6. Μαγματογενή ή πυριγενή πετρώματα

Transcript

1 6. Μαγματογενή ή πυριγενή πετρώματα Τα μαγματογενή η πυριγενή πετρώματα σχηματίζονται μέσω της ψύξης του μάγματος, ενός φυσικού τηγμένου πυριτικού υλικού υψηλής θερμοκρασίας, στο εσωτερικό ή στην επιφάνεια της γης. Το μάγμα είναι λιωμένο πετρολογικό υλικό που σχηματίζεται στο εσωτερικό της γης, αποτελείται κυρίως από πυριτικά άλατα και είναι πλούσιο σε πτητικά στοιχεία. Κύρια συστατικά των πυριγενών πετρωμάτων είναι τα πυριτικά ορυκτά και ο Χαλαζίας. Τα κύρια συστατικά συνοδεύονται σχεδόν πάντα από τα δευτερεύοντα ή επουσιώδη συστατικά. Τα κύρια συστατικά παίζουν σημαντικό ρόλο στην αναγνώριση ενός πετρώματος και κατά κανόνα (υπάρχουν και εξαιρέσεις) αποτελούν την ορυκτολογική του πλειοψηφία. Τα επουσιώδη ορυκτά, λόγω της μικρής τους ποσοτικής συμμετοχής, δε διαδραματίζουν σαφή ρόλο στην ταξινόμηση ενός πετρώματος, ωστόσο πολλές φορές καθορίζουν το όνομα του. Ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε SiO 2 τα πετρώματα χωρίζονται παραδοσιακά σε υπερβασικά (SiO 2 <45%), βασικά (SiO %), ενδιάμεσα ή ουδέτερα (SiO %) και όξινα (SiO 2 > 66%). Τα κύρια συστατικά τoυς χωρίζονται σε δύο ομάδες: α) τα ανοικτόχρωμα φελσιτικά ή σιαλικά ορυκτά, που είναι πλούσια σε SiO 2 και αποτελούνται κυρίως από πυριτικά άλατα του Ca-Na-K (διάφοροι Άστριοι, Χαλαζίας) και τα μελανόχρωμα μαφικά ή φεμικά ορυκτά που είναι φτωχά σε SiO 2 και αποτελούνται από πυριτικά άλατα του Mg-Fe-Ca (Ολιβίνης, Πυρόξενος, Κεροστίλβη και Βιοτίτης). Αντιστοίχως τα πετρώματα διακρίνονται σε λευκοκρατικά, μεσοκρατικά και μελανοκρατικά ή υπερμαφικά. Όσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα του μάγματος σε SiO 2 τόσο περισσότερα ανοικτόχρωμα ορυκτά θα περιέχει το σχηματιζόμενο πέτρωμα, ενώ όσο μειώνεται το SiO 2 στο μάγμα θα αυξάνεται αντίστοιχα η παρουσία των μελανόχρωμων συστατικών με συνέπεια να προκύπτει ένα σκούρο πέτρωμα. Το χρώμα δηλαδή των πετρωμάτων προδίδει τη χημική τους σύσταση. Τα λευκοκρατικά πετρώματα έχουν όξινο και μελανοκρατικά πετρώματα έχουν βασικό χημικό χαρακτήρα. Ανάλογα με τον τόπο της ψύξης τους τα πετρώματα διακρίνονται σε πλουτωνικά, φλεβικά και ηφαιστειακά. Πλουτωνίτες ή Πλουτωνικά Πετρώματα Χαρακτηρίζονται και πετρώματα βάθους ή πετρώματα διείσδυσης. Σχηματίζονται μέσω αποκρυστάλλωσης μεγάλων λιωμένων μαζών σε βάθος 2 έως 15 km στο εσωτερικό της γης. Αυτοί οι τεράστιοι γεωλογικοί σχηματισμοί βρέθηκαν στην επιφάνεια της γης εξαιτίας της αποσάθρωσης και διάβρωσης των υπερκειμένων στρωμάτων τους. 6-1

2 Environmental Engineering Geology Ηφαιστίτες ή ηφαιστειακά πετρώματα Ονομάζονται και πετρώματα έκχυσης. Σχηματίζονται από μάγμα το οποίο εγκαταλείπει το χώρο δημιουργίας του στο εσωτερικό της γης και ανερχόμενο φθάνει με μορφή λάβας ως την επιφάνεια, όπου ψύχεται και στερεοποιείται. Η πήξη δηλαδή πραγματοποιείται σε ηφαιστειακές συνθήκες και σε αντίθεση με τους πλουτωνίτες η παρατήρηση των πετρωμάτων από τους Γεωλόγους είναι εφικτή ακόμη και τη στιγμή της δημιουργίας τους. Φλεβικά Πετρώματα Μία ενδιάμεση θέση μεταξύ των πλουτώνιων και των ηφαιστειακών πετρωμάτων καταλαμβάνουν τα φλεβικά πετρώματα, τα οποία σχηματίστηκαν όταν το μητρικό τους μάγμα, ανερχόμενο προς την επιφάνεια της γης, εγκλωβίστηκε και στερεοποιήθηκε σε ρωγμές και σήραγγες του ιδίου ήδη πηγμένου μάγματος ή διαφόρων πετρωμάτων. Η εικ. 6.1 παρουσιάζει τη γεωλογική θέση όλων των μαγματογενών πετρωμάτων. ΗΦΑΙΣΤΕΙΟ ΜΗΤΡΙΚΟ ΜΑΓΜΑ Εικ.6.1: Μαγματογενή πετρώματα και οι εμφανίσεις τους. 6-2

3 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα 6.1 Ταξινόμηση πλουτώνιων και ηφαιστειακών πετρωμάτων Μία αξιόπιστη και λεπτομερής ταξινόμηση και ομαδοποίηση των μαγματογενών πετρωμάτων, μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο μέσω αξιοποίησης της ορυκτολογικής τους σύστασης ή του χημικού τους χαρακτήρα ή και των δύο παραπάνω παραγόντων ταυτόχρονα. Εξαιτίας της μεγάλης σημασίας των Αστρίων κάθε ορυκτολογική κατηγοριοποίηση των πετρωμάτων βασίζεται στην παρουσία ή μη αυτών των ορυκτών. Όσο περισσότερο SiO 2 περιέχει ένα πέτρωμα τόσο περισσότερο Ορθόκλαστο θα υπάρχει σε αυτό, ενώ ως Πλαγιόκλαστο θα κυριαρχεί ο Αλβίτης, και θα ελαττώνεται το ποσοστό των μελανόχρωμων συστατικών Μέθοδος IUGS Η IUGS (International Union of Geological Sciences) επέλεξε και επεξεργάστηκε την ορυκτολογική ταξινόμηση των πλουτώνιων, ηφαιστειακών και φλεβικών πετρωμάτων. Έτσι τα πυριγενή πετρώματα ταξινομούνται βάσει της ποσοτικής ορυκτολογικής τους σύστασης (modal classification). Η μέθοδος IUGS χρησιμοποιεί τη διτριγωνική παράσταση QAPF (Εικ. 6.3). Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο αναγνωρίζονται και μετρούνται στο μικροσκόπιο μερικές εκατοντάδες κόκκων και κατόπιν υπολογίζεται η ποσοστιαία συμμετοχή κάθε ορυκτού. Η απόλυτη εφαρμογή αυτής της μεθόδου στους ηφαιστίτες δυσχεραίνεται από το γεγονός ότι αυτοί αποτελούνται από ψιλόκοκκα και υαλώδη ορυκτά με αποτέλεσμα να μην μπορούν να καταμετρηθούν εύκολα. Σ αυτήν την περίπτωση σημαντικό ρόλο παίζει συχνά στην ταξινόμηση ενός πετρώματος η χημική του σύσταση και μέσω αυτής υπολογίζεται μια θεωρητική ορυκτολογική σύσταση (normative mineral composition) ενώ το όνομα του πετρώματος βασίζεται σε κάποια ορυκτά «οδηγούς» που υπάρχουν στη σύστασή του. Η ταξινόμηση των πλουτώνιων και ηφαιστειακών πετρωμάτων με τη μέθοδο IUGS βασίζεται στο χρωματικό δείκτη Μ (η κατ όγκο ποσοστιαία περιεκτικότητα ενός πετρώματος σε μελανόχρωμα (μαφικά) ορυκτά (Βιοτίτης, Αμφίβολος, Πυρόξενος, ολιβίνης) συμπεριλαμβανομένων όλων των αδιαφανών ορυκτών (Μαγνητίτης, Ιλμενίτης, Ζιρκόνιο, Απατίτης κτλ) καθώς επίσης και των μη πυριτικών χημικών ενώσεων). Τα πετρώματα που έχουν Μ μεγαλύτερο από 90 ονομάζονται υπερμαφικά και ταξινομούνται ξεχωριστά με τη χρήση της τριγωνικής παράστασης με Ολιβίνη Ορθοπυρόξενο Κλινοπυρόξενο στις κορυφές (Εικ. 6.2). Ονομάζονται δε βάσει του ορυκτού που κυριαρχεί σ αυτά (Περιδοτίτης, Πυροξενίτης κτλ.). 6-3

4 Environmental Engineering Geology Εικ. 6.2 Ειδική ταξινόμηση των υπερμαφιτών (α): Πυρόξενιτών, Περιδοτιτών και υπερμαφιτών. (β), (γ): Γάββρων. Πετρώματα με Μ<90 ταξινομούνται ανάλογα με την ποσοστιαία περιεκτικότητά τους σε λευκόχρωμα ορυκτά με τη χρήση των ομάδων Α (Άστριοι Αλκαλίων δηλαδή Ορθόκλαστο, Μικροκλινής, Σανίδινο και Αλβίτης), Ρ (υπόλοιπα Πλαγιόκλαστα δηλαδή από Ολιγόκλαστο έως Ανορθίτη), Q (Χαλαζίας) και F (Εκπρόσωποι Αστρίων ή Αστριοειδή ορυκτά δηλαδή Νεφελίνης, Λευκίτης, Ανάλκιμο κτλ.). Επειδή τα συστατικά Q και F είναι αδύνατο να συνυπάρχουν σε ένα πέτρωμα χρησιμοποιείται η QAPF-Διτριγωνική παράσταση κατά Streckeisen (Εικ. 6.3) για να είναι εφικτή η αξιολόγηση όλων των συστατικών ενός πετρώματος 6-4

