Čo sú pyroklastické horniny a ako vznikajú?
Pyroklastické horniny sú jedným z najjasnejších „záznamov“ intenzity sopečnej činnosti. Keď sopka vybuchne, nie všetok vyvrhnutý materiál prúdi ako láva. Mnohé erupcie v skutočnosti chrlia úlomky hornín, popol a úlomky magmy, ktoré sú vyvrhnuté do ovzdušia, potom padajú späť a hromadia sa. Tieto usadeniny potom môžu tvoriť pyroklastické horniny. Aby sme pochopili pyroklastické horniny, musíme preskúmať ich úzky vzťah k typu erupcie, veľkosti vyvrhnutého materiálu, spôsobu transportu tohto materiálu a spôsobu, akým je nakoniec „uzamknutý“ v pevnej hornine.
Definícia pyroklastických hornín
Jednoducho povedané, pyroklastické horniny sú horniny vytvorené zo sopečného materiálu vyvrhnutého počas explozívnych erupcií (prasknutí), ktoré sa potom usadia a podliehajú zhutneniu a cementácii (litifikácii). Slovo „pyroklastický“ pochádza z gréčtiny: pyro (oheň) a klastos (úlomok). Preto možno pyroklastický výraz definovať ako „fragmentáciu vyplývajúcu z ohňa/sopečnej činnosti“.
Na rozdiel od extruzívnych vyvretých hornín, ako je čadič alebo andezit, ktoré vznikajú prúdením lávy a jej následným tuhnutím, pyroklastické horniny vznikajú z úlomkov vznikajúcich v dôsledku explózií – buď z úlomkov magmy, ktoré tuhnú vo vzduchu, alebo z úlomkov starých hornín zo sopečného telesa, ktoré sú odlomené a odhodené.
Zloženie materiálov: od popola po sopečné bomby
Pyroklastický materiál sa nazýva pyroklasty. Pyroklasty sa veľmi líšia veľkosťou a klasifikácia veľkosti pomáha geológom identifikovať typ ložiska a horniny:
1. Sopečný popol (apol): veľkosť < 2 mm. Popol môže byť veľmi jemný, ľahko prenášaný vetrom a môže pokryť veľké plochy. Ak sa usadí v hustej vrstve a stuhne, môže tvoriť horniny, ako napríklad tuf. 2. Lapilli: veľkosť 2 – 64 mm. Tvarom pripomína štrk, môžu to byť úlomky hornín alebo kvapky rýchlo tuhnúcej magmy. Ložiská s prevahou lapilli môžu tvoriť lapilli tuf alebo stredne zrnitú pyroklastiku. 3. Sopečné bomby a bloky: veľkosť > 64 mm.
– Sopečné bomby sú po vyhodení zvyčajne stále plastové, takže ich tvar môže byť zaoblený alebo aerodynamický.
– Bloky sú vo všeobecnosti pevné úlomky hornín, ktoré boli vyhodené, ich tvar je hranatejší.
Hrubé usadeniny, ako sú tieto, môžu tvoriť pyroklastické brekcie.
Okrem veľkosti sa pyroklasty dajú rozlíšiť aj podľa pôvodu:
– Juvenilný: materiál pochádzajúci z novej magmy (napr. pemza, troska).
– Litik: úlomky starej horniny zo stien krátera alebo sopečných kanálov.
– Kryštály: minerálne úlomky (napr. plagioklas, pyroxén), ktoré sa uvoľňujú z magmy.
Ako vznikajú pyroklastické horniny?
Vznik pyroklastických hornín je séria procesov: erupcia → transport → ukladanie → litifikácia. Fázy sú nasledovné.
1) Spúšťače explozívnych erupcií: tlak plynu a viskozita magmy
K explozívnym erupciám zvyčajne dochádza, keď je magma bohatá na plyn (vodná para, CO₂, SO₂) a/alebo dostatočne viskózna, aby umožnila pomalý únik plynu. V dôsledku toho sa zvyšuje tlak, čo vedie k explózii. Magma sa rozpadne na drobné úlomky, keď sa plyn náhle roztiahne – podobne ako pri zatrasení plechovkou od sódy a jej následnom otvorení, ale vo veľkom meradle a pri extrémne vysokých teplotách.
V tejto fáze vznikajú materiály ako sopečný popol, lapilli, pemza, troska, bomby a bloky. Sú to hlavné suroviny pre pyroklastické horniny.
2) Vyvrhovanie a transport: padá ako popol alebo sa zosunie ako pyroklastické prúdy.
Po vytvorení sa pyroklasty pohybujú niekoľkými spôsobmi:
– Pyroklastický pád
Materiál je vyvrhovaný do atmosféry a potom padá v dôsledku gravitácie. Jemný popol môže byť vetrom unášaný stovky kilometrov, zatiaľ čo lapilli a bomby padajú bližšie k centru erupcie. Usadeniny spadu sú zvyčajne pomerne úhľadne vrstvené a pokrývajú povrch.
