Basalt

Basalt är en mycket vanlig mörkfärgad vulkanisk bergart som består av kalkplagioklas (vanligtvis labradorit), klinopyroxen (augit) och järnmalm (titanhaltig magnetit). Basalt kan också innehålla olivin, kvarts, hornblände, nefelin, ortopyroxen osv. Basalt är en vulkanisk motsvarighet till gabbro.

Basalt är vanligtvis svart eller mörkgrå och relativt saknar detaljer. Den består av mineralkorn som för det mesta inte kan särskiljas med blotta ögat. Basalt kan också innehålla vulkaniskt glas. Basalt kan innehålla fenokristaller (större kristaller inom finkornig grundmassa) och vesikler (hål som fyllts av vulkaniska gaser).

Svart färg får basalt av pyroxen och magnetit. Båda innehåller järn och detta är anledningen till att de är svarta. Så det är återigen järn som är ansvarigt för färgningen av basalt. Plagioklas, som volymmässigt vanligtvis är den viktigaste beståndsdelen, är oftast ljusgrå till färgen.

Basalt är en viktig bergart som förekommer i praktiskt taget varje tektonisk miljö. Basalt är helt klart den vanligaste vulkaniska bergarten på jorden och basaltiska bergarter (inklusive gabbro, diabas och deras metamorfoserade motsvarigheter) är de vanligaste bergarterna i jordskorpan2. Basalt är också vanligt förekommande på månen och andra steniga planeter i solsystemet.

Vad gör basalt så vanligt? Basalt är den ursprungliga beståndsdelen i jordskorpan från vilken nästan alla andra bergarter har utvecklats. Basalt bildas när mantelstenar (peridotit) börjar smälta. Stenar smälter på ett ojämnt sätt. Det betyder i princip att smältan som bildas har en annan sammansättning än ursprungsberggrunden. Naturligtvis kan det bara hända om bergarter smälter endast delvis, men det är precis vad som händer i den övre manteln. Den smälter delvis för att ge basaltisk magma som är mindre tät och stiger uppåt för att bilda ny oceanisk skorpa i mellanoceaniska ryggar eller vulkaner och intrusivämnen (dikes, sills) i många andra tektoniska regimer. Basalt är källan till andra mer utvecklade vulkaniska bergarter som dacit, rhyolit etc.

Basaltstenar nära La Palmas sydspets förvandlas långsamt till svart sand, vilket är typiskt för vulkaniska oceaniska öar.

Basaltprov som samlats in nära Giant’s Causeway, Nordirland. Provets bredd är 8 cm.

Gabbro är en grovkornig (intrusiv) motsvarighet till basalt. Det här gabbroprovet kommer från La Plama. La Palma är en oceanisk ö, men vissa delar av den är upphöjda och det finns djupa raviner som Caldera de Taburiente som skär djupt in i öns inre och gör att intrusiva bergarter som gabbro kan exponeras. Provets bredd 10 cm.

Basaltiska bergarter kan bära xenoliter från manteln. Här är en ljusgrön dunit xenolit inuti basalt från Hawai’i. Provets bredd 8 cm.

Basalt har en strikt kemisk definition. Den definieras i TAS-diagrammet som visas ovan. Basalt är en magmatisk bergart som innehåller mer än 45 och mindre än 52 procent SiO2 och mindre än fem procent totala alkalier (K2O + Na2O)3.

Närliggande bergarter som basaltisk andesit, basanit, picrit (picrobasalt), trachybasalt och till och med mer avlägsna bergarter som fonotephrit eller andesit kan ha ett mycket likartat utseende och kan i många fall lätt misstas för basalt.

