Введение
Базальт (англ. Basalt, /UK/'/b//æ//s//ɔː//l//t/, /əl//t/; /US//b//ə/'/s//ɔː//l//t/, /'/b//eɪ//s//ɔː//l//t/) – афенитная (мелкозернистая) экструзивная магматическая порода, образованная в результате быстрого охлаждения лавы низкой вязкости, богатой магнием и железом (мафическая лава), извергающейся на поверхность или вблизи поверхности скалистой планеты или луны. Более 90% всех вулканических пород на Земле составляют базальты. Быстроохлаждающийся, мелкозернистый базальт химически эквивалентен медленноохлаждающемуся, грубозернистому габбро. Геологи наблюдают извержение базальтовой лавы примерно у 20 вулканов в год. Базальт также является важным типом породы на других планетарных телах Солнечной системы. Например, большая часть равнин Венеры, покрывающих около 80% поверхности, имеет базальтовое происхождение; лунные моря – это равнины, образованные потоками базальтовой лавы; и базальт – распространенная порода на поверхности Марса. Расплавленная базальтовая лава имеет низкую вязкость из-за относительно низкого содержания кремнезема (от 45% до 52%), что приводит к быстрому движению лавовых потоков, способных распространяться на значительные расстояния перед охлаждением и затвердеванием. Покрывные базальты – это мощные последовательности множества таких потоков, которые могут покрывать сотни тысяч квадратных километров и являются самыми объемными из всех вулканических образований. Считается, что базальтовые магмы в недрах Земли образуются в верхней мантии. Таким образом, химический состав базальтов дает представление о процессах, происходящих глубоко внутри Земли.
Basalt (/UK/'/b//æ//s//ɔː//l//t//, // //əl//t/; /US//b//ə/'/s//ɔː//l//t//, /'/b//eɪ//s//ɔː//l//t/) is an aphanitic (fine grained) extrusive igneous rock formed from the rapid cooling of low viscosity lava rich in magnesium and iron (mafic lava) exposed at or very near the surface of a rocky planet or moon. More than 90% of all volcanic rock on Earth is basalt. Rapid cooling, fine grained basalt is chemically equivalent to slow cooling, coarse grained gabbro. The eruption of basalt lava is observed by geologists at about 20 volcanoes per year. Basalt is also an important rock type on other planetary bodies in the Solar System. For example, the bulk of the plains of Venus, which cover ~80% of the surface, are basaltic; the lunar maria are plains of flood basaltic lava flows; and basalt is a common rock on the surface of Mars. Molten basalt lava has a low viscosity due to its relatively low silica content (between 45% and 52%), resulting in rapidly moving lava flows that can spread over great areas before cooling and solidifying. Flood basalts are thick sequences of many such flows that can cover hundreds of thousands of square kilometres and constitute the most voluminous of all volcanic formations. Basaltic magmas within Earth are thought to originate from the upper mantle. The chemistry of basalts thus provides clues to processes deep in Earth's interior.
