Tuf (tufo): co je sopečný tuf, vznik, složení a vlastnosti
Tuf (tufo): co je sopečný tuf, jak vzniká, jeho chemické a minerální složení a vlastnosti. Praktický průvodce pro geology i nadšence.
Tuf (z italského tufo) je druh horniny vznikající při erupci sopek.
Skládá se z konsolidovaného sopečného popela vyvrženého z průduchů během sopečné erupce. Hornina s více než 50 % tufu se nazývá tufitická. Chemické a minerální složení tufu se liší podle toho, co bylo v roztaveném magmatu.
Vznik a typy tufů
Tuf vzniká při explozivních sopečných erupcích, kdy magma rozemílá na jemné částice sopečného popela a lávových úlomků, které se usazují nebo proudí z vulkánu. Podle způsobu uložení rozlišujeme hlavní typy:
- Padavý tuf (pyroklastický spad) – jemné částice popela a lapilli, které spadnou z oblaků erupčního sloupce a ukládají se jako vrstevnaté usazeniny.
- Tuf z pyroklastických proudů – pevné proudy horkých plynů a úlomků (pyroklastické density currents), které při ukládání mohou vytvořit hutné, často svařené tufy (tzv. ignimbrit nebo svařený tuf).
- Hydromagmatičtí tufové zásypy – vznikají při styku magmatu s vodou (jezera, moře, podzemní voda) a bývají často jemnozrnné a velmi fragmentované.
Složení a minerály
Tuf není jednotný — jeho složení odráží chemické složení matečného magmatu a míru mechanického rozbití. Mezi běžné složky patří:
- skelné šrapnely (obsidiánové střepy),
- minerální zrníčka (křemen, živec, pyroxyeny, olivín apod.),
- pumice a pórovité úlomky,
- litické fragmenty starší horniny obnažené při erupci.
Rhyolitické (silicické) tufy jsou obvykle světlé a bohaté na křemen a sklo; bazaltické (mafické) tufy jsou tmavší a obsahují více mafitických minerálů. Po uložení může tuf procházet diagenetickými změnami — vyplňování pórů cementy (např. křemen, karbonáty), přeměnou skla na jílovité minerály nebo vznikem zeolitů.
Vlastnosti
- Poréznost a hmotnost: tufy jsou často lehké a porézní — póry vznikají z plynů v pyroklastech nebo z pórovité pumy.
- Tvrdost: nekonsolidované nebo méně konsolidované tufy jsou měkké a snadno opracovatelné; svařené tufy mohou být velmi pevné a odolné.
- Barva: od bílé, žluté, růžové až po šedou a černou; barvu ovlivňují typ minerálů a oxidace železa.
- Rozdělení zrna: většina tufu obsahuje částice popela (<2 mm) a lapilli (2–64 mm); větší balvany se označují jako bomby nebo bloky.
Tuf, tufit a další termíny
V geologické klasifikaci se často setkáte s pojmy:
- Tuf – většinou označení pro horninu složenou převážně z pyroklastického materiálu.
- Tufit nebo tufitická hornina – sediment nebo hornina obsahující podstatné množství tufového materiálu, někdy používané pro méně čisté směsi sopečných a sedimentárních složek.
- Ignimbrit – velkoplošné, často svařené ložisko pyroklastických proudů (svařený tuf).
Využití a výskyt
Tufy jsou odedávna využívány jako stavební materiál (snadné opracování, dobrá tepelně-izolační schopnost). Známé příklady použití zahrnují římské stavby, stavby v oblasti Neapole (např. tufo giallo napoletano) nebo řadu středověkých památek v Toskánsku. Moderně se některé tufy používají jako lehké plnivo, izolační materiál nebo kamenivo.
Výskyt: oblasti s historickou sopečnou aktivitou — Itálie (Vezuv, Campi Flegrei), Island, Turecko, některé části USA (Yellowstone a jiné oblasti s pyroklastickými uloženinami) a mnohé další vulkanické provincie na Zeměkouli.
