III.9. Vulkáni törmelékes képződmények makroszkópos és mikroszkópos vizsgálata, genetikai besorolása

A robbanásos vulkáni kitörések során egy változatos eredetű kőzetdarabokból álló üledék jön létre, aminek tefra a neve. A kitörési anyagban nem csak a magma szétszakadt foszlányai lehetnek jelen, hanem belekerülhetnek a mellékkőzet darabjai is, sőt nem ritkán a felszínen lévő kőzetanyag is. A tefra tehát egy rendkívül heterogén üledék, amelynek alkotói különböző eredetűek és különböző szemcseméretűek. Ennek pontos leírása segíthet a vulkáni kitörés folyamatának megértésében. A piroklasztitok leírása esetében fontos kettéválasztani a tisztán leíró, kőzettani jellegű és a genetikai osztályozást. Az első esetben pusztán a megfigyelt jellegek alapján nevezzük el a képződményt, míg a második esetben már értelmezés is került az elnevezésbe. Továbbá, a piroklasztitok teljes körű leírásában nem hagyhatjuk figyelmen kívül az üledékszerkezeti jellemzőket sem, mint például a rétegvastagság, belső rétegzés, osztályozottság stb.

III.284. ábra – Balra: vékony tefra réteg borítja be egy Etna közeli település utcáját a vulkán paroximális kitörése után (Fotó: Boris Behncke). Jobbra: blokkokból álló tefra a hawaii Kilauea kalderában (1924-es freatikus kitörés anyaga; (Fotó: Harangi Szabolcs)

Mielőtt a leíró, kőzettani vizsgálati szempontokat és besorolási rendszert ismertetjük, lényeges egy genetikai szempontú általános nevezéktani szabályt lerögzíteni. Ebben a fő szempont a keletkezés módja, azaz elsődlegesen, vulkáni kitörési folyamathoz köthetően jött létre a képződmény vagy másodlagosan, azaz felszíni áthalmozással keletkezett a törmelékes kőzet.

A robbanásos vulkáni működés során létrejött üledékből, azaz a tefrából kialakult kőzetet piroklasztitnak nevezzük. Nem minden vulkáni törmelékes kőzetet nevezhetjük piroklasztitnak, csak az elsődleges, robbanásos vulkáni működéssel keletkezett képződményt. Ezen kívül vannak további elsődleges folyamatok, amelyek vulkáni törmelékes kőzetet hozhatnak létre. Viszkózus lávafolyások felszínén gyakori a feltöredezés, sőt van, amikor egykori lávafolyásokból csak a láva kisebb-nagyobb darabjaiból álló tömeg marad meg, a koherens, tömeges lávakőzet nem. Ezt a törmelékes képződményt autoklasztitnak nevezzük. Egy speciális kialakulási folyamat a túlnyomórészt víz alatti környezetben végbemenő, a felszínre kerülő láva felaprózódása. Ez sok esetben kőzetüveges törmelékanyagot eredményez, aminek kőzetté vált képződményét hialoklasztitnak nevezzük. Végül, egy speciális vulkáni törmelékes képződmény a peperit, ami forró magma és nedves, még konszolidálatlan üledék keveredése során alakul ki. Ezeknek az elsődleges vulkáni kőzeteknek a felismerése és elkülönítése többnyire a terepen és petrográfiai vizsgálatokkal megtehető, bár a durvaszemcsés piroklasztitok és autoklasztitok elkülönítése egyes esetekben nem feltétlenül egyértelmű.

III.285. ábra – Piroklasztit rétegsor a Ság-hegyen (Fotó: Harangi Szabolcs)

III.286. ábra – Piroklasztit réteg közeli képe a Kissomlyón (Fotó: Harangi Szabolcs)

III.287. ábra – Autoklasztos réteg az Etna 1992-es lávafolyásán és autoklasztit koherens lávakőzet alsó részén (Fuerteventura; Fotók: Harangi Szabolcs)

III.288. ábra – Peperit a Hajagoson: bazaltos láva és finomszemcsés üledék keveredése (Fotók: Harangi Szabolcs)

Amennyiben a vulkáni törmelékes kőzet másodlagos, azaz felszíni áthalmozással jött létre vagy kialakulását tekintve nem vagyunk biztosak az elsődleges eredetben, akkor a vulkáni törmelékes kőzet vagy vulkanoklasztit elnevezést kell használnunk.

