минералов базальт может приобретать сильные магнитные сигнатуры при охлаждении, и палеомагнитные исследования широко использовали базальт. В толеитовом базальте пироксен (авгит и ортопироксен или пижонит) и богатый кальцием плагиоклаз являются обычными минералами-вкрапленниками. Оливин также может быть вкрапленником и, если присутствует, может иметь кайму из голубинита. Основная масса содержит интерстициальный кварц, или тридимит, или кристобалит. Оливиновый толеитовый базальт содержит авгит и ортопироксен или пижонит с обильным оливином, но оливин может иметь края пироксена и вряд ли присутствует в основной массе. Базальты океанского дна, первоначально извергавшиеся на срединно-океанических хребтах, известны как MORB (базальты срединно-океанических хребтов) и характеризуются низким содержанием несовместимых элементов. Щелочные базальты обычно имеют минеральные ассоциации, в которых отсутствует ортопироксен, но содержится оливин. Вкрапленники полевого шпата обычно имеют состав от лабрадорита до андезина. Авгит богат титаном по сравнению с авгитом в толеитовых базальтах. В основной массе могут присутствовать такие минералы, как щелочной полевой шпат, лейцит, нефелин, содалит, слюда флогопит и апатит. Базальт имеет высокие температуры ликвидуса и солидуса - значения на поверхности Земли около или выше 1200 ° C (ликвидус) и около или ниже 1000 ° C (солидус); эти значения выше, чем у других распространенных магматических пород. Большинство толеитовых базальтов формируются на глубине около 50–100 км в мантии. Многие щелочные базальты могут образовываться на больших глубинах, возможно, до 150–200 км. Происхождение высокоглиноземистого базальта по-прежнему остается спорным, существуют разногласия по поводу того, является ли он первичным расплавом или получен из других типов базальтов путем фракционирования.

По определению, базальт - афанитовая (мелкозернистая) магматическая порода с обычно 45–53% кремнезема (SiO2) и менее 10% полевого шпата по объему, и где не менее 65% породы представляет собой полевой шпат в форме плагиоклаза. . Это соответствует определению схемы классификации Международного союза геологических наук (IUGS). Это наиболее распространенный тип вулканической породы на Земле, являющийся ключевым компонентом океанической коры, а также основной вулканической породой на многих островах в среднем океане, включая Исландию, Фарерские острова, Реюньон и острова Гавайи.

В основном это базальтовые булыжники и валуны от субугловой до почти окатанной зеленовато-черной формы, другие обломки (примерно от 10 до 15%) представляют собой гальку или валуны из роговообманкованного гранита с розовым полевым шпатом.

Базальт используется в строительстве (например, в качестве строительных блоков или в фундаменте), при изготовлении булыжников (из столбчатого базальта) и при изготовлении статуй. При нагревании и прессовании базальта образуется каменная вата, которая считается отличным теплоизолятором. Связывание углерода в базальте изучается как средство удаления из атмосферы углекислого газа, образующегося в результате индустриализации человека. Подводные базальтовые отложения, разбросанные в морях по всему земному шару, обладают дополнительным преимуществом, поскольку вода служит барьером для повторного выброса CO2 в атмосферу.

На Земле большинство базальтовых магм образовалось в результате декомпрессионного плавления мантии. Базальт обычно извергается на Ио (третьем по величине спутнике Юпитера), а также образовывался на Луне, Марсе, Венере и астероиде Веста. Части земной коры океанических тектонических плит состоят преимущественно из базальта, образованного из мантии, поднимающейся вверх, под океанскими хребтами. Базальт - один из самых распространенных видов горных пород в мире. Базальт - это порода, наиболее типичная для крупных вулканических провинций. Самые большие залежи базальта находятся на дне океана, которое почти полностью состоит из базальта. Базальт выше уровня моря обычен на островах с горячими точками и вокруг вулканических дуг, особенно на тонкой коре. Однако самые большие объемы базальта на суше соответствуют континентальным паводковым базальтам. Известно, что базальты континентальных паводков присутствуют в ловушках Декана в Индии, группе Чилкотина в Британской Колумбии, Канаде, ловушках Парана в Бразилии, сибирских ловушках в России, базальтовой провинции Кару в Южной Африке, на плато реки Колумбия в Вашингтоне. и Орегон. Многие архипелаги и островные государства имеют подавляющее большинство обнаженных коренных пород, состоящих из базальта из-за того, что они находятся над горячими точками, например, Исландия и Гавайи. Древние докембрийские базальты обычно встречаются только в складчатых и надвиговых поясах и часто сильно метаморфизируются. Они известны как зеленокаменные пояса, потому что при низком метаморфизме базальта образуются хлорит, актинолит, эпидот и другие зеленые минералы.

