EKSHALACIJE iz unutrašnjosti Zemlje. U magmi, raztaljenoj unutrašnjosti Zemlje, nalaze se uz pretežnu količinu silikata i kremične kiseline te uz nešto malo fosfata, oksida, sulfida, klorida i fluorida otopljeni i različiti plinovi i pare. Kad popusti tlak, a to se događa, kad magma provali iz unutrašnjosti prema površini, izlaze iz magme ti plinovi i pare; uz erupciju (provalu) magme dolazi do ekshalacija (od grč. ἐξ »iz«, ἅλς »sol«) plinova i para. Te e. mogu trajati i onda, kad se vulkanska djelatnost smirila.

Svagdje u okolini vulkana lako se namjerimo na e. Mjesta, gdje iz nutrine Zemlje sukljaju plinovi i pare, često s velikom snagom, zovemo fumarolama (talijanska rieč od lat. fumus »dim«). Ako kod fumarola izlaze pretežno pare sumpora S, pa sumporni vodik H₂S i sumporasta kiselina SO₂, zovemo ih solfatarama (talijanska rieč od lat. sulfur »sumpor«). Izlazi li iz njih pretežno ugljična kiselina CO₂, zovemo ih mofetama (tal. »izparivanje«).

Ekshalacije, koje se vrše pri efuziji magme, pri njezinu izljevu na površinu Zemlje u okolini vulkana, zovemo vulkanskim e-ama. Ali do e-e dolazi i pri intruziji magme, pri njezinoj provali u koru Zemlje. Te e., koje se vrše u okolini intruzivne erupcije (provale) u dubljinama Zemlje, zovemo plutonskima (po bogu podzemlja Plutonu). Kadkada se zapale naslage ugljena te neprestano godinama gore i razvijaju visoku temperaturu, koja uzrokuje e-e različnih plinova i para. To su e. sedimentnih stiena.

U lavama nađeni su ovi plinovi: dušik N_2, amoniak NH₃ solna kiselina HCl, ugljik C, različni ugljikovodici C_nH_m, ugljikov monoksid CO, ugljikov dioksid CO₂, sumpor S, sumporni vodik H₂S, sumporna kiselina H₂SO₄ (u fumarolama i solfatarama), fluorovodik HF, silicijski fluorid SiF₄ vodik H₂ amonijski klorid NH₄Cl, amonijski fluorid NH₄F, kalijski klorid KCl, natrijski klorid NaCl, magnezijski klorid MgC1₂, kalcijski klorid CaCl₂, željezni klorid FeCl₂ (fero-klorid), aluminijski klorid Al₂Cl₆. Osim tih plinova nalaze se pri vulkanskim e-ama borna kiselina H₃BO₃, male količine joda, selena argona, helija, spojevi arsena, fosfora i drugih elemenata.

Te su e. veoma važne za razvijanje nekih minerala. Kad plinovi i pare dospiju na površinu, gdje je niža temperatura, miešaju se među sobom. Tako dolazi među njima do međusobnih kemijskih reakcija, pri čemu postaju novi spojevi, koji se kao čvrsta tiela, kao minerali, hvataju na hladnijim mjestima skrutnute lave ili po stienama oko fumarola. Dakako, da plinovi i pare dolaze u doticaj i s okolnim stienama. Tu zalaze u kemijske reakcije s mineralima, koji sastavljaju stiene, na taj ih način razaraju i stvaraju od njihovih minerala nove kemijske spojeve, nove minerale. Isto tako se plinovi miešaju atmosferskim kisikom, gdje također dolazi do kemijskih reakcija. Pritom postaju novi spojevi, koji se obaraju po okolišnim stienama kao minerali.

Pri vulkanskim e-ama mogu postati vrlo različiti minerali. Sublimacijom oko solfatara osobito se obara sumpor. Iz suhih fumarola, t. j. onih, u kojima nema vodenih para, izlaze uz ostale tvari i pare natrijskoga klorida NaCl, koje na zraku ili na hladnijim mjestima također sublimiraju kao halit (kamena sol). Ipak velika većina minerala, što postaju pri vulkanskim e-ama, nisu neposredni sublimacijski proizvodi, već su posljedica međusobnih kemijskih reakcija. Tako na pr. može postati sumpor oksidacijom sumpornoga vodika, kad sumporni vodik dođe u doticaj s kisikom uzduha: H₂S+O=S+H₂O.

