Basalt

Basalt is een zeer algemeen donker gekleurd vulkanisch gesteente dat bestaat uit calcische plagioklaas (meestal labradoriet), clinopyroxeen (augiet) en ijzererts (titaniferisch magnetiet). Basalt kan ook olivijn, kwarts, hoornblende, nefelien, orthopyroxeen, enz. bevatten. Basalt is een vulkanisch equivalent van gabbro.

Basalt is meestal zwart of donkergrijs en betrekkelijk karakterloos. Het is samengesteld uit mineraalkorrels die met het blote oog meestal niet te onderscheiden zijn. Basalt kan ook vulkanisch glas bevatten. Basalt kan fenokristen (grotere kristallen binnen een fijnkorrelige grondmassa) en vesikels (gaten die door vulkanische gassen gevuld zijn) bevatten.

Zwarte kleur krijgt basalt door pyroxeen en magnetiet. Beiden bevatten ijzer en dit is de reden waarom ze zwart zijn. Het is dus weer ijzer dat verantwoordelijk is voor de kleuring van basalt. Plagioklaas, volumetrisch meestal het belangrijkste bestanddeel, is meestal lichtgrijs van kleur.

Basalt is een belangrijk gesteentetype dat in vrijwel elke tektonische setting voorkomt. Basalt is duidelijk het meest voorkomende vulkanische gesteente op aarde en basaltgesteenten (waaronder gabbro, diabase en hun gemetamorfoseerde equivalenten) zijn de meest voorkomende gesteenten in de korst2. Basalt komt ook veel voor op de Maan en andere rotsachtige planeten van het Zonnestelsel.

Waarom komt basalt zo veel voor? Basalt is het oorspronkelijke bestanddeel van de korst waaruit bijna alle andere gesteentesoorten zijn geëvolueerd. Basalt ontstaat wanneer mantelgesteenten (peridotiet) beginnen te smelten. Gesteenten smelten incongruent. Het komt erop neer dat de gevormde smelt een andere samenstelling heeft dan de brongesteenten. Dit kan natuurlijk alleen gebeuren als gesteenten slechts gedeeltelijk smelten, maar dat is precies wat er in de bovenmantel gebeurt. Het smelt gedeeltelijk tot basaltisch magma dat minder dicht is en opstijgt om nieuwe oceanische korst te vormen in mid-oceanische ruggen of vulkanen en intrusieven (dijken, sills) in vele andere tektonische regimes. Basalt is het brongesteente van andere meer geëvolueerde vulkanische gesteenten zoals daciet, rhyoliet, enz.

Basaltkiezels nabij de zuidpunt van La Palma die langzaam veranderen in zwart zand, typisch voor vulkanische oceanische eilanden.

Basaltmonster verzameld nabij de Giant’s Causeway, Noord-Ierland. Breedte van het monster 8 cm.

Gabbro is een grofkorrelig (intrusief) equivalent van basalt. Dit monster van gabbro is afkomstig van La Plama. La Palma is een oceanisch eiland, maar sommige delen zijn opgeheven en er zijn diepe ravijnen zoals de Caldera de Taburiente die diep in het binnenland van het eiland snijdt en intrusieve gesteenten zoals gabbro aan het licht brengt. Breedte van het monster 10 cm.

Basaltische gesteenten kunnen xenolieten uit de aardmantel bevatten. Hier ziet u een heldergroene duniet-xenoliet in basalt uit Hawaï. Breedte van het monster 8 cm.

Basalt heeft een strikte chemische definitie. Het wordt gedefinieerd in het hierboven afgebeelde TAS-diagram. Basalt is een stollingsgesteente dat meer dan 45 en minder dan 52% SiO2 bevat en minder dan vijf procent totale alkaliën (K2O + Na2O)3.

Naburige gesteentesoorten zoals basaltische andesiet, basaniet, picriet (picrobasalt), trachybasalt en zelfs verder weg gelegen gesteentes zoals fonotephriet of andesiet kunnen erg op elkaar lijken en kunnen in veel gevallen gemakkelijk met basalt worden verward.

Basalt is wijdverspreid in vele tektonische regimes, maar er zijn kleine variaties in chemische samenstelling die een nauwkeuriger classificatie mogelijk maken. MORB is een acroniem voor “mid-ocean ridge basalt” en OIB voor “oceanic island basalt”. MORB is het resultaat van het gedeeltelijk smelten van de bovenmantel, die al vele malen is gerecycleerd, terwijl OIB ten minste gedeeltelijk afkomstig is uit een dieper gelegen deel van de mantel (diepe mantelpluimen die hot spots zoals Hawai’i of de Canarische Eilanden voeden) en daardoor minder verarmd is in incompatibele chemische elementen.