Определение и характеристики
Базальт состоит в основном из оксидов кремния, железа, магния, калия, алюминия, титана и кальция. Геологи классифицируют магматические породы по их минеральному составу, когда это возможно, причем относительные объемные проценты кварца (кристаллический диоксид кремния (SiO2)), щелочного полевого шпата, плагиоклаза и фельдспатоида (QAPF) особенно важны. Афанитовая (мелкозернистая) магматическая порода классифицируется как базальт, когда ее QAPF-фракция состоит менее чем из 10% фельдспатоида и менее чем из 20% кварца, при этом плагиоклаз составляет не менее 65% ее содержания полевого шпата. Это помещает базальт в поле базальт/андезит на диаграмме QAPF. Базальт отличается от андезита содержанием диоксида кремния менее 52%. Часто не представляется возможным определить минеральный состав вулканических пород из-за их очень мелкого размера зерен, и геологи классифицируют породы химически, при этом общее содержание оксидов щелочных металлов и диоксида кремния (TAS) особенно важно. В этом случае базальт определяется как вулканическая порода с содержанием диоксида кремния от 45% до 52% и оксидов щелочных металлов не более 5%. Это помещает базальт в поле B на диаграмме TAS. Базальт обычно темно-серого или черного цвета из-за высокого содержания в нем эгита или других темноокрашенных пироксиновых минералов, но может проявлять широкий диапазон оттенков. Некоторые базальты довольно светлые по цвету из-за высокого содержания плагиоклаза, и их иногда называют лейкобазальтами. Более светлый базальт может быть трудно отличить от андезита, но общее эмпирическое правило, используемое в полевых исследованиях, заключается в том, что базальт имеет цветовой индекс 35 или выше. Физические свойства базальта отражают его относительно низкое содержание диоксида кремния и, как правило, высокое содержание железа и магния. Средняя плотность базальта составляет 2,9 г/см3, по сравнению с типичной плотностью гранита 2,7 г/см3. Вязкость базальтовой магмы относительно низкая, около 104–105 сП, хотя это все еще на много порядков выше, чем у воды (вязкость которой составляет около 1 сП). Вязкость базальтовой магмы сопоставима с вязкостью кетчупа. Базальт часто порфировый, содержащий крупные кристаллы (фенокристаллы), образовавшиеся до извержения, которое вынесло магму на поверхность, внедренные в более мелкозернистую матрицу. Эти фенокристаллы обычно состоят из эгита, оливина или богатого кальцием плагиоклаза, которые имеют самые высокие температуры плавления типичных минералов, способных кристаллизоваться из расплава, и поэтому первыми образуют твердые кристаллы. Базальт часто содержит везикулы, образованные при выделении растворенных газов из магмы при ее декомпрессии по мере приближения к поверхности, а изверженная лава затем затвердевает до того, как газы успевают выйти. Когда везикулы составляют значительную часть объема породы, порода описывается как шлак. Термин "базальт" иногда применяется к мелкоинтрузивным породам с составом, типичным для базальта, но породы этого состава с фанеритной (более крупнозернистой) основной массой более правильно называются диабазом (также называемым долеритом) или, когда они более крупнозернистые (кристаллы размером более 2 мм), габбро. Диабаз и габбро, таким образом, являются гипабиссальными и плутоническими эквивалентами базальта.
Этимология
Слово "базальт" в конечном счете происходит от поздней латыни basaltes, являющейся неправильным написанием латинского basanites — "очень твердый камень", заимствованного из древнегреческого βασανίτης (basanites), от βάσανος (basanos — "испытательный камень"). Современный петрологический термин "базальт", описывающий определенный состав лавовой породы, берет начало от его использования Георгиусом Агриколой в 1546 году в его труде «De Natura Fossilium». Агрикола применил название "базальт" к вулканической черной породе, находящейся под замком Столпен епископа Мейссена, полагая, что она идентична "басаниту", описанному Плинием Старшим в 77 году н.э. в его «Естественной истории».
Типы
На Земле большинство базальтов формируется в результате декомпрессионного плавления мантии. Высокое давление в верхней мантии (из-за веса вышележащих пород) повышает температуру плавления мантийных пород, поэтому почти вся верхняя мантия находится в твердом состоянии. Однако мантия обладает пластичностью (твердая порода медленно деформируется под высоким напряжением). Когда тектонические силы заставляют горячие мантийные породы подниматься вверх, снижение давления на восходящую породу может привести к достаточному снижению температуры плавления, чтобы порода частично расплавилась. Это приводит к образованию базальтовой магмы. Декомпрессионное плавление может происходить в различных тектонических обстановках, включая континентальные рифтовые зоны, срединно-океанические хребты, области горячих точек и бассейны задних дуг. Базальт также образуется в зонах субдукции, где мантийная порода поднимается в мантийный клин над опускающейся плитой. Декомпрессионное плавление