5 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Εικ. 6.3: Διτριγωνική παράσταση κατά Streckeisen Για την τοποθέτηση ενός λευκοκρατικού (Μ < 90%) πετρώματος στο διάγραμμα QAPF υπολογίζεται το άθροισμα Q + A + P = 100 (για πετρώματα με Χαλαζία, επάνω τρίγωνο) ή A + P + F = 100 (για πετρώματα με Αστριοειδή, κάτω τρίγωνο). Κάθε πεδίο της QAPFδιτριγωνικής παράστασης αντιστοιχεί σε μια ομάδα πετρωμάτων. Η ταξινόμηση των φλεβικών πετρωμάτων διαφέρει από την ταξινόμηση των πλουτώνιων και ηφαιστειακών πετρωμάτων. Τα φλεβικά πετρώματα έχουν ιδιαίτερη ορυκτολογική σύσταση, ξεχωριστό χημικό 6-5

6 Environmental Engineering Geology χαρακτήρα και δική τους χαρακτηριστική δομή, διακρίνονται σε λευκοκρατικά, μεσοκρατικά και μελανοκρατικά. Στα λευκοκρατικά ανήκουν οι λεπτόκοκκοι Απλίτες και οι χονδρόκοκκοι Πηγματίτες, ενώ τα Μεσο- έως Μελανοκρατικά ονομάζονται Λαμπροφύρες CIPW-Σύστημα και Τιμές NIGGLI Όπως φαίνεται και από τους πίνακες 6.1, 6.2 και 6.3 ο χημικός χαρακτήρας των πετρωμάτων εκφράζεται με την ποσοστιαία σύστασή του σε οξείδια συγκεκριμένων μετάλλων. Όπως η ορυκτολογική έτσι και η χημική σύσταση κυμαίνεται μεταξύ κάποιων ορίων. Έτσι τα χημικά στοιχεία, ανάλογα με την παρουσία τους στα πετρώματα, χωρίζονται σε κύρια, δευτερεύοντα και ιχνοστοιχεία. Το μεγαλύτερο μέσο όρο τιμών μέσα στα πετρώματα κατέχει με διαφορά το SiO 2 με τιμές από 51% στους Βασάλτες και 72% στους Γρανίτες. Η μέση τιμή του Al 2 O 3 στα περισσότερα μαγματικά πετρώματα κυμαίνεται μεταξύ 10 και 20%, του MgO μεταξύ 0,3 και 30%, του FeO + Fe 2 O 3 μεταξύ 4 και 12%, του CaO μεταξύ 0,5 και 12%, του Κ 2 O μεταξύ 0,2 και 6%, του Νa 2 O μεταξύ 0,5 και 9%. Οι τιμές των υπόλοιπων οξειδίων είναι πολύ μικρές. Η κατανομή των χημικών στοιχείων μέσα στα πετρώματα δεν είναι τυχαία. Παρατηρείται ότι πετρώματα με υψηλή περιεκτικότητα σε SiO 2 εμφανίζουν υψηλή περιεκτικότητα Αλκαλίων και χαμηλή περιεκτικότητα Mg και Ca. Γι αυτό και η χημική σύσταση ενός πετρώματος προδίδει την προέλευσή και το παρελθόν του. Μεταξύ των πληρέστερων συστημάτων χημικής ταξινόμησης των πετρωμάτων είναι το σύστημα CIPW (αρχικά των ονομάτων των Αμερικανών Πετρολόγων Gross, Iddings, Pirsson και Washington). Την βάση αυτού του συστήματος αποτελεί μια ομάδα προδιαγραφών, με τις οποίες από τη χημική ανάλυση ενός πετρώματος υπολογίζεται η θεωρητική ορυκτολογική του σύσταση και εκφράζεται σε συγκεκριμένα «στάνταρ ορυκτά» (πίνακας 6.1). Το σύστημα των «μαγματικών τύπων» του P. NIGGLI παριστάνει την ταξινόμηση των πυριγενών πετρωμάτων ανάλογα με τη χημική σύσταση αντίστοιχων μαγματικών τύπων. Οι θεωρητικοί αυτοί τύποι μαγμάτων δεν επιτρέπουν βέβαια συγκρίσεις με τα πραγματικά μάγματα της γης, δηλαδή η πραγματική ορυκτολογική σύσταση παραμένει και εδώ εκτός χρήσης. Με αυτό το σύστημα επιτυγχάνεται ο χαρακτηρισμός των μαγμάτων σε γαββρικά, διοριτικά και γρανιτικά καθώς επίσης και η διάκριση των πετρωμάτων, ανάλογα με τα πετροχημικά τους δεδομένα, 6-6

7 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα σε τρεις κύριες σειρές: την Ca-αλκαλική, την Νa-αλκαλική και την K- αλκαλική σειρά. Τη βάση για τον υπολογισμό των τιμών NIGGLI συνιστά, όπως και στο σύστημα CIPW, η χημική σύσταση σε μορφή οξειδίων των στοιχείων. Πίνακας 6.1: Στάνταρ ορυκτά του συστήματος CIPW Ο Ρ Υ Κ Τ Ο Σ Υ Μ Β Ο Λ Ο Μ Ο Ρ Ι Α- ΧΗΜΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ Φελσιτικά Ορυκτά Χαλαζίας Κορούνδιο Ορθόκλαστα Αλβίτης Ανορθίτης Λευκίτης Νεφελίνης Καλιοφιλίτης Q C or ab an lc ne kp SiO 2 Al 2 O 3 K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 Na 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 CaO Al 2 O 3 2SiO 2 K 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 Na 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 K 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 Φεμικά Ορυκτά Διοψίδιος Βολλαστονίτης Υπερσθενής Ολιβίνης Ακμίτης Μαγνητίτης Αιματίτης Ιλμενίτης Απατίτης Σιδηροπυρίτης Ασβεστίτης di wo hy ol ac mt hm il ap pr cc CaO (Mg,Fe)O 2SiO 2 CaO SiO 2 (Mg,Fe)O SiO 2 2(Mg,Fe)O SiO 2 Na 2 O Fe 2 O 3 4SiO 2 FeO Fe 2 O 3 Fe 2 O 3 FeΟ TiO 2 E(3CaO P 2 O 5 ) FeS 2 CaO CO 2 Αρχικά υπολογίζεται η σύσταση του πετρώματος σε στάνταρ ορυκτά και κατόπιν αυτή χρησιμοποιείται για την κατάταξη του σε κατηγορίες, ομάδες, υποομάδες κτλ. Όπως φαίνεται από τον πίνακα 6.1 ο χημικός χαρακτήρας των πετρωμάτων εκφράζεται σε οξείδια των στοιχείων. Οι πίνακες 6.2 και 6.3 δείχνουν το μέσο όρο της σύστασης των πλουτώνιων και ηφαιστειακών πετρωμάτων αντίστοιχα σε οξείδια διαφόρων στοιχείων. 6-7

8 Environmental Engineering Geology ΟΞΕΙΔΙΟ ΠΕΡΙΔΟΤΙΤΗΣ ΓΑΒΒΡΟΣ ΔΙΟΡΙΤΗΣ ΓΡΑΝΟΔΙΟΡΙΤΗΣ ΓΡΑΝΙΤΗΣ SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 FeO MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O 5 H 2 O 43,54 0,81 3,99 2,51 9,84 0,21 34,02 3,46 0,56 0,25 0,05 0,76 48,36 1,32 16,84 2,55 7,92 0,18 8,06 11,07 2,26 0,56 0,24 0,64 51,86 1,50 16,40 2,73 6,97 0,18 6,12 8,40 3,36 1,33 0,35 0,80 66,88 0,57 15,66 1,33 2,59 0,07 1,57 3,56 3,84 3,07 0,21 0,65 72,08 0,37 13,86 0,86 1,67 0,06 0,52 1,33 3,08 5,46 0,18 0,53 ΣΥΝΟΛΟ Πίνακας 6.2: Μέσος όρος της χημικής σύστασης επιλεγμένων πλουτωνικών πετρωμάτων σε οξείδια στοιχείων (κατά Nockolds, 1954) ΟΞΕΙΔΙΟ ΒΑΣΑΛΤΗΣ ΑΝΔΕΣΙΤΗΣ ΔΑΚΙΤΗΣ ΡΥΟΛΙΘΟΣ ΦΩΝΟΛΙΘΟΣ SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 FeO MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O 5 H 2 O 50,83 2,03 14,07 2,88 9,05 0,18 6,34 10,42 2,23 0,82 0,23 0,91 54,20 1,31 17,17 3,48 5,49 0,15 4,36 7,92 3,67 1,11 0,28 0,86 63,58 0,64 16,67 2,24 3,00 0,11 2,12 5,53 3,98 1,40 0,17 0,56 73,66 0,22 13,45 1,25 0,75 0,03 0,32 1,13 2,99 5,35 0,07 0,78 56,90 0,59 20,17 2,26 1,85 0,19 0,58 1,88 8,72 5,42 0,17 0,96 ΣΥΝΟΛΟ Πίνακας 6.3: Μέσος όρος της χημικής σύστασης επιλεγμένων ηφαιστειακών πετρωμάτων σε οξείδια στοιχείων (κατά Nockolds, 1954) 6-8