Andesiet lijkt op basalt, maar bevat meer silica en is over het algemeen lichter van kleur. Witte kristallen zijn fenokristallen van plagioklaas, maar deze bevatten minder Ca en meer Na dan plagioklaas in basalt. Andesiet is een veel voorkomend product van subductiezone-vulkanisme. Santorini, Griekenland. Breedte van het monster 7 cm.

Samenstelling

Gemiddelde chemische samenstelling van basalt bepaald door 3594 chemische analyses van basaltgesteenten2 (getallen zijn massapercentages, vluchtig-vrij herberekend tot totaal 100%):

SiO2 – 49,97
TiO2 – 1,87
Al2O3 – 15,99
Fe2O3 – 3.85
FeO – 7,24
MnO – 0,20
MgO – 6,84
CaO – 9,62
Na2O – 2,96
K2O – 1,12
P2O5 – 0,35

Mineralen die deze chemische elementen bevatten (de chemische samenstelling van stollingsgesteenten wordt traditioneel in oxiden uitgedrukt) zijn augiet, plagioklaas en titaniferisch magnetiet. Deze mineralen zijn moeilijk aan te tonen omdat ze te klein zijn om in typisch basalt te zien, maar sommige basaltgesteenten zijn porfyrietisch (veel porfyrietische gesteenten zijn hier te zien: porfier) en laten een aantal van deze mineralen mooi zien (helaas echter geen magnetiet).

Basaltporfyriet van het eiland Mull, Schotland met veel plagioklaas fenokristen. Het gesteente is 8 cm lang.

Porfyrietisch basaltgesteente uit Tenerife. De fenokristen zijn plagioklaas (wit) en augiet (zwart). Breedte van het monster 14 cm.

Magnetietkristallen zijn altijd microscopisch klein in basalt, maar soms vormen ze zwarte strepen in lichtgekleurd zand. Hier zijn zware mineralen (vooral magnetiet) als residu van verwering van basaltgesteenten. White Park Bay, Noord-Ierland.

Basaltgesteente (hoogstwaarschijnlijk basaniet) uit Caldera de Taburiente, La Palma. Zwart is pyroxeen-augiet, oranje is olivijn of beter gezegd wat er nog van over is. De oranje vlekken zijn voormalige olivijnkristallen die nu bestaan uit een mengsel van silicaten en ijzeroxiden dat bekend staat als iddingsiet. Olivijn is een veel voorkomend mineraal in veel basaltgesteenten. Beeldbreedte 10 cm.

Ook een basalt (chemisch waarschijnlijk picrobasalt) met veel olivijn (vers olivijn is heldergroen, maar wordt steeds geler naarmate het verweert). Oahu, Hawai’i. Breedte van monster 6 cm.

Basalt in het veld

Subaeriaal basalt vormt lavastromen of pyroclastische velden en kegels. Twee hoofdtypen basaltische lavastromen zijn aa lava en pahoehoe lava.

Aa lava heeft een ruwe, onregelmatige korst, terwijl pahoehoe glad is. De lavakorst van het aa-type is in stukken gebroken, terwijl pahoehoe zijn continuïteit behoudt. Beide typen lavastromen zijn massief onder de korst en dit massieve binnenste kan zuilvormig zijn. Kolommen worden van elkaar gescheiden door smalle scheuren die ontstaan doordat afkoelend basaltisch magma samentrekt. De scheuren beginnen zich aan het oppervlak te vormen en breiden zich dieper uit naarmate de lava afkoelt. Onderzees basalt vormt meestal kussentjes. Pillow basalt ontstaat als gevolg van zeer snelle afkoeling. Het buitenste deel van het vormende kussen koelt zeer snel af in contact met koud zeewater, terwijl het binnenste zich nog vult met gesmolten lava.

Basalt vormt meestal lavastromen omdat het tot de minst viskeuze magmasoorten behoort en daarom geen explosieve vulkaanuitbarstingen veroorzaakt, maar soms wordt pyroclastisch materiaal gevormd als het magma meer vulkanische gassen bevat. Basaltgesteenten kunnen als lapilli (enkelvoud: lapillus) en vulkanische bommen uit vulkaanopeningen worden geworpen. Basaltische vulkanen worden gevoed door dijken (vlakke intrusieve rotslichamen die in gestolde toestand andere gesteenten doorsnijden) en sills (vergelijkbaar met een dijk, maar over het algemeen parallel aan reeds bestaande beddingvlakken).