в этой обстановке усиливается дальнейшим снижением температуры плавления за счет водяного пара и других летучих веществ, выделяемых из плиты. Каждая из этих обстановок формирует базальт с характерными особенностями. Толеитовый базальт относительно богат железом и беден щелочными металлами и алюминием. В эту категорию входят большинство базальтов дна океана, большинство крупных океанических островов и континентальные потоковые базальты, такие как плато реки Колумбия. Базальт с высоким и низким содержанием титана. В некоторых случаях базальтовые породы классифицируются по содержанию титана (Ti) на разновидности с высоким (High Ti) и низким (Low Ti) содержанием. Базальты с высоким и низким содержанием титана были выделены в траппах Парана и Этендека, а также в траппах Эмейшань. Базальт срединно-океанического хребта (MORB) – это толеитовый базальт, который обычно извергается только на срединно-океанических хребтах и характеризуется низким содержанием несовместимых элементов. Хотя все MORB химически схожи, геологи признают, что они значительно различаются по степени обеднения несовместимыми элементами. Их присутствие в непосредственной близости вдоль срединно-океанических хребтов интерпретируется как свидетельство неоднородности мантии. Обогащенный MORB (E MORB) относительно не обеднен несовместимыми элементами. Ранее считалось, что E MORB типичен для горячих точек вдоль срединно-океанических хребтов, таких как Исландия, но теперь известно, что он присутствует во многих местах вдоль срединно-океанических хребтов. Нормальный MORB (N MORB) имеет среднее содержание несовместимых элементов. Истощенный MORB (D MORB) сильно обеднен несовместимыми элементами. Алкальный базальт относительно богат щелочными металлами, является недосыщенным по кремнезему и может содержать фельдспатоиды, щелочной полевой шпат, флогопит и кайерсутит. Авгит в щелочных базальтах – это авгит, обогащенный титаном, а низкокальциевые пироксены отсутствуют. Они характерны для континентального рифтинга и вулканизма горячих точек. Базальт с высоким содержанием глинозема содержит более 17% глинозема (Al2O3) и занимает промежуточное положение по составу между толеитовым и щелочным базальтами. Его относительно высокое содержание глинозема основано на породах без феннокристаллов плагиоклаза. Они представляют собой кислотный конец щелочно-магматического ряда и характерны для вулканических дуг над зонами субдукции. Бонинит – это высокомагниевая форма базальта, которая обычно извергается в бассейнах задних дуг, отличается низким содержанием титана и составом микроэлементов. Базальты океанических островов включают в себя как толеиты, так и щелочные базальты, причем толеиты преобладают на ранних стадиях извержения острова. Эти базальты характеризуются повышенными концентрациями несовместимых элементов, что указывает на то, что их исходная мантия производила мало магмы в прошлом (она не истощена).
Петрология
Минералогия базальта характеризуется преобладанием кальциевого плагиоклаза, фельдспата и пироксена. Оливин также может быть значительным компонентом. К акцессорным минералам, присутствующим в относительно небольших количествах, относятся оксиды железа и железотитановые оксиды, такие как магнетит, ульвёспинель и ильменит. Благодаря наличию таких оксидных минералов, базальт может приобретать сильные магнитные характеристики при охлаждении, и палеомагнитные исследования широко используют базальт. В толеитовом базальте пироксен (аугит и ортопироксен или голубинец) и богатый кальцием плагиоклаз являются типичными фенокристами. Оливин также может встречаться в виде фенокриста, и при наличии может иметь кайма (обрамления) из голубинца. Основная масса содержит интерстициальный кварц, тридимит или кристобалит. Оливин-содержащий толеитовый базальт характеризуется наличием аугита и ортопироксена или голубинца с обильным оливином, однако оливин может иметь кайма из пироксена и редко встречается в основной массе. Щелочные базальты обычно имеют минеральные ассоциации, лишенные ортопироксена, но содержащие оливин. Фенокристы, состоящие из фельдшпата, обычно имеют состав от лабрадорита до андезина. Аугит в щелочных базальтах богат титаном по сравнению с аугитом в толеитовых базальтах. В основной массе могут присутствовать такие минералы, как щелочной полевой шпат, левсит, нефелин, содалит, флогопит и апатит. Базальт имеет высокие температуры начала и окончания плавления – значения на поверхности Земли близки или превышают 1200 °C (начало плавления) и близки или ниже 1000 °C (окончание плавления); эти значения выше, чем у других распространенных магматических пород. Большинство толеитовых базальтов формируется на глубине примерно 50–100 км в мантии. Многие щелочные базальты могут образовываться на больших глубинах, возможно, до 150–200 км. Происхождение высокоалюминистого базальта остается предметом дискуссий, существуют разногласия относительно того, является ли он первичным расплавом или образовался из других типов базальта в результате фракционного кристаллизации.
