Basalte
Renseignements généraux
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| Roche ignée | |
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| Composition | |
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| Mafique: amphibole et pyroxène, parfois plagioclase, feldspathoïdes, et / ou olivine. |
Basalte (pron .: / b ə s ɔː l t /, / b æ s ɒ l t /, / b æ s ɔː l t /, Ou / b eɪ s ɔː l t /) Est une commune extrusive ignée ( roche volcanique) formé à partir du refroidissement rapide du basaltique lave exposée à ou très près de la surface d'une planète ou lune. Par définition, doit être un basalte roche ignée aphanitique avec moins de 20% de quartz et moins de 10% feldspathoid en volume, et où au moins 65% du feldspath est sous la forme de plagioclase. (En comparaison, le granit a plus de 20% de quartz en volume.) Le basalte est généralement gris au noir, mais résiste rapidement au brun ou au rouge-rouille due à l'oxydation de son mafiques (riche en fer) en minéraux rouille. Il a presque toujours un à grain fin minérale texture en raison de la roche en fusion refroidissement trop rapidement pour les grands cristaux minéraux de croître, même si elle peut parfois être porphyrique, contenant les plus grands cristaux formés avant l'extrusion qui a amené la lave à la surface, noyées dans une plus fine matrice. Basalte avec un texture vésiculaire ou mousseuse est appelé scories, et les formes lorsque les gaz dissous sont obligés de la solution et former des vésicules que la lave décompresse comme il atteint la surface.
Sur Terre, la plupart des basalte magmas ont formé par la fusion de décompression de la manteau. Basalt éclate souvent sur Io, la troisième plus grande lune de Jupiter , et a également formé sur la Terre Lune , Mars , Vénus , et même sur l'astéroïde Vesta . roches mères pour les fusions partielles comprennent probablement les deux péridotite et pyroxénite (par exemple, Sobolev et al., 2007). Les croûte portions de océanique plaques tectoniques sont principalement composées de basalte, produite à partir de remontée manteau ci-dessous dorsales océaniques.
Le terme de basalte est parfois appliquées à peu profonde roches intrusives avec une composition typique de basalte, mais les roches de cette composition avec un phanéritique (grossières) groundmass sont généralement appelés diabase (également appelé dolérite) ou gabbro.
Étymologie
Le mot "basalte" est finalement dérivé du Basaltes latine fin, faute d'orthographe L. basanites "pierre très dure," qui a été importé de la Grèce antique βασανίτης (basanites), de βάσανος (Basanos, "pierre de touche") et leur origine dans Bauhun égyptienne "ardoise". Le basalte terme pétrologique moderne décrivant une composition particulière de rock originaire lave-dérivé de son utilisation par Georgius Agricola en 1556 dans son célèbre ouvrage de l'exploitation minière et la minéralogie De re metallica, libri XII. Agricola appliquée "basalte" à la roche noire volcanique de la Schloßberg (colline du château local) au Stolpen, croyant qu'il se agit de la même que Pline "pierre très dure" de l'Ancien.
Utilisations
Basalt est utilisé dans la construction (par exemple sous forme de blocs de construction ou dans le sol), ce qui rend pavés (de orgues basaltiques) et à faire statues. Chauffage et l'extrusion rendements de basalte laine de roche, une excellente isolant thermique.
Types
- Basalte tholéiitique est relativement riche en silice et pauvre en sodium . Entrent dans cette catégorie sont la plupart des basaltes de la mer -de-chaussée, la plupart des grandes îles océaniques, et continentale basaltes d'inondation comme le Britannique plateau de la rivière.
- MORB ( Mid Ocean Ridge basalte), est typiquement faible éléments incompatibles. MORB est communément éclaté seulement à dorsales océaniques. MORB même a été subdivisée en variétés telles que NMORB et EMORB (un peu plus enrichi en éléments incompatibles).
- Haute basalte alumine peut être de la silice-sous-saturée ou -oversaturated (voir minéralogie normative). Il a plus de 17% d'alumine (Al 2 O 3) et est intermédiaire entre la composition et tholéiite basalte alcalin; la composition relativement riche en alumine est basée sur les rochers sans phénocristaux de plagioclase.