Basaltische lavastromen van de Kilauea-vulkaan in Hawai’i.

Aa lava op de voorgrond. La Palma, Canarische Eilanden.

Pahoehoe lava (draderige lava). La Palma, Canarische Eilanden.

Pillow lava nabij Fasoula, Troodos ophioliet, Cyprus. Kussenlava komt veel voor op aarde, maar is moeilijk te vinden omdat bijna alle lava zich op de oceaanbodem bevindt. Voorbeelden zijn te vinden op land, meestal waar de vroegere oceaanbodem tektonisch is samengeperst tussen twee blokken continentale korst.

Schoriaceuze lapillus uit de Etna, Italië. Ondanks zijn breedte van 5 cm weegt hij slechts 15 gram omdat hij gevuld is met gasbellen (vesicules). Een vergelijkbare gesteentesoort met een felsische samenstelling is puimsteen.

Soms liggen dijken zo dicht op elkaar dat de hele ontsluiting uit ze bestaat. Deze plaatdijken in Cyprus voedden ooit vulkanen op de oceaanbodem.

Dijken zijn opgebouwd uit basalt en diabaas. Diabaas is niets anders dan grofkorrelig basalt. Hier zie je een contact tussen basalt (links) en diabaas in Cyprus. De basaltdijk is fijnkorrelig omdat hij jonger is en gekoeld werd (hij verloor snel warmte aan de diabaasdijk rechts).

Kolommen in basalt staan loodrecht op het afkoelingsfront. In dit geval is het duidelijk dat basalt een buis heeft gevormd (gevulde lavatunnel). Dergelijke kokers zijn veel voorkomende verschijnselen op vulkanische eilanden en bieden de vulkaan een manier om zichzelf te vergroten, omdat magma grote afstanden binnen dergelijke thermisch geïsoleerde kokers kan stromen voordat het stolt. Tenerife, Canarische Eilanden.

Dikes en sills zijn vaak zichtbaar op de grond en kunnen opmerkelijke landvormen worden. Salisbury Crags in Edinburgh is een basaltische zuil.

Metamorfisme en verwering

Basalt bestaat grotendeels uit mineralen die weinig bestand zijn tegen verwering. Vandaar dat basalt als geheel ook de neiging heeft sneller uiteen te vallen dan graniet en andere felsische gesteentesoorten. Magnetiet is een van de meest resistente mineralen in basalt en vormt het leeuwendeel van de zanden met zware mineralen. Andere mineralen vallen uiteen en geven hun bestanddelen als ionen af aan water of vormen kleimineralen. IJzer en aluminium behoren tot de minst mobiele ionen en vormen daarom meestal laterietafzettingen die verrijkt zijn met deze elementen.

Basalt metamorfoseert tot een aantal verschillende gesteentetypen, afhankelijk van druk, temperatuur en de aard van vluchtige verbindingen die reageren met mineralen in basalt. De meest voorkomende metamorfe gesteenten met een basaltisch protoliet zijn chlorietschist, amfiboliet, blauwschist en eclogiet.

Zwart zand ontstaat op vulkanische eilanden wanneer kwarts en biogene korrels niet beschikbaar zijn. Hier is een basaltklif en zwart zand op La Palma, Canarische Eilanden.

Chlorietschist is een laagwaardig gemetamorfoseerd mafisch stollingsgesteente, vaak met een basaltisch protoliet. Het ijzerhoudende groene bladsilicaatmineraal chloriet geeft het gesteente een spleetvormige splijting. Breedte van het monster 13 cm.

Etymologie

De term “basaniet” werd al in de oudheid gebruikt en “basalt” is waarschijnlijk een foutieve transcriptie van basaniet. Het was de Duitse geleerde Agricola (Georg Bauer) die in 1546 voor het eerst over “basalt” sprak. Hij verwees naar zwart zuilvormig gesteente uit Stolpen (bij Dresden in Duitsland) dat inderdaad basalt is, zelfs volgens de moderne classificatieprincipes1.

1. Tomkeieff, S. I. (1983). Dictionary of Petrology. John Wiley & Sons.
2. Best, Myron G. (2002). Igneous and Metamorphic Petrology, 2e Editie. Wiley-Blackwell.
3. Le Maitre, R. W. (2005). Igneuze gesteenten: A Classification and Glossary of Terms: Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks, 2e Editie. Cambridge University Press.