Vulkanieten

a. Vulkanieten algemeen    –   b. Basalt    –    c. Porfierische basalten    –    d. Glomerofierische basalten    –    e. Nefelien basalten    –  f. Melafieren of Paleobasalten    –    g. Ignimbrieten    –    h. Kwartsporfieren    –    i. Porfieren zonder kwartseerstelingen   –   j. Sferolietporfieren   –   k. Puimsteen

 a. Vulkanieten algemeen. (1,8 miljard – 275 miljoen jaren)

Vulkanieten zijn gesteenten die ontstaan ten gevolge van explosieve vulkaanuitbarstingen of het met minder natuurlijk geweld gepaard gaande uitvloeien van magma als lava.
We maken onderscheid tussen explosieve en effusieve vulkaanuitbarstingen.
Explosieve uitbarstingen kunnen plaats vinden als er sprake is van felsische (zure) magma met een concentratie van silicium (SiO2), die hoger is dan 65%.
Deze magma is stroperig. Het kan slecht uitvloeien waardoor er allerlei verstoppingen kunnen ontstaan. Als dit het geval is, komen allerlei gassen onderhevige druk te staan, omdat ze de kraterpijp niet kunnen verlaten. Als de druk steeds hoger wordt, kan er tenslotte een enorme explosie ontstaan, waardoor gassen, lava, brokken rots en as de vulkaan met grote kracht verlaten. Het komt voor, dat de hele top van een vulkaan wordt weggevaagd. Er ontstaat zo boven de vulkaan een hete gloedwolk, waarin temperaturen kunnen voorkomen tot 850 gr. C. Zo’n gloedwolk, die gevuld is met zwaar materiaal valt naar beneden op de helling van de vulkaan, waarna ze met een snelheid van soms enkele honderden km per uur naar beneden rolt. Alles wat zo’n pyroklastische stroom onderweg tegenkomt wordt uiteraard vernietigd. Pyroklastische stromen kunnen ook ontstaan doordat bij een zeer hevige ontploffing een grote hoeveelheid lava uit de krater spuit. Een dergelijke stroom kan weer zorgen voor nieuwe gloedwolken, waarvan de inhoud als vurige regen op de vulkaanhelling terecht komt. Lava van felsische oorsprong  koelt snel af en stolt in slecht gesorteerde lagen van ignimbriet, puimsteen, tuffiet, vulkanische as, vulkanische breccies en vulkanische agglomeraten. Men noemt dit soort stenen pyroklastische
vulkanieten.) Ignimbrieten zijn meestal goed te herkennen aan hun opvallende vlammen van in elkaar gedrukt vulkanisch materiaal. In de andere pyroklastische vulkanieten zitten klasten (insluitsels) van verschillende grootte. De geologische benamingen van dit soort gesteenten baseert men op de onderlinge verhouding binnen een steen van klasten van verschillende grootte.
(As < 2 mm, Lapilli 2-64 mm, Blokken/Bommen > 64 mm). In de zwerfsteenkunde wordt deze naamgeving niet altijd gebruikt.

Foto’s hieronder: Gloedwolken en pyroklastische stromen.

Effusieve vulkaanuitbarstingen verlopen minder heftig dan explosieve uitbarstingen en er vormen zich ook andere gesteenten. Dit soort uitbarstingen komt ook voor bij felsisch magma. Er is dan geen sprake van gloedwolken en pyroklastische stromen , maar van uitvloeiende lava. Er worden geen pyroklastische gesteenten gevormd, maar uitvloeiingsgesteenten zoals kwartsporfieren.
Ook als het magma basisch is verloopt de eruptie minder heftig. In basisch magma is de concentratie van SiO2 tussen 45 – 52 procent. Basisch magma is door het lagere percentage SiO2 dunner dan felsisch magma, waardoor de lava veel gemakkelijker de krater kan verlaten. Bij basisch magma is dan ook sprake van effusieve uitbarstingen. De lava koelt minder snel af, kan grotere afstanden afleggen en zich over grotere oppervlakten verspreiden. De snelheid, waarmee de lava naar beneden stroomt is lager dan de snelheid van pyroklastische stromen. Basalt is een bekend uitvloeiingsgesteente, dat op deze wijze wordt gevormd.