Геохимия
По сравнению с большинством распространенных магматических пород, базальтовые составы богаты MgO и CaO и бедны SiO2 и щелочными оксидами, то есть Na2O + K2O, что соответствует их классификации TAS. Базальт содержит больше кремнезема, чем пикробазальт и большинство базанитов и тефритов, но меньше, чем базальтовый андезит. Базальт имеет более низкое общее содержание щелочных оксидов, чем трахибазальт и большинство базанитов и тефритов. Обычно базальт имеет состав 45–52 мас.% SiO2, 2–5 мас.% общих щелочей, 0,5–2,0 мас.% TiO2, 5–14 мас.% FeO и 14 мас.% или более Al2O3. Содержание CaO обычно составляет около 10 мас.%, MgO – обычно в диапазоне 5–12 мас.%. Базальты с высоким содержанием алюминия содержат 17–19 мас.% Al2O3; бониниты – до 15 мас.% магния (MgO). Редкие мафические породы, богатые фельдспатоидами, подобные щелочным базальтам, могут содержать 12% или более Na2O + K2O. Содержание лантаноидов или редкоземельных элементов (РЗЭ) может служить полезным диагностическим инструментом для объяснения истории кристаллизации минералов при охлаждении расплава. В частности, относительное содержание европия по сравнению с другими РЗЭ часто значительно выше или ниже и называется европиевой аномалией. Это связано с тем, что Eu2+ может замещать Ca2+ в плагиоклазовом полевом шпате, в отличие от любого другого лантаноида, который склонен образовывать только 3+ катионы. Базальты срединно-океанических хребтов (MORB) и их интрузивные аналоги, габбро, являются типичными магматическими породами, образующимися на срединно-океанических хребтах. Это толеитовые базальты с особенно низким содержанием общих щелочей и несовместимых микроэлементов, и они имеют относительно плоские кривые распределения РЗЭ, нормализованные к значениям мантии или хондрита. В отличие от этого, щелочные базальты имеют нормализованные кривые, сильно обогащенные легкими РЗЭ, и с большим содержанием РЗЭ и других несовместимых элементов. Поскольку базальт MORB считается ключом к пониманию тектоники плит, его состав был тщательно изучен. Хотя составы MORB отличаются от средних составов базальтов, извергающихся в других условиях, они не являются однородными. Например, составы меняются в зависимости от положения вдоль Срединно-Атлантического хребта, а также определяют различные диапазоны в разных океанических бассейнах. Базальты срединно-океанических хребтов подразделяются на разновидности, такие как нормальные (NMORB) и слегка обогащенные несовместимыми элементами (EMORB). Изотопные соотношения элементов, таких как стронций, неодим, свинец, гафний и осмий в базальтах, широко изучались для понимания эволюции мантии Земли. Изотопные соотношения благородных газов, таких как 3He/4He, также имеют большое значение: например, соотношения для базальтов варьируются от 6 до 10 для толеитового базальта срединно-океанического хребта (нормализованного к атмосферным значениям), но до 15–24 и более для базальтов океанических островов, которые, как считается, образовались из мантийных плюмов. В качестве источников частичного плавления, образующего базальтовую магму, вероятно, выступают как перидотит, так и пироксинит.
Морфология и текстуры
Форма, структура и текстура базальта позволяют определить условия и место его извержения – например, в море, при взрывном извержении шлака или в виде медленно текущих лавовых потоков пахохое, что является классическим обликом гавайских базальтовых извержений.
