Petrograafia

Petrograafia on kristalsete kivimite kirjeldamisega tegelev teadusharu.

Petrograafia on tihedais seoseis petroloogiaga, mis on ulatuselt laiem geoloogia haru ning hõlmab ka petrograafiat. Ehkki kivimeid võib kirjeldada nii makroskoopiliselt kui ka mikroskoopiliselt, tähendab petrograafia enamasti siiski kivimite mikroskoopilist kirjeldamist. Petrograafi põhiline töövahend on polarisatsioonimikroskoop, millega uuritakse kivimeist valmistatud õhukesi plaadikesi, mida nimetatakse õhikuteks.

Petrograafiaga mõnevõrra sarnanev teadusharu on litoloogia, mis tegeleb settekivimite kirjeldamisega. Mõnikord nimetatakse petrograafiaks või settekivimite petrograafiaks ka settekivimite mikroskoopilist kirjeldamist.

Petrograafia ülesanne

Petrograafia ülesandeks on uurida kivimite omadusi: mineraloogilist ja keemilist koostist, ehitust, teket, geoloogilisi lasumistingimusi, kivimirühmade omavahelisi seoseid ja ka kivimitega aja jooksul toimuvaid muutusi. Kivimite omaduste tundmine aitab tõhusamalt sooritada maavarade otsimis- ja uurimistöid. Petrograafia on tihedalt seotud üldise geoloogia, mineraloogia, geokeemia, füüsika, keemia, tehnoloogia, materjaliteaduse jt. teadustega.

Petrograafiliselt kivimite klassifitseerimine

Klassifitseerimise alus

Kivimid on kas monomineraalsed – koosnevad üht liiki mineraalidest, või polümineraalsed – koosnevad mitut liiki mineraalidest. Mingi kindla kivimi mineraloogiline koostis on enam-vähem püsiv, aga keemiline koostis mitte. Kivimit moodustavate mineraalide suhteline hulk ei ole absoluutselt püsiv, seega ei saa seda väljendada ka kindla keemilise valemiga Kuigi kivimi mineraloogiline ja järelikult ka keemiline koostis mõningal määral varieeruvad, on nad siiski iseloomulikud ja võimaldavad kivimeid liigitada. Kivim tekib kindlates geoloogilistes tingimustes. Need tingimused mõjutavad kivimi lasumust ja siseehitust, koostisosade kuju, suurust ja omavahelisi seoseid. Iga kivim erineb teisest ka oma füüsikaliste omaduste — värvuse, erikaalu, sulamistemperatuuri jms. poolest. Kõike seda arvestades võib kivimit nimetada kindla ehituse, kindlate füüsikaliste omaduste ja geoloogiliste lasumistingimustega ning enam-vähem püsiva koostisega mineraalide agregaadiks. Tekke järgi jagunevad kõik kivimid kolme suurde rühma: magmalised kivimid ehk tardkivimid, sedimentatsioonilised ehk settekivimid ja moondekivimid Need kivimid pole levinud litosfääris võrdsel määral. Umbes 95% litosfäärist koosneb tard- ja moondekivimitest ning ainult 5% settekivimitest. Viimased katavad maapinnast 75% ning tard- ja moondekivimid ainult 25%.

Tardkivimid

Tardkivimiteks nimetatakse kivimeid, mis on tekkinud magma tardumisel. Magma kujutab endast kõrgetemperatuurilist silikaatset harvemini sulfiidset või karbonaatset sulamit, mis koosneb peamiselt Si-, Al-, Fe-, Mg-, Ca-, Na- ja K-oksiiddest. Peale oksiidide sisaldab magma veel veeauru, S-, Cl- ja F-ühendeid ning ehedaid gaase. Ehedad gaasid (lenduvad komponendid) eralduvad rõhu vähenemisel kergesti magmast. Sõltuvalt vastava ala geoloogilisest ehitusest ja seal toimuvatest tektoonilistest protsessidest võib maakoores liikuv magma tarduda kas maakoores (süvakivimid) või tungida ulkaanidest maapinnale ja seal tarduda (purskekivimid). Järelikult sõltub tardkivimite koostis ja ehitus üheaegselt nii tekkekohast kui ka magma koostisest.

Jaotus vastavalt tardumis- ja lasumustingimustele

• purske- ehk efusiivsed kivimid;
• poolsüva- ehk hüpabüssaalsed kivimid;
• süva- ehk abüssaalsed kivimid.

Maakoore sügavamates tsoonides on magma suure rõhu all ja teda ümbritseb suhteliselt kõrgetemparatuuriline keskkond, millest tingituna toimub magma tardumine ja kristallide kasvamine aeglaselt. Mida kõrgemale magma tungib, seda enam alanevad rõhk ja temperatuur. Maapinnal on tegemist juba atmosfäärilise rõhu ja temperatuuriga. See põhjustab ühelt poolt gaasiliste komponentide eraldumise magmast ja teiselt poolt selle kiire tardumise. Erinev temperatuur mõjutab tardkivimite siseehitust ja koostist.

Tardkivimite lasumiskehade jaotus

Injektsioonilised kehad – ümbriskivimisse voolanud ja tardunud magmakehad

Konkordantsed injektsioonid ehk rööpintrusioonid

Sill ehk kihtidevahelised injektsioonid kujutavad endast kihitaolisi magmakehi, mis on tunginud kihtide vahele, neid nagu üksteisest eemale lükates. Sillid esinevad sageli mitme kihina, mis võivad oma¬vahel olla seotud sama materjaliga täitunud lõhedega. Eriti sageli moodustavad sille aluselised kivimid.