Ezek az elnevezések tehát genetikai értelműek, azaz használatuk során jelezzük azt is, hogy a kőzet kialakulását tekintve ismerjük az eredetet.

III.289. ábra – Vulkáni képződmények genetikai szemléletű osztályozása McPhie et al. (1993) nyomán. A bekeretezett képződmények az elsődleges vulkanoklasztos képződmények, az ebből létrejövő kőzeteket nevezzük autoklasztitnak, illetve piroklasztitnak

Mielőtt a vulkáni törmelékes kőzetek leíró jellemzését, besorolási elveit ismertetjük, röviden összefoglaljuk e képződmények genetikai alapú osztályozását. Részletes vulkanológiai leírás az ajánlott szakkönyvekben olvasható. A piroklasztitok genetikai osztályozása alapvetően a szállítás és leülepedés módján alapul, ami szorosan tükröződik a vulkáni képződmény terepi, rétegtani megjelenésében, és ami alapján következtethetünk a robbanásos vulkáni kitörés mechanizmusára.

Mindezek alapján a piroklasztos üledékeket, illetve piroklasztitokat két nagy csoportba sorolhatjuk:

  1. Hullott vagy szórt piroklasztos üledékek és piroklasztitok

  2. Piroklaszt sűrűségárak

A hullott vagy szórt piroklasztos üledékek és piroklasztitok komponensei jellemzően kitörési felhőből gravitációsan hullva kerülnek a felszínre és alkotnak rétegeket. A lerakódás függ az uralkodó széliránytól is, ami nagymértékben befolyásolja a tefra elterjedését és hozzájárul a szemcseméret szerinti osztályozáshoz. Ebből kifolyólag ezek a képződmények lepelszerűen borítják be a felszínt, egyenletes vastagságban a mélyedéseket és kiemelkedéseket és gyakran párhuzamos belső rétegzést mutatnak. A vulkáni törmelékek alapvetően hasonló méretűek, azaz jól osztályozottak. Maga a robbanásos kitörés nagyon változatos lehet, a lávaszökőkút kitöréstől a több kilométer magasba emelkedő vulkáni hamufelhőig.

III.290. ábra – Robbanásos kitörés során a hullott piroklasztos üledék területi elterjedését nagy mértékben befolyásolja az uralkodó szélirány.

III.291. ábra – Robbanásos kitörés típusai: hawaii-típusú lávaszökőkút (Fotó: USGS) és pliniusi kitörési hamufelhő (Redoubt vulkán 1990. április 21-i kitörése; Fotó: R. Clucas).

III.292. ábra – Robbanásos kitörés típusai: freatomagmás kakastaréj hamukilövellés (Ambae, fotó: Németh Károly) és vulcanoi-típusú hamuszökőkút (Sakurajima; fotó: Martin Rietze) kitörés.

III.293. ábra – Hullott piroklasztos rétegek (balra: Curvas del Pastel, Tenerife; jobbra: Kézdivásárhely; fotók: Harangi Szabolcs).

III.294. ábra – Freatomagmás robbanásos kitörés során kialakult tufa és lapillitufa/lapillikő rétegek váltakozásából álló rétegsor (Ság-hegy; fotó: Harangi Szabolcs)

III.295. ábra – Freatikus kitörés gyengén rétegzett, rosszul osztályozott, sok idegen törmeléket (litoklasztot) tartalmazó képződménye (Dobogó, Cseres-hegység, Szlovákia; fotó: Harangi Szabolcs)

A robbanásos kitörés oka kétféle lehet:

  1. Magmás robbanásos

  2. Freatikus és freatomagmás

Magmás robbanásos kitörés esetében az alapvető ok a magmában lévő illók nyomáscsökkenés (magma felemelkedés) vagy kristályosodás hatására történő kiválása. A gázbuborékok növekvő belső nyomása végül a magma kirobbanását okozza. Ennek megfelelően a piroklasztok általában hólyagüregesek és karéjos pereműek, többnyire a juvenilis törmelékek uralkodnak.