Foto: Lavastroom ten gevolge van een effusieve uitbarsting

Vulkanieten, die stollingsprodukten zijn van basisch magma/effusieve uitbarstingen hebben gewoonlijk een fijnkristallijne grondmassa. Voor het blote oog is deze grondmassa vaak dicht. Korrels zijn ook met een loep vaak nog moeilijk herkenbaar. In deze grondmassa liggen vaak een aantal grotere eerstelingen. (Porfierische gesteenten)
In basalten komen nog al eens kristallen voor die eigenlijk niet in het gesteente thuishoren maar uit een andere gesteente afkomstig zijn. Vaak zijn dit kleine olivijnkristalletjes, die naast groter kristallen voorkomen, die wel vanuit het basalt magma gekristalliseerd zijn.
Basalten en Andesieten hebben doordat er gassen zijn ontsnapt nog al eens holten, die vaak zijn opgevuld met calciet. Dergelijke holten noemt men amygdalen.
In de volgende hoofdstukken tonen we een aantal vulkanieten.

Foto’s hieronder: Foto 1: Een Drammenrhyoliet, die ook wel Drammenkwartsporfier wordt genoemd. De grootte van de eerstelingen geeft aan dat de afkoeling redelijk snel heeft plaatsgevonden

Foto 2: Dit is een ignimbriet, die is gevormd uit een gloedwolk. De vlammen geven aan in welke richting de vulkanische as is samengeperst. 

b. Basalt

Basalt is een op aarde zeer veel voorkomend vulkanisch gesteente, dat is ontstaan uit een magma met een gabbro samenstelling. De kleur is meestal grijs tot bijna zwart. Veel basalten zijn uitvloeiingsgesteenten. Door de zeer snelle afkoeling van de uitgestroomde lava is het een gesteente met een dichte of fijnkorrelige grondmassa. Basalt is een basisch gesteente. Dit houdt in, dat het vooral bestaat uit donkere mineralen. De meest voorkomende mineralen zijn pyroxeen (augiet) en plagioklaas. Ook de het tot de pyroxenen behorende mineraal olivijn komt in veel typen voor. Biotiet, hoornblende en nefelien kunnen ook aanwezig zijn, gewoonlijk in kleine hoeveelheden. Kwarts en kaliveldspaat ontbreken gewoonlijk. Als het gesteente nefelien bevat zal kwarts zo wie zo ontbreken.

Als een basaltisch magma vanuit de aarde opstijgt kunnen mineralen door verlaging van temperatuur al gaan stollen voordat magma het aardoppervlak heeft bereikt. De stolling gaat het snelst aan de randen omdat hier de afkoeling het grootst is. Binnenin de magmastroom gaat de afkoeling langzamer. Hier ontstaan diabazen. Verschil tussen de mineralogische samenstelling van diabazen en basalten is er dan ook niet. Vooral in de zwerfsteenkunde wordt de naam diabaas nog veel gebruikt, vooral bij gidsgesteenten zoals bijv. Öjediabaas. In de geologie gebruikt men de naam diabaas niet meer maar spreekt men van basalt. (Zie ook: Diabazen algemeen)
Wat ouderdom betreft zijn er eigenlijk twee soorten basalten. De “jonge” basalten zijn minder dan 300 miljoen jaren oud. Meestal hebben ze de bekende grijs/zwarte kleur. Ze zijn vooral gevormd in Zuid-Zweden (Skåne) en het Oslogebied.
Deze “jonge” basalten zijn nog wel eens porfierisch. Voor de basalten uit Skåne is de aanwezigheid van kleine olivijnkristallen zelfs kenmerkend. Oslobasalten zijn gewoonlijk fraaie porfierische gesteenten.

Foto’s. Basalten breken zeshoekig. De zeshoekige zuilen zijn dan ook kenmerkend. Omdat de zeshoeken precies in elkaar passen en basalt een sterk gesteente is, wordt het veel bij zeeweringen gebruikt. 

c. Porfierische basalten

Dit hoofdstuk en het onderdeel “Porfierische diabazen” horen eigenlijk bij elkaar, omdat diabazen en basalten  hetzelfde soort gesteente vertegenwoordigen. Porfierische diabazen zijn gewone porfierische basalten. Alleen door de bepaalde structuur heeft deze basalten de naam diabaas gekregen.
Basalten zijn nog al eens porfierisch doordat in het gesteente voor dat er een zeer snelle stolling plaats vond nog kristallisatie heeft plaatsgevonden van augiet, plagioklaas of olivijn. (De voornaamste mineralen van het gesteente). Vaak komen in een bepaalde steen eerstelingen voor van twee mineralen bijv. van plagioklaas en augiet. We noemen zo’n basalt dan plagioklaas- en augietporfierisch. Basalten uit het Oslogebied vertonen dit verschijnsel nog al eens.