Basalt är utbredd i många tektoniska regimer, men det finns små variationer i den kemiska sammansättningen som möjliggör en mer exakt klassificering. MORB är en akronym för ”mid-oceanisk ryggbasalt” och OIB för ”oceanisk öbasalt”. MORB är ett resultat av partiell smältning av den övre manteln som redan är återvunnen många gånger medan OIB åtminstone delvis kommer från en djupare del av manteln (djupa mantelplymer som matar heta punkter som Hawai’i eller Kanarieöarna) och är därför mindre utarmad på inkompatibla kemiska grundämnen.

Andesit liknar basalt men innehåller mer kiseldioxid och är generellt sett ljusare i färgen. Vita kristaller är plagioklasfenokristaller, men de innehåller mindre Ca och mer Na än vad plagioklas i basalt gör. Andesit är en mycket vanlig produkt av vulkanism i subduktionszonen. Santorini, Grekland. Provets bredd 7 cm.

Sammansättning

Genomsnittlig kemisk sammansättning av basalt bestämd genom 3594 kemiska analyser av basaltiska bergarter2 (siffrorna är massprocent, omräknade flyktiga-fria för att få en totalsumma på 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

Mineraler som är värdar för dessa kemiska grundämnen (den kemiska sammansättningen av magmatiska bergarter uttrycks traditionellt i oxider) är augit, plagioklas och titanhaltig magnetit. Dessa mineraler är svåra att påvisa eftersom de är för små för att synas i typisk basalt, men vissa basaltiska bergarter är porfyritiska (massor av porfyritiska bergarter kan ses här: porfyr) och visar en del av dessa mineraler fint (tyvärr dock inte magnetit).

Basaltporfyritisk sten från Isle of Mull, Skottland med många plagioklasfenokristaller. Stenen är 8 cm lång.

Porfyritisk basaltsten från Teneriffa. Fenokristaller är plagioklas (vit) och augit (svart). Provets bredd 14 cm.

Magnetitkristaller är alltid mikroskopiska i basalt, men ibland bildar de svarta ränder i ljus sand. Här finns tunga mineraler (mestadels magnetit) som en rest av vittring av basaltiska bergarter. White Park Bay, Nordirland.

Basaltisk sten (troligen basanit) från Caldera de Taburiente, La Palma. Svart är pyroxenaugit, orange är olivin eller närmare bestämt vad som är kvar av det. Orangea fläckar är tidigare olivinkristaller som nu består av en blandning av silikater och järnoxider som kallas iddingsit. Olivin är ett vanligt mineral i många basaltiska bergarter. Bildbredd 10 cm.

En annan basalt (kemiskt troligen picrobasalt) med mycket olivin (färskt olivin är ljusgrönt, men det blir mer och mer gult när det vittrar). Oahu, Hawai’i. Provets bredd 6 cm.

Basalt i fält

Subaerisk basalt bildar lavaströmmar eller pyroklastiska fält och koner. Två huvudtyper av basaltiska lavaströmmar är aa lava och pahoehoe lava.

Aa lava har grov rubblig oregelbunden skorpa medan pahoehoehoe är slät. Lavaskorpan av aa-typ är bruten i bitar medan pahoehoehoe behåller sin kontinuitet. Båda lavaströmtyperna är massiva under skorpan och detta massiva inre kan vara kolonnformigt. Kolumnerna är separerade från varandra genom smala sprickor som bildas genom att kallande basaltisk magma drar ihop sig. Sprickorna börjar bildas vid ytan och sprider sig djupare när lavan svalnar. Undervattensbasalt bildar vanligtvis kuddar. Kuddbasalt bildas som ett resultat av mycket snabb avkylning. Den yttre delen av den bildande kudden svalnar mycket snabbt i kontakt med kallt havsvatten medan den inre delen fortfarande fylls med smält lava.

Basalt bildar oftast lavaströmmar eftersom den är bland de minst viskösa magmatyperna och därför inte ger upphov till explosiva vulkanutbrott, men ibland bildas pyroklastiskt material när magman innehåller mer vulkaniska gaser. Basaltiska stenar kan slungas ut ur vulkaniska skorstenar som lapilli (singular: lapillus) och vulkaniska bomber. Basaltiska vulkaner matas av dikes (plana intrusiva bergarter som i stelnat tillstånd skär igenom andra bergarter) och sills (som liknar dikes men som i allmänhet är parallella med redan existerande bäddplan).