Kloridi, kojih je postanak vezan za vulkanske e-e, djelovanjem vrućih para najviše sublimiraju solne kiseline HCl na minerale okolišnih stiena. Kao vruća para, koja izlazi iz lave ili se stvara pri kemijskim reakcijama između plinovitih klorida i vodene pare, zalazi solna kiselina u okolne stiene te razara njihove mineralne sastavke i pretvara ih u kloride. Tim djelovanjem stiena se razara; baze silikata (kovinski oksidi), koje su bile vezane za kremičnu kiselinu, vežu se za solnu kiselinu i prelaze u kloride, a ostaje kremična kiselina; stiena, koja je obično bila crne boje od minerala bogatih željezom, izbliedi, a to je znak, da joj je solna kiselina pokupila sve željezo. Tako će se iz željeznoga olivina, fajalita Fe₂SiO₄ razviti željezni klorid FeCl₃, kremična kiselina SiO₂ i voda H₂O djelovanjem vrućih para solne kiseline HCl i atmosferskoga kisika:

Fe₂SiO₄+6HC1+O=2FeCl₃+SiO₂+3H₂O.

Prema tome, koje su baze (metalni oksidi) bile u stieni najrazširenije, najrazšireniji su i kloridi, koji će se u okolini toga kamena razviti. Pri tim procesima najviše se razvijaju natrijski i kalijski kloridi, gotovo redovno zajedno izmiešani. U vezuvskoj lavi prevladava kalijski klorid KCl, jer je vezuvska lava bogata kalijskim mineralima, na pr. leucitom, a u lavi Santorina, u kojoj se nalaze minerali vrlo siromašni kalijem (u glinencima santorinskim ima kalija tek u tragovima), uobće se ne pojavljuje kalijski klorid. Gdje u lavama ima dosta željeza, mogu se razviti minerali molizit FeCl₃, kremerzit KCl . NH₄ Cl . FeCl₃ . H₂O i eritrosiderit 2KCl . FeCl₃ . H₂O. Budući da su kalcij i magnezij veoma razprostranjeni među mineralima, od kojih su sastavljene eruptivne stiene, pa ih ima dakle i u lavama, to se djelovanjem vrućih para solne kiseline može razviti klorokalcit CaCl₂ i kloromagnezit MgCl₂. Negdje se pri vulkanskim e-ama može naći kao proizvod skakit MnCl₂, kotunit PbCl₂, matlokit PbCl₂ . PbO, atakamit CuO(OH)Cl . Cu(OH)₂, aluminijski klorid pa kloridi kobalta nikla, cinka i t. d.

Oksidi nisu neposredni sublimacijski proizvodi. Oni postaju od kemijskih reakcija između plinovitih klorida i vodenih para pri visokoj temperaturi pa onda sublimiraju. Na taj način zamjenjuje se klor s kisikom, mjesto klorida pojavljuju se oksidi, a mjesto vode solna kiselina, tako da se pri tom postajanju oksida razvija velika količina solne kiseline, koja kao vruća para djeluje na okolne minerale i pretvara ih, kako je prije rečeno, u kloride. Među takvim sublimacijskim proizvodima vrlo često nalazimo hematit (željezni sjajnik), na pr. u lavama Vezuva, Etne, u Auvergni i dr. Tu se hematit razvio u listićima i u pločicama više puta u znatnoj veličini po shemi:

Fe₂Cl₆+ 3H₂O⇄Fe₂O₃+6HCl.

Kao sublimacijski proizvod, koji postaje djelovanjem klorida i vrućih vodenih para, nalazi se u vezuvskoj lavi magnezioferit MgO . Fe₂O₃, koji se razvio u sitnim, crnim, vrlo sjajnim oktaedrima, a pravilno se srastao s pločicama željeznoga sjajnika. Pri pomenutim procesima nađe se ponekad i magnetita FeO . Fe₂O₃ pa tenorita CuO, koji je postao iz bakrenoga klorida i vruće vodene pare. Takvih tenorita nalaze po vezuvskoj lavi u sivim i crnim triklinskim pločicama.

