II.3. Magmás kőzetek elnevezése, osztályozása
II.3.1. Magmás kőzetek nagyobb csoportokba sorolása
A magmás kőzetek elnevezése, osztályozása hagyományosan a petrográfiai megfigyeléseken és a kémiai összetételen alapul. A petrográfiai alapon történő elnevezés lehet pusztán kvalitatív megfigyelésen alapuló, de a pontosabb besoroláshoz mennyiségi, azaz kvantitatív elemzés szükséges. A kvalitatív jellemzés az alapanyag kristályok (nem a fenokristályok!) szabad szemmel is megfigyelhető méretén, a felzikus és mafikus ásványok viszonylagos mennyiségén alapul:
II.21. ábra – Magmás kőzetek szemcseméret szerinti osztályozása
További kvalitatív megfigyelés a kőzetalkotó ásványok két nagyobb csoportjának (mafikus, illetve felzikus) viszonylagos mennyisége. A magmás kőzetekben a lényeges elegyrészeket megjelenésük és összetételük alapján két csoportra különítjük el:
1, Színtelen (szálikus, felzikus) elegyrészek, amelyek Fe, Mg és Ti mentesek vagy ezeket az elemeket csak nagyon kis mennyiségben tartalmazzák; ennélfogva nincs vagy csak nagyon halvány a saját színük. Áttetszőek vagy átlátszóak. Ebbe a csoportba tartoznak a földpátok, földpátpótlók és a kvarc.
2, Színes (mafikus) elegyrészek, amelyek Fe, Mg és esetleg Ti-tartala számottevő.Ennek következtében színük sötét, elsősorban fekete vagy zöld, az olivin kivételével nem vagy csak nagyon kevéssé áttetszőek. Ide tartozik az olivin, piroxén, amfibol, biotit és az opakásványok (pl. Fe-Ti oxidok).
A színindex (M') a színes (mafikus) ásványok teljes kőzethez viszonyított térfogatszázalékát jelenti. A színindex szempontjából azonban a modális összetételen alapuló rendszerezésnél (Streckeisen-rendszer) az M csoportba sorolt színtelen ásványok (muszkovit, apatit, kalcit) nem tartoznak a mafikus ásványok közé. A színindex alapján a kőzeteket négy csoportra osztjuk:
II.22. ábra – Magmás kőzetek színindex szerinti osztályozása
A kvalitatív megfigyelések nem adnak pontos besorolást, a magmás kőzetek elnevezéséhez mérhető, számszerűsítő tulajdonságok szükségesek. Ilyen a kőzet modális, azaz kimérhető ásványos összetétele és a teljes kőzet főelem kémiai összetétele.
Első megközelítésben a főelem kémiai összetétel alapján sorolhatjuk nagyobb csoportokba a magmás kőzeteket.
Az egyik legrégibb osztályozási szempont az SiO2-tartalom (ez nem összetévesztendő a kvarc-tartalommal, ebben az esetben a kémiai elemzés során meghatározott szilícium-dioxid koncentrációról van szó!), ami alapján 4 nagy csoport különíthető el:
II.23. ábra – Magmás kőzetek osztályozása az SiO2-tartalom alapján
Ezek a furcsának hangzó elnevezéseket feltehetően Elie de Beamont használta először 1847-ben, amikor úgy gondolták, hogy a szilícium-dioxid tartalmat ’kovasav’ tartalomként írták le. Így, amelyik kőzet jelentős SiO2-t tartalmazott, azaz nagy ’kovasav’ tartalma volt, azt savanyúnak nevezték el, aminek az ellenpárja a bázisos, így ezzel a jelzővel illették a kis SiO2-tartalmú magmás kőzeteket. Bár a ’kovasav’ elnevezés nyilvánvalóan nem helyes, mégis ezek a jelzők mélyen beívódtak a magmás kőzetek felosztásába és így a mai napig általánosan használt. Sokan azonban ehelyett inkább az ultramafikus-mafikus-felzikus elnevezéseket használják, ami közé megtartják az intermedier nevet is. Fontos látnunk azonban, hogy az egyik a színindexen alapul, a másik a kémiai összetételen, ezért pl. a bázisos és mafikus, vagy az ultrabázisos és ultramafikus elnevezések nem szinonimák.