Basaltiska lavaströmmar från vulkanen Kilauea på Hawai’i.

Aa lava i förgrunden. La Palma, Kanarieöarna.

Pahoehoehoe lava (ropy lava). La Palma, Kanarieöarna.

Pillow lava nära Fasoula, Troodos ophiolit, Cypern. Pillow lava är mycket vanlig på jorden, men svår att hitta eftersom nästan all lava finns på havsbotten. Exempel kan hittas på land vanligtvis där tidigare havsbotten är tektoniskt pressad mellan två block av kontinentalskorpa.

Skoriaceous lapillus från Etna, Italien. Trots att den är 5 cm bred väger den bara 15 gram eftersom den är fylld av gasbubblor (vesikler). Liknande bergart med en felsisk sammansättning är pimpsten.

Ibland ligger diken så nära varandra att hela utskjutningen består av dem. De här skivformade dikena på Cypern gav en gång i tiden näring åt vulkaner på havsbotten.

Dikena består av basalt och diabas. Diabas är inget annat än grovkornig basalt. Här är en kontakt mellan basalt (till vänster) och diabas på Cypern. Den basaltiska vallen är finkornig eftersom den är yngre och blev nedkyld (den förlorade snabbt värme till diabasvallen till höger).

Skolumnerna i basalt är vinkelräta mot nedkylningsfronten. I det här fallet är det uppenbart att basalten bildade ett rör (fylld lavatunnel). Sådana kanaler är vanliga fenomen på vulkaniska öar och utgör ett sätt för vulkanen att förstora sig själv eftersom magma kan flöda långa sträckor inuti sådana termiskt isolerade rör innan den stelnar. Teneriffa, Kanarieöarna.

Dikes och sills är ofta synliga på marken och kan bli anmärkningsvärda landformer. Salisbury Crags i Edinburgh är en basaltisk sill.

Metamorfism och vittring

Basalt består till stor del av mineraler med liten motståndskraft mot vittring. Därför tenderar basalt som helhet också att sönderfalla snabbare än granit och andra felsiska bergarter. Magnetit är ett av de mest motståndskraftiga vanliga mineralerna i basalt och utgör huvuddelen av tunga mineralsandar. Andra mineraler sönderfaller och avger sina beståndsdelar till vatten som joner eller bildar lermineraler. Järn och aluminium är bland de minst rörliga jonerna och tenderar därför att bilda lateritavlagringar som är berikade på dessa grundämnen.

Basalt metamorfoserar till ett antal olika bergarter, beroende på tryck, temperatur och arten av flyktiga föreningar som reagerar med mineraler i basalt. De vanligaste metamorfa bergarterna med basaltisk protolit är kloritskiffer, amfibolit, blåskiffer och eklogit.

Svart sand bildas på vulkaniska öar när kvarts och biogena korn inte finns tillgängliga. Här är en basaltisk klippa och svart sand på La Palma, Kanarieöarna.

Khloritskiffer är en låggradig metamorfoserad mafisk magmatisk vulkanisk bergart, ofta med en basaltisk protolit. Det järnhaltiga gröna ark-silikatmineralet klorit ger skifferklyvning åt berget. Provets bredd 13 cm.

Etymologi

Uttrycket ”basanit” användes redan i antiken och ”basalt” är troligen en felaktig transkription av basanit. Det var den tyske forskaren Agricola (Georg Bauer) som först nämnde ”basalt” år 1546. Han hänvisade till svarta kolonnformade stenar från Stolpen (nära Dresden i Tyskland) som verkligen är basalt även enligt moderna klassificeringsprinciper1.

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.