Субаэриальные извержения
Базальты, извергающиеся на открытом воздухе (то есть, над уровнем моря), формируют три различных типа лавы или вулканических отложений: шлак; пепел или вулканический гравий (брекчия); и лавовые потоки. Базальты в верхней части надземных лавовых потоков и шлаковых конусов часто сильно везикулированы, придавая породе легкую "пенистую" текстуру. Базальтовый пепел часто имеет красный цвет, обусловленный окисленным железом из выветренных железосодержащих минералов, таких как пироксен. На Гавайях распространены аа-типы блочного вулканического гравия и брекчиевых потоков толстой, вязкой базальтовой лавы. Пахоехое – это высокожидкая, горячая форма базальта, которая имеет тенденцию образовывать тонкие потоки расплавленной лавы, заполняющие углубления и иногда формирующие лавовые озера. Лавовые трубки – типичная особенность извержений пахоехое. Базальтовый туф или пирокластические породы встречаются реже, чем базальтовые лавовые потоки. Обычно базальт слишком горяч и текуч, чтобы создать достаточное давление для образования взрывных извержений лавы, но иногда это происходит из-за удержания лавы в вулканическом жерле и накопления вулканических газов. Вулкан Мауна-Лоа на Гавайях извергался таким образом в XIX веке, как и гора Таравера в Новой Зеландии во время своего мощного извержения в 1886 году. Маар-вулканы типичны для небольших базальтовых туфов, образованных взрывным извержением базальта сквозь земную кору, формирующих конус из смеси базальта и брекчии коренных пород, а также веер из базальтового туфа на большем расстоянии от вулкана. Амигдалоидная структура часто встречается в реликтовых везикулах, а также часто обнаруживаются красиво кристаллизованные виды цеолитов, кварца или кальцита.
Базальт колонный
Во время охлаждения густого потока лавы формируются сжатие́нные трещины или разломы. Если поток остывает относительно быстро, возникают значительные силы сжатия. В то время как поток может сжиматься в вертикальном направлении без образования трещин, ему сложно компенсировать сжатие в горизонтальном направлении без образования трещин; развивающаяся обширная сеть трещин приводит к формированию колонн. Эти структуры преимущественно имеют шестиугольное поперечное сечение, но могут наблюдаться многоугольники с тремя до двенадцати и более сторон. Размер колонн в значительной степени зависит от скорости охлаждения: очень быстрое охлаждение может привести к образованию очень мелких колонн (диаметром менее 1 см), а медленное охлаждение, скорее всего, приведет к образованию крупных колонн.
Подводные извержения
Характер подводных базальтовых извержений во многом определяется глубиной воды, поскольку повышенное давление ограничивает выделение летучих газов и приводит к эффузивным извержениям. Было установлено, что на глубинах более чем , взрывная активность, связанная с базальтовой магмой, подавляется. Выше этой глубины подводные извержения часто носят взрывной характер, образуя преимущественно пирокластические породы, а не базальтовые потоки. Эти извержения, известные как суртсейские, характеризуются обильным выделением пара и газа и образованием значительного количества пемзы.
Базальты подушки
Когда базальт извергается под водой или стекает в море, контакт с водой охлаждает его поверхность, и лава формирует характерную подушковидную форму. Горячая лава прорывается сквозь эту "подушку", образуя следующую. Эта "подушечная" текстура широко распространена в подводных базальтовых потоках и является признаком подводного извержения при обнаружении в древних породах. Подушки обычно состоят из мелкозернистого ядра со стеклянной коркой и имеют радиальное трещиноватость. Размер отдельных подушек варьируется от 10 см до нескольких метров. Когда лава пахоехое попадает в море, она обычно образует подушечные базальты. Однако, когда аа попадает в океан, формируется литоральный конус – небольшое конусообразное скопление туфообразного материала, образующееся при контакте блочной лавы аа с водой и последующем взрыве из-за скопившегося пара. Остров Суртсей в Атлантическом океане – это базальтовый вулкан, который прорвался к поверхности океана в 1963 году. Начальная фаза извержения Суртсея была крайне взрывоопасной, поскольку магма была достаточно текучей, что приводило к разрыву породы кипящим паром и образованию туфа и шлакового конуса. Впоследствии активность перешла к типичному поведению типа пахоехое. Вулканическое стекло может присутствовать, особенно в виде корки на быстро охлаждающихся поверхностях лавовых потоков, и обычно (но не исключительно) связано с подводными извержениями. Подушечные базальты также образуются при некоторых субальпийских вулканических извержениях.