Het is voor amateurs nog al eens lastig om te bepalen of een porfierische basalt bij de jonge basalten of de paleobasalten behoort. In een gebied waar veel stenen uit Zuid-Zweden voorkomen is herkomst uit dat gebied het meest waarschijnlijk en hebben we waarschijnlijk te maken met een “jonge” basalt. De porfierische basalten, die vaak nog diabaasporfiriet worden genoemd zijn vaak oude (paleo) basalten.

d. Glomerofierische basalten. (Meestal 275 – 295 miljoen jaren) 

Veldspaateerstelingen  in vulkanieten en ganggesteenten kunnen verschillende structuren vormen. Porfierische en ophietische structuren zijn het bekendst. Met name in Oslobasalten treffen we ook stenen aan met een z.g. “glomerofierische structuur”. Bij deze structuur vormen ten minste een wezenlijk deel van de witte plagioklaasfenokristen geïsoleerde clusters,  waar de plagioklazen elkaar raken of enigszins zijn samengesmolten. Soms vormen ze op een ster gelijkende structuren, vandaar dat deze stenen ook wel eens “Sterrenbasalten” worden genoemd.

e. Nefelienbasalten

Nefelienbasalten zijn aan de buitenkant goed herkenbaar vanwege de lichte vlekken, die bestaan uit opeenhopingen van grote aantallen kleine nefelienkristallen. Nefelien is een mineraal, dat snel verweert/oxideert, waardoor er aan de buitenkant van de steen vlekken ontstaan. Deze vlekken hebben over het algemeen geen duidelijk afgebakende grenzen. Ook op zaagvlakken zijn de vlekken in veel gevallen nog goed zichtbaar. Op enkele detailfoto’s is dit duidelijk te zien.
Nefelienbasalten en Kinnediabazen zijn vooral aan de buitenkant op het eerste gezicht soms moeilijk van elkaar te onderscheiden. Kinnediabazen hebben echter een zeer fijne ophitische structuur, waarbij de zeer kleine plagioklaaslijstjes met de loep zichtbaar zijn. De nefelienbasalten tonen dit verschijnsel niet.

f. Melafieren/Paleobasalten.  (1,6 miljard jaren)

Melafieren worden tegenwoordig aangeduid als paleobasalten. Het gesteente melafier in namelijk gewoon een basalt, alleen een basalt, die wel 1600 miljoen jaar oud kan zijn. Vandaar het voorvoegsel “Paleo”.  Gebruikt men de naam melafier, dan geeft men daarmee eigenlijk aan, dat er een ander gesteente dan basalt wordt bedoeld en dat werkt verwarrend.

De vaste rots van de paleobasalten is nog niet gevonden. Aan de hand van vondsten, o.a. op Gotland en het feit, dat de stenen worden gevonden op plaatsen waar ook Oostzee Syenietporfieren en Oostzee kwartsporfieren worden gevonden neemt men aan, dat de Oostzeebodem ten noordwesten van Gotland het herkomstgebied van veel van deze stenen zal zijn. Het bewijs hiervoor ontbreekt echter.  Men neemt aan, dat de exemplaren met een bruinrode grondmassa afkomstig zijn uit het genoemde Oostzeegebied. Wat andere gebieden van herkomst betreft wordt Schonen in Zuid-Zweden wel genoemd.  Verreweg het grootste aantal van de stenen behoort tot het type met een bruinrode grondmassa. We vermelden dit niet bij elke steen afzonderlijk.
Melafieren/paleobasalten zijn ontstaan uit een gasrijk en vaak ijzerrijk basaltmagma. In de grondmassa vinden we dan ook mineralen zoals plagioklazen, clinopyroxenen* en hoornblende. Ook vulkanisch glas komt voor.
Ook kleine hoeveelheden calciet, chloriet en epidoot schijnen voor te komen. De aanwezigheid van de hier genoemde mineralen in de dichte grondmassa is alleen maar vast te stellen via microscopisch of slijpplaat onderzoek.

