Ugrás a tartalomhoz

Ásvány és kőzettan

Dr. Dávid Árpád (2011)

EKF ttk

Az ásványok keletkezése

Az ásványok keletkezése

A természetben bárhol képződhetnek ásványok. A kristályosodás kristálycsírák képződésével indul meg. Ha az oldat vagy olvadék lehűlése lassú, úgy kevés, de nagy kristály képződik. Amennyiben a lehűlés gyorsan megy végbe, a kristálycsíráknak sem lesz idejük növekedni és sok apróbb kristály képződik. Egy ásvánnyal legtöbbször több ásvány képződik párhuzamosan, így előfordulhat, hogy nem marad hely a kristálylapok kifejlődéséhez Ebben az esetben polikristályos (sok-sok kristályból álló) halmazok jönnek létre.

Magmás ásványképződés

A nagy hőmérsékleten és nyomáson képződött, az ún. magmából kikristályosodott ásványokat magmás eredetű ásványoknak hívjuk. A magma anyagának legnagyobb részét az uralkodó kationok nagy olvadáspontú vegyületei alkotják. Néhány százaléknyi mennyiségben azonban tartalmaznak könnyen illó vegyületeket is. A magma a Föld mélyebb zónáiban képződik, a szilárd kőzetek részleges megolvadásával. Ha kijut a felszínre, lávának hívjuk. A lávában a gyors kihűlés hatására kevés idejük van az ásványoknak a kristályosodásra. Így sokszor igen aprók a kristályok, extrém gyors kihűlés hatására pedig kőzetüveggé szilárdulhatnak meg. Ha a magma nem éri el a földfelszínt, behatolhat a földkéreg repedéseibe. Az olvadék a magmakamra peremi részein kezd el kihűlni először. Itt vállnak ki az első ásványok is csökkenő olvadáspontjuk szerint, majd a nehézségi erő hatására az olvadék aljára süllyednek (előkristályosodási szakasz).

A hőmérséklet további csökkenésével nagyobb tömegben kristályosodnak ki az alacsonyabb olvadáspontú ásványok, mint például az olivin-, piroxén-, és amfibol-csoport ásványai. Ezt követi a földpátok, csillámok és kvarc kiválása. Ezt a szakaszt főkristályosodásnak nevezzük. Így jön létre a magmás kőzetek döntő része, melynek fő elegyrészei a földkéreg leggyakoribb kémiai elemeiből épülnek fel. A maradék magmában az oldhatatlan gázok mennyisége, valamint az addig kis mennyiségben jelenlévő kémiai elemek aránya igen jelentősen megnő. A kb. 2-12 km-es képződési mélység, és 600-800°C-os, igen lassan változó hőmérséklet nyugodt kristályosodást tesz lehetővé. Így óriási, akár több méteres kristályok képződhetnek. Ezt a szakaszt hívjuk pegmatitos fázisnak. Itt azok a kémiai elemek dúsulnak föl, melyek nagyobb ionméretük és töltésük miatt nem tudnak egyik – már korábban kristályosodott – ásvány szerkezetébe sem beépülni. Jellegzetes pegmatit-ásványok a berill- és turmalin-csoport ásványai.

A magmás működés vége felé a kőzetrétegekben áramló gőzök 400 °C alá hűlnek, megjelenik a forró vizes oldatrendszer, vagy hidrotermás fázis. A hidrotermás oldatok a környező kőzetek repedéseibe-üregeibe hatolnak be, majd a lehűlés hatására ásványkiválásokat hoznak létre. Ennek során jönnek létre a gazdaságilag fontos ércásványok (például galenit, szfalerit, kalkopirit, cinnabarit), illetve nagyon gyakori meddőásványok (kalcit, barit, kvarc stb.).

Üledékes ásványképződés

A hidrotermás fázisnál jóval alacsonyabb hőmérsékleten, vegyi úton vagy biológiai hozzájárulással kivált üledékes eredetű ásványok tartoznak ide. A felszínen lévő kőzetek a külső erők hatására szétaprózódnak, vagy elmállanak. Anyaguk behordódik a folyókba, tavakba, majd tengerekbe, ahol lerakódnak, majd megszilárdulnak. Ezek a folyamatok hozzák létre a törmelékes üledékes ásvány együtteseket. A folyók kanyarulataiban, zátonyainál a kőzetekből kipergő, felaprózódó, majd a folyó által elszállított ásványok sűrűségük szerint rakódnak le, így gyakran találhatunk jobbára egyféle ásványból felépülő homokos részeket (ún. torlatokat) a hordalékban.

Döntően kémiai reakciók eredményeként képződik a kalcitból álló mészkő, illetve a kősó és a gipsz. Karbonátos területeken a víz magával hozott, vagy talajból és levegőből adszorbeált szén-dioxid-tartalma szénsavvá alakul, mely karbonátos kőzetek anyagát oldja. Amikor az ilyen kalcium- hidrogén-karbonátban gazdag víz alacsonyabb nyomású helyre érkezik, a benne lévő oldott anyag kiválik, forrásmészkő vagy cseppkő keletkezik. A kősó és gipsz tavakban, tengerekben válik ki, ha azokból annyi víz párolog el, hogy az oldat túltelítetté válik, betöményedik. Egyes vegyi úton képződött karbonátos ásvány együttesek metaszomatózissal (elemkicserélődés) kémiailag átalakulhatnak. A magnézium felvételével így képződik például a kalcitból dolomit vagy magnezit.