Freatikus vagy freatomagmás kitörés esetében a mozgatórugó a forró magma és víz vagy vizes üledék keveredése. Ez a kölcsönhatás nagyon heves robbanásos láncreakciót okoz, ami a magma és a környező kőzetek apró szemcsékre való szétesését eredményezi. Ebben az esetben a piroklasztok általában szögletes törésűek és nem tartalmaznak hólyagüregeket, továbbá gyakoriak a litoklasztok és xenokristályok.

III.296. ábra – Különböző megjelenésű piroklasztok (üvegszilánkok) mikroszkópos képe (egy nikolos felvételek): balra erősen hólyagüreges, magmás robbanásos kitörés során képződött hamuszemcse, jobbra pedig freatomagmás kitörés során kialakult szögletes szideromelán szilánkok (Ság-hegy)

III.297. ábra – Magmás robbanásos kitörés során létrejött karéjos üvegszilánkok és erősen hólyagüreges horzsakő mikroszkópos képe (egy nikolos felvételek; Tar).

III.298. ábra – Uralkodóan kvarc és muszkovit kristályok (xenokristályok) alkotják a Ság-hegy freatomagmás tufarétegét, ami a forró magma és konszolidálatlan vízzel telített homokos üledék keveredésére utal. Egy nikolos mikroszkópos kép.

III.299. ábra – A robbanásos kitörések típus szerinti besorolása a hullott piroklasztos üledék területi elterjedése és jellemző szemcsemérete – fragmentáció mértéke - alapján (G.P.L. Walker osztályozási elve szerint)

III.300. ábra – A freatomagmás kitörés típusai a keveredő víz és magma aránya szerint, továbbá a kapcsolódó jellemző vulkáni felépítmény.

A hullott/szórt piroklasztos képződményeket az uralkodó komponens alapján nevezik el, pl. horzsaköves hullott tefra vagy tufa, litoklasztos blokk-tartalmú lapillitufa stb.

A piroklaszt sűrűségárak a felszín közelében mozgó, gravitáció által hajtott, gázokból és szilárd törmelékekből álló áradatok, amelyeket a gáztartalom, azaz az ár sűrűsége alapján osztályozunk tovább piroklaszt-árra, illetve piroklaszt-torlóárra, ezeket pedig az egyedi törmelékdarabok sűrűsége alapján lehet tovább felosztani. A tömött, nagy sűrűségű blokkokból álló piroklaszt-ár üledékeket blokk- és hamuárnak nevezik, míg a kis sűrűségű törmelékekből álló piroklaszt-árnak horzsakő- és hamuár a neve. Ennek üledékét ignimbritnek hívják. A piroklaszt-árak jellemzően domborzati mélyedésekben, azaz völgyekben zúdulnak le, a komponensei törmelékfolyással szállítódnak. Ennek megfelelően e képződmények elterjedését az egykori völgyek határozzák meg és a völgyek alakzatától függően vastagságuk akár több tíz, esetenként több száz méter is lehet. A rétegek tömeges felépítésűek, a törmelékek pedig jellemzően rosszul osztályozottak, azaz különböző szemcseméretű darabok vannak egymás mellett. A piroklaszt-torlóárakban ezzel szemben turbulens, vonszolásos szállítás zajlik, némileg hasonlóan, mint a folyóvizekben. Üledékeik szintén a domborzati mélyedésekben halmozódik fel elsősorban, azaz a híg ár átcsaphat a völgyoldalon is, ahol mozgása kiszámíthatatlanná válik. Mind a piroklaszt-árak, mind a piroklaszt-torlóárak rendkívül energetikusak, és különösen a piroklaszt-árak minden útjukba kerülőt letarolnak. Sebességük akár jóval meghaladhatja a 100 km/óra értéket. A sűrűségárak hőmérséklete változó lehet, akár elérhetik az 500-600 fokos hőmérsékletet is. Amennyiben egy ilyen ár nagy mennyiségű üledéket rak le, akkor különösen szilíciumgazdag magmák kitöréséhez kapcsolódó ignimbritek esetében az üvegszilánkok és a horzsakövek ellapulhatnak és összehegedhetnek, amit összesülésnek nevezünk. Ezekben a képződményekben ellapult fiamme figyelhető meg. A nagy hőmérsékletű blokk- és hamuárak neve izzófelhő. A piroklaszt-sűrűségárak lávadómok vagy kitörési felhő összeomlása során alakulnak ki. Az utóbbiak akkor következnek be, amikor a kitörési felhő sűrűsége hirtelen megnő, azaz egyszerre nagy mennyiségben robbannak ki nehéz kőzettörmelék darabok.