- Basalte alcalin est relativement pauvre en silice et riches en sodium. C'est silice-sous-saturée et peut contenir feldspathoïdes, alcalin feldspath et phlogopite.
- Boninite est une haute magnésium sous forme de basalte qui est entré en éruption en général bassins d'arrière-arc, distingue par sa faible titane contenu et oligo composition de l'élément.
Pétrologie
La minéralogie de basalte se caractérise par une prépondérance de calcique plagioclase feldspath et pyroxène. Olivine peut également être un constituant important. Accessoire minéraux présents dans des quantités relativement mineures comprennent des oxydes de fer et des oxydes de fer et de titane, tels que magnétite, ulvospinel, et ilménite. En raison de la présence d'une telle oxydes minéraux, basalte peuvent acquérir de solides magnétiques signatures comme il se refroidit, et études paléomagnétiques ont fait un large usage de basalte.
Dans le basalte tholéiitique, de pyroxène ( augite et orthopyroxène ou pigeonite) et calcium riche en plagioclase sont communs phenocryst minéraux. Olivine peut aussi être un phenocryst, et lorsqu'ils sont présents, peuvent avoir des jantes de pigeonite. Le groundmass interstitiel contient du quartz ou tridymite ou cristobalite. Olivine tholéiite a augite et orthopyroxène ou pigeonite avec olivine abondante, mais olivine peut avoir jantes de pyroxène et est peu susceptible d'être présent dans le groundmass.
Basaltes alcalins ont généralement des assemblages de minéraux qui manquent orthopyroxène mais contiennent olivine. Phénocristaux de feldspath sont généralement labradorite à andésine dans la composition. Augite est riche en titane par rapport à augite dans le basalte tholéiitique. Les minéraux comme le feldspath alcalin , leucite, néphéline, sodalite, mica phlogopite, et apatite peut être présent dans la groundmass.
Basalte a haute liquidus et solidus valeurs de températures à la surface de la Terre sont à proximité ou au-dessus de 1200 ° C (liquidus) et à proximité ou au-dessous de 1000 ° C (solidus); ces valeurs sont plus élevés que ceux des autres communes roches ignées .
La majorité des tholéiites sont formés à environ 50 à 100 km de profondeur dans le manteau. Beaucoup de basaltes alcalins peuvent être formés à de grandes profondeurs, peut-être aussi profond que 150 à 200 km. L'origine de basalte haute teneur en alumine reste controversé, avec les interprétations que ce est un bain fondu primaire et qu'à la place il est dérivé à partir d'autres types de basalte (par exemple, Ozerov, 2000).
Géochimie
Par rapport à plus courantes roches ignées , compositions de basalte sont riches en MgO et Et faible en CaO SiO 2 et les oxydes alcalins, ce est à dire, Na 2 O + K 2 O, conformément à la Classification TAS.
Basalte a généralement une composition de 45 à 55% en poids de SiO 2, 2-6% en poids total des alcalis, de 0,5 à 2,0% en poids TiO 2, 5-14% en poids FeO et 14% en poids ou plus d' Al 2 O 3 . Contenu de CaO sont couramment près 10% en poids, de MgO ceux communément dans la gamme de 5 à 12% en poids.
Basaltes haute teneur en alumine ont une teneur en aluminium de 17 à 19% en poids de Al 2 O 3; boninites ont des teneurs en magnésium allant jusqu'à 15% de MgO. Rare feldspathoïde riche roches mafiques, semblables à des basaltes alcalins, peuvent avoir Na 2 O + K 2 O contenu de 12% ou plus.
Les abondances des lanthanides ou éléments de terres rares (ÉTR) peuvent être un outil de diagnostic utile pour aider à expliquer l'histoire de la cristallisation de minéraux comme la fonte refroidie. En particulier, l'abondance relative de l'europium par rapport à l'autre REE est souvent nettement plus élevé ou plus bas, et a appelé la europium anomalie. Il se pose parce Eu 2+ peut se substituer à Ca 2+ dans plagioclase, contrairement à tous les autres lanthanides, qui ont tendance à former seulement 3+ cations.