9 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα 6.2 Πλουτωνικά πετρώματα Κατά την ψύξη των πλουτώνιων πετρωμάτων στο εσωτερικό της γης η αποκρυστάλλωση των ορυκτών ακολουθεί κάποιους σταθερούς νόμους. Έτσι τα διάφορα ορυκτά σχηματίζονται βάσει της θερμοκρασίας τήξης τους, δηλαδή ορυκτά που έχουν υψηλό σημείο τήξης αποκρυσταλλώνονται πρώτα, αντίθετα ορυκτά με χαμηλό σημείο τήξης σχηματίζονται τελευταία. Η διαδικασία αυτή είναι γνωστή στη Γεωλογία ως «Κλασματική κρυστάλλωση». Επίσης κατά την σταδιακή ψύξη ενός μάγματος που περιέχει όλα τα πιθανά συστατικά, συμπεριλαμβανομένου και του H 2 O κρυσταλλώνονται αρχικά τα δυσδιάλυτα μεταλλεύματα (Μαγνητίτης, Ιλμενίτης, διάφορα σουλφίδια) και άλλα σπάνια επουσιώδη ορυκτά (accessory minerals). Με την προχωρημένη πτώση της θερμοκρασίας αρχίζει ο σχηματισμός των σημαντικών πετρογενετικών πυριτικών ορυκτών. Τα μελανόχρωμα (μαφικά) συστατικά κρυσταλλώνονται με την ακολουθία Ολιβίνης, Πυρόξενος, Αμφίβολος και Βιοτίτης (Εικ. 6.4). Στην αρχή σχηματίζονται δηλαδή τα φτωχά σε SiO 2 συστατικά (Ολιβίνης, Πυρόξενος). Λόγω της μικρής κατανάλωσης SiO 2 στο μάγμα υπάρχει περίσσεια αυτής της ουσίας και έτσι προκαλείται η κρυστάλλωση των πλούσιων σε SiO 2 Αμφιβόλων και Βιοτίτη. Εικ. 6.4: Σειρά κρυστάλλωσης των ορυκτών από το μάγμα Παράλληλα με τα μαφικά συστατικά αρχίζει και ο διαχωρισμός των φελσιτικών (ανοικτόχρωμων) συστατικών, των Αστρίων (εικ. 6.4). Και εδώ αποκρυσταλλώνεται πρώτο το φτωχό σε SiO 2 Ca-ούχο Πλαγιόκλαστο και ακολουθούν τα Na-ούχα Πλαγιόκλαστα με τελευταίο τον Αλβίτη και κατόπιν το Ορθόκλαστο (Κ-ούχος Άστριος). Όταν πλέον 6-9

10 Environmental Engineering Geology η περιεκτικότητα του μάγματος σε SiO 2 φθάσει το ελάχιστο όριο σχηματίζεται ο Χαλαζίας. Η παραπάνω σειρά αποκρυστάλλωσης έχει σημασία για την κρυσταλλική μορφή των πετρογενετικών ορυκτών. Η απεικονιζόμενη (Εικ. 6.5) διαδοχική αποκρυστάλλωση έχει επίσης ως συνέπεια τα ορυκτά που κρυσταλλώνονται τελευταία να μην έχουν τη δυνατότητα σχηματισμού τέλειων κρυσταλλικών επιφανειών, όπως συμβαίνει με τα ορυκτά που προηγούνται. Έτσι μέσα στα πετρώματα παρατηρούνται ιδιόμορφα, υπιδιόμορφα και ξενόμορφα ορυκτά (Εικ. 5.3). Εικ. 6.5: Παράσταση τεσσάρων διαδοχικών φάσεων κρυστάλλωσης από το μάγμα: Ο Ολιβίνης σχηματίζεται πρώτος (πάνω αριστερά), ακολουθούν οι Πυρόξενοι και τα Ca-ούχα Πλαγιόκλαστα (πάνω δεξιά), κατόπιν κρυσταλλώνονται οι Αμφίβολοι και μεγαλώνουν τα Πλαγιόκλαστα με ταυτόχρονη αύξηση της περιεκτικότητάς τους σε Na (κάτω αριστερά), αποχωρίζονται ο Βιοτίτης, τα Naούχα Πλαγιόκλαστα, το Κ-ούχο Ορθόκλαστο και τελευταίος ο χαλαζίας ως πλήρωση των κενών χώρων που έμειναν (κάτω δεξιά). Η ψύξη του μάγματος στο εσωτερικό της γης γίνεται πολύ αργά επειδή τα πετρώματα εντός των οποίων έχει αυτό διεισδύσει λειτουργούν ως μονωτικά στρώματα και δεν επιτρέπουν την γρήγορη διαφυγή της θερμότητας. Αυτό σημαίνει ότι τα ορυκτά έχουν αρκετό χρόνο στη διάθεσή τους να αποκρυσταλλωθούν και να αποκτήσουν μακροσκοπικά αναγνωρίσιμες μορφές. Σε αυτή την περίπτωση μιλάμε για τον «ολοκρυσταλλικό ιστό» των πλουτώνιων πετρωμάτων. 6-10

11 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Εάν οι κρύσταλλοι που σχηματίζονται με αυτό τον τρόπο έχουν ίδιο περίπου μέγεθος, ο ιστός χαρακτηρίζεται «ισοκοκκώδης ή γρανιτικός». Το Ορθόκλαστο όμως έχει συχνά την τάση σχηματισμού δυσανάλογα μεγάλων κρυστάλλων, οι οποίοι βρισκόμενοι διάσπαρτοι στη μάζα των ισοκοκκωδών υπολοίπων συστατικών, δημιουργούν τον επονομαζόμενο «πορφυροειδή ιστό» (Εικ. 5.2). Η παραπάνω περιγραφείσα «κλασματική κρυστάλλωση» των ορυκτών προκαλεί και την «βαρυτική διαφοροποίηση» του μάγματος. Ο Ολιβίνης, ο Πυρόξενος και το Πλαγιόκλαστο ως πρώτα αποκρυσταλλώματα δημιουργούν μια παραγένεση (ομάδα). Τα βαρύτερα εξ αυτών (Ολιβίνης, Πυρόξενος) καθιζάνουν στον πυθμένα του μάγματος και δημιουργούν μια ψευδοστρωμάτωση. Αντίθετα τα ελαφρότερα ορυκτά όπως το Ορθόκλαστο και το Πλαγιόκλαστο επιπλέουν στο μάγμα και συγκεντρώνονται στα υψηλότερα σημεία του. Εικ.6.6: Απεικονίζονται οι συχνότερες ομαδοποιήσεις ορυκτών που παρατηρούνται σε ένα βαρυτικά διαφοροποιούμενο πρωτογενές βασαλτικό μάγμα. Η ακολουθία (1), (2), (3), (4), (5) παριστάνει την ορυκτολογική σύσταση των κυριότερων πλουτώνιων πετρωμάτων: (1) Γάββρος, (2) Γαββροδιορίτης, (3) Διορίτης, (4) Γρανοδιορίτης, (5) Γρανίτης, Στο (6),(7),(8) λείπουν τα βαριά μαφικά ορυκτά: (6) Ανορθοσίτης, (7) Λαβραδορίτης, (8) Συηνίτης. Η βαρυτική διαφοροποίηση του μάγματος είναι προφανώς η γενεσιουργός αιτία των διαφορετικών πλουτώνιων πετρωμάτων (Εικ. 6.6). Στις κρυσταλλικές μάζες του πυθμένα (9) (10) (11) παρατηρείται αυξημένη περιεκτικότητα μαφικών συστατικών: (9) Περιδοτίτης, (10) Πυροξενίτης (11) Κεροστιλβίτης. 6-11

12 Environmental Engineering Geology Τα κυριότερα πλουτωνικά πετρώματα Σύμφωνα με την ισχύουσα διεθνή ταξινόμηση τα κυριότερα πλουτώνια πετρώματα είναι τα παρακάτω: Φογιαΐτης ή νεφελινούχος Συηνίτης Ο Φογιαΐτης είναι ένα πλουτώνιο πέτρωμα με βασικό χημικό χαρακτήρα. Κύρια συστατικά του αποτελούν το ορθόκλαστο, ο Αλβίτης, και τα αστριοειδή ορυκτά (Νεφελίνης, Σοδάλιθος κτλ.). Δευτερεύοντα συστατικά είναι τα υπόλοιπα Πλαγιόκλαστα (Ολιγοκλαστο, Ανορθίτης), οι Πυρόξενοι, ο Βιοτίτης και η Κεροστίλβη. Το χρώμα του πετρώματος είναι κυρίως γκρι και μερικές φορές εμφανίζεται σε ροζ ή πράσινες αποχρώσεις. Η δομή του Φογιαίτη μοιάζει με τη δομή των ηφαιστειακών πετρωμάτων καθώς εμφανίζει υπιδιόμορφο πορφυριτικό ιστό και ρευστική υφή. Απαντά σε μικρές μάζες, φλέβες και φακοειδείς σχηματισμούς μαζί με Συηνίτη και αλκαλικά πετρώματα. Οι σημαντικότερες εμφανίσεις αυτού του πετρώματος βρίσκονται στην Βαλτική Ασπίδα (Φιλανδία, Σουηδία και χερσόνησο Κόλα) και στο Οντάριο του Καναδά. Είναι φορέας σπάνιων χημικών στοιχείων (Ουράνιο, Ρουβίδιο, Καίσιο, Θόριο κτλ) και έχει συλλεκτική αξία. Συηνίτης Ο Συηνίτης είναι ένα από τα σπανιότερα πλουτώνια πετρώματα. Αποτελεί λοιπόν μια ιδιαιτερότητα μεταξύ των πλουτώνιων πετρωμάτων και γι αυτό έχει μελετηθεί λεπτομερώς. Έχει ενδιάμεσο (ουδέτερο) χημικό χαρακτήρα και περιέχει Ορθόκλαστο, Πλαγιόκλαστο και Αμφίβολο ως κύρια συστατικά. Δευτερεύοντα συστατικά αποτελούν οι Πυρόξενοι, ο Χαλαζίας και ο Βιοτίτης, ενώ ως επουσιώδη ορυκτά απαντούν ο Ολιβίνης, ο Νεφελίνης και το Κορούνδιο. Είναι ένα λευκοκρατικό γκρίζο, ροζ έως βιολετί (εικ 6.7α) συμπαγές έως μεσόκοκκο πέτρωμα με κοκκώδη υπιδιόμορφο, μερικές φορές πορφυριτικό ιστό και ρευστική έως μιαρολιθική υφή (πόροι ακανόνιστου σχήματος στους οποίους αναπτύσσονται κρυσταλλικά συσσωματώματα, εικ. 6.7β). Απαντά σε περιορισμένες ζώνες μέσα σε όξινα ή βασικά πετρώματα. Σε πλουτωνίτες με γαββρική σύσταση και σε στρωματοειδείς διεισδύσεις ο Συηνίτης αποτελεί το τμήμα με τη μέγιστη διαφοροποίηση. Συχνά η δημιουργία του πετρώματος έχει τεκτονικά αίτια. Πήρε το όνομά 6-12

