Basalt

Basalt este o rocă vulcanică foarte comună de culoare închisă, compusă din plagioclase calcice (de obicei labradorit), clinopiroxen (augit) și minereu de fier (magnetită titaniferă). Basaltul poate conține, de asemenea, olivină, cuarț, hornblendă, nefelină, ortopiroxen etc. Basaltul este un echivalent vulcanic al gabroului.

Basaltul este de obicei negru sau gri închis și relativ lipsit de caracteristici. Este compus din granule minerale care sunt în mare parte imposibil de distins cu ochiul liber. Basaltul poate conține, de asemenea, sticlă vulcanică. Bazaltul poate conține fenocristale (cristale mai mari în interiorul masei de bază cu granulație fină) și vezicule (găuri care au fost umplute de gaze vulcanice).

Culoarea neagră este dată bazaltului de piroxen și magnetită. Ambele conțin fier și acesta este motivul pentru care sunt negre. Așadar, tot fierul este cel care este responsabil pentru colorația bazaltului. Plagioclasul, de obicei cel mai important constituent din punct de vedere volumetric, este în cea mai mare parte de culoare gri deschis.

Basaltul este un tip de rocă majoră care apare în aproape orice mediu tectonic. Bazaltul este în mod clar cea mai comună rocă vulcanică de pe Pământ, iar rocile bazaltice (inclusiv gabro, diabazele și echivalentele lor metamorfozate) sunt cele mai comune roci din crustă2. Basaltul este, de asemenea, comun pe Lună și pe alte planete stâncoase din sistemul solar.

Ce face ca bazaltul să fie atât de comun? Basaltul este constituentul original al crustei din care au evoluat aproape toate celelalte tipuri de roci. Basaltul se formează atunci când rocile mantalei (peridotite) încep să se topească. Rocile se topesc incongruent. Practic, înseamnă că topitura care se formează are o compoziție diferită de cea a rocilor sursă. Desigur, acest lucru se poate întâmpla doar dacă rocile se topesc doar parțial, dar exact acest lucru se întâmplă în mantaua superioară. Aceasta se topește parțial pentru a produce magma bazaltică, care este mai puțin densă și se ridică în sus pentru a forma o nouă crustă oceanică în dorsalele medio-oceniene sau vulcani și intrusivi (dik-uri, praguri) în multe alte regimuri tectonice. Bazaltul este roca sursă a altor roci vulcanice mai evoluate, cum ar fi dacita, riolitul etc.

Pietricele de bazalt din apropierea vârfului sudic al insulei La Palma se transformă încet în nisip negru tipic pentru insulele vulcanice oceanice.

Eșantion de bazalt colectat lângă Giant’s Causeway, Irlanda de Nord. Lățimea probei de 8 cm.

Gabbro este un echivalent cu granulație grosieră (intrusiv) al bazaltului. Această mostră de gabbro provine din La Plama. La Palma este o insulă oceanică, dar unele părți ale acesteia sunt ridicate și există ravene adânci, cum ar fi Caldera de Taburiente, care taie adânc în interiorul insulei și permite expunerea rocilor intruzive precum gabbro. Lățimea eșantionului 10 cm.

Rocile bazaltice pot purta xenoliți din manta. Iată un xenolit de dunită de culoare verde strălucitor în interiorul unui bazalt din Hawai’i. Lățimea probei este de 8 cm.

Basaltul are o definiție chimică strictă. Acesta este definit în diagrama TAS prezentată mai sus. Bazaltul este o rocă ionoasă care conține mai mult de 45 și mai puțin de 52% de SiO2 și mai puțin de cinci procente de alcali totali (K2O + Na2O)3.

Tipurile de roci vecine, cum ar fi andezitul bazaltic, basanitul, picrita (picrobasalt), trachybasalul și chiar roci mai îndepărtate, cum ar fi fonotefitul sau andezitul, pot avea un aspect foarte asemănător și pot fi ușor confundate cu bazaltul în multe cazuri.