III.301. ábra – Piroklaszt-sűrűségárak osztályozása az ár, illetve az egyedi törmelékdarabok sűrűsége alapján (balra) és kitörési felhő összeomlásának kulcstényezői.

III.302. ábra – Piroklaszt-sűrűségárak: balra a Mt. Pelée 1902-es kitöréséhez, lávadóm robbanásos összeomlásához kapcsolódó izzófelhő (Fotó: Alfred Lacroix), jobbra a Mt. St. Helens 1980. májusi kitörése során, a kitörési felhő összeomlásából kialakuló piroklaszt-ár látható (fotó: Peter W. Lipman, USGS)

III.303. ábra – Vastag, tömeges ignimbrit (Eger; balra) és horzsaköves piroklaszt-ár (ignimbrit) közeli képe: rosszul osztályozott, tömeges felépítésű piroklasztit (Tibolddaróc, Bükkalja; fotók: Harangi Szabolcs).

III.304. ábra – Horzsakő- és hamuár üledék (ignimbrit) jellemző szerkezeti felépítése, a különböző sűrűségű törmelékdarabok elkülönülése.

III.305. ábra – Izzófelhő (blokk- és hamuár) elvi keresztszelvénye. A pirklaszt-ár üledék a völgyben rakódik le, oldalirányba hamufelhő-torlóár csaphat ki.

III.306. ábra – Turbulens, vonszolódásos szállításra utaló keresztrétegzett tufa rétegek, piroklaszt-torlóárak képződményei (Tihany, Barátlakások; fotó: Harangi Szabolcs)

A piroklaszt-torlóárak eredetük szerint lehetnek (1) alapi torlóárak, amelyek többnyire freatomagmás kitörési felhők alján, gallérszerűen terjednek szét; (2) felszíni torlóárak, amelyek piroklaszt-árak frontján ágaznak ki; és (3) hamufelhő torlóárak, amelyek piroklaszt-árak oldalsó pereméből, a felhígult árból jönnek létre.

Robbanásos vulkáni kitörések jellemzői:

Vulkáni kitörés típusa

Kitörés lefolyása

Piroklasztos képződmény

Jellemző vulkáni forma

hawaii-típus

lávaszökőkút, lávafröccs

összesült lávafröccs, salak, Pele könnye, Pele haja, reticulit

lávafröccs-kúp, lávafröccs-sánc

izlandi-típus

hasadékvulkáni lávafüggöny, majd lávaszökőkút kitörések, illetve jégalatti kitörések, jökulhlaup (jeges iszapár)

összesült lávafröccs, hialoklasztos tufa, palagonitos tufa

lávafröccs-kúp, lávafröccs-sánc, tuya

stromboli-típus

periodikusan ismétlődő lávatűzijátékszerű kitörések

bazalt salak

salakkúp

subpliniusi-típus

folyamatos vulkáni hamu kiáramlás, több kilométer magas hamufelhő

horzsaköves tufa és lapillitufa rétegek

robbanásos kráter

pliniusi- és ultrapliniusi-típus

folyamatos vulkáni hamu kiáramlás, több mint 20 kilométer magas hamufelhő, kapcsolódó piroklaszt-árak

horzsaköves tufa rétegek és kapcsolódó ignimbrit

robbanásos kráter, kaldera

vulcanoi-típus

rövid, ágyúlövésszerű robbanásos kitörés, hamuszökőkút, 5-10 km magas hamufelhő, kapcsolódó izzófelhők

blokk-gazdag (kenyérbombák), osztályozatlan üledék a kürtő néhány km-es körzetében, vékony hamurétegek, blokk- és hamuár, valamint piroklaszt-torlóár üledékek