Kako iz klorida mogu postati oksidi, tako se mogu razviti oksidi i iz fluorida, kad pare fluorida dođu u doticaj s vrućom vodenom parom pri visokoj temperaturi. Na taj je način postao na pr. tridimit SiO₂, koji se obično nalazi po šupljinama lave. Pri toj se reakciji zamjenjuje fluor s kisikom, mjesto fluorida pojavljuju se oksidi, a mjesto vode fluorovodik HF, koji zalazi u okolne stiene, stupa u reakcije s mineralima stiena i daje material za razvijanje novih mine rala; ta reakcija teče ovako:

SiF₄+2H₂O⇄SiO₂+4HF.

Sulfidi postaju pri vulkanskim ekshalacijama kao i oksidi djelovanjem para metalnih klorida na sumporni vodik. Pri tim reakcijama zamjenjuje se klor sa sumporom, mjesto klorida razvijaju se sulfidi, a mjesto sumpornoga vodika solna kiselina. Tako se iz para bakrenoga klorida CuCl₂ i sumpornoga vodika H₂S pri visokoj temperaturi razvija kovelin CuS:

CuCl₂+H₂S⇄CuS+2HCl.

Ako su prilike povoljne, mogu se pri vulkanskim e-ama razviti i poneki karbonati, na pr. karbonati natrija, kalcija i magnezija. Njihov je postanak vezan za neke reakcije. Najprije se iz metalnih klorida razviju oksidi, koji u doticaju s ugljičnom kiselinom prelaze u karbonate:

2NaCl+H₂O⇄Na₂O+2HCl.

U doticaju ugljične kiseline ne može postojati natrijski oksid, nego stupa s njom u međusobnu reakciju, i tako postaje karbonat: Na₂O+CO₂⇄Na₂CO₃.

Kako se među vulkanskim e-ama redovito nalazi solne i sumporne kiseline, riedko se karbonati uzčuvaju; oni prelaze u kloride ili u sulfate. Ipak se pokadšto nađe kalcijskoga i magnezijskoga karbonata, kako se kao sitan prah hvataju po stienama oko fumarola.

Već negdje pri kraju vulkanske djelatnosti, kad se ona uglavnom stišala, izlaze još uviek pare sumporovodika, sumporaste i sumporne kiseline. Sumporna kiselina H₂SO₄ dolazi u doticaj s mineralima stiena i jako ih otapa, iztiskuje iz mnogih silikata kremičnu kiselinu i stupa na njeno mjesto; na taj se način razvijaju sulfati. Dakako, djelovanje sumporne kiseline na okolne stiene utječe jednako razorno kao i djelovanje solne i fluorovodične kiseline. Uz njeno djelovanje silikatni minerali gube sve više i više svoje baze (kovinske okside), postaju bljeđi i bljeđi, dok napokon od stiene ne ostane ništa nego njezina kremična kiselina.

Budući da iz fumarola izlaze i različiti fluorni spojevi, jasno je, da ćemo oko fumarola naći i nekih fluorida, na pr. fluorit CaF₂, kriptohalit (NH₄)₂SiF₆ hieratit K₂SiF₆ i dr.

Po načinu, kako se pojavljuju (po paragenezi) neki silikati, i po njihovu izgledu zaključujemo, da su i oni postali sublimacijom pri vulkanskim e-ama. Nalazimo ih naime po pukotinama i šupljinama lave, ili su prirasli na pločastim kristalima željeznoga sjajnika, koji je nesumnjivo sublimacijski proizvod. Svojim oblikom, bojom i sjajem posve se razlikuju od kristala istih silikata, koji su postali pirogenim putem, t. j. kristalizacijom iz magme. Takvi su silikati sanidin, anortit, leucit, sodalit, olivin, humit, melanit, augit, rogovača (amfibol), tinjac, titanit i dr. Oni su postali kao sublimacijski proizvodi pri visokoj temperaturi, dok su trajale vulkanske e., gdje su uz druge plinove i pare izlazili i fluorni spojevi (fluorovodik i hlapljivi fluoridi). U onom komešanju namjerili su se fluorni spojevi na neke minerale, koji su se nalazili još u veoma vrućoj lavi; ti su minerali sami za sebe gotovo nehlapljivi, no utjecajem fluornih spojeva pri visokoj temperaturi postaju hlapljiviji pa onda na hladnijim mjestima sublimiraju. Minerale, koji postaju iz plinova i para, zovemo pneumatogenima (od grč. πνεῦμα »dah« i γένεσις »postanak«), a procesi, koji se vrše pri stvaranju pneumatogenih minerala, pneumatolitskim procesima ili pneumatolizom (od grč. λύειν »razriešiti). Pri pneumatolitskim procesima može neka stiena biti podpuno metamorfozirana (pneumatolitska metamorfoza), tako da od nje ne ostane ništa nego samo kremična kiselina SiO₂ kao jedini ostatak od nekadašnjih minerala. Pri pneumatolitskoj metamorfozi negdje se stiena, koja se nalazila u domašaju vulkanskih e-a, na taj način metamorfozira, da se u njoj stvaraju novi minerali, na pr. klorit, glinena tvar, kalcit, pirit i dr.; ovakve promjene u stieni djelovanjem pneumatolize zovemo propilitizacijom (→ propilit).