13 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα του από την πόλη Syene της Αιγύπτου. Μεγάλες εμφανίσεις συηνίτη έχουμε στο Μέλανα Δρυμό της Γερμανίας, το Oslo της Νορβηγίας, το Adirondacks των Η.Π.Α. και το Balma της Ιταλίας. α β Εικ. 6.7: (α) Συηνίτης, (β) Μιαρολιθική υφή 6-13

14 Environmental Engineering Geology Ο Συηνίτης χρησιμοποιείται συχνά στην οικοδομική βιομηχανία σε μορφή στιλβωμένων πλακιδίων. Είναι ακριβό πέτρωμα διότι οι εμφανίσεις του σε μορφή ομοιόμορφης πρώτης ύλης είναι περιορισμένες. Ο συηνίτης της Balma φέρει την εμπορική ονομασία Biella Granit. Από κοιτασματολογική σκοπιά είναι ένα σημαντικό πέτρωμα διότι συνοδεύεται από σπάνια πηγματιτικά μεταλλεύματα. Γρανίτης Λευκοκρατικό, μεσόκοκκο έως αδρόκοκκο, κρυσταλλικό, κοκκώδες, σκληρό, όξινο πέτρωμα (Εικ. 6.8). Κύρια συστατικά του Γρανίτη αποτελούν ο χαλαζίας, οι Άστριοι του Καλίου (Ορθόκλαστο, Μικροκλινής), το Πλαγιόκλαστο (Αλβίτης-Ολιγόκλαστο) και ο Βιοτίτης, ενώ ως δευτερεύοντα ορυκτά απαντούν ο Μοσχοβίτης, η Κεροστίλβη και οι Πυρόξενοι και ως επουσιώδη ο Γρανάτης, ο Τουρμαλίνης, ο Απατίτης, το Ζιρκόνιο, ο Μαγνητίτης κτλ. Το χρώμα του Γρανίτη ποικίλει από λευκό, γκρίζο, κιτρινωπό, ροζ και πρασινωπό όταν το πέτρωμα είναι έντονα αλλοιωμένο. Ο ιστός του είναι κατά κανόνα ισοκοκκώδης, συχνά όμως το Ορθόκλαστο έχει την τάση να σχηματίζει μεγάλους κρυστάλλους προσδίδοντας στο πέτρωμα το χαρακτηριστικό πορφυροειδή ιστό (εικ. 5.2). Επίσης συχνά παρατηρούνται στο πέτρωμα μελανόχρωμα εγκλείσματα (μελανόλιθοι), καθώς επίσης και κενοί χώροι με κρυσταλλικά συσσωματώματα (μιαρόλιθοι) και πηγματιτικές φλέβες που διασχίζουν άτακτα το πέτρωμα. Γρανίτη βρίσκει κανείς σε μεγάλους ομοιογενείς ή ελαφρώς διαφοροποιημένους βαθόλιθους, κυρίως στη ζώνη μετάβασης αυτών προς τα γειτονικά μεταμορφωμένα πετρώματα. Αυτό συμβαίνει σε παλιές μάζες και ηπειρωτικές ασπίδες του Προκαμβρίου. Επίσης εμφανίζεται σε πλουτωνίτες περιορισμένης έκτασης, καθώς και μέσα σε ιζηματογενή ή μεταμορφωμένα πετρώματα σε μορφή διεισδύσεων, φλεβών και αποφύσεων. Γρανίτες που προέκυψαν από αργή ψύξη του μάγματος περιέχουν και τους δύο Αστρίους (Ορθόκλαστο και Πλαγιόκλαστο), αντίθετα εάν η στερεοποίηση του πετρώματος έγινε γρήγορα τα δύο ορυκτά δεν είχαν το χρόνο να διαχωριστούν μεταξύ τους και σχημάτισαν περθιτικές συμφύσεις (επιμήκη εγκλείσματα Αλβίτη σε Ορθόκλαστο). Ο Γρανίτης και τα γρανιτοειδή πετρώματα είναι τα πλέον διαδεδομένα πετρώματα του φλοιού της γης. Απαντά σε μεγάλες ποσότητες στον Καναδά, τη Βαλτική Ασπίδα, τις πλάκες της Βραζιλίας και της Αφρικής, τη Ρωσία, την Ιταλία (μεγάλη ποικιλία Γρανιτών), τις Η.Π.Α., την Αλάσκα, τη Σκοτία και τη Γερμανία. Στην Ελλάδα βρίσκεται ο Γρανίτης στη Σίφνο, τη Σέριφο, τη Νάξο, το Λαύριο, τη Δήλο, την 6-14

15 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Τήνο, τις Σέρρες, τη Φλώρινα, τη Χαλκιδική και την Καβάλα. Αποτελεί πολύτιμο και περιζήτητο υλικό στην οικοδομική βιομηχανία και τη γλυπτική. Εικ. 6.8: Διάφορες μορφές γρανίτη Γρανοδιορίτης Μαζί με το Γρανίτη αποτελεί το συχνότερο πλουτώνιο πέτρωμα του φλοιού. Ο Γρανοδιορίτης είναι ένα κοκκώδες συμπαγές, σκουρόχρωμο λεπτόκοκκο έως μεσόκοκκο, υπιδιόμορφο πέτρωμα (εικ. 6.9.) με ουδέτερο χημικό χαρακτήρα. Σπάνια περιέχει μεγάλους πράσινους κρυστάλλους Κεροστίλβης ή λευκούς κρυστάλλους Ορθόκλαστου. Ο χαλαζίας, τα Πλαγιόκλαστα, το Ορθόκλαστο, ο Βιοτίτης και η Κεροστίλβη αποτελούν τα κύρια συστατικά του. Δευτερεύοντα συστατικά είναι ο Μοσχοβίτης και οι Πυρόξενοι και επουσιώδη ο Μαγνητίτης, ο Απατίτης, ο Τιτανίτης και το Ζιρκόνιο. Η μετάβαση από το Γρανίτη στο Γρανοδιορίτη συμβαίνει με αύξηση του Πλαγιόκλαστου σε βάρος του Ορθόκλαστου, το οποίο μπορεί να κατέβει στο 10% κ.ο. Συγχρόνως αυξάνεται η περιεκτικότητα του Ανορθίτη στο Πλαγιόκλαστο και των μελανόμορφων συστατικών όπως του Βιοτίτη και της Κεροστίλβης σπάνια δε του Αυγίτη. Ο Γρανοδιορίτης σχηματίζεται κατά κανόνα από παλιγενή μάγματα κάτω από το φλοιό της γης. Μπορεί επίσης να σχηματισθεί με 6-15

16 Environmental Engineering Geology τοπική σύντηξη πετρωμάτων και μέσω διαφοροποίησης στο κέντρο μεγάλων Βαθύλιθων. Μεγάλες εμφανίσεις Γρανοδιορίτη απαντούν στην Ιταλία, επίσης παρατηρείται στο Βαθύλιθο Coast Range των Η.Π.Α. και σε άλλους μεγάλους προκαμβριακούς Βαθύλιθους, στη Ρουμανία, στην πρώην Γιουγκοσλαβία και στην Αυστρία. Χρησιμοποιείται στην οικοδομική βιομηχανία. Εικ. 6.9: Διάφορες μορφές γρανοδιορίτη 6-16

17 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Διορίτης Συμπαγές σκούρο γκρι έως μαύρο κοκκώδες λεπτόκοκκο έως αδρόκοκκο (εικ. 6.10α), ενδιάμεσο πέτρωμα με υπιδιόμορφο ιστό αλλά και συχνή εμφάνιση πορφυροειδούς ιστού λόγω διάσπαρτων μεγάλων κρυστάλλων Κεροστίλβης ή Πλαγιόκλαστου. Σπανιότερα εμφανίζει και ρευστική υφή. α β Εικ. 6.10: (α) Διορίτης, (β) Τοναλίτης 6-17

18 Environmental Engineering Geology Ο Διορίτης περιέχει ως κύρια συστατικά Πλαγιόκλαστο με ζωνοειδή δομή και χημική σύσταση μεταξύ Ανδεσίνη και Βυτοβνίτη (η διάκριση αυτή είναι σημαντική για την ταξινόμηση του πετρώματος) και Κεροστίλβη. Σε μικρότερες ποσότητες εντοπίζονται Χαλαζίας (πάντα <10%), Πυρόξενοι και Βιοτίτης, ενώ ως επουσιώδες ορυκτό απαντά κυρίως ο Τιτανίτης. Διορίτες πλούσιοι σε Χαλαζία ονομάζονται Τοναλίτες (εικ. 6.10β). Είναι ένα σπάνιο πέτρωμα και σχηματίζεται σε περιορισμένες ποσότητες μαζί με γρανιτικούς και γρανοδιοριτικούς πλουτωνίτες καθώς επίσης και στα περιθώρια γαββρικών μαζών. Διορίτες απαντούν στη Γερμανία, τη Ρουμανία, τις Η.Π.Α., την Ιταλία, τη Φιλανδία και την κεντρική Σουηδία. Χρησιμοποιείται στην οικοδομική βιομηχανία και τη γλυπτική. Μακροσκοπικά ο Διορίτης είναι ένα γκριζοπράσινο συνήθως μικρόκοκκώδες έως μεσοκοκκώδες μεσοκρατικό πέτρωμα με συμπαγή κατασκευή. Σε ότι αφορά την ορυκτολογική του σύσταση αποτελείται κυρίως από Πλαγιόκλαστο (Αν 30-50%). Ο Χαλαζίας και Καλιούχος Άστριος λείπουν ή κάνουν μόνο 5% κ.ο. των συστατικών. Διορίτες πλούσιοι σε Χαλαζία ονομάζονται Χαλαζιακοί Διορίτες ή Τοναλίτες. Μελανόχρωμα συστατικά αποτελούν η κεροστίλβη και ο βιοτίτης. Αυγίτης εμφανίζεται σπάνια. Η δομή του είναι υπιδιόμορφη κοκκώδης. Γάββρος Συμπαγές μελανοκρατικό μεσόκοκκο έως αδρόκοκκο υπιδιόμορφο έως ιδιόμορφο πέτρωμα βασικής χημικής σύστασης (εικ. 6.11α). Το χρώμα του κυμαίνεται από ανοικτό έως σκούρο πράσινο και δείχνει μεγάλη ανομοιογένεια ανάλογα με τη διάταξη των συστατικών του. Ο Γάββρος είναι ένα πέτρωμα που αποτελείται από δύο κυρίως ορυκτά: Το Πλαγιόκλαστο με περιεκτικότητα σε Ανορθίτη μεγαλύτερη από 50% και τους Πυρόξενους (συνήθως Διαλλαγής). Ο Ολιβινούχος Γάββρος περιέχει επιπλέον Ολιβίνη ενώ ο Νορίτης περιέχει Βρονζίτη ή Υπερσθενή αντί του Διαλλαγή (εικ. 6.11β). Επίσης απαντάται σε πολλές παραλλαγές (Ολιβινικός Γάββρος, Βιοτιτικός Γάββρος, Κεροστιλβικός Γάββρος, Βιοτιτικός-Κεροστιλβικός Γάββρος, Χαλαζιούχος Γάββρος). Το Πλαγιόκλαστο παρουσιάζεται στους Γάββρους σε χονδροπινακώδεις κόκκους, συχνά με μακροσκοπικά εμφανείς διδύμους. Ο Διαλλαγής εμφανίζεται ιριδίζων. Η Κεροστίλβη συνήθως παρουσιάζεται καφέ (όταν είναι μαγματογενής) και σπάνια πράσινη ενώ ο Βιοτίτης είναι καφέ. Άλλα ορυκτά που εμφανίζονται στους Γάββρους είναι ο Απατίτης Ca 5 (ΡΟ 4 ) 3 (F,Cl,OH) και o Ιλμενίτης FeTiO 3, ενώ συχνά έχουμε Πυροτίνη FeS και Χαλκοπυρίτη CuFeS

