Stollend petrologie is de studie van stollingsgesteenten, dat is rotsen die zijn ontstaan door het stollen van gesmolten magma. Dit gebied van de geologie houdt zich bezig met de samenstelling, structuur en oorsprong van stollingsgesteenten, evenals de processen die deze vormen en veranderen. Stollingspetrologie is belangrijk voor het begrijpen van de geschiedenis en evolutie van de aardkorst, evenals de processen die plaatsvinden in het binnenste van de aarde. Het is ook nuttig voor het identificeren van de bronnen van mineralen en andere hulpbronnen die in stollingsgesteenten worden aangetroffen.
Inhoud
Chemische samenstelling
Er zijn verschillende methoden die kunnen worden gebruikt om de chemische samenstelling van te bepalen stollingsgesteenten. Een veelgebruikte methode is röntgenfluorescentiespectrometrie, waarbij het gesteente wordt gebombardeerd met röntgenstralen en de energie wordt gemeten van de fluorescentie die wordt uitgezonden door de elementen in het gesteente. Dit kan informatie opleveren over de elementaire samenstelling van het gesteente, inclusief de overvloed aan verschillende metalen en metalloïden.
Een andere methode is inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS), waarbij een monster van het gesteente wordt verdampt en een plasmatoorts wordt gebruikt om de elementen in het monster te ioniseren. De ionen worden vervolgens gescheiden op basis van hun massa-ladingsverhouding en gedetecteerd met behulp van een massaspectrometer, die een nauwkeurige meting van de hoeveelheden van verschillende elementen in het lichaam mogelijk maakt. rots.
Andere methoden die kunnen worden gebruikt om de chemische samenstelling van stollingsgesteenten te bepalen, zijn onder meer atoomabsorptiespectroscopie, röntgendiffractie en analyse van neutronenactivatie.
Classificatie van stollingsgesteenten
Stollingsgesteenten kunnen worden geclassificeerd op basis van verschillende criteria, waaronder hun chemische samenstelling, mineralogieen textuur. Een gebruikelijke classificatiemethode is gebaseerd op de relatieve hoeveelheden silica (SiO2) en alkalimetalen (Na en K).
Rotsen met een hoog silicagehalte en een laag alkalimetaalgehalte worden geclassificeerd als felsisch. Deze rotsen hebben de neiging licht van kleur te zijn en zijn meestal samengesteld uit mineralen zoals kwarts, veldspaat en small. Voorbeelden van felsische rotsen zijn onder meer graniet en rhyoliet.
Rotsen met een laag silicagehalte en een hoog alkalimetaalgehalte worden geclassificeerd als mafisch. Deze rotsen hebben de neiging donker van kleur te zijn en zijn meestal samengesteld uit mineralen zoals pyroxeen, olivijn en amfibool. Voorbeelden van mafische rotsen zijn onder meer bazalt en Gabbro.
Gesteenten met een tussenliggend silica- en alkalimetaalgehalte worden geclassificeerd als tussenproduct. Deze rotsen hebben een middelmatige kleur en zijn doorgaans samengesteld uit een mix van felsische en mafische mineralen. Voorbeelden van tussenliggende gesteenten zijn onder meer andesiet en dioriet.
Stollingsgesteenten kunnen ook worden geclassificeerd op basis van hun textuur, die verwijst naar de grootte, vorm en rangschikking van de kristallen in de rots. De drie belangrijkste soorten textuur zijn faneritisch, afanitisch en glazig. Faneritische textuur verwijst naar rotsen met grote, zichtbare kristallen, terwijl afanitische textuur verwijst naar rotsen met kleine, microscopisch kleine kristallen. Glazige textuur verwijst naar rotsen die een glazig uiterlijk hebben, zonder zichtbare kristallen.
Extrusieve en opdringerige rotsen
Stollingsgesteenten kunnen worden geclassificeerd als extrusief of opdringerig, afhankelijk van hoe ze zijn gevormd. Extrusieve stollingsgesteenten ontstaan wanneer gesmolten magma of lava afkoelt en stolt op of nabij het aardoppervlak. Omdat het magma snel afkoelt, zijn de kristallen die zich vormen klein en heeft het gesteente een fijnkorrelige textuur. Voorbeelden van extrusieve stollingsgesteenten zijn onder meer bazalt en andesiet.
Opdringerige stollingsgesteenten ontstaan daarentegen wanneer magma afkoelt en stolt onder het aardoppervlak. Omdat het magma langzaam afkoelt, zijn de kristallen die zich vormen groot en heeft het gesteente een grofkorrelige textuur. Voorbeelden van opdringerige stollingsgesteenten zijn onder meer graniet en Gabbro.
Het verschil tussen extrusieve en opdringerige gesteenten is ook te zien in hun mineralogie. Extrusieve gesteenten bevatten doorgaans meer mafische mineralen, zoals pyroxeen en olivijn, terwijl opdringerige gesteenten de neiging hebben meer felsische mineralen te bevatten, zoals kwarts en veldspaat
QAPF-diagram
De QAPF (Quartz, Alkali veldspaat, Plagioklaas, Veldspaat) diagram is een classificatiesysteem voor stollingsgesteenten gebaseerd op de relatieve verhoudingen van kwarts, alkalische veldspaat, plagioklaas veldspaaten veldspaatachtige mineralen. Het wordt vaak gebruikt om opdringerige gesteenten te classificeren, zoals graniet, diorieten en gabbros.