Basaltes MORB et leurs équivalents intrusifs, gabbros, sont les roches ignées caractéristiques formés à dorsales médio-océaniques. Ils sont tholéiites particulièrement faibles dans les alcalis totale et oligo-éléments incompatibles, et ils ont des motifs de terres rares relativement plats normalisés à ou du manteau valeurs de chondrite. En revanche, les basaltes alcalins ont des modèles normalisés hautement enrichi dans le REE lumière, et avec une plus grande abondance de la REE et d'autres éléments incompatibles. Parce MORB basalte est considéré comme une clé pour comprendre la tectonique des plaques , ses compositions ont été très étudiée. Bien que les compositions de MORB se distinguent par rapport aux compositions moyennes de basaltes ont éclaté dans d'autres environnements, ils ne sont pas uniformes. Par exemple, les compositions changent avec la position le long de la Dorsale médio-atlantique, et les compositions définissent également des gammes différentes dans les différents bassins océaniques (Hofmann, 2003).
Isotopiques rapports de éléments tels que le strontium , le néodyme , le plomb , le hafnium , et l'osmium dans les basaltes ont été beaucoup étudiée, de façon à connaître l'évolution de la Le manteau de la Terre. Les rapports isotopiques de gaz nobles , tels que 3 Il / 4 He, sont aussi d'une grande valeur: par exemple, les ratios de basaltes vont de 6 à 10 pour dorsale médio-océanique tholéiite (normalisée aux valeurs atmosphériques), mais de 15 à 24 + pour les basaltes des îles de l'océan pensés pour être dérivé de panaches mantelliques.
Morphologie et textures
La forme, la structure et la texture d'un basalte est diagnostique de comment et où il a éclaté, que ce soit dans la mer, dans un explosif éruption de cendre ou rampante pahoehoe coulées de lave, l'image classique de Éruptions de basalte hawaïennes.
Éruptions subaériennes
Basalt qui éclate sous air ouverte (ce est- subaérienne) forme trois types distincts de lave ou de dépôts volcaniques: scories; cendres ou scories ( brèche); et se écoule lave.
Basalte dans les cimes des coulées de lave et subaériens cônes de scories seront souvent très Vésiculaires, conférer une texture légère "mousseux" à la roche. Cendres basaltiques sont souvent rouges, coloré par oxydé de fer de l'altération d'minéraux riches en fer tels que pyroxène.
`A`a types de blocs, parpaings et brèches de flux épais et visqueux basaltique de lave sont communs à Hawaii. Pahoehoe est une forme très fluide chaud de basalte qui tend à former minces tabliers de lave en fusion qui remplissent les creux et parfois formes lacs de lave. tubes de lave sont des caractéristiques communes des éruptions de pahoehoe.
Basaltique tuf ou roches pyroclastiques sont rares mais pas inconnu. Habituellement basalte est trop chaud et une accumulation de liquide pression suffisante pour former des éruptions de lave explosifs mais parfois cela se produira par piégeage de la lave à l'intérieur de la gorge volcanique et l'accumulation de gaz volcaniques. Hawaii Mauna Loa l'éruption du volcan de cette manière dans le 19ème siècle, comme l'a fait Mont Tarawera, Nouvelle-Zélande dans sa violente éruption 1886. Maars sont typiques des petites tufs basaltiques, formés par une éruption explosive de basalte à travers la croûte, formant un tablier mixte de basalte et les épontes brèche et un ventilateur de basalte tuf plus loin du volcan.
La structure amygdaloïde est commun dans relique vésicules et magnifiquement cristallisées espèces de zéolithes, de quartz ou de calcite se retrouvent fréquemment.