A magmás folyamatok során keletkezett ásványok stabilitása a felszínen csökken, így gyakran más, az új környezetben stabil ásványokká alakulnak át. Például az olivin-csoport ásványai szerpentinásványokká mállanak. Vizes közeg hatására a földpátok agyagásványokká (kaolinit, illit, montmorillonit stb.) alakulnak. A szulfidokat tartalmazó kőzetek a felszín közelében a vízben oldott oxigén hatására oxidálódnak szulfátokká, majd oxidokká (oxid-hidroxidokká) alakulnak át savak fejlődése közben, melyek további reakciókat eredményeznek és egy sor ún. másodlagos ásványt hoznak létre.

Metamorf ásványképződés

Minden kőzetalkotó ásvány átkristályosodhat új ásványfázisokká a hőmérséklet és/vagy a nyomás jelentős megváltozása miatt. Ezt a folyamatot metamorfózisnak hívjuk. A metamorfózis során az ásványok az átalakulás alatt is döntően szilárd fázisban maradnak. Metamorfózis széles hőmérséklet- és nyomáshatárok között, illetve lokális vagy regionális méretekben egyaránt megtörténhet.

Termális vagy kontakt metamorfózis akkor léphet fel lokálisan, amikor a magma különböző minőségű kőzetrétegekbe benyomul. Ilyenkor mind a megszilárduló magmás kőzetben, mind a mellékkőzetben ún. kontakt-övek alakulnak ki, ahol a magas hőmérséklet és a távozó könnyenillók hatására új ásványok alakulnak ki. Márgákba, agyagos mészkövekbe hatoló magmás intrúzió peremén epidot, kalciumtartalmú gránátok, wollastonit, diopszid képződik. Ennek a kőzetnek a neve szkarn. Ha kémiailag viszonylag tiszta mészkövet ér kontakt hatás, úgy a mészkő márvánnyá kristályosodik. Agyagok kontaktusán ún. szaruszit jöhet létre. Az eredeti agyagásványok itt alumíniumban és szilíciumban gazdag sillimanittá, cordieritté vagy andaluzittá kristályosodnak át.

Regionális méretekben a nagy kőzetmozgások, illetve metaszomatikus folyamatok hatására keletkeznek új ásványfázisok. Elkülöníthetőek kis, közepes és nagy nyomáson képződött ásványtársulások, ahol a hőmérsékletnek is kitüntetett szerepe van. Az így képződő metamorf kőzetek ásvány együttese a hőmérséklet- és nyomásviszonyok mellett erősen függ a kiinduló kőzet ásványos, illetve ezzel összefüggésben kémiai összetételétől. Kis nyomáson és alacsony hőmérsékleten (kb. 0-5 kilobar között és 300 °C alatt) képződnek a prehnit, pumpellyit, szerpentinásványok és különösen a zeolitok; közepes nyomáson és hőmérsékleten (kb. 5-7 kilobar és 300-700 °C körül) az epidot, aktinolit, hornblende, plagioklászok; míg nagy nyomáson (6-7 kilobar felett) kianit, jadeit, pirop a jellemzőbb szilikátok. A metamorfózis mértékét az ún. indexásványok jelzik, melyek csak bizonyos nyomás és hőmérsékleti intervallumban fordulnak elő, így gyakran a terepen felismerhető az adott kőzet képződési körülménye.

Válogatott irodalom

Bognár L. 1987: Ásványhatározó. – Gondolat Könyvkiadó, Budapest, p. 480.

Koch S. - Sztrókay K.I. 1967: Ásványtan I.–II. – Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, p. 936.

Papp G. - Szakáll S. - Weiszburg T. (szerk.) 1993: Az erdıbényei Mulató-hegy ásványai. - Topographia Mineralogica Hungariae. 1_ Miskolc, Herman Ottó Múzeum, p. 89.

Papp G. - Szakáll S. (szerk.) (1997): Az Esztramos-hegy ásványai. - Topographia Mineralogica Hungariae, 5. Miskolc, Herman Ottó Múzeum, p. 148.

Papp G. - Szakáll S. - Weiszburg T. - Fehér B. 1999: A dunabogdányi Csódi-hegy ásványai (Bevezetés). - Topographia Mineralogica Hungariae, 1_ Miskolc, Herman Ottó Múzeum 9-14.

Szakáll S. (szerk.) 1996: 100 magyarországi ásványlelőhely. - Minerofil Kiskönyvtár II. Miskolc: Magyar Minerofil Társaság, p. 139.

Szakáll S. 2007: A Tokaji-hegység ásványtani jellemzése. In (Baráz Cs., Kiss G. szerk.): A Zempléni Tájvédelmi Körzet. Abaúj és Zemplén határán. Eger: Bükki Nemzeti Park. p. 45–54.

