Subalkalien

Subalkalien of subalkalisch is in de geologie een serie van stollingsgesteente, magma of lava met relatief veel silica ten opzichte van alkalimetalen (alkali's).^[1] De indeling is onderdeel van de Irvine-Baragarclassificatie. Gesteente met een hoger gehalte alkali's wordt alkalien genoemd.

Verreweg de meeste stollingsgesteenten op Aarde, waaronder de meeste basalt, dioriet, andesiet, daciet, enzovoorts zijn subalkalien. Hetzelfde geldt waarschijnlijk ook voor andere aardse planeten.

Magmaseries uit de Irvine-Baragarclassificatie zijn gedefinieerd op grond van de chemische samenstelling van het gesteente. Om die te bepalen is chemische analyse van gesteentemonsters nodig. Als alternatief kan de normatieve samenstelling van het gesteente ook gebruikt worden. Als het gesteente alteratie heeft ondergaan kunnen de gemeten verhoudingen tussen oxiden of mineralen eventueel worden gecorrigeerd voor de effecten (zoals oxidatie, hydratie, of carbonatie). Bij classificatie op grond van chemische samenstelling zijn alleen het gehalte silica (SiO₂) en oxiden van de alkalimetalen natrium (Na₂O) en kalium (K₂O) van belang. Een gesteente is subalkalien als de volgende vergelijking opgaat:^[2]

[SiO₂] > -3,3539 x 10^-4 x [Na₂O + K₂O]⁶ + 1,2030 x 10^-2 x [Na₂O + K₂O]⁵ - 1,5188 x 10^-1 x [Na₂O + K₂O]⁴ + 8,6096 x 10^-1 x [Na₂O + K₂O]³ - 2,1111 x [Na₂O + K₂O]² + 3,9492 x [Na₂O + K₂O] + 39,0

De drie oxiden worden in hoeveelheid stof (mol) uitgedrukt. Bij een lager aandeel silica dan de vergelijking valt het gesteente in de alkaliene serie.

Subalkaliene series worden op verschillende manieren onderverdeeld. De enige alom aanvaarde onderverdelingen zijn tholeiitisch en kalkalkalien. Een tholeiitische samenstelling heeft relatief weinig alkali's en aluminium, en relatief veel ijzer ten opzichte van magnesium. Een kalkalkaliene samenstelling heeft zowel een hoge concentratie van alkali-oxiden als relatief veel silica en aluminium. Op basis van de concentratie kaliumoxide ten opzichte van silica kunnen verschillende series herkend worden: weinig kalium (vrijwel gelijk aan tholeiitisch), gemiddeld en veel kalium (beide zijn kalkalkaliene series) en zeer veel kalium (dit wordt wel ultrapotassisch genoemd).

Subalkalien gesteente is altijd verzadigd of oververzadigd in silica, en bevat daarom geen veldspaatvervangers. De meest voorkomende gesteentevormende mineralen zijn verschillende veldspaten, hornblende, clinopyroxeen (met name augiet), orthopyroxeen en biotiet. Als voldoende silica aanwezig is (felsisch gesteente) kan ook kwarts voorkomen, als weinig silica aanwezig is (mafisch gesteente) olivijn.

Subalkaliene samenstellingen komen in veel plaattektonische omstandigheden voor. Vulkanisme bij zowel subductiezones, mid-oceanische ruggen en plateaubasalten zijn subalkaliene magma's of gesteenten aan te treffen. In eilandbogen en bij oceanische ruggen komen met name tholeiitische samenstellingen voor. Bij cordillera's (subductiezones aan de randen van continenten) en andere vormen van gebergtevorming komen typisch kalkalkaliene samenstellingen voor.^[3]

Het verschil in samenstelling tussen tholeiitisch en kalkalkalien magma wordt veroorzaakt in de verschillende composities van de gesteenten waar het magma doorheen trekt en mee assimileert voor het aan het oppervlak komt. Bij een cordillera, zoals de Andes, zal het magma door dikke continentale lithosfeer omhoog bewegen en daardoor verrijkt worden in alkalimetalen (met name kalium). Bij een mid-oceanische rug zal het magma door dunne oceanische lithosfeer intruderen, dat arm is in alkali's.