Orgues basaltiques
Pendant le refroidissement d'une coulée de lave épaisse, de contraction joints ou des fractures forment. Si un écoulement se refroidit relativement rapidement, important forces de contraction se accumulent. Même si un flux peut se rétrécir dans la dimension verticale sans rupture, il ne peut pas accueillir facilement rétrécissement dans la direction horizontale à moins fissures se forment; le vaste réseau de fractures qui se développe en résulte la formation de colonnes. La topologie des formes latérales de ces colonnes peut être largement classée en tant que réseau cellulaire aléatoire. Ces structures sont essentiellement hexagonal en section transversale, mais avec des polygones de trois à douze côtés ou plus peuvent être observées. Notez que la taille des colonnes dépend de façon lâche sur la vitesse de refroidissement; très refroidissement rapide peut donner lieu à de très faibles (<1 cm de diamètre) de colonnes, tandis que le refroidissement lent est plus susceptible de produire de grandes colonnes.
éruptions sous-marines
basaltes d'oreiller
Lorsque basalte éclate sous l'eau ou se jette dans la mer, le contact avec l'eau étanche la surface et la lave forme un caractère distinctif forme d'oreiller, à travers laquelle la lave chaude brise pour former un autre oreiller. Ce "coussin" texture est très commun dans coulées basaltiques sous-marines et de diagnostic d'un environnement d'éruption sous-marine une fois trouvé dans les roches anciennes. Oreillers sont généralement constitués d'un noyau à grain fin avec une croûte vitreuse et ont jonction radiale. La taille des coussins individuels varie de 10 cm à plusieurs mètres.
Lorsque pahoehoe lave entre dans la mer, il se forme habituellement basaltes en coussins. Toutefois, lorsque a'a entre l'océan il forme un cône littoral, une petite accumulation en forme de cône de débris tufacé formé lorsque la lave a'a blocs entre l'eau et de la vapeur explose bâtie.
L'île de Surtsey dans l' océan Atlantique est un volcan de basalte qui a manqué à la surface de l'océan en 1963. La phase initiale de l'éruption de Surtsey était très explosif, que le magma était assez humide, provoquant la roche à souffler dehors par la vapeur bouillante pour former un tuf et cône de scories. Ce est par la suite déplacé à un comportement typique de type pahoehoe.
Verre volcanique peut être présent, d'autant plus que des écorces sur des surfaces rapidement réfrigérés de coulées de lave et est généralement (mais pas exclusivement) associée à des éruptions sous-marines.
La vie sur les roches basaltiques
Les caractéristiques communes de corrosion de basalte volcaniques sous-marines suggèrent que l'activité microbienne peut jouer un rôle important dans l'échange chimique entre roches basaltiques et l'eau de mer. Les quantités importantes de fer réduit, Fe (II) et de manganèse, Mn (II), présents dans les roches basaltiques constituent des sources potentielles d'énergie pour les bactéries. Des recherches récentes ont montré que certains Fe (II) -oxidizing bactéries cultivées sur des surfaces de fer-sulfure sont également capables de se développer avec de la roche basaltique comme une source de Fe (II). Des travaux récents au Loihi Seamount, de Fe et Mn bactéries oxydant ont été cultivées à partir de basaltes altérés. L'impact de bactéries sur la modification de la composition chimique du verre basaltique (et donc, la croûte océanique) et l'eau de mer suggèrent que ces interactions peuvent conduire à une application de hydrothermales au origine de la vie.
Distribution
Le basalte est l'un des types de roches les plus répandues dans le monde. Le basalte est la roche la plus typique de grandes provinces ignées. Les plus fortes occurrences de basalte sont dans le plancher de l'océan qui est presque entièrement constitué par basalte. Dessus du niveau de la mer de basalte est commun dans îles hotspot et d'arcs volcaniques autour, spécialement ceux mince croûte . Cependant, les plus grands volumes de basalte sur des terres correspondent à basaltes de plateau continental. Basaltes de plateau continental sont connus pour exister dans le Deccan en Inde , la Chilcotin Groupe Colombie-Britannique, le Canada , le Piège Paraná au Brésil, la Piège de Sibérie en Russie , le Karoo la province inondation en Afrique du Sud, le Plateau du fleuve Columbia Washington et l'Oregon .