Důležité rozlišení
Někdy se slovem „tufa“ označuje i kalcitická tufa (travertin nebo říční/jezerní tufa) — jde o usazeniny vápenatých sedimentů, které s vulkanickým tufem nemají nic společného. V geologii je proto dobré rozlišovat tuf (vulkanický) od tufa (uhličitanová).
Celkově je tuf pestrou skupinou hornin, jejichž vlastnosti a využití závisí na typu erupce, chemickém složení magmatu a následných geochemických a diagenetických procesech.
Svařovaný tuf z Bandelier National Monument, Nové Mexiko.
Svařovaný tuf z Bandelier National Monument, Nové Mexiko.
Sopečný popel
Při sopečné erupci je magma rozmetáno sopečnými plyny a párou. Produkty jsou sopečné plyny, láva, pára a tefra (úlomky). Vzniklý pevný materiál vyvržený do vzduchu se nazývá tefra, bez ohledu na složení nebo velikost úlomků. Pokud jsou kousky vyvrženého materiálu malé, nazývá se sopečný popel, definovaný jako takové částice o průměru menším než 2 mm, velikosti písku nebo menší. Tyto částice jsou malé, struskovité kousky magmatu a hornin, které byly vyvrženy do vzduchu výrony páry a jiných plynů.
Sopečný popel
Při sopečné erupci je magma rozmetáno sopečnými plyny a párou. Produkty jsou sopečné plyny, láva, pára a tefra (úlomky). Vzniklý pevný materiál vyvržený do vzduchu se nazývá tefra, bez ohledu na složení nebo velikost úlomků. Pokud jsou kousky vyvrženého materiálu malé, nazývá se sopečný popel, definovaný jako takové částice o průměru menším než 2 mm, velikosti písku nebo menší. Tyto částice jsou malé, struskovité kousky magmatu a hornin, které byly vyvrženy do vzduchu výrony páry a jiných plynů.
Struktura
Breccias
Mezi volnými vrstvami popela, které pokrývají svahy mnoha sopek, jsou zastoupeny tři třídy materiálů.
- Pravý popel výše popsaného druhu.
- Kusy starých láv a tufů tvořících stěny kráteru, které byly odtrženy prudkými výrony páry.
- Kusy sedimentárních hornin z hlubších částí sopky, které byly vyvrženy stoupající lávou a často jsou žárem vypáleny a rekrystalizovány.
Při některých velkých sopečných explozích se uvolňovaly pouze materiály druhého druhu, jako například v roce 1888 na hoře Bandai v Japonsku. Došlo také k mnoha erupcím, při nichž bylo množství rozlámaných sedimentárních hornin, které se smísily s popelem, velmi velké.
Tyto materiály se na rozdíl od pravého popela vyskytují spíše v hranatých úlomcích. Pokud tvoří velkou část hmoty, jedná se spíše o "vulkanickou brekcii" než o tuf. Brekcie je hornina, která obsahuje úlomky s ostrými hranami.
Aglomerát
Velikost popela je různá, od velkých bloků o průměru dvacet stop a více až po nepatrný prach. Velkým masám se říká "sopečné bomby"; většinou mají zaoblený, eliptický nebo hruškovitý tvar, což je způsobeno rotací ve vzduchu před jejich ztuhnutím. Mnohé z nich mají žebrovitý nebo uzlovitý povrch a někdy mají kůrku protkanou mnoha prasklinami jako povrch bochníku chleba. Každý popel, ve kterém jsou velmi hojné, se nazývá aglomerát.
Konsolidace
Tufy recentního původu jsou zpravidla volné, ale starší tufy byly obvykle stmeleny tlakem a působením pronikající vody. Vznikají tak horniny, které sice nejsou příliš tvrdé, ale jsou dostatečně pevné, aby se daly použít pro stavební účely (např. v okolí Říma).
