PhDr. Mgr. Jeroným Klimeš, Ph.D. 2025-05-16
pro středoškolské studenty, popř. studenty negeologických oborů
Pokusím se sepsat svou zjednodušenou představu, jak jsem pochopil tuhnutí magmatu. Neručím za správnost. Nechejte si to zkontrolovat nějakým skutečným geologem/geochemikem.
V horninách si můžeme konečně udělat pořádek tím, že si je rozdělíme do tří šuplíků podle toho, jak vznikly:
Magmatické (vyvřelé) horniny - vyvřeliny
Plutonické (hlubinné) - utuhly pomalu ve velké hloubce
Intruzívní (žilné) - nacpaly se tlakem do žíly a tam utuhly
Vulkanické (sopečné) - vylezly až na povrch kolem sopek
Vulkanickosedimentární - vyletěly, vytekly ze sopky a usadily se
Sedimentární (usazené) horniny - usazeniny, sedimenty
Mechanické (klastické, úlomkovité) - suť
Chemické, chemogenní - třeba krápníky
Organogenní, biogenní - výkaly ptáků
Kaustobiolity (hořlavé sedimenty) - ropa, uhlí, rašelina
Metamorfované (přeměněné) horniny - metamorfity
Ty vznikly z předchozích dvou skupin tím, že se opětovně stlačily a natavily.
Lokální metamorfózy (kontaktní, dislokační, šoková)
Regionální metamorfóza
Jak už název napovídá, jen horniny magmatické, vyvřelé vznikají tuhnutím magmatu. Roztavená hornina čili magma totiž tuhne dost podobně jako nám v mrazáku tuhne voda na led. No a právě o těchto horninách bude teď naše povídání.
Bylo nebylo, v roztaveném magmatu se v nahodilých poměrech vznášely tyto rozpuštěné oxidy, popř. spíš samostatné ionty těchto prvků:
K2O, Na2O, CaO, MgO, Fe2O3, SiO2, Al2O3 aj.
Za vysokého tlaku a teploty v hloubce zemského kůry byly ale tyto ionty těžce rozhádané. Neměly se rádi a nijak se neslučovaly do molekul.
Čím více se ale magma dostávalo k povrchu, tím rychleji klesala jeho teplota. Iontům začala být zima, a tak začaly snít o tom, že se sdruží do skupinek podle toho, jak si rozumějí, a že si jako postaví klubovnu zvíci krystalu a hezky si ji zadýchají.
Bowenovo reakční schéma
Bowenovo reakční schéma popisuje, jak z chladnoucího magmatu se pomalu vylučují krystaly jednotlivých minerálů.
osa Y - dolu klesající teplota magmatu
osa X - světlé minerály vpravo, tmavé vlevo
Ukázalo se, že nejprve se takto dohodly ionty tohoto družstva: (Mg,Fe)2[SiO4] Tomuto zájmovému uskupení se dnes říká olivín a byly to první krystalky, které v chladnoucím magmatu vznikly. Jako první si dojely pro vítězství, a proto je na cílové rovince neomezovaly krystaly žádných jiných minerálů. Tvorba nových krystalů tohoto družstva přesto skončila záhy tím, když v magmatu došel alespoň jeden z jejich stavebních iontů: Mg, Fe, Si, nebo pokud teplota magmatu klesala rychleji, než stačily tyto krystaly narůst a postavit si své klubovny do sebevědomých rozměrů.
Nevlídná zima nepolevovala a i ty mrznoucí ionty, které doposud zavrhovaly představu kolektivního soužití, přeci jenom uznaly, že spolu se to lépe táhne a vytvořily další komunitu: CaAl2Si2O8, spíše známou pod označením sodno-vápenatý živec, plagioklas. To je relativně světlý, bílo-šedý minerál. A opět jeho krystaly vesele vznikaly, až došel některý z jejich stavebních iontů, nebo když teplota klesala příliš rychle. Přišly po olivínu jako druzí, ergo jejich krystaly omezuje olivín, ale ne jiné krystaly, které dosud ještě nezačaly vznikat. Prostě kdo dřív přijde, ten dřív krystalizuje.