robbanásos kráter

pelée-típus

lávadóm-kitüremkedés és kapcsolódó gyakori izzófelhők időszakonként ismétlődő vulcanoi-típusú kitörésekkel

blokk- és hamuár, piroklaszt-torlóár üledékek, vékony vulcanoi-típusú hamuüledék

völgykitöltő piroklaszt-ár üledékek

surtsey-típus

ismétlődő kakastaréjszerű hamukilövellések és folyamatos hamukiáramlás, fehér gőzhelhővel, gallérszerűen szétterjedő alapi torlóár

tufa és lapillitufa/lapillikő váltakozása

tufagyűrű, tufakúp

taal-típus

litoklaszt-gazdag kilövellések, 1-2 km magas hamufelhő, gallérszerűen szétterjedő alapi torlóár

litoklaszt-gazdag üledékek, piroklaszt-ár üledékek

maar

A vulkáni törmelékes kőzetek leíró, azaz kőzettani besorolása csak a megfigyelt jellegeken alapul, azaz a következő tulajdonságokon:

  1. szemcseméret

  2. jellemző törmeléktípusok (komponensek)

  3. litofácies (üledékes megjelenés)

  4. átalakulás

Ez azt jelenti, hogy általában nem adjuk jelzőként hozzá a kőzetnevet, csak akkor, amennyiben az egyértelmű (pl. vékonyan rétegzett üvegszilánkos bazalttufa). Az elnevezéshez segítséget adó kategóriák a következők:

Szemcseméret szerinti elnevezések elsődleges vulkanoklasztos képződmény esetében:

Elsődleges vulkáni törmelékek és törmelékes kőzetek szemcseméret szerinti nevezéktana:

Szemcseméret

[mm]

Vulkáni törmelék

(piroklaszt)

Vulkáni törmelékes kőzet (piroklasztit)

>64

blokk vagy bomba

piroklaszt breccsa

vagy agglomerátum

2 - 64

lapillus/lapilli

lapillikő

< 2

2 – 1/16

<1/16

hamu

durvahamu

finomhamu

tufa

durvaszemcsés tufa

finomszemcsés tufa

III.307. ábra – Példa elsődleges vulkanoklasztos képződmények (piroklasztitok) besorolására (Ság-hegy; fotó: Harangi Szabolcs)

III.308. ábra – Tufarétegben besüllyedt 8 cm átmérőjű bazalt blokk. A tufaréteg felett egy szemcsevázú finomszemcsés lapillikő réteg figyelhető meg (Ság-hegy). A Ság vulkán egyik kürtőjéből egy repítési pályán érkező bazalt blokk alatti bezsákolódás azt jelenti, hogy a tufaréteg nedves volt és ezért megőrizte a becsapódás nyomát. Száraz tefra üledék esetében ugyanis a besüllyedés nyoma nem marad meg, a piroklaszt szemcsék rágördülnek a besüllyedő kőzetdarabra. Amennyiben a bezsákolódás aszimmetrikus, úgy rekonstruálható melyik irányból érkezett a bazalt blokk, azaz feltárható az egykori kürtő helye (Fotó: Harangi Szabolcs).

III.309. ábra – Piroklaszt-breccsa (izzófelhő blokk- és hamuár üledéke) a Dobogókő alatti Thirring-sziklák egy feltárásban (Fotó: Harangi Szabolcs).

A litofácies besoroláshoz az alábbi osztályozási elv ad iránymutatást:

Rétegnév

Vastagság

Nagyon vastag réteges

Vastag réteges

Közepesen vastag réteges

Vékony réteges

Nagyon vékony réteges

Vastag laminált

Vékony laminált

> 1 méter

30 – 100 cm

10 – 30 cm

3 – 10 cm

1 – 3 cm

0,3 – 1 cm

< 0,3 cm

A rétegvastagság szerinti elnevezések Ingram (1954) felosztása szerint

III.310. ábra – Jellemző gradáltsági(szemcseméret növekedési irányok) típusok elsődleges vulkanoklasztos üledékekben

III.311. ábra – Reverz gradált piroklasztitok: horzsakövek sűrűségszerinti reverz gradációja nem összesült ignimbritben (Tibolddaróc, Bükkalja; fotó: Harangi Szabolcs).