19 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Εικ. 6.11α: Γάββρος, Εικ. 6.11β: Νορίτης Στην οικογένεια των Γάββρων ανήκουν επίσης: Ο Ανορθοσίτης (Πλαγιοκλαστίτης), ένα λευκοκρατικό πέτρωμα που αποτελείται κυρίως από Πλαγιόκλαστο χωρίς σκούρα συστατικά (εικ. 6.11γ) και ο Τρoκτόλιθoς (Πεστροφόπετρα) ένα λευκο- έως μεσοκρατικό πέτρωμα στο οποίο το Πλαγιόκλαστο (Αν 70-90) και ο σερπεντινιομένος Ολιβίνης αποτελούν τα κύρια συστατικά (εικ. 6.11δ). 6-19

20 Environmental Engineering Geology Εικ. 6.11γ: Ανορθοσίτης, Εικ. 6.11δ: Τροκτόλιθος ή Πεστροφόπετρα Στην Ελλάδα εμφανίζεται ο Γάββρος στην Πίνδο, τη Βοιωτία και την Εύβοια. Μεγάλη σημασία έχει το πέτρωμα αυτό στο Καναδά και τις Σκανδιναβικές χώρες διότι εκεί φιλοξενεί κοιτάσματα Πυροτίνη με μεγάλη περιεκτικότητα σε Πεντλανδίτη (Fe Ni) 7 S 8, ένα ορυκτό του Νικελίου. Οι Γάββροι απαντούν στην πετρολογική ακολουθία μεγάλων και σημαντικών υπερβασικών γεωλογικών σχηματισμών, των 6-20

21 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Οφιόλιθων, όπου σχηματίζουν την ενδιάμεση ζώνη μεταξύ του μανδυακού υπόβαθρου και των ηφαιστειακών βασαλτικών λαβών της ακολουθίας. Περιδοτίτης Ο Περιδοτίτης είναι το σημαντικότερο πέτρωμα της ομάδας των υπερβασικών υπερμαφικών πετρωμάτων. Είναι ένα μελανοκρατικό, μεσόκοκκο έως αδρόκοκκο, συνήθως σκούρο πράσινο σκληρό πέτρωμα (εικ. 6.12α). Κύρια συστατικά του είναι ο Ολιβίνης και οι Πυρόξενοι, ενώ ως δευτερεύοντα ορυκτά απαντούν ο Χρωμίτης, ο Μαγνητίτης και ο Φλογοπίτης. Ο Ολιβίνης εμφανίζεται συχνά υδροθερμικά αλλοιωμένος και μετατρέπεται σε ορυκτά της ομάδας του Σερπεντίνη (Σερπεντινίωση, Χρυσοτίλης, Αντιγορίτης), γεγονός που προσδίδει στο πέτρωμα ψιλόκοκκο ιστό. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω (βλ. κεφάλαιο ταξινόμηση πυριγενών πετρωμάτων) τα υπερμαφικά πετρώματα ταξινομούνται μόνο βάσει των μελανοκρατικών τους συστατικών. Στην εικ. 6.5α παρουσιάζεται η πλήρης ταξινόμηση των υπερμαφιτών και παρουσιάζονται τα μέλη αυτής της ομάδας. Ο Δουνίτης είναι ένα πράσινο πέτρωμα (εικ. 6.12β) προϊόν διαφορικής κρυστάλλωσης, που περιέχει Ολιβίνη και Ορθοπυρόξενο. Ο Πυροξενίτης (εικ. 6.12γ) είναι ένα συμπαγές πέτρωμα με πολύ Πυρόξενο (Κλινοπυρόξενο και Ορθοπυρόξενο) και Ολιβίνη. Στα υπερβασικά πετρώματα ανήκουν επίσης ο Βερλίτης, ο Λερζόλιθος (εικ. 6.12δ) και Χαρζβουργίτης (εικ. 6.12ε). Ο Βερλίτης περιέχει Ολιβίνη και Κλινοπυρόξενο, ο Χαρτζβουργίτης Ολιβίνη και Κλινοπυρόξενο και ο Λερζόλιθος αποτελείται από Ολιβίνη, Κλινοπυρόξενο και Ορθοπυρόξενο. Σερπεντινίωση Το φαινόμενο αυτό χαρακτηρίζεται από την υδροθερμική μετατρoπή του Ολιβίνη σε Σερπεντίνη και Λευκόλιθο σύμφωνα με την αντίδραση: 2Mg 2 SiO 4 + CO 2 + 2Η 2 O Mg 3 [(ΟΗ) 4 Si 2 O 5 ] + MgCO 3 Φορστερίτης Σερπεντίνης + Λευκόλιθος Όλα τα πετρώματα της ομάδας του Περιδοτίτη έχουν εξαιρετική ορυκτολογική σημασία για τον εντοπισμό κοιτασμάτων Χρωμίτη, 6-21

22 Environmental Engineering Geology Πυροτίνη και Λευκόχρυσου, καθώς τα μεταλλεύματα αυτά φιλοξενούνται σε αυτά τα πετρώματα. Εικ. 6.12α: Περιδοτίτης Εικ. 6.12β: Δουνίτης 6-22

23 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Εικ. 6.12γ: Πυροξενίτης Εικ. 6.12δ: Λερζόλιθος Στις εικόνες 6.12α έως 6.12ε απεικονίζονται τα σημαντικότερα πετρώματα της ομάδας του Περιδοτίτη. 6-23

24 Environmental Engineering Geology Εικ. 6.12ε: Χαρτζβουργίτης 6-24

25 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα 6.3 Ηφαιστειακά Πετρώματα Ιστός και υφή των ηφαιστειακών πετρωμάτων Τα ηφαιστειακά πετρώματα «πηγάζουν» από τα ηφαίστεια υπό μορφή ενός ρευστού πυριτικού τήγματος που έχει θερμοκρασία 1000 έως 1100 ο C, περιέχει εκτός από SiO 2 διάφορες ποσότητες οξειδίων του Al, Fe, Ca, Mg, Na και K και πήζει στους 700 ο C περίπου. Όσο περισσότερο SiO 2 περιέχει μία λάβα τόσο πιο παχύρρευστη είναι. Η στερεοποίηση του μάγματος υπό ηφαιστειακές συνθήκες σημαίνει ότι η ψύξη της λάβας γίνεται με γρήγορους ρυθμούς. Η γρήγορη ψύξη της λάβας έχει ως αποτέλεσμα τα αποκρυσταλλούμενα ορυκτά να σχηματίζουν μικροσκοπικούς κρυστάλλους, οι οποίοι κατά κανόνα δεν μπορούν να αναγνωριστούν δια γυμνού οφθαλμού. Η δομή των πετρωμάτων σ αυτήν την περίπτωση ονομάζεται μικροκρυσταλλική (αναγνώριση των συστατικών στο μικροσκόπιο) ή κρυπτοκρυσταλλική (διάγνωση των ορυκτών μόνο με ακτίνες-χ). Συχνά μάλιστα τα υλικά δεν προλαβαίνουν καν να κρυσταλλωθούν με συνέπεια να δημιουργούνται άμορφες μάζες και «υαλώδη» πετρώματα. Τα ορυκτά που ενδεχομένως έχουν σχηματισθεί μέσα στο φλοιό της γης κατά την άνοδο του μάγματος προς την επιφάνεια απαντούν ως διάσπαρτοι κρύσταλλοι εντός της μικροκρυσταλλικής ή υαλώδους κύριας μάζας του πετρώματος και σχηματίζουν το χαρακτηριστικό για τα ηφαιστειακά πετρώματα πορφυριτικό ιστό (εικ. 5.2). Επιπλέον επειδή η λάβα κατά την ψύξη της συστέλλεται, δημιουργούνται ρωγμές συρρίκνωσης, οι οποίες συχνά λαμβάνουν τέλεια εξαγωνική μορφή και δημιουργούν τους περίφημους εξαγωνικούς κίονες του Βασάλτη (εικ. 6.13). Επίσης στα ηφαιστειακά πετρώματα που προέρχονται από παχύρρευστες λάβες παρατηρείται η ρευστική υφή επειδή κάποια ορυκτά ή κάποιοι κενοί χώροι που σχηματίσθηκαν κατά τη διάρκεια της ροής της λάβας προσανατολίζονται παράλληλα προς την κατεύθυνση ροής και διατηρούν αυτή τη θέση και μετά τη στερεοποίηση του πετρώματος. Τέλος οι διάφοροι κενοί χώροι των ηφαιστειακών πετρωμάτων μπορεί να πληρωθούν μεταγενέστερα με διάφορα υδροθερμικά ορυκτά και έτσι να σχηματισθεί η αμυγδαλωτή υφή (εικ. 6.14) των ηφαιστειακών πετρωμάτων, η οποία είναι το αντίστοιχο ηφαιστειακό φαινόμενο της μιαρολιθικής υφής (εικ. 6.7β) του πλουτώνιου κύκλου. Όταν υπάρχει ξαφνική εκτόνωση πίεσης (π.χ. σε μία έκρηξη ηφαιστείου) συχνά μάγμα, λόγω της γρήγορης διαφυγής των αερίων του, διασκορπίζεται σε μικρές σταγόνες και εκσφενδονίζεται υπό μορφή 6-25

