Čedič

Čedič je velmi běžná tmavě zbarvená vulkanická hornina složená z kalciového plagioklasu (obvykle labradoritu), klinopyroxenu (augitu) a železné rudy (titaničitého magnetitu). Čedič může obsahovat také olivín, křemen, rohovec, nefelín, ortopyroxen atd. Čedič je vulkanickým ekvivalentem gabra.

Bazalt je obvykle černý nebo tmavě šedý a relativně beztvarý. Je složen z minerálních zrn, která jsou pouhým okem většinou nerozlišitelná. Čedič může obsahovat také vulkanické sklo. Čedič může obsahovat fenokrystaly (větší krystaly v jemnozrnné podkladové hmotě) a vezikuly (otvory, které byly vyplněny sopečnými plyny).

Černou barvu dodává čediči pyroxen a magnetit. Oba obsahují železo, a to je důvod, proč jsou černé. Je to tedy opět železo, které je zodpovědné za zbarvení čediče. Plagioklas, objemově obvykle nejdůležitější složka, má většinou světle šedou barvu.

Bazalt je hlavní typ horniny, který se vyskytuje prakticky v každém tektonickém prostředí. Čedič je jednoznačně nejběžnější vulkanickou horninou na Zemi a čedičové horniny (včetně gabra, diabasu a jejich metamorfovaných ekvivalentů) jsou nejběžnějšími horninami v zemské kůře2. Čedič je běžný také na Měsíci a dalších kamenných planetách Sluneční soustavy.

Proč je čedič tak běžný? Čedič je původní složkou zemské kůry, ze které se vyvinuly téměř všechny ostatní typy hornin. Čedič vzniká, když se začnou tavit horniny pláště (peridotit). Horniny se taví nesouvisle. V podstatě to znamená, že tavenina, která vzniká, má jiné složení než zdrojové horniny. To se samozřejmě může stát pouze v případě, že horniny tají jen částečně, ale právě to se děje ve svrchním plášti. Částečným roztavením vzniká bazaltové magma, které je méně husté a stoupá vzhůru, aby vytvořilo novou oceánskou kůru ve středooceánských hřbetech nebo sopky a intruziva (hráze, prahy) v mnoha jiných tektonických režimech. Čedič je výchozí horninou dalších vyvinutějších vulkanických hornin, jako je dacit, ryolit atd.

Čedičové oblázky poblíž jižního cípu ostrova La Palma se pomalu mění v černý písek typický pro vulkanické oceánské ostrovy.

Vzorky čediče odebrané poblíž Giant’s Causeway v Severním Irsku. Šířka vzorku 8 cm.

Gabro je hrubozrnný (intruzivní) ekvivalent čediče. Tento vzorek gabra pochází z lokality La Plama. La Palma je oceánský ostrov, ale některé jeho části jsou vyzdvižené a nacházejí se zde hluboké rokle, jako je Caldera de Taburiente, která se zařezává hluboko do nitra ostrova a umožňuje obnažení intruzivních hornin, jako je gabro. Šířka vzorku 10 cm.

Bazaltické horniny mohou nést xenolity z pláště. Zde je jasně zelený dunitový xenolit uvnitř čediče z Havaje. Šířka vzorku 8 cm.

Bazalt má přísnou chemickou definici. Je definován ve výše uvedeném diagramu TAS. Čedič je vyvřelá hornina, která obsahuje více než 45 a méně než 52 % SiO2 a méně než pět procent celkových alkálií (K2O + Na2O)3.

Sousední typy hornin, jako je čedičový andezit, bazanit, pikrit (pikrobazalt), trachybazalt a dokonce i vzdálenější horniny, jako je fonotefrit nebo andezit, mohou mít velmi podobný vzhled a v mnoha případech mohou být snadno zaměněny za čedič.

Bazalt je rozšířen v mnoha tektonických režimech, ale existují drobné rozdíly v chemickém složení, které umožňují přesnější klasifikaci. MORB je zkratka pro „mid-ocean ridge basalt“ a OIB pro „oceanic island basalt“. MORB je výsledkem částečného tavení svrchního pláště, který je již mnohokrát recyklován, zatímco OIB pochází alespoň částečně z hlubší části pláště (z hlubinných plášťových plumů, které napájejí horké skvrny, jako jsou Havajské nebo Kanárské ostrovy), a proto je méně ochuzen o neslučitelné chemické prvky.