III.312. ábra – Reverz gradált piroklasztitok: tömött andezit blokkok reverz gradációja blokk- és hamuár üledékében, piroklaszt breccsában (Thirring-sziklák, Dobogókő, Visegrádi-hegység; Fotó: Harangi Szabolcs)

A piroklasztos üledékek egy speciális üledékszerkezeti megjelenése a keresztrétegzés, ami vonszolásos szállítás során alakul ki. Ilyen üledékek gyakoriak folyóvízi környezetben, vulkáni képződmények közül pedig a híg, azaz nagy gáztartalmú piroklaszt-torlóárak esetében figyelhető meg. Ennek jelentőssége nagy, mivel a keresztrétegzési rajzolatból megfejthető a szállítás iránya, azaz rekonstruálható a kitörési központ helye. A keresztrétegzés típus alapvetően a szállító közeg sebességétől és a sűrűségárban lévő szemcsék átlagos méretétől függ.

III.313. ábra – Piroklaszt torlóár üledékekben előforduló keresztrétegzési típusok és azok kialukálásának magyarázata.

III.314. ábra – Keresztrétegzett tufa a tihanyi Barátlakások sziklafalában: a képen egy antidűne szerkezet ismerhető fel, ami balról jobbra való szállítást jelez (Fotó: Harangi Szabolcs).

Amennyiben a vulkanoklasztos képződmény másodlagos vagy bizonytalan eredetű, abban az esetben McPhie et al. (1993) javaslata szerint a törmelékes üledékes nevezéktani besorolást és nevezéktant kell használnunk (agyag, homok stb. elnevezésekkel). A következő ábra a piroklasztos üledékek és piroklasztitok nevezéktani besorolási elvét mutatja.

III.315. ábra – Piroklasztos üledékek és piroklasztitok nevezéktani besorolási elve McPhie et al. (1993) javaslata nyomán

Az elsődleges, robbanásos vulkáni működés során keletkezett tefra vagy az abból keletkezett kőzet alkotóit, más néven komponenseit piroklasztnak nevezzük. Fontos leszögeznünk azt, hogy a piroklaszt elnevezés független attól, hogy az adott szemcse milyen típusú, azaz lehet ugyanúgy mészkő, homokkő vagy metamorf kőzet is, mint ahogy magmás eredetű képződmény is. A piroklasztok további osztályozását a komponensek típusa, illetve eredete szerint adjuk meg.

III.316. ábra – Piroklasztit (tömeges lapillitufa) Szentbékkálla határában. A piroklasztok változatos megjelenésűek: a szürke színűek bazaltok (juvenilis törmelékek), a zöld, barna, vörösbarna, vajszínű törmelékek pedig a felszínalatti rétegekből feltépett kőzetdarabok képviselői (peridotit, homokkő, márga) Ez utóbbiakat litoklasztnak nevezzük (Fotó: Harangi Szabolcs).

A robbanásos vulkáni működés során a magma szétszakadásával felszínre került anyagokat juvenilis törmelékeknek nevezzük. Juvenilis törmelék például az üreges vulkáni kőzetdarabok, amelyek üregei a kirobbanó magmában lévő gázbuborékok helyei. Ezek megjelenése függ a magma fizikai tulajdonságaitól. A kis viszkozitású bazaltos magmában a gázbuborékok könnyebben növekedhetnek és akár több centiméter nagyságúak is lehetnek, alakjuk általában kerekded. Ezeket a szivacsos megjelenésű, tág értelemben vett bazaltos juvenilis törmelékdarabokat salaknak nevezzük. A nagyobb viszkozitású, szilíciumgazdag magmában a gázbuborékok nehezebben növekednek, méretük kicsi, a fellépő belső nyírásos erő miatt elnyúltakká válnak, inkább hosszú csatornákat képeznek. A kirobbanó szilíciumgazdag magma gázbuborék tartalma általában meghaladja a 70 térfogatszázalékot, azaz a magmatest felső részén kialakuló, akár több száz méter vastag magmahabot veti szét a hatalmas belső feszítő erő. Ennek a magmahabnak a hirtelen megszilárdult képviselője a horzsakő. A horzsakő üregtartalma olyan nagy, hogy az amúgy is viszonylag kisebb sűrűségű szilíciumgazdag kőzetüveget is hozzáadva még mindig kisebb marad a sűrűsége a víznél, azaz a horzsakő úszik a vízen, míg a salak elmerül.