26 Environmental Engineering Geology ψεκασμού στην ατμόσφαιρα. Πριν τα σταγονίδια της λάβας προλάβουν να πέσουν στη γη ψύχονται και σχηματίζουν τα «πυροκλαστικά υλικά». Εικ. 6.13: Εξαγωνικά πρίσματα Βασάλτη (Giant s Causeway, Β. Ιρλανδία, από Η. Blume) Εικ. 6.14: Αμυγδαλωτή δομή ενός Βασάλτη. Μεγέθυνση 11Χ, 1Nicol (από W.S. MacKenzie et al.) 6-26

27 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Τα κυριότερα ηφαιστειακά πετρώματα Τα σημαντικότερα ηφαιστειακά πετρώματα είναι ο Φωνόλιθος, ο Τραχείτης, ο Ρυόλιθος, ο Δακείτης, ο Ανδεσίτης, ο Βασάλτης και τα πυροκλαστικά πετρώματα. Η μακροσκοπική αναγνώριση των ηφαιστειακών πετρωμάτων είναι συχνά πολύ δύσκολη και σε ορισμένες περιπτώσεις ακατόρθωτη εξαιτίας της λεπτής κοκκομετρίας τους. Ωστόσο οι υπάρχοντες διάσπαρτοι κρύσταλλοι ενός πετρώματος μπορεί μερικές φορές να αποτελέσουν πολύτιμο κριτήριο αναγνώρισής του. Φωνόλιθος Ο Φωνόλιθος είναι το ηφαιστειακό αντίστοιχο του Φογιαΐτη. Είναι ένα γκρίζο (εικ. 6.15α) έως πρασινωπό ή καστανωπό, κοκκινωπό, ουδέτερο συμπαγές έως λεπτόκοκκο ή πορφυριτικό πέτρωμα (εικ. 6.15β) με λιπώδη λάμψη και οστρακοειδή θραυσμό. Στο πέτρωμα απαντούν διάσπαρτοι ιδιόμορφοι κρύσταλλοι Σανίδινου, Νοσεάνη, Χαουίνη και Λευκίτη. Εικ. 6.15α: Φωνόλιθος Η ορυκτολογική σύσταση του πετρώματος συγκροτείται από τα κύρια και δευτερεύοντα ορυκτά. Κύρια ορυκτά είναι: το Να-ούχο Σανίδινο, ο Νεφελίνης και Πυρόξενοι ή Αμφίβολοι. Δευτερεύοντα 6-27

28 Environmental Engineering Geology συστατικά αποτελούν τα Πλαγιόκλαστα (Αλβίτης, Ανορθίτης), ο Απατίτης, ο Λευκίτης, ο Χαουίνης, ο Σοδάλιθος και το Ανάλκιμο. Σε πόρους του πετρώματος συγκεντρώνονται συχνά τα ορυκτά της ομάδας των Ζεολίθων (Νατρόλιθος, Χαβασίτης κτλ.). Εικ. 6.15β: Φωνόλιθος Ο Φωνόλιθος απαντά συχνά μαζί με Τραχείτη απ τον οποίο προέρχεται μέσω διαφοροποίησης. Οι μεγαλύτερες εμφανίσεις Φωνόλιθου παρατηρούνται σε ηφαιστειακά νησιά (π.χ. Αζόρες), τις Η.Π.Α., την Ιταλία (μεταξύ άλλων και το υλικό που σκέπασε την Πομπηία το 79 μ. Χ.), τη Γερμανία και την Τσεχία. Χρησιμοποιείται ως δομικό υλικό και ως συμπλήρωμα διατροφής ζώων λόγω της μεγάλης περιεκτικότητας σε Κάλιο. Τραχείτης Το πέτρωμα οφείλει το όνομά του στην τραχεία επιφάνεια που εμφανίζει. Ο Τραχείτης είναι το ηφαιστειακό αντίστοιχο του Συηνίτη. Είναι ένα λευκοκρατικό συμπαγές ή λεπτοκοκκώδες ολοκρυσταλλικό έως υποκρυσταλλικό, συχνά πορφυριτικό πέτρωμα με ουδέτερο χημικό χαρακτήρα. Το χρώμα του είναι λευκό έως γκριζωπό, κιτρινωπό, πρασινωπό και κοκκινωπό. Χαρακτηριστικό της εμφάνισης του Τραχείτη αποτελούν οι μεγάλοι ιδιόμορφοι κρύσταλλοι Σανίδινου που βρίσκονται διάσπαρτοι στην συμπαγή μάζα του πετρώματος (εικ. 6.16). 6-28

29 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Εικ. 6.16: Τραχείτης, απεικονίζονται δύο μεγάλοι κρύσταλλοι Σανίδινου, ένας σε κάθετη και ένας σε επιμήκη τομή Κύρια συστατικά αποτελούν το Σανίδινο, το Πλαγιόκλαστο και ο Βιοτίτης. Δευτερεύοντα ορυκτά είναι οι Αμφίβολοι, οι Πυρόξενοι και άμορφη μάζα, ενώ επουσιωδώς απαντούν Απατίτης, Γρανάτης και Ζιρκόνιο. Εμφανίζεται πάντα σε περιορισμένη ποσότητα υπό μορφή αποφύσεων και φλεβών σε στενή σχέση με αλκαλικούς Βασάλτες σε σημεία τους με αυξημένη περιεκτικότητα Καλίου. Παρατηρείται συχνά στην Ιταλία, την Ουγγαρία, τη Νέα Ζηλανδία, τη Γαλλία, τη Γερμανία και σε νησιά του Ειρηνικού (Ταϊτή). Στην Ελλάδα βρίσκεται στη Σαμοθράκη. Ο Τραχείτης είναι ένας άριστος δομικός λίθος. Χρησιμοποιείται επίσης ως επένδυση προσόψεων οικοδομών. Δυστυχώς λειαίνεται δύσκολα. Ρυόλιθος ή Λιπαρίτης Ο Ρυόλιθος (εικ. 6.17) είναι ένα λευκοκρατικό συμπαγές έως λεπτόκοκκο όξινο ηφαιστειακό πέτρωμα με σποραδικούς φαινοκρυστάλλoυς (διάσπαρτοι κρύσταλλοι) και υαλώδη υφή. Το χρώμα του Λιπαρίτη ποικίλει έντονα. Αποτελεί το ηφαιστειακό αντίστοιχο του Γρανίτη. Τα κύρια συστατικά του Ρυόλιθου αποτελούν ο Χαλαζίας και το Σανίδινο, 6-29

30 Environmental Engineering Geology δευτερευόντως απαντούν υαλώδης μάζα, Βιοτίτης, Αλβίτης και Μαγνητίτης. Εικ. 6.17: Ρυόλιθος Εικ. 6.18: Οψιδιανός Το πέτρωμα σχηματίζεται μέσω γρήγορης ψύξης ενός πολύ παχύρρευστου μάγματος γρανιτικής σύστασης. Ο Λιπαρίτης απαντά σε 6-30

31 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα μεγάλες ποσότητες στην Ουγγαρία, τη Ρουμανία, την Αιθιοπία, την Καλιφόρνια και το Όρεγκον, την Ιαπωνία, την Ιταλία (νήσος Λίπαρι εξ ου και το όνομα) και την Ελλάδα (Σαντορίνη, Νίσυρος και Γυαλί). Ο Περλίτης αποτελεί εξαιρετικό θερμοηχομονωτικό δομικό υλικό. Εικ. 6.19: Ελαφρόπετρα ή κύσσηρη Ο Οψιδιανός, ένα υαλώδες πέτρωμα, είναι μαύρος (εικ. 6.18) και έχει οστρακώδη θραυσμό, αντίθετα η ελαφρόπετρα ή κύσσηρη είναι ένα πορώδες πέτρωμα λευκού έως υποκίτρινου χρώματος (εικ. 6.19) με ρευστική υφή ενώ ο Περλίτης εμφανίζεται σε πρασινωπές έως καστανές αποχρώσεις, αποτελείται δε από υαλώδη σφαιρίδια (πέρλες). Η Ελαφρόπετρα χρησιμοποιείται στο χημικό καθαρισμό, το φιλτράρισμα, το ξάσπρισμα των Τζιν, την παραγωγή ελαφρών τούβλων και ως απαλό λειαντικό, ενώ ο Οψιδιανός αποτελούσε πρώτη ύλη κατασκευής εργαλείων από τον άνθρωπο της νεολιθικής εποχής και σήμερα βρίσκει εφαρμογή ως ημιπολύτιμος λίθος και την παραγωγή υαλοβάμβακα. Δακείτης ή Ρυοδακείτης Ηφαιστειακό αντίστοιχο του Γρανοδιορίτη. Γκρίζο πέτρωμα με πορφυριτικό ιστό και διάσπαρτους κρυστάλλους εντός μια αφανιτικής ολοκρυσταλλικής μάζας. Χαρακτηριστικό του Δακείτη είναι οι διάσπαρτοι κρύσταλλοι από Πλαγιόκλαστο και Χαλαζία. Μελανοκρατικά κύρια συστατικά αποτελούν 6-31