Lakoliit on ümmarguse, ellipsitaolise või korrapäratu kujuga seenekujulised magmakehad millel lasuvad kihid on injektsiooni ajal üles kergitatud.

Lopoliit on vaagnakujuline magmakeha

Diskordantsed Injektsioonid ehk põikintrusioonid

daik vertikaalsed paralleelsete seintega lõhede täiteid.

Nekid on vulkaanide lõõre täitvad, pealt kuplitaolised magmakehad, mis on tardunud koonust moodustavate kivimite all. Hiljem säilivad nad denutatsiooni tagajärjel reljeefis tulpadena, sest nekke moodustavad kivimid on tavaliselt ümbritsevatest tugevamad. Sooned tekivad analoogiliselt daikidega, lõhede täitumisel magmaga, kuid erinevad viimastest korrapäratuma kuju ja väiksemate mõõtmete poolest. Soonte hargnevaid osi nimetatakse apofüiisideks.

Bismaliit on silindrikujuline, pealt kuplitaoline magmakeha, mis külgede osas lasub ümbritsevate kivimite suhtes põikselt, ülemises osas aga rööpselt. Karpoliit on vertikaalses lõikes sirbikujuline, horisontaalses aga korrapäratu läätsekujuline magmakeha.

Subjasentsed kehad – vabalt voolanud magmast tekkinud kehad

Batoliit on suured (pindala üle 100 km²) korrapäratud alumises osas laienevad magmakehad. Sageli esitiei batoliitide ääreosades ksenoliite, mis. näitab, et magma on tungimisel maakoorde purustanud ja kaasa haaranud ümbritsevaid kivimeid, neid osaliselt lahustades.

Štok on Batoliidist väiksem magmakeha (pindalaga kuni 100 km²)

Laavakatted on ulatuslikud kihi taolised, plaanis ümara outuuriga lasumiskehad, mille paksus on tunduvalt väiksem horisontaalsetest mõõtmetest. Eriti iseloomulikud on laavakatted diabaasidele ja andesiitidele.

Laavavoolud tekivad laava valgumisel ühes suunas.

Kuplid kujutavad endast sitke väheliikuva laava tardumisel tekkinud lasumiskeha, mille kõrgus tavaliselt ei ületa diameetrit

Koonused on enamasti järskude seintega ja keskel asuva kraatriga lasumuskehad. Koonuse seinad koosnevad kas püroklastilisest materjalist või üheaegselt nii püroklastilisest materjalist kui ka tardunud laavast (stratovulkaanid).

Mineraloogiline kristalsete kivimite koostis

Tardkivimid koosnevad peamiselt silikaatidest, vähemal hulgal sulfiididest ja oksiididest. Erinevate mineraalide suhteline hulk, tähtsus ja tekkimise aeg on tardkivimites erinev. Vastavalt sellele võetakse mineraalide jaotuse aluseks nende osatähtsus kivimis ja kristalliseerumise aeg. Olenevalt osatähtsusest jaotatakse mineraalid järgmiselt:

• „Peamised koostisosad – päevakivid, kvarts, nefeliin, leutsiit, vilk, amfiboolid, pürokseenid ja oliviin, mille olemasolu või puudumine määrab kivimi kuuluvuse ühte või teise rühma. Kivimeid moodustavaid mineraale, milles Si ja Al esinevad koos Na, K või Ca-ga, nimetatakse heledateks ehk saliitseteks. Teise rühma moodustavad Mg ja Fe sisaldavad mineraalid, mida nimetatakse tumedateks ehk mafiitseteks (Mg, Fe) või femiitseteks (Fe, Mg).

• „Teisejärgulised koostisosad — esinevad kivimites vähesel hulgal (umbes 2%), kusjuures mõned neist iseloomustavad kindlaid kivimirühmi (titaniit, ilmeniit, kromiit, spinell, ortiit, monatsiit, rutiil jne.), teised, vastupidi, võivad esineda kõigis kivimi- rühmades (apatiit, tsirkoon, magnetiit). Selliseid teisejärgulisi lisandeid nimetatakse aktsessoorseteks mineraalideks. Sageli eraldatakse kivimite mineraloogilise koostise iseloomustamisel teisejärgulistest koostisosadest omaette rühmana maakmineraalid.
• „Juhuslikud mineraalid – esinemine on seotud peamiselt magma assimilatsiooni protsessidega (korund, spinell. stauroliit, vollastoniit, granaadid).
• „Sekundaarsed mineraalid – tekivad moondeprotsessidel (kloriidid, kaoliniit, serpentiin, epidoot, tsoisiit, preniit, skapoliit, granaadid, vesuviaan, titaniit, apatiit, brusiit, karbonaadid ja tseoliidid.

Moondekivimite mineraloogiline koostis sarnaneb tardkivimite omale.

Kirjandus

• Nelson, Stephen A., 2004 Basaltics and Gabbroic Rocks
• Nelson, Stephen A., 2003 igneous Rocks of thr Convergent margins
• Nelson, Stephen A., 2004 Siliceous and Alkaline Igneous rocks
• 1964 Kristallograafia. Mineraloogia. Petrograafia (Kaisa Mens, Kalju Ojaste ja Alfred Reier)