– Pyroklastické hustotné prúdy
Ide o prehriate zmesi plynu, popola a úlomkov hornín, ktoré rýchlo tečú dolu svahmi – vysokou rýchlosťou a so smrteľným potenciálom. Ložiská bývajú masívnejšie (nie vždy úhľadne vrstvené), môžu pokrývať údolia a nížiny a často vytvárajú rozsiahle ložiská.
– Pyroklastická vlna
Zriedenejšie a turbulentnejšie pyroklastické vlny dokážu prekonať topografické bariéry. Ich usadeniny často vykazujú sedimentárne štruktúry, ako je napríklad krížová laminácia.
Tento spôsob transportu ovplyvňuje konečnú textúru horniny : či je jemne vrstevnatá, masívna, odstupňovaná alebo ide o „náhodnú“ zmes veľkostí.
3) Sedimentácia: hromadí sa v hrubých vrstvách
Postupom času sa pyroklasty hromadia do usadenín. Usadeniny môžu mať hrúbku od niekoľkých centimetrov do desiatok metrov v závislosti od veľkosti a miesta erupcie. Usadeniny môžu vyplniť panvy, blokovať rieky alebo vytvárať nové nížiny. Počas tejto fázy je materiál stále relatívne sypký (podobne ako piesok, štrk alebo popol).
4) Litifikácia: z voľného sedimentu na pevnú horninu
Aby sa pyroklastické usadeniny stali horninou, musia prejsť litifikáciou prostredníctvom:
– Zhutňovanie: zaťaženie z vrchnej vrstvy tlačí na sediment tak, že sa póry zmenšujú.
– Cementácia: minerály, ktoré sa vyzrážajú z vody (napr. oxid kremičitý, kalcit, zeolit, íl), „lepia“ zrná dohromady.
– Zváranie určitých horúcich usadenín: Ak usadenina odpadne alebo stečie, kým je ešte veľmi horúca, úlomky sopečného skla sa môžu prilepiť a spojiť. Vznikne tak tvrdší a kompaktnejší zvarený tuf (ignimbrit).
Proces litifikácie môže v geologickom meradle prebiehať relatívne rýchlo, najmä ak sú ložiská hrubé, horúce a rýchlo sa usadzujú.
Bežné typy pyroklastických hornín
Tu sú niektoré typy, s ktorými sa často stretávame:
1. Tuf
Pyroklastické horniny sú zložené prevažne zo sopečného popola.Tuf môže byť jemný až trochu hrubý, v závislosti od zmesi veľkostí. Tuf sa široko používa ako stavebný materiál v niekoľkých oblastiach, hoci jeho pevnosť sa líši.
2. Ignimbrit (ignimbrit)
Ignimbrity, ktoré zvyčajne vznikajú z prehriatych pyroklastických usadenín bohatých na popol, často so zvarenou textúrou, môžu tvoriť rozsiahle roviny a slúžiť ako markery veľkých erupcií.
3. Pyroklastická brekcia
Zložené z veľkých hranatých úlomkov (blokov) alebo zmesi veľkých úlomkov v matrici popola/lapilli. Označuje erupciu alebo kolaps, ktorý produkuje veľké úlomky.
4. Lapilli tuf
Tuf bohatý na Lapilli (zrná 2 – 64 mm). Textúra sa javí ako „škvrnitá“, pretože väčšie úlomky sú zabudované v popolovej matrici.
Prečo je dôležité študovať pyroklastické horniny?
Pyroklastické horniny sú dôležité, pretože:
– Zaznamenať históriu erupcií: z veľkosti úlomkov, zloženia a štruktúry vrstiev môžu geológovia interpretovať typ erupcie a jej rozsah.
– Pomoc pri mapovaní sopečného nebezpečenstva: pyroklastické usadeniny a spad popola naznačujú oblasti, ktoré boli zasiahnuté a ktoré by mohli byť opäť zasiahnuté.
– Užitočné ako zdroj: niektoré pyroklastické ložiská sa stávajú zvodnenými vrstvami, minerálmi alebo priemyselnými horninami; ale môžu byť aj krehké a náchylné na zosuvy pôdy, keď sú zvetrané.
Zatváranie
Pyroklastické horniny sú horniny tvorené z úlomkov sopečného materiálu vznikajúceho v dôsledku explozívnych erupcií. Tieto materiály – od popola a lapilli až po bomby a bloky – sú prenášané popolovým padaním alebo pyroklastickými prúdmi, potom sa usadzujú, zhutňujú, stmelujú a niekedy sa vplyvom tepla zvárajú, pričom nakoniec vytvárajú pevné horniny, ako je tuf, ignimbrit a pyroklastická brekcia. Štúdiom pyroklastických hornín nielen rozumieme geologickým procesom, ktoré formujú zemský povrch, ale môžeme tiež sledovať stopy minulých erupcií a predpovedať budúce riziká.
Ak si želáte, môžem tento článok upraviť pre školské (jednoduchšie), vysokoškolské (technickejšie) potreby alebo pridať príklady pyroklastických hornín nachádzajúcich sa v Indonézii spolu s ich lokalizáciou a charakteristikami.