Земля
Базальт – наиболее распространенный тип вулканических пород на Земле, составляющий более 90% всех вулканических пород на планете. Корковые части океанических тектонических плит состоят преимущественно из базальта, образованного из восходящих потоков мантии под океаническими хребтами. Базальт также является основной вулканической породой на многих океанических островах, включая Гавайские острова, Фарерские острова и Реюньон. Геологи наблюдают извержение базальтовой лавы примерно у 20 вулканов в год. Базальт – порода, наиболее характерная для крупных магматических провинций. К ним относятся континентальные потоковые базальты – самые объемные базальты, встречающиеся на суше. Примеры континентальных базальтовых наводнений включают Деканский трап в Индии, группу Чилкотин в Британской Колумбии (Канада), Паранский трап в Бразилии, Сибирский трап в России, провинцию Кару в Южной Африке и Колумбийское плато в штатах Вашингтон и Орегон. Базальт также широко распространен в обширных регионах Восточной Галилеи, Голана и Башана в Израиле и Сирии. Базальт также часто встречается вблизи вулканических дуг, особенно тех, что расположены на тонкой коре. Древние докембрийские базальты обычно находят только в складчатых и разрывных поясах и они часто подвергаются сильной метаморфизации. Эти образования известны как зеленые пояса, поскольку низкотемпературная метаморфизация базальта приводит к образованию хлорита, актинолита, эпидота и других зеленых минералов.
Другие тела Солнечной системы
Базальт составляет значительную часть земной коры и также встречается в других частях Солнечной системы. На Ио (третьем по величине спутнике Юпитера) базальт извергается довольно часто, а также он был обнаружен на Луне, Марсе, Венере и астероиде Веста.
Луна
Темные области, видимые на Луне, лунные моря, представляют собой равнины, образованные потоками базальтовой лавы. Образцы этих пород были получены как в рамках американской пилотируемой программы "Аполлон", так и российской автоматической программы "Луна", и встречаются среди лунных метеоритов. Лунные базальты отличаются от земных аналогов главным образом высоким содержанием железа, которое обычно составляет от 17 до 22 мас. % FeO. Они также характеризуются широким диапазоном концентраций титана (присутствующего в минерале ильмените), от менее чем 1 мас. % TiO2 до около 13 мас. %. Традиционно лунные базальты классифицируются по содержанию титана, выделяя классы с высоким, низким и очень низким содержанием Ti. Однако глобальные геохимические карты титана, полученные в ходе миссии "Clementine", демонстрируют, что лунные моря характеризуются непрерывным спектром концентраций титана, при этом самые высокие концентрации являются наименее распространенными. Лунные базальты демонстрируют необычные текстуры и минералогию, в частности признаки ударного метаморфизма, отсутствие окисления, характерного для земных базальтов, и полное отсутствие гидратации. Большинство базальтов Луны образовалось между 3 и 3,5 миллиардами лет назад, но возраст старейших образцов составляет 4,2 миллиарда лет, а возраст самых молодых потоков, по оценкам, основанным на методе датирования по количеству кратеров, составляет всего 1,2 миллиарда лет.
Венера
С 1972 по 1985 год пять аппаратов серии "Венера" и два аппарата "Вега" успешно достигли поверхности Венеры и провели геохимические измерения, используя рентгенофлуоресцентный и гамма-спектральный анализы. Полученные результаты соответствовали тому, что породы в местах посадки представляли собой базальты, включая как толеитовые, так и высокощелочные базальты. Считается, что аппараты совершили посадку на равнины, радарная сигнатура которых соответствует базальтовым потокам лавы. Эти образования составляют около 80% поверхности Венеры. В некоторых местах наблюдается высокая отражающая способность, характерная для свежих базальтов, что свидетельствует о базальтовом вулканизме, происходившем в течение последних 2,5 миллионов лет.