A négy fő magmás kőzetcsoportra a következők jellemzők:
Ultrabázisos kőzetek: SiO2 <45%. Uralkodó elemek az Mg, Fe és Ti. Kőzetalkotó ásványai a színes szilikátok (olivin, piroxén, amfibol, esetleg csillám) és a gyakran jelentős mennyiségű opakásványok (Fe-Ti oxidok). Az ebbe a csoportba tartozó kőzetek színe sötét, sűrűsége igen nagy.
Bázisos kőzetek: SiO2 = 45-52%. Jelentős mennyiségben van jelen az Fe, azonban a Mg mennyisége jelentősen csökken. Ezzel együtt az Al- és a Ca-tartalom az ultrabázisos kőzetekhez képest nagyobb. Kőzetalkotó ásványaik között, ennek megfelelően, megjelenik a Ca-gazdag plagioklász, a színes elegyrészek közül elsősorban piroxén és olivin fordul elő, a kőzetek ritkán amfibolt is tartalmazhatnak. Általában sötét színűek, sűrűségük nagy.
Neutrális/intermedier kőzetek: SiO2 = 52-63%. A bázisos kőzetekhez viszonyítva csökken a Mg, Fe, Ca jelentősége, ugyanakkor az Al-tartalom nagyobb. Lényeges elemmé válik a Na, és részben a K-tartalom. Lényeges elegyrészeik a Ca-Na plagioklász, egyes típusokban a káliföldpát. A színes elegyrészek közül elsősorban amfibol fordul elő, de megtalálható a piroxén és a biotit is. A kőzetek sűrűsége közepes, színe általában közepesen sötét.
Savanyú kőzetek: SiO2 >63%. Az Mg, Fe, ás a Ca tartalom alapvetően kicsi, uralkodó elemeik a Na, K, és Al (természetesen az Si mellett). A kőzet lényeges elegyrészei a kvarc, a káliföldpát, a Na-gazdag plagioklász, a biotit és az amfibol. A kőzetek világosak, sűrűségük kicsi.
További csoportosítási lehetőség egyes ásványok jelenléte, ami párosulhat a kémiai összetétel jellemzőivel is.
Azokat a magmás kőzeteket, amelyekben a mafikus ásványokat alkáli piroxének (egirinaugit, egirin) és/vagy alkáli amfibolok (arfvedsonit, riebeckit) alkotják, a felzikus elegyrészek pedig Na- és/vagy K-gazdag ásványok (káliföldpát vagy földpátpótlók) alkáli magmás kőzeteknek nevezzük. Ezeket a kőzeteket részben az ásványos összetétel, részben a főelem kémiai összetétel alapján, a szilícium-telítettség szerint bontjuk további csoportokra. Fontos hangsúlyozni, hogy a Si-telítettség nem azonos a kőzet SiO2-tartalommal. A fonolit SiO2koncentrációja például 58-60 tömeg% is lehet, mégis Si-telítetlen kőzet, mivel igen magas az alkália-tartalma és a kőzetben földpátpótlók fordulnak elő. A Si-telítettség tehát azt jelenti, hogy van-e elegendő SiO2-tartalom telített ásványok, pl. földpátok vagy éppen ortopiroxén kristályosodására. Amennyiben nincs, akkor ezen ásványok helyett részben más ásványok jelennek meg, mint például az ortopiroxén helyett az olivin, a földpátok helyett a nefelin és leucit, azaz földpátpótlók.
Ez utóbbi esetben Si-telítetlenségről beszélünk.
SiO2-re nézve telített ásványok azok, amelyek kristályosodásuk során nem képesek további SiO2-t felvenni, és ezáltal új ásvánnyá alakulni. Akkor képződnek, ha a magma képződésükhöz megfelelő mennyiségű vagy többlet SiO2-vel rendelkezik. Ez utóbbi esetben a magmából telített ásványok mellett kvarc is kristályosodik (pl. földpátok, piroxén, csillámok stb.)
SiO2-re nézve telítetlen ásványok (nefelin, leucit, olivin, szodalitfélék, analcim stb.) olyan magmából képződnek, amelyben nincs elég SiO2 ahhoz, hogy csak telített ásvány képződjön. Amennyiben kristályosodásuk során valamilyen okból kifolyólag a magma SiO2-ben dúsul, annak felvételével - részben vagy egészben - telített ásvánnyá alakulnak. Pl.:
Mindezek alapján az alkáli magmás kőzeteket az alábbi három csoportra osztjuk:
1, Si-telítetlen alkáli kőzetek azok, amelyekben telítetlen ásvány van, az esetlegesen előforduló telített ásványok mellett. A fentiekből következik, hogy ezekben a kőzetekben elsődleges, magmából kikristályosodó kvarc nem lehet.