32 Environmental Engineering Geology η Κεροστίλβη και σπανιότερα ο Βιοτίτης. Δευτερεύοντα συστατικά είναι το Σανίδινο και οι Πυρόξενοι. Η βασική μάζα περιέχει συχνά υαλώδη υλικά. Το πέτρωμα απαντά ιδιαίτερα συχνά στη Ρουμανία, την Ουγγαρία, τη Γιουγκοσλαβία απ όπου πήρε και το όνομα. Επίσης βρίσκεται στις Άνδεις, τις νήσους της Καραϊβικής και τη Σαρδηνία. Στερείται οικονομικής σημασίας. Ανδεσίτης Ο Aνδεσίτης αποτελεί το ηφαιστειακό αντίστοιχο του Διορίτη. Είναι λεπτοκοκκώδες έως συμπαγές πέτρωμα, γκρίζου έως γκριζοπράσινου και ερυθροκαστανού ή μαύρου χρώματος (εικ. 6.20), ιδιαίτερα όταν περιέχει μεγάλη ποσότητα υαλώδους κύριας μάζας. Εμφανίζει σαφή πορφυριτικό ιστό με κρυστάλλους Πλαγιόκλαστου και Βιοτίτη να βρίσκονται διάσπαρτοι στη συμπαγή άμορφη κύρια μάζα του. Συχνά παρατηρούνται ξαφνικές εναλλαγές χρώματος στο πέτρωμα εξαιτίας διαφόρων ξένων εγκλεισμάτων που περιέχονται σ αυτό. Κύριο συστατικό αποτελούν οι διάσπαρτοι κρύσταλλοι του Βιοτίτη και του Πλαγιόκλαστου, το οποίο έχει ζωνώδη δομή και περιεκτικότητα σε Ανορθίτη από 30 έως 50%. Λιγότερο συχνά εκπροσωπούνται ο Χαλαζίας, οι Αμφίβολοι, οι Πυρόξενοι και άμορφη μάζα. Ως επουσιώδη ορυκτά παρατηρούνται ο Ολιβίνης, το Ορθόκλαστο και οξείδια του Σιδήρου. Ο Ανδεσίτης έλαβε το όνομα του από την οροσειρά των Άνδεων όπου εντοπίστηκε αρχικά. Αποτελεί το κύριο συστατικό των ηφαιστείων που βρίσκονται γύρω από τον Ειρηνικό Ωκεανό. Αποτελεί μαζί με το Βασάλτη το κυριότερο πέτρωμα του Ωκεάνιου Φλοιού. Το μητρικό μάγμα του Ανδεσίτη είναι ένα βασικό βασαλτικό μάγμα το οποίο σχηματίζεται σε μεγάλο βάθος και ανέρχεται με μεγάλη ταχύτητα στην επιφάνεια της γης. Καθοδόν διαλύει διάφορα υλικά των όξινων πετρωμάτων που διασχίζει και έτσι μεταβάλλεται η αρχική χημική του σύσταση. Το πέτρωμα απαντά συχνά και στις οροσειρές των Άλπεων και των Ιμαλαΐων. Οι μεγαλύτερες εμφανίσεις αυτού του πετρώματος απαντούν στην περιοχή των Άνδεων και την Κεντρική Αμερική (Μεξικό, Γουατεμάλα, Κόστα Ρίκα και Μαρτινίκη). Ανδεσίτης παρατηρείται επίσης στην Ιαπωνία, την Ινδονησία και τη Μαλαισία. Σημαντικές ποσότητες υπάρχουν στο Ιράν, την Τουρκία, το Αιγαίο και τη Ρουμανία, τέλος στην Ιταλία βρέθηκε βιοτιτικός και αμφιβολιτικός Ανδεσίτης στην Αίτνα και τη Σαρδηνία. 6-32

33 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Ο Ανδεσίτης έχει μεγάλη κοιτασματολογική σημασία επειδή σε τέτοιου είδους πετρώματα συνδέονται τα πορφυριτικά κοιτάσματα Χαλκού που είναι τα μεγαλύτερα στον κόσμο. Επιπλέον το πέτρωμα έχει και γεωλογική σημασία διότι οι Ανδεσίτες της περιειρηνικής ζώνης μας βοηθούν στην κατανόηση των γεωλογικών φαινομένων και της λειτουργίας της γης. Τέλος χρησιμοποιείται σε περιορισμένη έκταση και ως δομικό υλικό. Εικ. 6.20: Ανδεσίτης με μεγάλο κρύσταλλο Κεροστίλβης Βασάλτης Ο Βασάλτης, το ηφαιστειακό αντίστοιχο του Γάββρου, είναι το συχνότερο ηφαιστειακό πέτρωμα και το σημαντικότερο συστατικό του ωκεάνιου φλοιού, ο οποίος χαρακτηρίζεται και βασαλτικός φλοιός. Κύρια συστατικά του Βασάλτη αποτελούν τα Πλαγιόκλαστα με ποσοστό σε Ανορθίτη >50% και οι Πυρόξενοι (Αυγίτης και Υπερσθενής). Ως δευτερεύοντα συστατικά απαντούν ο Μαγνητίτης, ο Αιματίτης, ο Ιλμενίτης, ο Απατίτης και ο Χαλαζίας και ως επουσιώδη ο Ολιβίνης, οι Αμφίβολοι, ο Βιοτίτης και υαλώδης μάζα. Το χρώμα του είναι κατά κανόνα μαύρο (εικ και 6.22), εμφανίζεται και σε καστανές έως κόκκινες αποχρώσεις όταν οξειδωθεί. Ο ιστός του είναι ολοκρυσταλλικός έως υποκρυσταλλικός ή τελείως υαλώδης. Αποτελείται συνήθως από ψιλόκοκκη κύρια μάζα εντός της οποίας απαντούν διάσπαρτοι κρύσταλλοι Πλαγιόκλαστου, Πυρόξενων 6-33

34 Environmental Engineering Geology και Ολιβίνη. Η υφή του πετρώματος μπορεί να είναι συμπαγής με χαρακτηριστικούς εξαγωνικούς κίονες (εικ. 6.13) που δημιουργούνται κατά τη στερεοποίηση του πετρώματος, ή να εμφανίζει πολλούς πόρους ή φυσαλίδες που πληρώθηκαν μεταγενέστερα με Ζεόλιθους ή ανθρακικά ορυκτά. Εικ. 6.21: Βασάλτης Εικ. 6.22: Ολιβινούχος αλκαλικός Βασάλτης 6-34

35 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Ο Βασάλτης απαντά σε τεράστιες ποσότητες και σε μεγάλη ποικιλία στην επιφάνεια της γης. Εμφανίζεται σε επίπεδα πλακοειδή στρώματα, σε φλεβική, σε φακοειδή και κωνική μορφή. Επίσης δημοφιλής είναι η μαξιλαροειδής μορφή (Pillow lavas) του Βασάλτη, η οποία δημιουργείται από την ξαφνική ψύξη του μάγματος κατά την επαφή του με νερό στη διάρκεια υποθαλάσσιων εκχύσεων. Ανάλογα με την προέλευσή τους οι Βασάλτες χωρίζονται σε Θολεϊτικούς και Αλκαλικούς. Οι Θολεϊτικοί Βασάλτες περιέχουν Χαλαζία, πολύ Σίδηρο και Τιτάνιο και λίγο Ολιβίνη, αντίθετα οι Αλκαλικοί Βασάλτες περιέχουν πολύ Ολιβίνη, λίγο Σίδηρο και Τιτάνιο αλλά πολύ Νάτριο. Οι Θολεϊτικοί Βασάλτες είναι περισσότερο διαδεδομένοι και προέρχονται από το βασικό υπόλοιπο ενός πρωτογενούς μανδυακού υπερβασικού μάγματος. Οι Αλκαλικοί Βασάλτες προέρχονται από μερική τήξη μανδυακού υλικού σε μεγαλύτερα βάθη άρα και σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Τα μεγαλύτερα στρώματα Βασάλτη στην επιφάνεια της γης βρίσκονται στο Πλατό Dekkan (Ινδίες), το Πλατό Columbia (Η.Π.Α.), τη Σκοτία, την Ισλανδία, τη Γροιλανδία και την Αργεντινή. Μικρότερες μάζες απαντούν στη Γερμανία, την Ιταλία, τις Κανάριες νήσους, την Αγία Ελένη και τη Χαβάη. Χρησιμοποιείται στην οδοποιία και την κατασκευή σιδηροδρομικών γραμμών σε περιοχές που το πέτρωμα υπάρχει σε αφθονία. Χρησιμοποιείται επίσης και στην παραγωγή υαλοβάμβακα Πυροκλαστικά πετρώματα Τα περισσότερα ηφαίστεια της γης εκτοξεύουν παράλληλα με την πύρινη λάβα και στερεά ή ημιστερεά υλικά που αποτελούνται από κομμάτια των τοιχωμάτων των σηράγγων του μάγματος ή του μη ηφαιστειακού υπόβαθρου. Τα παραπάνω υλικά αποθέτονται μακριά ή πλησίον του ηφαιστείου ανάλογα με το βάρος και τον όγκο τους και σχηματίζουν τα πυροθραυστικά πετρώματα. Πυροθραύσματα με μέση διάμετρο >64 mm χαρακτηρίζονται ως μπλόκοι ή όγκοι και ανάλογα με το σχήμα τους πυροκλαστικές κροκκάλες ή πυροκλαστικές λατύπες. Θραύσματα μέσης διαμέτρου 2 64 mm ονομάζονται Λαπίλλι (ξενικό) και θραύσματα με διάμετρο < 2 mm χαρακτηρίζονται ως ηφαιστειακή στάχτη. Τα πυροκλαστικά πετρώματα μπορούν να συμπεριληφθούν και στα Ιζηματογενή πετρώματα διότι υπέστησαν ιζηματογένεση, επειδή όμως τα συστατικά τους δεν προέρχονται από αποσάθρωση και διάβρωση άλλων πετρωμάτων αλλά είναι προϊόντα ηφαιστειακής δράσης, τα συμπεριλαμβάνουμε στα ηφαιστειακά πετρώματα. 6-35

