IUGS-classificatie van stollingsgesteente

Het IUGS-systeem definieert ten eerste enkele speciale typen gesteente die in eigen groepen vallen. Het eerste is pyroklastische (of vulkanoklastische) gesteente. Zulk gesteente is geheel opgebouwd uit klasten die tefra genoemd worden. Tefra wordt in vier soorten verdeeld:

• vulkanische bommen zijn groter dan 64 mm en rond van vorm;
• vulkanische blokken zijn groter dan 64 mm en hoekig van vorm;
• lapilli zijn tussen 2 en 64 mm groot;
• as is kleiner dan 2 mm.

De volumepercentages van de vier groepen bepalen de naam van pyroklastisch gesteente.

Een andere uitzondering is vulkanisch of ganggesteente dat veel "vreemde" fragmenten en kristallen bevat. Zulk gesteente is kimberliet of lamproïet en volgt een eigen indeling. In lamprofier zijn de grotere kristallen niet van "vreemde" herkomst, maar ook dit gesteente vormt een uitzondering op de normale classificatie.

Carbonatiet (gesteente waarvan het volume voor meer dan 50% uit carbonaten bestaat), meliliet-houdend gesteente, kalsiliet-houdend gesteente en leuciet-houdend gesteente vormen ook eigen groepen. Het voorkomen deze kenmerkende mineralen is zo belangrijk dat deze gesteentetypen door de IUGS apart beschouwd en ingedeeld worden.

Daarnaast is er een eigen indeling voor gesteente dat niet alleen door stolling ontstond, maar ook sporen vertoont van andere processen zoals metamorfose of andere vormen van alteratie. Dit gesteente is charnockitisch en het volgt een eigen verdere indeling.

De IUGS gebruikt de term "magmatisch gesteente" voor grofkorrelig kristallijn ("faneritisch") gesteente, hoewel "magmatisch" eigenlijk op de herkomst slaat. De IUGS-indeling legt de grens tussen grof- en fijnkorrelig bij een gemiddelde kristalgrootte van 1 mm. In grofkorrelig gesteente zijn de mineralen en hun volumefracties met het blote oog te determineren.

De IUGS gebruikt voor de naamgeving van grofkorrelig gesteente en waar mogelijk bij fijnkorrelig gesteente de modale mineralogie. Dat zijn de volumefracties van de gesteentevormende mineralen. De gesteentevormende mineralen worden ingedeeld in vijf groepen:

• Q staat voor kwarts;
• A staat voor (al)kaliveldspaat;
• P staat voor plagioklaas;
• F staat voor veldspaatvervanger (foïde);
• M staat voor mafische mineralen (biotiet, amfibool, pyroxeen, olivijn, magnetiet, rutiel, corund, enzovoorts).

Vooral de felsische mineralen van de groepen Q, A, P, en F zijn van belang. De mafische mineralen spelen alleen een rol als ze meer dan 90% van het volume innemen. In dat geval is het gesteente ultramafisch en wordt het op andere wijze ingedeeld.

Kwarts en veldspaatvervanger komen normaal gesproken niet samen voor. Daarom kan het aantal criteria voor de naamgeving teruggebracht worden tot twee:

• het volumepercentage Q of F;
• de verhouding tussen A en P.

Deze indeling kan getoond worden met een QAPF-diagram. Het diagram bestaat uit twee tegen elkaar aanliggende driehoeksdiagrammen. De bovenste direhoek voor silicaverzadigd gesteente met Q (kwarts) en de onderste driehoek voor silica-onderverzadigd gesteente met F. De verhouding tussen de veldspaten A en P is op de horizontale as af te lezen.

De meest voorkomende soorten stollingsgesteente ter wereld, zoals basalt, andesiet, gabbro, dioriet en graniet zijn overwegend silicaverzadigd en vallen in de bovenste driehoek. Basalt, gabbro en andesiet zijn rijk in plagioklaas (P), en vallen aan de rechterkant van de diagram. Graniet en ryoliet bevatten meer kaliveldspaat (A).