По сравнению с наиболее распространенными магматическими породами состав базальтов богат MgO и CaO и низким содержанием SiO2 и оксидов щелочных металлов, т.е. Na2O + K2O, что соответствует классификации TAS. Базальт обычно имеет состав 45–55 мас.% SiO2, 2–6 мас.% Общих щелочей, 0,5–2,0 мас.% TiO2, 5–14 мас.% FeO и 14 мас.% Или более Al2O3. Содержание CaO обычно составляет около 10 мас.%, А содержание MgO обычно находится в диапазоне от 5 до 12 мас.%. В высокоглиноземистых базальтах содержание алюминия составляет 17–19 мас.% Al2O3; бониниты содержат до 15 процентов магния (MgO). Редкие богатые фельдшпатоидами основные породы, подобные щелочным базальтам, могут иметь содержание Na2O + K2O от 12% и более. Содержание лантаноидов или редкоземельных элементов (РЗЭ) может быть полезным диагностическим инструментом, помогающим объяснить историю кристаллизации минералов при охлаждении расплава. В частности, относительное содержание европия по сравнению с другими РЗЭ часто заметно выше или ниже и называется аномалией европия. Это происходит потому, что Eu может замещать Ca в полевом шпате плагиоклаза, в отличие от любых других лантаноидов, которые имеют тенденцию образовывать только катионы 3+. Базальты срединно-океанических хребтов (MORB) и их интрузивные эквиваленты, габбро, являются характерными магматическими породами, образовавшимися на срединно-океанических хребтах. Это толеитовые базальты с особенно низким содержанием щелочей и несовместимых микроэлементов, и они имеют относительно плоскую структуру редкоземельных элементов (РЗЭ), нормированную на значения мантии или хондрита. Напротив, щелочные базальты имеют нормализованные структуры с высоким содержанием легких РЗЭ и с большим содержанием РЗЭ и других несовместимых элементов. Поскольку базальт MORB считается ключом к пониманию тектоники плит, его состав хорошо изучен. Хотя составы MORB отличаются от средних составов базальтов, извергнутых в других средах, они не являются однородными. Например, составы меняются в зависимости от положения вдоль Срединно-Атлантического хребта, и составы также определяют различные диапазоны в разных океанских бассейнах. Базальты срединно-океанических хребтов подразделяются на такие разновидности, как нормальные (NMORB) и несколько более обогащенные несовместимыми элементами (EMORB). Изотопные отношения таких элементов, как стронций, неодим, свинец, гафний и осмий в базальтах, были тщательно изучены, чтобы узнать об эволюции мантии Земли. Изотопные отношения благородных газов, таких как He / He, также имеют большое значение: например, отношения для базальтов колеблются от 6 до 10 для толеитовых базальтов срединно-океанического хребта (нормированные на атмосферные значения), но до 15–24 и более. для базальтов океанических островов считается, что они образовались из мантийных плюмов. Материнские породы для частичных расплавов, вероятно, включают как перидотит, так и пироксенит (например, Соболев и др., 2007).

Слово «базальт» в конечном итоге происходит от позднелатинского базальта, неправильного написания латинского basanites «очень твердый камень», который был импортирован из древнегреческого βασανίτης (базаниты), из βάσανος (базанос, «пробный камень») и, возможно, происходит от египетского баухуна. «шифер». Современный петрологический термин «базальт», описывающий особый состав лавовых пород, происходит от его использования Георгием Агриколой в 1556 году в его знаменитом труде по горному делу и минералогии De re Metallica, libri XII. Агрикола применил «базальт» к вулканической черной скале Шлоссберга (местный замковый холм) в Штольпене, полагая, что это то же самое, что и «очень твердый камень», описанный Плинием Старшим в Naturalis Historiae.