De nombreux archipels et nations insulaires ont une majorité écrasante de son substrat rocheux exposé fait par le basalte raison d'être au-dessus de hotspots, par exemple, l'Islande et Hawaii
Anciens précambriens basaltes ne sont généralement trouvés dans de pliage et de poussée ceintures, et sont souvent fortement métamorphisées. Ils sont connus comme ceintures de roches vertes, parce que de bas grade métamorphisme de basalte produit chlorite, actinolite, épidote et d'autres minéraux verts.
Lunaire et martien basalte
Les zones sombres visibles sur la Terre , la lune , le mers lunaires, sont des plaines de inonder coulées de lave basaltique. Ces roches ont été prélevés par l'équipage américain Programme Apollo, le Russe robotique Programme Luna, et sont représentés au sein de la météorites lunaires.
Basaltes lunaires diffèrent de leurs homologues terrestres principalement dans leurs teneurs élevées en fer, qui vont typiquement d'environ 17 à 22% en poids de FeO. Ils possèdent aussi une étonnante gamme de concentrations de titane (présent dans le minéral ilménite), allant de moins de 1% en poids de TiO 2, à environ 13 poids.%. Traditionnellement, les basaltes lunaires ont été classés en fonction de leur teneur en titane, dont les classes sont nommées haute Ti, Ti faible et très faible Ti. Néanmoins, cartes géochimiques mondiaux de titane obtenus auprès de la mission de démontrer que la clémentine Maria lunaire possède un continuum de concentrations de titane, et que les concentrations les plus élevées sont les moins abondants.
Basaltes lunaires montrent textures exotiques et la minéralogie, en particulier métamorphisme de choc, le manque de la oxydation typique de basaltes terrestres, et une absence totale de hydratation. Bien que la plupart de la Les basaltes de la Lune ont éclaté il ya entre environ 3 et 3,5 milliards d'années, les échantillons les plus anciens datent de 4,2 milliards années, et les flux les plus jeunes, selon l'âge méthode de datation du "comptage du cratère," on estime avoir éclaté il ya seulement 1,2 milliards d'années.
Le basalte est une roche aussi commune sur la surface de Mars , tel que déterminé par les données renvoyées par la surface de la planète et par Météorites martiennes.
Modification de basalte
Métamorphisme
Les basaltes sont des roches importantes au sein métamorphiques ceintures, car ils peuvent fournir des informations vitales sur les conditions de métamorphisme de la ceinture. Divers métamorphique faciès sont nommés d'après les assemblages de minéraux et types de roches formées en soumettant basaltes aux températures et pressions de l'événement métamorphique. Ceux-ci sont:
- Faciès des schistes bleus
- éclogites
- faciès des granulites
- Faciès des schistes verts
- faciès de zéolite
Basaltes métamorphosés sont des hôtes importants pour une variété de hydrothermale dépôts de minerai, y compris l'or , les dépôts de cuivre dépôts, volcanogènes gisements de minerai de sulfures massifs et d'autres.
Désagrégation
Comparé à d'autres roches trouvées sur la surface de la Terre, basaltes temps relativement rapide. Les minéraux généralement riches en fer se oxydent rapidement dans l'eau et de l'air, à la roche une coloration brune à la couleur rouge en raison de l'oxyde de fer (rouille). L'altération chimique libère également facilement solubles dans l'eau des cations tels que le calcium , sodium et magnésium , qui donnent une forte zones basaltiques capacité de tampon contre acidification. Calcium libéré par basaltes lie jusqu'à CO 2 de l'atmosphère formant CaCO3 agissant ainsi comme un piège CO 2. Pour cela, il faut ajouter que l'éruption de basalte se est souvent associée à la libération de grandes quantités de CO 2 dans l'atmosphère gaz volcaniques.
Le piégeage du carbone dans le basalte a été étudié en tant que moyen d'élimination du dioxyde de carbone, produit par l'industrialisation des humains, à partir de l'atmosphère. Dépôts de basalte sous-marins, dispersés dans les mers du monde entier, ont l'avantage supplémentaire de l'eau servant de barrière à la re-libération de CO 2 dans l'atmosphère.