Voor veel vulkanisch gesteente is de modale mineralogie geen geschikt criterium voor indeling, omdat het gesteente te fijnkorrelig is om de mineralen te kunnen determineren, zelfs onder een microscoop. Bovendien bevat veel vulkanisch gesteente een bepaalde volumefractie glas. Zulk gesteente is in het veld niet te determineren. Het wordt op chemische samenstelling geclassificeerd waarvoor analyse in een laboratorium nodig is.

Gewoonlijk geven petrologen de chemische samenstelling van gesteente in oxiden. De IUGS gebruikt voor de indeling alleen de oxiden van de alkalimetalen (waarvoor men Na₂O + K₂O gebruikt) en silica (SiO₂). Deze worden gemeten als massafracties van alle oxiden samen, met uitzondering van de vluchtige componenten CO₂ en H₂O. De namen komen zoveel mogelijk overeen met die uit het QAPF-diagram voor fijnkorrelig ("vulkanisch") gesteente.

Als hulpmiddel voor de naamgeving kan een totaal alkali-silicadiagram gebruikt worden. Dit is een diagram waarin de silicafractie op de horizontale as staat en de alkalifractie op de verticale as. De meest voorkomende gesteentetypen vallen onderin het diagram, ze hebben een subalkaliene samenstelling. Rechts en bovenin in de diagram valt gesteende dat op Aarde relatief zeldzaam is.

Fijnkorrelig ("vulkanisch") gesteente met minder dan 3% alkali's wordt op grond van het aandeel MgO en TiO₂ anders onderverdeeld. Zulk magnesiumrijk gesteente wordt komatiiet, picriet, meimechiet (SiO₂ < 52%), of boniniet (SiO₂ > 52%) genoemd.^[1]

Trachybasalt, basaltisch andesiet en trachyandesiet moeten verder worden onderverdeeld in natrium- en kaliumrijk gesteente. Bij trachybasalt is de natriumrijke variant hawaiiet en de kaliumrijke variant kalium-trachybasalt. Basaltisch trachyandesiet wordt verdeeld in mugeariet (Na-rijk) of shoshoniet (K-rijk). Trachyandesiet wordt verdeeld in benmoreiet (Na-rijk) en latiet (K-rijk).

Verder hebben vrijwel alle gesteentetypen in het TAS-diagram verdere onderverdelingen. Bij basalt bijvoorbeeld worden verschillende soorten onderscheiden op basis van het alkali-, ijzer-, of aluminiumgehalte.

Foidiet kan verder geclassificeerd worden op grond van de dominante veldspaatvervanger. Nefeliniet bevat voornamelijk nefelien, leucitiet voornamelijk leuciet, enzovoorts. Verder kan nefeliniet nog van melanonefeliniet onderscheiden worden op grond van het modale aandeel nefelien.^[1]

Bij ultramafisch gesteente verloopt de indeling op grond van de verhouding tussen de mineralen olivijn (Ol), orthopyroxeen (opx), clinopyroxeen (cpx) en hornblende (amfibool, hbl). Ultramafisch gesteente ontstaat in de meeste gevallen waarschijnlijk niet door het stollen van magma - het is meestal een cumulaatgesteente. Desondanks wordt het wel onder stollingsgesteente gerekend.

De indeling kan worden weergegeven met behulp van een driehoeksdiagram waarin olivijn, ortho- en clinopyroxeen staat uitgezet. Voor ultramafisch gesteente dat hornblende bevat geeft een driehoeksdiagram met olivijn, beide vormen van pyroxeen (px) en hornblende visueel steun.

Als ultramafisch gesteente naast deze mineralen meer dan 5% granaat of spinel bevat kan dit in de naam tot uiting komen met een voorvoegsel, bijvoorbeeld "granaat-peridotiet".