Basaltul este răspândit în multe regimuri tectonice, dar există mici variații în compoziția chimică care permit o clasificare mai precisă. MORB este un acronim pentru „mid-ocean ridge basalt”, iar OIB pentru „oceanic island basalt”. MORB este rezultatul topirii parțiale a mantalei superioare, care este deja reciclată de mai multe ori, în timp ce OIB provine cel puțin parțial din partea mai profundă a mantalei (plumele mantalei de adâncime care alimentează puncte fierbinți precum Hawai’i sau Insulele Canare) și, prin urmare, este mai puțin sărăcită în elemente chimice incompatibile.

Andesitul este asemănător cu bazaltul, dar conține mai multă siliciu și are, în general, o culoare mai deschisă. Cristalele albe sunt fenocristale de plagioclase, dar acestea conțin mai puțin Ca și mai mult Na decât conține plagioclasul din bazalt. Andesitul este un produs foarte comun al vulcanismului din zona de subducție. Santorini, Grecia. Lățimea probei 7 cm.

Compoziția

Compoziția chimică medie a bazaltului determinată de 3594 de analize chimice ale rocilor bazaltice2 (numerele sunt procente de masă, recalculate fără volatilitate pentru a totaliza 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

Mineralele care găzduiesc aceste elemente chimice (compoziția chimică a rocilor ígnoase este exprimată în mod tradițional în oxizi) sunt augitul, plagioclasul și magnetitele titanifere. Aceste minerale sunt greu de demonstrat pentru că sunt prea mici pentru a fi văzute în bazaltul tipic, dar unele roci bazaltice sunt porfirice (o mulțime de roci porfirice pot fi văzute aici: porphyry) și arată foarte bine unele dintre aceste minerale (din păcate nu și magnetita, totuși).

Porfirită bazaltică din Insula Mull, Scoția, cu mulți fenocristale de plagioclase. Roca are o lungime de 8 cm.

Rocă bazaltică porfirită din Tenerife. Fenocristalele sunt plagioclase (alb) și augite (negru). Lățimea probei este de 14 cm.

Cristalele de magnetită sunt întotdeauna microscopice în bazalt, dar uneori formează dungi negre în nisipul deschis la culoare. Aici se găsesc minerale grele (în principal magnetită) ca reziduu al alterării rocilor bazaltice. White Park Bay, Irlanda de Nord.

Rocă bazaltică (cel mai probabil basanit) din Caldera de Taburiente, La Palma. Negrul este augit de piroxen, portocaliul este olivină sau, mai exact, ceea ce a mai rămas din ea. Petele portocalii sunt foste cristale de olivină care acum sunt compuse dintr-un amestec de silicați și oxizi de fier care este cunoscut sub numele de iddingsit. Olivina este un mineral comun în multe roci bazaltice. Lățimea vederii 10 cm.

Un alt bazalt (din punct de vedere chimic, probabil picrobasalt) cu multă olivină (olivina proaspătă este verde strălucitor, dar devine din ce în ce mai galbenă pe măsură ce se usucă). Oahu, Hawai’i. Lățimea probei de 6 cm.

Basalt în câmp

Basaltul suberan formează curgeri de lavă sau câmpuri și conuri piroclastice. Două tipuri principale de curgeri de lavă bazaltică sunt lava aa și lava pahoehoe.

Lava aa are o crustă neregulată rugoasă și rugoasă, în timp ce pahoehoe este netedă. Crusta de lavă de tip aa este spartă în bucăți în timp ce pahoehoe își păstrează continuitatea. Ambele tipuri de curgere de lavă sunt masive sub crustă, iar acest interior masiv poate fi columnar. Coloanele sunt separate unele de altele prin fisuri înguste care se formează deoarece magma bazaltică care se răcește se contractă. Fisurile încep să se formeze la suprafață și se propagă mai adânc pe măsură ce lava se răcește. Bazaltul submarin formează de obicei perne. Bazaltul pernă se formează ca urmare a unei răciri foarte rapide. Partea exterioară a pernei în formare se răcește foarte repede în contact cu apa rece a mării, în timp ce interiorul se umple încă de lavă topită.

Basaltul formează în cea mai mare parte curgeri de lavă, deoarece se numără printre cele mai puțin vâscoase tipuri de magmă și, prin urmare, nu generează erupții vulcanice explozive, dar uneori se formează material piroclastic atunci când magma conține mai multe gaze vulcanice. Rocile bazaltice pot fi aruncate din gurile de ventilație vulcanică sub formă de lapilli (singular: lapillus) și bombe vulcanice. Vulcanii bazaltici sunt alimentați de diguri (corpuri de roci intruzive plane, atunci când s-au solidificat, care taie alte roci) și de praguri (asemănătoare cu digurile, dar în general paralele cu planurile de așternere preexistente).