Pod vodou
V blízkosti moře se nachází mnoho sopek, jejichž popel se mísí s usazeninami, které se hromadí na dně vod. Tímto způsobem vznikají popelavé bahna nebo písky, v některých případech dokonce popelavé vápence. Ve skutečnosti většina tufů nalezených ve starších skalních útvarech obsahuje směsi jílu, písku a někdy i zkamenělých schránek, což dokazuje, že se jednalo o vrstvy rozprostřené pod vodou.
18,5 milionu let starý tuf odkrytý v Hole in the Wall, Mojave National Preserve, Kalifornie.
Vzorek tufu o rozměrech 10 x 15 cm obsahující úlomky jiných hornin (Německo)
Aglomerát
Imágenes principales
Breccias
Mezi volnými vrstvami popela, které pokrývají svahy mnoha sopek, jsou zastoupeny tři třídy materiálů.
- Pravý popel výše popsaného druhu.
- Kusy starých láv a tufů tvořících stěny kráteru, které byly odtrženy prudkými výrony páry.
- Kusy sedimentárních hornin z hlubších částí sopky, které byly vyvrženy stoupající lávou a často jsou žárem vypáleny a rekrystalizovány.
Při některých velkých sopečných explozích se uvolňovaly pouze materiály druhého druhu, jako například v roce 1888 na hoře Bandai v Japonsku. Došlo také k mnoha erupcím, při nichž bylo množství rozlámaných sedimentárních hornin, které se smísily s popelem, velmi velké.
Tyto materiály se na rozdíl od pravého popela vyskytují spíše v hranatých úlomcích. Pokud tvoří velkou část hmoty, jedná se spíše o "vulkanickou brekcii" než o tuf. Brekcie je hornina, která obsahuje úlomky s ostrými hranami.
Aglomerát
Velikost popela je různá, od velkých bloků o průměru dvacet stop a více až po nepatrný prach. Velkým masám se říká "sopečné bomby"; většinou mají zaoblený, eliptický nebo hruškovitý tvar, což je způsobeno rotací ve vzduchu před jejich ztuhnutím. Mnohé z nich mají žebrovitý nebo uzlovitý povrch a někdy mají kůrku protkanou mnoha prasklinami jako povrch bochníku chleba. Každý popel, ve kterém jsou velmi hojné, se nazývá aglomerát.
Konsolidace
Tufy recentního původu jsou zpravidla volné, ale starší tufy byly obvykle stmeleny tlakem a působením pronikající vody. Vznikají tak horniny, které sice nejsou příliš tvrdé, ale jsou dostatečně pevné, aby se daly použít pro stavební účely (např. v okolí Říma).
Pod vodou
V blízkosti moře se nachází mnoho sopek, jejichž popel se mísí s usazeninami, které se hromadí na dně vod. Tímto způsobem vznikají popelavé bahna nebo písky, v některých případech dokonce popelavé vápence. Ve skutečnosti většina tufů nalezených ve starších skalních útvarech obsahuje směsi jílu, písku a někdy i zkamenělých schránek, což dokazuje, že se jednalo o vrstvy rozprostřené pod vodou.
[{[125797-125797]}]
18,5 milionu let starý tuf odkrytý v Hole in the Wall, Mojave National Preserve, Kalifornie.
Vzorek tufu o rozměrech 10 x 15 cm obsahující úlomky jiných hornin (Německo)
Aglomerát
Opakované erupce
Při některých sopečných erupcích se na rozsáhlém území ukládá několik metrů silná vrstva popela, která se však s rostoucí vzdáleností od kráteru rychle ztenčuje a nánosy popela pokrývající mnoho čtverečních mil jsou obvykle velmi řídké.
Splachy popela často následují jeden po druhém po delších či kratších intervalech, a proto mají husté masy tufu, ať už subaerálního nebo mořského původu, většinou vrstevnatý charakter. V jemných vrstvách je často vyvinut ve velké dokonalosti.