Szakáll S. 2007: Ásványrendszertan. 2., jav. kiadás. - Miskolci Egyetemi Kiadó, p. 336.

Szakáll S. 2008: Barangolás az ásványok világában. - Debrecen: Tóth Kiadó, p. 120

Szakáll S. - Gatter I. 1993: Magyarországi ásványfajok. Miskolc: Fair-System, p. 211_

Szakáll S. - Gatter I. - Szendrei G. 2005: A magyarországi ásványfajok. - Budapest, Kőország Kiadó, p. 427.

Szakáll S. - Jánosi M. 1995: Magyarország ásványai. - A Herman Ottó Múzeum állandó ásványtani kiállításának vezetője. Miskolc, Herman Ottó Múzeum, p. 117.

Szakáll S. - Weiszburg T. (szerk.) 1994: A telkibányai érces terület ásványai. - Topographia Mineralogica Hungariae, 2. Miskolc: Herman Ottó Múzeum, p. 258.

http://www.geomania.hu

http://webmineral.com

http://www.monstone.hu

http://www.minerals.hu

http://geology.com

KŐZETTANI ALAPVETÉS

A kőzetek döntő részben ásványok meghatározott társulásai. Kőzetekből állnak hegységeink, dombságaink és alföldjeink éppúgy, mint a tengerek óceánok aljzata. Ilyen módon tehát bolygónk teljes szilárd anyaga kőzetekből épül fel. Bár a természetben jelenleg mintegy 4300 ásványt ismerünk, ehhez képest a kőzetek száma nem sokkal haladja meg a 100-at. Ha az ásványokat egymással kombinálnánk, elvileg bizony sokkal több kőzetet kellene ismernünk. De miért ismerünk ilyen keveset? Ennek oka abban keresendő, hogy kevés ásvány vesz részt a nagy földtani folyamatok során a kőzetek felépítésében. Tapasztalataink szerint a gyakori kőzetekben lévő ásványok száma csak 10-20 körül van. Ezeket a roppant nagy elterjedésű ásványokat kőzetalkotó ásványoknak nevezzük. A nagy gyakoriságú, lényeges vagy uralkodó kőzetalkotó ásványok (pontosabban ásványcsoportok) döntő része szilikát (például olivin, gránát, földpát, földpátpótló, piroxén, amfibol, csillám), ezekhez csak néhány oxid (például kvarc, spinell), karbonát (kalcit) és szulfát (gipsz, anhidrit) társul. Kis elterjedéssel sokféle más, ún. akcesszórikus kőzetalkotó ásvány megjelenhet a különböző kőzetekben, sőt egyesek bizonyos ritka, egzotikus kőzetekben akár uralkodó mennyiségben. Ezek közül mellékes elegyrészeknek nevezik azokat, melyek sokféle kőzetben, de általában kis mennyiségben ismertek (például cirkon, titanit), míg járulékos elegyrésznek azokat, melyek általában csak néhány kőzettípusban jelennek meg (például turmalin, epidot).

A kőzetek nagy része tehát két vagy több ásvány kémiai értelemben vett keveréke. Sőt, felépítésükben esetenként nemcsak ásványok vehetnek részt. Akadnak szinte egy ásványból álló kőzetek is, ilyen például a márvány és a mészkő (kalcitból állnak), illetve a dolomit. A kőzetek, az ásványokkal ellentétben nem jellemezhetők kémiai képlettel és kristályszerkezettel. Jellemzésük és elnevezésük alapvetően az ásványos összetétel és a kémiai összetétel alapján történik. Fontos azonban megjegyezni, hogy a kőzetek jellemzésére a kőzetalkotó elegyrészek egymáshoz viszonyított elhelyezkedését, relatív és abszolút mértékét, kifejlődését is felhasználják, ezt nevezik a kőzet szövetének. A szövet beható vizsgálata fontos felvilágosítással szolgál a kőzet keletkezési körülményeire. A szövet és az ásványos összetétel vizsgálatára másfél évszázada egy 0,03 mm-es vékonyságú, szinte átlátszó kőzetlemezt, ún. vékonycsiszolatot használnak, melyet polarizált fénnyel működő mikroszkópban tanulmányoznak. Az utóbbi évtizedekben természetesen már a kőzetek vizsgálatához is használnak elektronmikroszkópot vagy más modern nagyműszereket.

Fontos megemlíteni, hogy a kőzetek felépítésében olykor nemcsak ásványok vesznek részt. Különösen a felszínen vagy a felszín közelében gyorsan megszilárduló magmás kőzetekben találunk üveges megjelenésű, rossz kristályos szerkezetű elegyrészeket. Ezeket éppen emiatt nevezik kőzetüvegnek. Esetenként makroszkóposan teljesen üveges megjelenésű a kőzet, ilyen például az obszidián. Vannak olyan kőzetek is, melyek növényi maradványokból létrejött, bonyolult kémiai folyamatok során képződött szerves vegyületek keverékei építenek fel, ilyen például a kőszén. Ehhez hasonlóan – bár folyékony és gáz halmazállapotúak – szerves vegyületek keveréke a kőolaj és a földgáz.