Andezit je podobný čediči, ale obsahuje více oxidu křemičitého a má obecně světlejší barvu. Bílé krystaly jsou fenokrystaly plagioklasu, ale obsahují méně Ca a více Na než plagioklas v čediči. Andezit je velmi častým produktem vulkanismu subdukční zóny. Santorini, Řecko. Šířka vzorku 7 cm.

Složení

Průměrné chemické složení čediče stanovené na základě 3594 chemických analýz čedičových hornin2 (čísla jsou hmotnostní procenta, přepočítaná bez volatility na celkových 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

Minerály, které tyto chemické prvky obsahují (chemické složení vyvřelých hornin se tradičně vyjadřuje v oxidech), jsou augit, plagioklas a titaničitý magnetit. Tyto minerály se obtížně demonstrují, protože jsou příliš malé na to, aby byly vidět v typickém čediči, ale některé čedičové horniny jsou porfyrické (spoustu porfyrických hornin můžete vidět zde: porfyr) a některé z těchto minerálů pěkně ukazují (bohužel však ne magnetit).

Čedičový porfyrit z ostrova Mull ve Skotsku s mnoha fenokrystami plagioklasu. Délka horniny je 8 cm.

Porfyrická čedičová hornina z Tenerife. Fenokryst je plagioklas (bílý) a augit (černý). Šířka vzorku 14 cm.

Krystaly magnetitu jsou v čediči vždy mikroskopické, ale někdy tvoří černé pruhy ve světlém písku. Zde jsou těžké minerály (většinou magnetit) jako pozůstatek zvětrávání čedičových hornin. Zátoka White Park Bay, Severní Irsko.

Bazaltická hornina (pravděpodobně bazanit) z Caldery de Taburiente, La Palma. Černý je pyroxenový augit, oranžový je olivín nebo přesněji to, co z něj zbylo. Oranžové skvrny jsou bývalé krystaly olivínu, které jsou nyní tvořeny směsí křemičitanů a oxidů železa, která je známá jako iddingsit. Olivín je běžným minerálem v mnoha čedičových horninách. Šířka záběru 10 cm.

Další čedič (chemicky pravděpodobně pikrobazalt) s množstvím olivínu (čerstvý olivín je jasně zelený, ale zvětráváním stále více žloutne). Oahu, Havaj. Šířka vzorku 6 cm.

Bazalt v terénu

Subaerický bazalt tvoří lávové proudy nebo pyroklastická pole a kužely. Dva hlavní typy čedičových lávových proudů jsou láva aa a láva pahoehoe.

Aa láva má hrubou drsnou nepravidelnou kůru, zatímco pahoehoe je hladká. Lávová kůra typu aa je rozlámaná na kusy, zatímco pahoehoe si zachovává svou celistvost. Oba typy lávových proudů jsou pod kůrou masivní a toto masivní nitro může být sloupcovité. Sloupce jsou od sebe odděleny úzkými puklinami, které vznikají v důsledku smršťování chladnoucího bazaltového magmatu. Trhliny se začínají tvořit na povrchu a při chladnutí lávy se šíří hlouběji. Podmořský čedič obvykle tvoří polštáře. Polštářový čedič vzniká v důsledku velmi rychlého ochlazení. Vnější část tvořícího se polštáře se v kontaktu se studenou mořskou vodou velmi rychle ochladí, zatímco vnitřek se stále plní roztavenou lávou.

Bazalt většinou tvoří lávové proudy, protože patří mezi nejméně viskózní typy magmatu, a proto nevytváří explozivní sopečné erupce, ale někdy vzniká pyroklastický materiál, když magma obsahuje více sopečných plynů. Čedičové horniny mohou být vyvrženy ze sopečných vývěrů jako lapilli (jednotné číslo: lapillus) a sopečné bomby. Čedičové sopky jsou vyživovány hrázemi (plošná intruzivní horninová tělesa při tuhnutí, která se zařezávají do jiných hornin) a prahy (podobné hrázím, ale zpravidla rovnoběžné s již existujícími rovinami podloží).