Марс
Базальт — также распространенная порода на поверхности Марса, что установлено по данным, полученным с поверхности планеты, и по марсианским метеоритам.
Веста
Анализ изображений Весты, полученных с космического телескопа Хаббл, указывает на то, что у этого астероида базальтовая кора, покрытая брекчиевым реголитом, образовавшимся из коры. Данные, полученные с наземных телескопов и космической миссии Dawn, позволяют предположить, что Веста является источником метеоритов HED, обладающих базальтовым составом. Веста вносит основной вклад в популяцию базальтовых астероидов главного пояса астероидов.
Я
Лавовые потоки представляют собой основную вулканическую местность на Ио. Анализ изображений, полученных аппаратами "Вояджер", привел ученых к выводу, что эти потоки в основном состояли из различных соединений расплавленной серы. Однако последующие инфракрасные исследования, проведенные с Земли, и измерения, полученные с космического аппарата "Галилео", указывают на то, что эти потоки состоят из базальтовой лавы с мафическим и ультрамафическим составом. Этот вывод основан на измерениях температуры "горячих точек" Ио, или областей теплового излучения, которые указывают на температуры не менее 1300 К, а некоторые достигают 1600 К. Первоначальные оценки, предполагавшие температуру извержений, близкую к 2000 К, впоследствии оказались завышенными, поскольку для моделирования температур использовались неверные тепловые модели. Из-за низкого содержания калия в большинстве базальтов, выветривание превращает базальт в глину, богатую кальцием (монтмориллонит), а не в глину, богатую калием (илит). Дальнейшее выветривание, особенно в тропическом климате, превращает монтмориллонит в каолинит или гиббсит. Это приводит к образованию характерной тропической почвы, известной как латерит. Конечным продуктом выветривания является боксит – основная руда алюминия. Химическое выветривание также высвобождает легкорастворимые в воде катионы, такие как кальций, натрий и магний, которые обеспечивают базальтовым областям высокую буферную емкость против подкисления. Кальций, высвобождаемый базальтами, связывает CO2 из атмосферы, образуя CaCO3, тем самым выступая в качестве поглотителя CO2.
Метаморфизм
Интенсивное тепло или сильное давление превращают базальт в соответствующие метаморфические породы. В зависимости от температуры и давления метаморфизма, к ним могут относиться зеленосланцевые сланцы, амфиболит или эклогит. Базальты играют важную роль в метаморфических областях, поскольку они могут предоставить ценную информацию об условиях метаморфизма, которым подвергался регион. Метаморфизованные базальты являются важными вмещающими породами для разнообразных гидротермальных руд, включая месторождения золота, меди и массивных вулканогенных сульфидов.
Жизнь на базальтовых породах
Общие признаки коррозии подводного вулканического базальта позволяют предположить, что микробная активность может играть важную роль в химическом обмене между базальтовыми породами и морской водой. Значительные количества восстановленного железа, Fe(II), и марганца, Mn(II), содержащиеся в базальтовых породах, предоставляют потенциальные источники энергии для бактерий. Некоторые Fe(II)-окисляющие бактерии, выделенные из поверхностей сульфида железа, также способны расти, используя базальтовую породу как источник Fe(II). Fe- и Mn-окисляющие бактерии были культивированы из выветренных подводных базальтов горы Камаэхуаканалоа (ранее Лоихи). Влияние бактерий на изменение химического состава базальтового стекла (и, следовательно, океанической коры) и морской воды указывает на то, что эти взаимодействия могут иметь значение для понимания происхождения жизни в гидротермальных источниках.
Применение
Базальт используется в строительстве (например, в качестве строительных блоков или в основании), для изготовления брусчатки (из столбчатого базальта) и при создании статуй. Нагрев и экструзия базальта позволяют получить каменную вату, которая обладает потенциалом стать отличным теплоизолятором. Секвестрация углерода в базальте изучается как способ удаления углекислого газа, образующегося в результате деятельности человека, из атмосферы. Подводные базальтовые отложения, рассеянные по морям по всему миру, имеют дополнительное преимущество: вода служит барьером для повторного выброса CO2 в атмосферу.