36 Environmental Engineering Geology Η IUGS πρότεινε την παρακάτω ταξινόμηση των πυροκλαστικών σχηματισμών ανάλογα με το μέγεθος των συστατικών τους: Πυροκλαστικές βόμβες ή Μπλόκοι: Μέγεθος συστατικών μεγαλύτερο των 64mm. Ανάλογα με το σχήμα των συστατικών διακρίνουμε πυροκλαστικές Κροκάλες ή Λατύπες. Λαπίλλι: Το μέγεθος των συστατικών τους κυμαίνεται μεταξύ 64 και 2 mm. Ηφαιστειακή τέφρα ή Τόφφοι: με μέγεθος των συστατικών μικρότερο των 2mm, σε χαλαρή ή συνεκτική μορφή. Όταν τα παραπάνω υλικά αποκτήσουν συνοχή σχηματίζουν τα διάφορα πυροκλαστικά πετρώματα. Έτσι από τις ηφαιστειακές βόμβες προκύπτουν ηφαιστειακά κροκαλοπαγή ή λατυποπαγή και από ηφαιστειακές στάχτες σχηματίζονται οι τόφφοι. Τα πυροκλαστικά υλικά ταξινομούνται γενετικά ως εξής: Τόφφοι χοάνης, Πυροκλαστικά κροκαλοπαγή ή λατυποπαγή Έτσι ονομάζονται πυροκλαστικά πετρώματα που σχηματίζονται μέσα στο λαιμό του ηφαιστείου σφηνώνονται και παραμένουν εκεί. Κύσσηρη ή Ελαφρόπετρα Σχηματίζεται όταν παχύρρευστή πλούσια σε SiO 2 λάβα υφίσταται ξαφνική εκτόνωση πίεσης, κάτι που συμβαίνει συνήθως σε αρχικές εκρήξεις ηφαιστείων. Τα υλικά διαστέλλονται στην ηφαιστειακή χοάνη και υπό την πίεση των αερίων εκτοξεύονται στην ατμόσφαιρα. Η ψύξη τους συμβαίνει στον αέρα και καταπέφτουν στη γη ως στάχτες και θραύσματα. Το πέτρωμα αποκτά σπογγώδη υφή και πόρους (εικ. 6.18), έχει μικρή πυκνότητα και ειδικό βάρος και χρησιμοποιείται σε αντισεισμικές κατασκευές κτλ. Κύριο συστατικό της Κύσσηρης αποτελεί η άμορφη υαλώδης μάζα των υλικών. Δευτερευόντως σχηματίζονται κρύσταλλοι Σανίδινου, Αμφιβόλων και Πυρόξενων. Ικνιμβρίτης Ο Ικνιμβρίτης ανήκει σε μία πολύ ετερογενή ομάδα πυροκλαστικών πετρωμάτων πλούσιων σε SiO 2, που προέκυψαν από τη συμπύκνωση διάπυρων νεφών. Αποτελείται από συμπιεσμένα και 6-36

37 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα συγκολλημένα μεταξύ τους πυροκλάσματα όλων των κοκκομετρικών διαστάσεων. Εμφανίζεται ως ένα ιδιαίτερα κακά έως χαοτικά ταξινομημένο αλλά ιδιαίτερα συνεκτικό Λατυποπαγές (εικ. 6.23). Το πέτρωμα πήρε το όνομά του από τις λέξεις Ignis (λατινικό φωτιά) και από το ελληνικό όμβριος. Το εναιώρημα των υλικών αποτελούμενο από λιωμένα κομμάτια λάβας, κλάσματα πετρωμάτων και διάπυρα αέρια, εκχύνεται από το ηφαίστειο (κάτι σαν γάλα που βράζει) με μεγάλη ταχύτητα και καλύπτει μεγάλες εκτάσεις πριν στερεοποιηθεί. Χαρακτηριστικό των στρωμάτων του Ικνιμβρίτη είναι η τεράστια έκταση τους και τα απότομα μέτωπα διάβρωσης που εμφανίζουν στα άκρα τους. Σε μέγεθος δείγματος χειρός ο Ικνιμβρίτης χαρακτηρίζεται από θραύσματα ελαφρόπετρας, οψιδιανού, διαφόρων φαινοκρυστάλλων, υαλωδών μαζών με σχήμα ημισελήνου και ρευστική δομή. Εικ. 6.23: Ικνιμβρίτης (University of Auckland, New Zeeland) Απαντά στη Ν. Ζηλανδία, την Ιαπωνία, τη Σιβηρία, την Αρμενία, την Καραϊβική και την Ιταλία. Στην Ιταλία ο Ικνιμβρίτης τεμαχίζεται σε σχήμα τούβλου επί τόπου κατά την εξόρυξη και χρησιμοποιείται ως οικοδομικό υλικό. Ηφαιστειακοί Τόφφοι Τοφφίτες Όταν μια πλούσια σε αέρια λάβα ανεβαίνει κατά μήκος της ηφαιστειακής χοάνης, τα αέριά της διαφεύγουν εξαιτίας της εκτόνωσης της πίεσης. Κατά την διαφυγή των αερίων παρατηρείται βρασμός στην επιφάνεια με συνέπεια το διασκορπισμό της λάβας σε σταγόνες, 6-37

38 Environmental Engineering Geology κομμάτια κτλ. Μετά τη στερεοποίηση αυτών των υλικών σχηματίζονται στρώματα πυροκλαστικών υλικών. Κατά τη διάβρωση και τη διαγένεση αυτών των στρωμάτων μεταφέρεται στους πόρους συνδετικό υλικό με τη βοήθεια του οποίου τα υλικά αποκτούν συνοχή. Κατά τη διαδικασία της διαγένεσης μπορεί να σχηματιστούν και νέα Αργιλικά ορυκτά ή Ζεόλιθοι. Το πέτρωμα που σχηματίζεται έτσι ονομάζεται ηφαιστειακός τόφφος (εικ. 6.24). Εάν η διαδικασία της διάβρωσης συνεχιστεί και τα υλικά μεταφερόμενα αναμιχθούν με κλαστικά, χημικά ή οργανικά συστατικά δημιουργούνται οι Τοφφίτες. Εικ. 6.24: Ηφαιστειακός τόφφος 6.4 Φλεβικά πετρώματα Μετά το κύριο στάδιο αποκρυστάλλωσης και στερεοποίησης ενός γρανιτικού μάγματος, τα μαγματικά κατάλοιπα περιέχουν κυρίως ελαφροπτητικές ουσίες και κατιόντα διαφόρων μετάλλων (Αλκαλίων, Αλκαλικών Γαιών και Σπανίων Γαιών). Τα κατάλοιπα αυτά διεισδύουν σε ρωγμές των γειτονικών πετρωμάτων ή ακόμη και πετρωμάτων που σχηματίστηκαν από την ψύξη του ίδιου του πλουτωνίτη και αφού ψυχθούν στερεοποιούνται σχηματίζοντας τα φλεβικά ή ενδιάμεσα πετρώματα. Τα πετρώματα αυτού του τύπου ονομάζονται φλεβικά επειδή το μήκος των ρωγμών εντός των οποίων σχηματίζονται είναι ασύγκριτα μεγαλύτερο από το πλάτος τους και ενδιάμεσα επειδή ο χώρος 6-38

39 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα σχηματισμού τους βρίσκεται μεταξύ των ηφαιστειακών και των πλουτώνιων πετρωμάτων. Ο ιστός των φλεβικών πετρωμάτων βρίσκεται μεταξύ του πορφυροειδούς ιστού των πλουτώνιων και του πορφυριτικού ιστού των ηφαιστειακών πετρωμάτων. Τα ορυκτολογικά συστατικά αυτών των πετρωμάτων έχουν τυχαίο μέγεθος και απαντούν σε όλες τις διαστάσεις. Η χημική σύσταση των ενδιάμεσων (φλεβικών ) πετρωμάτων είναι ανάλογη με αυτή των αντίστοιχων πλουτώνιων πετρωμάτων και χρησιμοποιείται για την κατάταξη τους σε ομάδες. Έτσι τα φλεβικά πετρώματα χωρίζονται σε λευκοκρατικά και μεσοκρατικά έως μελανοκρατικά. Όταν παρατηρείται απόκλιση μεταξύ της σύστασης ενός φλεβικού και του αντίστοιχου προς αυτό πλουτώνιου πετρώματος (γρανιτικής σύστασης), το φλεβικό πέτρωμα ονομάζεται Λαμπροφύρης (εικ. 6.25). Ο Λαμπροφύρης είναι συνήθως ένα μεσοκρατικό έως μελανοκρατικό πέτρωμα βασικής χημικής σύστασης που περιέχει πολλά μαφικά ορυκτά. Εικ. 6.25: Λαμπροφύρης Τα λευκοκρατικά φλεβικά πετρώματα διακρίνονται σε Απλίτες (εικ. 6.26) και Πηγματίτες (εικ. 6.27). Οι Απλίτες είναι φλεβικά πετρώματα που περιέχουν πολλά ανοικτόχρωμα και λεπτόκοκκα συστατικά (Μικροκλινή, Πλαγιόκλαστο, Χαλαζία, Μοσχοβίτη και Τουρμαλίνη), ενώ οι Πηγματίτες περιέχουν επίσης λευκοκρατικά αλλά αδρόκοκκα έως γιγαντιαία κρυσταλλικά συστατικά (Μικροκλινή, Αλβίτη, Χαλαζία, Μοσχοβίτη και Νεφελίνη), καθώς επίσης και διάφορα 6-39

40 Environmental Engineering Geology επουσιώδη ορυκτά.. Το μήκος των κρυστάλλων στους πηγματίτες μπορεί να φθάσει και τις μερικές δεκάδες μέτρα. Εικ. 6.26: Απλίτης Εικ. 6.27: Πηγματίτης Ο Διαβάσης είναι επίσης ένα φλεβικό πέτρωμα βασικής χημικής σύστασης, που περιέχει κυρίως Πλαγιόκλαστο και Πυρόξενο (εικ. 6.28). Η εικ παριστάνει τη θέση των μαγματογενών πετρωμάτων στο γεωλογικό περιβάλλον. 6-40

41 Κεφάλαιο 6 - Μαγματογενή και φλεβικά πετρώματα Εικ. 6.28: Διαβάσης Εικ. 6.29: Η γεωλογική θέση των μαγματογενών πετρωμάτων. 6-41

42 Environmental Engineering Geology 6-42