In de loop der tijden verdween het gas. Hierdoor bleven lege holtes over.  Vervolgens stroomden ten gevolge van druk en hitte, hete waterachtige stoffen door het gesteente waardoor veranderingen plaatsvonden. (Hydro-thermale invloeden). De grondmassa  kreeg bij grote ijzerrijkdom een bruinrode kleur. Bij een geringere aanwezigheid van ijzer kon ook een groenachtige  kleur ontstaan.
De lege gasholten werden opgevuld met mineralen als kwarts (o.a. chalcedoon en agaat), calciet, chloriet (delessiet), zeolieten en epidoot. Net als bij de grondmassa het geval was is de aanwezigheid van verschillende van deze mineralen met een loep weer moeilijk aan te tonen.  Calciet is aantoonbaar aanwezig als er bij blootstelling aan zoutzuur een bruising ontstaat en agaat is met het blote oog vaak wel te herkennen.
De opgevulde holten staan bekend als amandels. Tegenwoordig wordt echter vaak het woord amygdalen gebruikt, waardoor dit soort stenen behalve als “Melafier Amandelsteen”ook kan worden gedetermineerd als “Amygdaloïdale Paleobasalt”.
Deze stenen en hun amandels/amygdalen kunnen er heel verschillend uitzien. Vooral de amygdalen kunnen allerlei vormen vertonen, van mooi rond tot allerlei grillige vormen.
Veel van de stenen zijn zuivere endogene breccies, of op zijn minst breccieus.  Dit houdt in dat in het oorspronkelijke gesteente ten gevolge van grote druk verbrijzelingen hebben plaatsgevonden.

* Clinopyroxenen zijn leden uit de pyroxeengroep, die niet zijn gedeformeerd. Augiet is verreweg de meest voorkomende soort, maar ook aegirien hoort hierbij.

g. Ignimbrieten. (1,7 miljard – 275 miljoen jaren)

Ignimbrieten komen vooral voor in het Oslogebied, Dalarna, Småland en het ontstaansgebied van de Oostzeeporfieren. Het gesteente doet denken aan helleflinten. Evenals helleflinten hebben ignimbrieten vlammen. Bij helleflinten lopen de strepen echter veel langer dan bij ignimbrieten.
Ignimbrieten ontstaan bij vulkaanuitbarstingen, waarbij sprake is van een felsisch, stroperig magma, dat zich via de kraterpijp van een vulkaan, een uitweg baant naar het aardoppervlak. Er kunnen door de dikte van het magma echter verstoppingen ontstaan. Door de enorme druk breekt het gas ten slotte door de magma heen en neemt allerlei materiaal mee, zoals vulkanische as, gifwolken en allerlei puin
De gaswolk met allerlei zwaar materiaal wordt de lucht ingeblazen als een gloedwolk, valt terug op de vulkaanhelling en beweegt zich bij temperaturen van 800 tot 1000 graden Celsius met een snelheid van enige honderden km per uur als een vurige lawine langs de vulkaanhelling omlaag. Ten slotte ligt het geheel stil. Door druk die ontstaat door de dikte van de laag en de hoge temperaturen worden verschillende bestanddelen uit de vulkanische as in elkaar geduwd tot platte platen. Dit zijn de vlammen (Fiamme) die kenmerkend zijn voor veel ignimbrieten.
Bovendien vormen zich vaak eerstelingen van veldspaat en in met name de ignimbrieten uit Småland en het Oostzeegebied ook kwarts. Als de stolling is voltooid, is het resultaat een ignimbritisch gesteente.

h. Kwartsporfieren of Rhyolieten. (1,8 miljard – 275 miljoen jaren)