Do pneumatolitskih procesa, uz koje se razvijaju različiti minerali, dolazi i pri plutonskim e-ama. Samo su ti procesi, koji se dakako vrše u dubljinama Zemlje, drugačiji negoli na njezinoj površini, dok su trajale vulkanske e. Zato su i pneumatogeni minerali pri plutonskim e-ama drugačiji od minerala pri vulkanskim. Dok se još uviek nalaze pod velikim tlakom, ne mogu plinovi i pare, koje su izašle iz magme, nikamo drugamo nego u susjednu stienu, s kojom je magma došla u dodir. U tu stienu moći će oni doći to lakše, što su veći tlak i temperatura, pa će uz ta dva činbenika početi kemijski djelovati na mineralne sastavke stiene. Plinovi i pare neke će sastavke posve otopiti i zaći će u otopljeni material, te će iz njega onda postati novi mineral; ili će se pojedini dielovi plinova i para spojiti s pojedinim dielovima minerala, pa će opet doći do razvitka novih pneumatolitskih minerala.

Zapaženo je, da su pneumatolitski proizvodi kiseloga stienja drugačiji od pneumatolitskih proizvoda bazičnoga stienja, što svjedoči, da su i e. kisele magme drugačije od e-a bazične magme. Napose je to proučavano kod pneumatolitskih minerala i pneumatolitske metamorfoze granita (kisela stiena) i gabra (bazična stiena) te njihovih susjednih stiena, s kojima neposredno graniče. Obje te stiene kadikad su nosilice nekih minerala, koji za njihov mineralni sastav uobće nisu bitni. Kadgod se ti minerali u njima nalaze, stiene su znatno metamorfozirane. Tako se na pr. u nekim granitima i susjednom stienju granita nalaze žile kositrene rude, kasiterita SnO₂. I gdje su god do danas nađene na našem planetu žile kasiterita, vezane su samo za granit i za one stiene, koje se nalaze neposredno uz granit. Uzto se s kasiteritom stalno nalaze još neki minerali, koji su vjerni njegovi pratioci, i bez kojih on u granitu ne dolazi. To su: volframit, šelit, halkopirit, bornit, halkozin, arsenopirit, bizmutske rude, pirit, željezni sjajnik, molibdenski sjajnik, kadikad kolumbit, tantalit, rutil, anatas, cirkon, uranski minerali, kremen, pa minerali s borom, fluorom i fosforom; r.a pr. fluorit, litijski tinjac cinvaldit, topaz, turmalin, apatit, zatim beril i jedna vrsta kaolina, t. zv. kamena moždina.