Analogicky při dalším ochlazování vznikly ubytovny zvané:
Pyroxeny, silikátový polymer, třeba augit: (Ca,Mg,Fe2+)2Si2O6
Amfibol - rozmáchlá haciena olbřímých rozměrů: Ca2(Mg,Fe)4Al(Si7Al)O22(OH,F)2
Biotit (černá slída) K(Mg,Fe2+)3[(OH,F)2(Al,Fe3+)Si3O10], jak vidno nechtěl zůstat pozadu za amfibolem
Draselný živec, ortoklas už jen skromně paběrkoval, co zbylo: KAlSi3O8
Muskovit KAl2(AlSi3O10)(F,OH)2 - ten už musel hledat poslední škvírky, kam by se zasunul - prostě kdo pozdě chodí, má své krystaly deformované těmi krystaly, které vznikly před ním.
Příklad: Když vznikal tento velký, tmavý ambifol, byla kolem něho jen magmatická břečka, a tak měl místa dost a jak vidno i času dost, aby dorostl do těchto úctyhodných rozměrů. Po ambibolu z žhavé břečky, které dnes důstojně říkáme magma, vznikl růžový draselný živec ortoklas. Ten ale vzniká až za dlouho poté a při nižší teplotě, takže to na už vytvořený krystal amfibolu nemělo žádný vliv. Nacházíme jej takový, jak vyrostl ještě před vznikem živce.
A někdy se i stalo, že se vyplýtvaly všechny ionty/oxidy:
K2O, CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3 ap.,
ale v ještě pastovitě tekutém magmatu stále zůstaly jako poslední solitérní molekuly SiO2. Ty utuhly či vykrystalizovaly už samy. Proto každý geolog u vyvřelých hornin se především zajímá o to, zda v hornině zůstal či nezůstal volný, pozorovatelný křemen. Tento fakt rozhoduje o názvu horniny.
Když hlubinná vyvřelina má hodně křemene, tak vznikne vcelku světlá žula, ale když nemá, tak ve stejné hloubce a teplotě vzniká mnohem tmavší gabro.
Čím hlouběji vznikla magmatická čili vyvřelá hornina, tím pomaleji chladlo magma, tím větší vznikly krystaly jednotlivých minerálů a tím důsledněji vyžraly všechny potřebné oxidy pro sebe.
|
|
Gabro je bez křemene, převážně tmavé minerály, zásadité. Světlé pruhy jsou pravděpodobně krystaly nějakých živců, plagioklasů.
|
Zřetelně vidíme šedé krystaly křemene (Kř), takže je jedná o žulu. Této konkrétně se říká liberecká, protože se netěží v Košicích.
|
Zvětrávání, čili proces, který rozežírá krásné hory na bláto
Kyselé horniny mají málo zásaditých iontů (K, Ca, Mg, Fe), ale hodně kyselých, křemičitých (SiO2). Vznikají z nich tedy kyselé horniny mající málo jílů i málo živin, rostou na nich druhově chudá, po živinách dychtící společenstva rostlin. Mutatis mutandis to platí opak pro tmavé zásadité horniny. Podle nosa poznáš kosa, ale horninu poznáš i takto podle rostlin. Toť tajemství geobotaniků.
Krystaly křemene vytvoří křemenný písek a kameny, ze kterých v řece omletím vznikají oblázky. Křemenná zrníčka a valounky jsou velké, těžké, dál se nerozpadají, ani moc neodplavují (to umí pouze velké povodně).
Zcela jinou písničku ale slyšíme při zvětrávání od zásaditých iontů. Ty se při zvětrávání horniny stále drží zásady sdružování. Tentokrát ale poučeni krizovým vývojem se sdružují již do jílových minerálů, jako je např. kaolín, Al2Si2O5(OH)4.
Jíly se na rozdíl od zrníček křemene relativně dobře odplavují, takže záhy z pevniny zmizí a tvoří usazeniny v jezerech či mořích a my si z nich vyrábíme hrníčky či cihly.