A juvenilis törmelékek közé tartoznak a finomhamu méretű üvegszilánkok és a magmából kikerült kristálytörmelék darabok is. A kőzetüveg a hirtelen megszilárdult tiszta olvadékot képviseli, ezért vizsgálatának nagy jelentőssége van petrogenetikai szempontból. A különböző kémiai összetételű kőzetüvegek eltérő megjelenésűek: a bazaltos kőzetüvegek mikroszkóp alatt sárgásbarna színűek, ezeket szideromelánnak nevezzük, míg a szilíciumgazdag üvegszilánkok színtelenek. A bazaltos kőzetüveg szilánkoknak van egy másik jellemző típusa, ami a mikroszkópban sötétnek látszik. Ezt tachylitnek nevezzük. Ez a kőzetüveg némileg lassabban megszilárdult olvadékot képvisel, amiből még apró oxidszemcsék ki tudtak válni. A gyorsabban megdermedő szideromelán szilánkok általában forró magma és hideg víz vagy vizes üledék keverése során jön létre, azaz a freatomagmás kölcsönhatás jelzője. Találunk azonban szideromelánt magmás robbanásos kitörések anyagában is, ebből áll például a Pele-könnye vagy Pele-haja a hawaii-típusú lávaszökőkút kitörések eredményeképpen. A tachylit gyakoribb a magmás robbanásos, azaz stromboli-típusú kitörések termékeiben.

III.317. ábra – Különböző méretű horzsakövek blokk-tartalmú lapillitufában (ignimbrit; Tihamár kőfejtő, Eger), ahol a legnagyobb horzsakő 15 cm hosszú.

III.318. ábra – A baloldali ábrán figyeljük meg a horzsakő szerkezetét egy mikroszkópos képen (egy nikolos kép; Tar), a jobboldali ábra pedig egy visszaszórt elektronképen (BSE) mutat egy plagioklász és ilmenit kristályt tartalmazó horzsakövet (Tibolddaróc, Bükkalja). A horzsakövek elnyúlt gázbuborékok és csatornák szövevényéből állnak, amit csak néhány mikrométer vastag vulkáni kőzetüveg választ el egymástól.

III.319. ábra – Salak darab Bondoróról és egy bazaltsalak vékonycsiszolatos képe (Krafla, Izland). Figyeljük meg a kerekded egykori gázbuborék üregeket.

III.320. ábra – Pele könnyei a hawaii Kilauea Iki kitöréséből.

III.321. ábra – Pele-könnye mikroszkópos képen (egy nikolos felvétel). Figyeljük a sárgásbarna szideromelán alapanyagot és az olivin fenokristályok mellett megjelenő kerekded gázbuborék üregeket.

III.322. ábra – Szideromelán és tachylit szemcsék freatomagmás piroklasztitban (karbonátos anyaggal cementált tufa; Sitke). A kép alsó hossza 2,9 mm.

III.323. ábra – Ívelt peremű szilíciumgazdag kőzetüveg-szilánkok nem összesült ignimbritben (Tar és Mocsolyástelep).

Az üvegszilánkok alakja sokat elárul a robbanásos kitörés mechanizmusáról. magmás robbanásos kitörés esetében a magmatest felső részén felhalmozódó gázbuborékok belső feszítő ereje veti szét a magmát. A felhabosodott magmatest apró darabokra szakad szét, a gázbuborékok közötti olvadékfal hirtelen lehűlve kőzetüveggé dermed. A megszilárdulás olyan gyors, hogy a kőzetüveg szilánkok alakja megőrzi az egykori gázbuborékok falának alakját, azaz ívelt lesz. nem ritkák az így kialakult lábszárcsont, x- és y-alakú üvegszilánkok a szilíciumgazdag piroklasztos képződményekben, de bazaltos piroklasztitokban is találkozhatnk ívelt alakú, üreges üvegszilánkokkal. Ezzel szemben, a magma-víz kölcsönhatás következtében végbemenő freatomagmás kitörések során sokkal inkább szögletes alakú, gázbuborékokat legfeljebb csak elvétve tartalmazó üvegszilánkok jelennek meg.