Kwartsporfieren of Rhyolieten zijn de vulkanische vormen van een felsisch, granietisch magma met een zeer hoog gehalte aan silicium (SiO2) Kwartsporfieren kunnen gevormd als een vulkaanuitbarsting relatief rustig verloopt en er sprake is van uitvloeiend lava i.p.v. gloedwolken. Men noemt dit “effusieve uitbarstingen”. Bovendien moet de lava snel afkoelen. Dit soort stenen heeft dezelfde mineralogische samenstelling als graniet. Hoofdbestanddelen zijn kaliveldspaat, plagioklaas en kwarts, aangevuld met mafische (donkere) mineralen. Biotiet is hiervan het meest voorkomende mineraal, gevolgd door hoornblende. Pyroxenen (augiet) komen zeer weinig voor.

i. Porfieren zonder kwartseerstelingen

Porfieren zonder zichtbare kwarts noemt men in de zwerfsteenkunde gewoonlijk “Syenietporfieren”. De geologische naam van dit soort porfieren kan erg verschillend zijn, omdat de grondmassa van de stenen soms nog vrij veel kwarts bevat. Zonder microscopisch onderzoek is het gehalte niet vast te stellen. Zo kan een Bredvadporfier in de grondmassa dusdanig veel kwarts bevatten, dat hij tot de Rhyolieten moet worden gerekend. Een gesteente, waartoe over het algemeen de porfieren met kwartseerstelingen behoren.
Een bekend soort porfieren zonder kwartseerstelingen zijn de Rhombenporfieren, die meestal tot de Trachitische-/Leptitische gesteenten behoren. Ook verschillende porfieren uit Dalarna hebben geen zichtbare kwartseerstelingen.
Kwartsporfieren zonder zichtbare kwarts kunnen zowel grote als kleine eerstelingen bevatten. In plaats van eerstelingen van kaliveldspaat en plagioklaas kunnen ze ook bestaan uit anorthoklaas, een “mengmineraal” van vooral kaliveldspaat en plagioklaas. Anorthoklaas eerstelingen hebben vaak een rhombische of ruitvormige vorm. Rhombenporfieren zijn de bekendste vertegenwoordigers van dit soort stenen.

j. Sferolietporfieren

Sferolietporfieren zijn vulkanieten waarbij zich tijdens de stolling kristalstructuren hebben gevormd, die sferolieten worden genoemd.
Deze sferolieten zijn radiaalstralig en soms concentrisch opgebouwd. Sferolieten komen vooral voor in gesteenten met een dichte grondmassa. De grondmassa is meestal korrelig en bestaat gewoonlijk uit een mengsel van veldspaat en kwarts. Ook helleflintachtige grondmassa’s komen voor. De kleur van de grondmassa is nog al wisselend.
De sferolieten van beide typen bestaan over het algemeen uit kwarts en veldspaat. In de Zweedse typen bevindt zich bovendien donker gekleurde riebeckiet, een mineraal uit de amfiboolgroep. Met een loep is dit mineraal echter moeilijk aan te tonen, omdat de voorkomens zeer klein zijn. Gewoonlijk bevindt zich in het midden van een sferoliet een kleine holte of een kern van kwarts en veldspaat, die zich in kleur duidelijk onderscheid van de rest van de sferoliet. Vaak is er ook een rand, die in kleur verschilt van de rest.
De radiaalstralige opbouw van deze rand is echter zo fijn, dat ze alleen met een loep aantoonbaar is. De grootte van de sferolieten in de verschillende typen stenen kan per soort sterk verschillen. Verder komt het voor, dat de sferolieten met elkaar zijn vergroeid of dat ze enigszins in rijen liggen. (Foto’s 3, 4 en 8). Sferolieten zijn niet altijd rond, ook ovale exemplaren zijn niet zeldzaam.

k. Puimsteen

Het lichte poriënrijke puimsteen zal bij veel mensen nog wel bekend zijn. Het is immers altijd veel door schilders gebruikt voor het schuren van allerlei objecten. Het wordt soms ook aan beton toegevoegd om het lichter en beter isolerend te maken. Het geringe gewicht, dat het gevolg is van het grote aantal gasbellen binnen het gesteente, is opvallend. Soms blijft het zelfs in het water drijven. Puimsteen is echter geen gesteente met een eigen samenstelling, maar het is een gestolde lava met een bepaalde structuur. Puimsteen ontstaat als een pyroklastische afzetting zo snel stolt, dat de gassen in het gesteente niet kunnen ontsnappen. Hierdoor ontstaat er een geweldige bellenvorming in de smelt. Na het verdwijnen van de gassen blijven de vele holten over.