Opakované erupce
Při některých sopečných erupcích se na rozsáhlém území ukládá několik metrů silná vrstva popela, která se však s rostoucí vzdáleností od kráteru rychle ztenčuje a nánosy popela pokrývající mnoho čtverečních mil jsou obvykle velmi řídké.
Splachy popela často následují jeden po druhém po delších či kratších intervalech, a proto mají husté masy tufu, ať už subaerálního nebo mořského původu, většinou vrstevnatý charakter. V jemných vrstvách je často vyvinut ve velké dokonalosti.
Svařovaný tuf
Svařovaný tuf je pyroklastický lávový proud, který byl dostatečně horký na to, aby se svařil. Během svařování se skleněné úlomky a úlomky pemzy k sobě přichytí (necking na bodových kontaktech), deformují se a zhutní.
Žhavý lávový proud svařený žárem může být velmi objemný, jako například Lava Creek Tuff vyvržený z Yellowstonské kaldery ve Wyomingu před 640 000 lety. Lava Creek Tuff byl nejméně 1000krát větší než usazeniny z erupce Mount St. Helens z 18. května 1980. Měl index vulkanické výbušnosti (VEI) 8 - větší než jakákoli známá erupce za posledních 10 000 let.
Svařovaný tuf u Golden Gate v Yellowstonském národním parku
Svařovaný tuf
Svařovaný tuf je pyroklastický lávový proud, který byl dostatečně horký na to, aby se svařil. Během svařování se skleněné úlomky a úlomky pemzy k sobě přichytí (necking na bodových kontaktech), deformují se a zhutní.
Žhavý lávový proud svařený žárem může být velmi objemný, jako například Lava Creek Tuff vyvržený z Yellowstonské kaldery ve Wyomingu před 640 000 lety. Lava Creek Tuff byl nejméně 1000krát větší než usazeniny z erupce Mount St. Helens z 18. května 1980. Měl index vulkanické výbušnosti (VEI) 8 - větší než jakákoli známá erupce za posledních 10 000 let.
Svařovaný tuf u Golden Gate v Yellowstonském národním parku
Čedičové tufy
Čedičové tufy se vyskytují ve velkém množství. Nacházejí se na Skye, Mull, Antrim a dalších místech, kde se nacházejí třetihorní vulkanické horniny; ve Skotsku, Derbyshire a Irsku mezi karbonskými vrstvami; a mezi ještě staršími horninami Lake District, jižních vrchovin Skotska a Walesu.
Čedičové tufy mají černou, tmavě zelenou nebo červenou barvu. Jejich hrubost se značně liší. Často jsou podmořské, mohou obsahovat břidlice, pískovce, štěrk a další sedimentární materiál a občas jsou zkamenělé. Recentní bazaltové tufy se nacházejí na Islandu, Faerských ostrovech, ostrově Jan Mayen, Sicílii, Sandwichových ostrovech, Samoi atd.
Většina moais na Velikonočním ostrově je vytesána z tholeiitového čedičového tufu.
Čedičové tufy
Čedičové tufy se vyskytují ve velkém množství. Nacházejí se na Skye, Mull, Antrim a dalších místech, kde se nacházejí třetihorní vulkanické horniny; ve Skotsku, Derbyshire a Irsku mezi karbonskými vrstvami; a mezi ještě staršími horninami Lake District, jižních vrchovin Skotska a Walesu.
Čedičové tufy mají černou, tmavě zelenou nebo červenou barvu. Jejich hrubost se značně liší. Často jsou podmořské, mohou obsahovat břidlice, pískovce, štěrk a další sedimentární materiál a občas jsou zkamenělé. Recentní bazaltové tufy se nacházejí na Islandu, Faerských ostrovech, ostrově Jan Mayen, Sicílii, Sandwichových ostrovech, Samoi atd.
Většina moais na Velikonočním ostrově je vytesána z tholeiitového čedičového tufu.
Vyhledávání