Ignimbritek és kürtő közeli hullott piroklaszt üledékek esetében előfordul az összesülés, ami azt jelenti, hogy a magas hőmérséklet és a rétegterheléses nyomás következtében az üvegszilánkok és horzsakövek ellapulnak, egymáshoz tapadva összehegednek és koherens, összefüggő kőzetüveggé alakulnak át. Az összesülés során a horzsakövek üregessége megszűnik. Az így létrejött ellapult üveges törmeléket fiamme-nak nevezzük. A kezdeti összesülés esetében a fiamme szerkezetében még felismerhető az összelapult egykori horzsakő, az esetlegesen odatapadt üvegszilánkok darabjai, az összesülés előrehaladtával azonban ezek a szemcsék homogénné kőzetüveggé alakulnak. A fiamme kőzetüvege utólag átalakulhat, ennek leggyakoribb formája a perlitesedés. Ez vízfelvétellel járó folyamat, ami térfogatnövekedéssel jár. Ennek következménye, hogy a kőzetüvegben ívelt repedések jelennek meg.

III.324. ábra – Fiamme összesült ignimbritben (Vén-hegy, Bogács; fotó: Harangi Szabolcs)

III.325. ábra – Fiamme mikroszkópos képe (egy nikolos felvételek; Vén-hegy, Bogács és Pünkösdhegy, Demjén).

Az üvegszilánk nem stabil felszíni körülmények között, ezért hajlamos átalakulásra. Ez különösen vizes környezetben gyakori, ahol a bazaltos üvegszilánk alacsony hőmérsékleten hidratálódik és közben a környezettel ioncsere megy végbe. Ennek eredménye a palagonit, ami egy heterogén összetételű anyag, aminek elkülönítik gél-palagonit illetve fibro-palagonit változatát. A palagonitosodás folyamán a következő általános reakció megy végbe:

Szideromelán + komponensek a pórusvízből = palagonit + kabazit + szmektit + fillipszit + Fe-Mn- oxidok, hidroxidok + komponensek a pórusvízbe

A palagonit mikroszkópos képen narancssárga, barnásvörös színű, gyakran mutat sávos szerkezetet. A palagonitos folyamata során először az üvegszilánk peremén, az egykori gázbuborékok fala és a kőzetüvegben kialakult repedések mentén indul el, majd előrehaladott állapotban a teljes kőzetüveget felemészti. A palagonit nedves környezetben alakul ki, ezért gyakori a freatomagmás piroklasztitok esetében, illetve akkor, amikor a vulkáni hamuanyag vízi környezetbe kerül.

III.326. ábra – Palagonitosodás bazaltos kőzetüvegben (Ság-hegy). A bal felső kép palagonitosodott szideromelán üvegszilánkot mutat, ami mellett jobbra, a visszaszórt elektronkép (BSE) pontosan kirajzolja az átalakult kőzetüveg területeket (sötétebb szürke területek).

III.327. ábra – Kezdeti palagonitosodást mutató szideromelán kőzetüveg szilánk részleteket mutat (BSE képek), ahol a világosszürke területek üde kőzetüveget jelentenek, a sötétszürkék pedig átalakultak.

A robbanásos vulkáni kitörés során sokszor a magma körüli kőzettestek is felaprózódnak, sőt a magma felnyomulása során is sodorhat magával kisebb-nagyobb kőzetdarabokat. Ezeket járulékos kőzetdaraboknak, vagy más néven járulékos litoklasztoknak nevezik.

III.328. ábra – Litoklaszt-gazdag piroklasztitok (Szentbékkálla és Tihany; fotók: Harangi Szabolcs)

Végül, a robbanásos kitörések termékeinek harmadik fő alkotói a szabad szemmel általában nem látható kristályok. Ezek részben a magmából származnak (azaz fenokristályok), részben a laza mellékkőzetből peregtek ki (xenokristályok).