Bazaltický lávový proud sopky Kilauea na Havaji.

Láva v popředí. La Palma na Kanárských ostrovech.

Pahoehoe láva (ropná láva). La Palma, Kanárské ostrovy.

Polštářová láva u Fasouly, ophiolit Troodos, Kypr. Polštářová láva je na Zemi velmi běžná, ale je obtížné ji najít, protože se téměř celá nachází na dně oceánu. Příklady lze nalézt na pevnině obvykle tam, kde je bývalé oceánské dno tektonicky sevřeno mezi dva bloky kontinentální kůry.

Scoriaceous lapillus z Etny, Itálie. Přestože je 5 cm široký, váží pouhých 15 gramů, protože je vyplněn bublinkami plynu (vezikuly). Podobným typem horniny s felsickým složením je pemza.

Někdy jsou hrázky tak blízko sebe, že je z nich složen celý výchoz. Tyto deskovité hráze na Kypru kdysi napájely sopky na dně oceánu.

Hráze jsou složeny z čediče a diabasu. Diabas není nic jiného než hrubozrnný čedič. Zde je kontakt mezi čedičem (vlevo) a diabasem na Kypru. Čedičová hráz je jemnozrnná, protože je mladší a byla ochlazována (rychle ztrácela teplo oproti diabasové hrázi vpravo).

Sloupce v čediči jsou kolmé na chladicí frontu. V tomto případě je zřejmé, že čedič vytvořil trubku (vyplněný lávový tunel). Takové kanály jsou běžným jevem na sopečných ostrovech a poskytují sopce možnost zvětšovat se, protože magma může uvnitř takových tepelně izolovaných trubic proudit na velké vzdálenosti, než ztuhne. Tenerife na Kanárských ostrovech.

Hráze a prahy jsou často viditelné na zemi a mohou se stát pozoruhodnými terénními útvary. Salisbury Crags v Edinburghu je čedičový práh.

Metamorfismus a zvětrávání

Čedič se skládá převážně z minerálů s malou odolností vůči zvětrávání. Proto má také čedič jako celek tendenci rozpadat se rychleji než žula a další typy felsických hornin. Magnetit je jedním z nejodolnějších běžných minerálů v čediči a tvoří většinu těžkých minerálních písků. Ostatní minerály se rozpadají a uvolňují své složky do vody ve formě iontů nebo tvoří jílové minerály. Železo a hliník patří mezi nejméně pohyblivé ionty, a proto mají tendenci vytvářet lateritová ložiska obohacená o tyto prvky.

Čedič metamorfuje na řadu různých typů hornin v závislosti na tlaku, teplotě a charakteru těkavých sloučenin, které reagují s minerály v čediči. Nejběžnějšími metamorfovanými horninami s čedičovým protolitem jsou chloritické břidlice, amfibolit, blankyt a eklogit.

Černý písek vzniká na vulkanických ostrovech, když nejsou k dispozici křemenná a biogenní zrna. Zde je čedičový útes a černý písek na ostrově La Palma na Kanárských ostrovech.

Chloritová břidlice je málo metamorfovaná mafická vyvřelá hornina, často s čedičovým protolitem. Zelený listový silikátový minerál chlorit, který obsahuje železo, dodává hornině štěpnost. Šířka vzorku 13 cm.

Etymologie

Termín „bazanit“ se používal již ve starověku a „čedič“ je pravděpodobně chybným přepisem slova bazanit. Poprvé se o „čediči“ zmínil německý učenec Agricola (Georg Bauer) v roce 1546. Mluvil o černé sloupcovité hornině ze Stolpenu (nedaleko Drážďan v Německu), která je skutečně čedičem i podle moderních klasifikačních zásad1.

1. Tomkeieff, S. I. (1983). Slovník petrologie. John Wiley & Sons.
2. Best, Myron G. (2002). Igneous and Metamorphic Petrology, 2. vydání. Wiley-Blackwell.
3. Le Maitre, R. W. (2005). Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms [Klasifikace a slovník pojmů]: Doporučení subkomise Mezinárodní unie geologických věd pro systematiku vyvřelých hornin, 2. vydání. Cambridge University Press.