Curgerea de lavă bazaltică a vulcanului Kilauea din Hawai’i.

Lavă bazaltică în prim-plan. La Palma, Insulele Canare.

Lava Pahoehoe (lavă roasă). La Palma, Insulele Canare.

Lavă de pernă lângă Fasoula, ofiolitul Troodos, Cipru. Lava pernă este foarte comună pe Pământ, dar dificil de găsit, deoarece aproape toată se află pe fundul oceanului. Exemple pot fi găsite pe uscat, de obicei acolo unde fostul fund al oceanului este presat tectonic între două blocuri de crustă continentală.

Lavă de lavă scorojită de pe Etna, Italia. Deși are o lățime de 5 cm, cântărește doar 15 grame, deoarece este plin de bule de gaz (vezicule). Un tip similar de rocă cu o compoziție felsică este piatra ponce.

Câteodată, digurile sunt atât de apropiate unele de altele încât întregul afloriment este compus din ele. Acești diguri învelite din Cipru au alimentat cândva vulcanii de pe fundul oceanului.

Digurile sunt compuse din bazalt și diabaze. Diabaza nu este altceva decât bazalt cu granulație grosieră. Iată un contact între bazalt (în stânga) și diabaze în Cipru. Dike-ul bazaltic are granulație fină pentru că este mai tânăr și a fost răcit (a pierdut rapid căldură față de dike-ul de diabază din dreapta).

Columnele din bazalt sunt perpendiculare pe frontul de răcire. În acest caz este evident că bazaltul a format un tub (tunel de lavă umplut). Astfel de conducte sunt fenomene comune în insulele vulcanice și oferă o modalitate de extindere a vulcanului, deoarece magma poate curge pe distanțe mari în interiorul unor astfel de tuburi izolate termic înainte de a se solidifica. Tenerife, Insulele Canare.

Dike-urile și pragurile sunt adesea vizibile pe sol și pot deveni forme de relief notabile. Salisbury Crags din Edinburgh este un prag bazaltic.

Metamorfism și intemperii

Basaltul este compus în mare parte din minerale cu o rezistență redusă la intemperii. Prin urmare, bazaltul ca întreg tinde, de asemenea, să se dezintegreze mai repede decât granitul și alte tipuri de roci felsice. Magnetita este unul dintre cele mai rezistente minerale comune din bazalt și formează cea mai mare parte a nisipurilor minerale grele. Alte minerale se dezintegrează și își eliberează componentele în apă sub formă de ioni sau formează minerale argiloase. Fierul și aluminiul se numără printre cei mai puțin mobili ioni și, prin urmare, tind să formeze depozite de laterit îmbogățite în aceste elemente.

Basaltul se metamorfozează în mai multe tipuri diferite de roci, în funcție de presiune, temperatură și de natura compușilor volatili care reacționează cu mineralele din bazalt. Cele mai comune roci metamorfice cu protolit bazaltic sunt șisturile de clorit, amfibolitul, blueschistul și eclogitul.

Nisipul negru se formează în insulele vulcanice atunci când cuarțul și granulele biogene nu sunt disponibile. Iată o stâncă bazaltică și nisip negru în La Palma, Insulele Canare.

Schistul de clorit este o rocă ígnea mafică metamorfozată de grad scăzut, adesea cu un protolit bazaltic. Cloritul, mineral de silicat de foiță verde, purtător de fier, conferă rocii un clivaj în formă de tablă. Lățimea probei 13 cm.

Etimologie

Termenul „basanit” era deja folosit în antichitate, iar „bazalt” este probabil o transcriere greșită a lui basanit. Savantul german Agricola (Georg Bauer) a fost cel care a menționat pentru prima dată „bazalt” în 1546. El s-a referit la rocile columnare negre de la Stolpen (lângă Dresda, în Germania), care este într-adevăr bazalt, chiar și conform principiilor moderne de clasificare1.

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

.