Het QAPF-diagram is verdeeld in vier velden, die elk een andere gesteenteklasse vertegenwoordigen, gebaseerd op de relatieve verhoudingen van de vier mineralen. De velden zijn als volgt:
- Vraag: kwartsrijke rotsen met meer dan 20% kwarts
- A: alkalische veldspaatrijke rotsen met meer dan 90% alkalische veldspaat
- P: plagioklaasrijke rotsen met meer dan 90% plagioklaasveldspaat
- F: veldspaatrijke gesteenten met meer dan 10% veldspaatmineralen
Het QAPF-diagram is nuttig voor het identificeren van de belangrijkste mineralogie van een gesteente en voor het schatten van de omstandigheden waaronder het gesteente is gevormd. Het is ook nuttig voor het vergelijken van de samenstellingen van verschillende gesteenten en voor het classificeren ervan in brede categorieën op basis van hun mineralogie.
Vulkanische en plutonische rotsen
Vulkanische rotsen zijn een soort extrusieve stollingsgesteenten die ontstaan uit gesmolten magma of lava die is uitgebarsten en afgekoeld aan het aardoppervlak. Deze rotsen worden gekenmerkt door hun fijnkorrelige textuur en hun hoge gehalte aan mafische mineralen, zoals pyroxeen en olivijn. Voorbeelden van vulkanisch gesteente zijn onder meer bazalt, andesiet en rhyoliet.
Plutonische gesteenten zijn daarentegen een soort opdringerig stollingsgesteente dat ontstaat uit magma dat afkoelt en stolt onder het aardoppervlak. Deze rotsen worden gekenmerkt door hun grofkorrelige textuur en hun hoge gehalte aan felsische mineralen, zoals kwarts en veldspaat. Voorbeelden van plutonische gesteenten zijn onder meer graniet, Gabbro en dioriet.
Het verschil tussen vulkanische en plutonische gesteenten is grotendeels te wijten aan het verschil in de snelheid waarmee ze afkoelen en stollen. Vulkanische rotsen koelen en stollen snel af, terwijl plutonische rotsen langzamer afkoelen en stollen. Dit verschil in afkoelsnelheid resulteert in de verschillende texturen en mineralogieën van deze twee soorten gesteenten.
Mineralen in stollingsgesteenten
Stollingsgesteenten zijn samengesteld uit een verscheidenheid aan mineralen, dit zijn in de natuur voorkomende anorganische stoffen met een specifieke chemische samenstelling en een specifieke kristalstructuur. De mineralen die in een stollingsgesteente aanwezig zijn, zullen afhangen van de chemische samenstelling van het magma waaruit het gesteente is gevormd en de omstandigheden waaronder het magma afkoelde en stolde.
Enkele veel voorkomende mineralen die in stollingsgesteenten worden aangetroffen, zijn onder meer:
- Quartz: een veel voorkomend mineraal dat is gemaakt van silicium en zuurstof (SiO2). Het wordt meestal aangetroffen in felsische rotsen zoals graniet.
- Veldspaat: een groep mineralen die zijn opgebouwd uit een combinatie van aluminium, silicium, zuurstof en diverse andere elementen. Veldspaat komt veel voor in zowel felsische als tussenliggende gesteenten.
- Pyroxeen: een groep mineralen die bestaat uit een combinatie van silicium, zuurstof en diverse andere elementen. Pyroxenen komen veel voor in mafische gesteenten zoals bazalt.
- Olivijn: een mineraal dat is opgebouwd uit een combinatie van ijzer, magnesium, silicium en zuurstof. Het komt veel voor in mafische gesteenten zoals basalt.
- amfibool: een groep mineralen die bestaat uit een combinatie van silicium, zuurstof en diverse andere elementen. Amfibolen komen veel voor in mafische gesteenten zoals gabbro.
- Mica: een groep mineralen die bestaat uit een combinatie van aluminium, silicium, zuurstof en diverse andere elementen. Mica's komen veel voor in felsische en tussenliggende gesteenten.
Primaire en aanvullende mineralen
In de geologie zijn primaire mineralen de mineralen die het grootste deel van het volume van een gesteente uitmaken en verantwoordelijk zijn voor de belangrijkste eigenschappen en kenmerken van het gesteente. Deze mineralen werden doorgaans gevormd tijdens de initiële kristallisatie van het magma waaruit het gesteente was gevormd.
Hulpmineralen daarentegen zijn mineralen die in kleinere hoeveelheden in een gesteente aanwezig zijn en niet verantwoordelijk zijn voor de belangrijkste eigenschappen en kenmerken van het gesteente. Deze mineralen zijn mogelijk gevormd tijdens de kristallisatie van het magma, of zijn mogelijk in het gesteente geïntroduceerd nadat het was gestold door processen zoals wijziging of metamorfose.
In stollingsgesteenten zijn de primaire mineralen doorgaans de mineralen die gevormd zijn tijdens de initiële kristallisatie van het magma. Deze mineralen kunnen kwarts, veldspaat, pyroxeen, olivijn en amfibool, onder andere. Bijkomende mineralen in stollingsgesteenten kunnen mica’s, granaten en apatiet-.
De relatieve verhoudingen van primaire en secundaire mineralen in een gesteente kunnen informatie verschaffen over de omstandigheden waaronder het gesteente is gevormd en de geschiedenis van het gesteente. Een gesteente met een hoog gehalte aan bijkomende mineralen kan bijvoorbeeld gevormd zijn uit magma dat langzaam afkoelde en stolde, of het kan na het stollen een aanzienlijke verandering hebben ondergaan.