2, A Si-telített alkáli kőzetekben csak telített ásványok vannak, nincs bennük sem telítetlen ásvány, sem elsődleges kvarc.
3, Si-túltelített alkáli kőzetek azok, amelyekben telített ásványok mellett elsődleges kvarc is előfordul telítetlen ásványok ezekben a kőzetekben nincsenek.
Ezt a besorolást a főelem geokémiai adatok alapján számszerűsíthetjük, illetve van olyan eset, amikor csak ezekből az adatokból következtethetünk a Si-telítettségre, mivel a magma nem teljesen kristályosodott ki és egy része kőzetüvegként szilárdult meg. Ekkor a főelem kémiai összetételből számított CIPW norma értékek alapján soroljuk be e csoportokba a magmás kőzetet:
1, Si-telítetlen alkáli kőzet: normatív nefelint és/vagy leucitot tartalmaz
2, Si-telített alkáli kőzet: nem tartalmaz sem normatív nefelint és/vagy leucitot, sem normatív kvarcot.
3, Si-túltelített alkáli kőzet: normatív kvarcot tartalmaz.
A szilíciumgazdag kőzetek (pl. gránitok, riolitok) esetében az alumínium-tartalomnak is jelentős szerepe van, így ezek esetében a következő, alapvetően főelem kémiai összetételen alapuló Al-telítettségi csoportokat különítenek el: peralumíniumos, metalumíniumos, peralkáli. A felosztás alapja az Al2O3/(K2O + Na2O + CaO) arány, ahol az egyes oxidok nem tömeg%-os, hanem moláris (molszázalék) mennyiségben vannak kifejezve. Az egyes csoportok meghatározása a következő:
Peralumíniumos: viszonylag Al-gazdag (Al-túltelített) kőzetek: Al2O3/(K2O + Na2O + CaO) arány > 1; a földpátok és a földpátpótlók, mint fő Al-tartalmú ásványok mellett a kőzetben Al-gazdag színes elegyrészek, illetve akcesszóriák fordulnak elő: muszkovit, Al-gazdag biotit, esetenként kordierit, szillimanit, andaluzit, ritkán korund, topáz, turmalin, almandin-spessartin gránát
Metalumíniumos: Al-ban viszonylag szegény (Al-telítetlen kőzetek), azaz Al2O3/(K2O + Na2O + CaO) arány <
1, azonban az Al2O3/(K2O + Na2O) arány > 1, vagyis alkáliákban is viszonylag szegény kőzetek. Az Al-t a színes elegyrészek közül a hornblende tartalmazza, a biotit Al-szegény. Gyakori a titanit.
Peralkáli: Al-ban viszonylag szegény, (Al-telítetlen kőzetek), azaz Al2O3/(K2O + Na2O + CaO) arány < 1, azonban az Al2O3/(K2O + Na2O) arány < 1, vagyis alkáliákban viszonylag gazdag kőzetek. Az Al-tartalmú ásványok a földpátok és földpátpótlók mellett alkáli színes elegyrészek, vagyis alkáli piroxén (egirin), alkáli amfibol (pl.
riebeckit, richterit, enigmatit) fordulnak elő a kőzetben.
A magmás kőzetek nagyvonalú kémiai felosztásában fontos megjegyeznünk, hogy bár sokan használják a mészalkáli és tholeiites jelzőt, ezek nem kőzetcsoport kategóriák, hanem magma differenciációs trendek. Ezért nem javasolt ezeknek a jelzőknek a használata magmás kőzetek csoportjainak elkülönítésében.
A magmás kőzetek pontos nevét kétféle módszerrel adhatjuk meg. A mélységi magmás kőzeteket a mikroszkópos vizsgálat modális ásványösszetétel meghatározása alapján osztályozzuk. Az ásványok viszonylagos mennyiségét – pontszámlálós – eljárással határozzuk meg. A vulkáni kőzetek esetében ez a módszer nem ad pontos eredményt, mivel e kőzetek alapanyagának ásványai sok esetben még mikroszkóp használatával sem ismerhetők fel, sőt számos esetben az alapanyagot kőzetüveg alkotja. Ebben az esetben a kőzet teljes főelem összetételén, ezen belül is az SiO2, illetve az összalkáli, azaz az Na2O+K2O tartalom alapján történik az elnevezés.