Ještě rychleji mizí ze zvětralého povrchu hornin dobře rozpustné soli. Například NaCl, sůl kamenná, se po zvětrání horniny okamžitě odplavuje. U nás většinou směr Hamburg, kde v moři nadále kazí už tak dost nechutnou chuť vody a činní ji tak zcela nepitelnou. NaCl se bohužel ráchání v mořích líbí a žádný zpětný přesun na souš, pokud vím neplánuje. Tak musely vzniknout solivary a solné stezky, aby sůl kamenná našla cestu zpět na pevninu až do našich slánek.
Takže na souši zůstávají ty špatně rozpustné ionty - SiO2, Al2O3, Fe2O3, které když se náhodou dostanou na moře, tak kvůli této stejné nehezké povahové vlastnosti - špatné rozpustnosti - padají vzápětí na dno oceánů. To prudí hlavně mořský plankton, protože ten by rád zakousl něco málo železa, ale má smůlu - moře je na železo chudé - na rozdíl od souše.
Na souši bývají pouště od vody, ale takový oceán je zpravidla „poušť“ od železa. Na souši totiž narazíme na rezaté železo doslova na každém kroku - hnědá hlína, rezatá vana, ucpané potrubí.
Dopad kyselosti hornin na povahové vlastnosti sopek
Kdo četl Malého prince, ví, že i sopky mají své povahové vlastnosti. Podle antického filosofa Hippokrata povaha člověka vyplývá z rovnováhy či nerovnováhy tělesných šťáv. Nemůže tedy moc překvapit tvrzení, že povaha sopky vyplývá z nerovnováhy mezi křemenem (SiO2) a ostatními ionty, tedy šťávami jeho magmatu.
Stejně jako sůl napomáhá tání ledu tím, že snižuje jeho bod tání, tak i ionty v magmatu napomáhají tání křemene (fungují jako jakési pájidlo). V kyselém magmatu je vždy těchto iontů málo, takže tuhne při citelně vyšší teplotě.
Než se takové kyselé magma (budoucí ryolit) dostane na povrch, tak je už hodně zatuhlé, nerudné a dost často se zašprajcne kousek pod povrchem, a že jako dál fakt nepůjde. Tím vznikne dost nesnesitelné horninové pnutí, které rezultuje v bouřlivý výbuch, a hop, máme tu Vesuv, Pompeje, Krakatou, horu sv. Heleny, Etnu, Stromboli a všechny tyto strmé a výbušné sopky. To je tedy povaha magmatu, ze kterého v hloubce vzniká žula, ale na povrchu coby světlý ryolit ničí Pompeje a zřejmě svými výrony jedovatých plynů nám zákeřně zabijí Plinia staršího, autora první přírodovědné encyklopedie. To nepotěší.
Naproti tomu bazické, zásadité magma taje díky ostatním iontům zásadně při nižší teplotě. Bez větších horninových rozmíšek se dostává na povrch, kde se rozlévá do tvaru širokých a nízkých sopek, jaké najdeme třeba na Islandu. Široké jsou občas i názvy těchto sopek, třeba Eyjafjallajökull, Snæfellsjökull. Tu druhou sopku možná znáte z románu Julese Verna: Cesta do středu země, popř. Ludvíka Součka: Cesta slepých ptáků. Toto magma v hloubce vytvoří gabro a na povrchu tmavý čedič.
|
|
Plochá štítová sopka z poklidně vytékajícího čediče (bazické horniny) |
Strmá, výbušná sopka z kyselého magmatu, ryolitu |
Závěr závěrem - moudro k zapamatování od kocoura Mourrisona
Není šutr jako šutr... Proto až někdy uvidíte někde obkladový kámen - na budovách či v Metru, prohlédněte si krystaly jednotlivých minerálů a tipněte si, který vyrostl první a kdo jako druhý, třetí.
Za nápovědu děkuji:
www.wikipedia.cz
https://eluc.ikap.cz/lekce/hlubinne-horniny
a jiným geologům, kteří magmatu opravdu rozumějí, jako např. Vladimíru Bouškovi, z jehož zdařilé učebnice Geologie pro gymnasia jsem převzal nákres Bowenova schématu.