Ako se kasiterit sa spomenutim mineralima pratiocima nalazi u granitu, granit je posve inetamorfoziran. Njegov se mineralni sastav, glinenac, kremen, biotit, izmienio; granit je prešao u t. zv.grajzen (v.), u stienu, u kojoj nema više glinenca, nego je na njegovo mjesto došao kremen ili topaz, a na mjesto biotita muskovit ili litijski tinjac; još je grajzen sav prskan kasiteritom, turmalinom, fluoritom i t. d. Razvitak grajzena i kasiterita i njegovih pratilaca vezan je za pneumatolitske procese, pri kojima su osobit posao obavljali plinoviti spojevi fluora i bora, koji su pri erupciji granitske magme djelovali na granit i na njegove okolne stiene. Kad granitska magma dospije intruzijom u kamenu koru, dolazi do e-e plinova i para. Te e. traju još i onda, kad je magma već sva izkristalizirana u granit, ali se granit nalazi još uviek vrlo ugrijan, dakle u visokoj temperaturi. Na taj ugrijani granit djeluju plinovi i vodene pare. Kad fluoridi, na pr. kositreni SnF₄, dolaze u doticaj s vrućim vodenim parama, razvija se kemijska reakcija, pri kojoj kisik zamjenjuje fluor; mjesto fluorida postaje oksid, a mjesto vode pojavljuje se fluorovodik:

SnF₄+2H₂O⇄SnO₂+4HF.

Tako se razvijaju znatne količine fluorovodika, koji zalazi što u sam granit, a što u okolne stiene i tu djeluje na mineralne sastavke, razara ih, a na njihovo mjesto dolaze novi minerali, kojih tu prije nije bilo; djelovat će i na alumosilikate, na pr. na glinenac; njegovu će kremičnu kiselinu pretvoriti u silicijski fluorid SiF₄, koji će s vrućim vodenim parama po istoj shemi kao i kositreni fluorid prieći u silicijski dioksid, u kremen; kremen će se sve više razvijati, glinenac izčezavati, i granit će napokon prieći djelovanjem pneumatolize u grajzen. Pneumatoliza će uvjetovati i razvitak drugih minerala (kasiteritovih pratilaca), pa se može dogoditi, da granit prieđe u takvu stienu, koja je sastavljena od samoga kremena (kremenovac), od samoga topaza (topazovac), od turmalina (turmalinovac) i t. d. Tako dolazi do impregnacije kasiterita (i minerala pratilaca) u granitu. Ako se u granitu nalaze pukotine, izpune se kasiteritom i njegovim mineralima pratiocima, pa na taj način dolazi do razvitka rudnih žila kasiterita. Iste te žile i impregnacije mogu se pojaviti i u susjednoj stieni, koja se nalazi u neposrednoj blizini granita; takav je kamen također pretrpio znatnu pneumatolitsku metamorfozu.

Pri plutonskim e-ama ne mora se uviek razviti kasiterit. Na njegovo mjesto dolaze kadikad bakrene rude (halkopirit, bornit, halkozin) u družtvu sa željeznim sjajnikom, galenitom, sfaleritom, sinjavcima, arsenskim, bizmutskim i uranskim rudama, sa samorodnim (elementarnim) zlatom, srebrom i bakrom, s ilmenitom, rutilom, kalcitom, dolomitom, berilom, apatitom, fluoritom, turmalinom. Fluorit se kadkada može razviti u tolikim količinama, da stvara bogate fluoratne žile, iz kojih se vadi fluorit u tehničke svrhe. Isto se tako može razviti turmalin u velikoj količini, pa je čitava stiena metamorfozirana u turmalinovac ili u t. zv. lukslulianit (turmalinizirani granit). Dakako, i pri ovim pneumatolitskim procesima, uz koje su postali spomenuti pneumatogeni minerali bez kasiterita, prelazi granit u grajzen, a pneumatolitska metamorfoza isto tako zahvati i susjednu stienu.

Osvrnemo li se na minerale, koji su postali pri plutonskim e-ama iz kisele magme, vidjet ćemo, da se među njima redovito nalaze i takvi minerali, koji u svom sastavu imaju fluora (fluorit, topaz, litijski tinjac i t. d.), a vrlo malo klora. Uzrok je tome, što se u kiselim magmama nalaze znatne količine fluornih, a male količine klornih spojeva. Kod bazičnih magmi baš je obratno: u njima ima više klornih, manje fluornih spojeva. Zato će među pneumatogenim mineralima, što se razvijaju iz bazične magme, biti i takvih, koji će imati u svom sastavu klora, dok će minerali s fluorom biti riedki ili se uobće ne će ni razviti. Najobičniji mineral, koji se razvija pri plutonskim e-ama iz bazičnih stiena, jest apatit, u kome je fluor zamienjen klorom. Prema tome su apatiti kiselih stiena fluorni apatiti FCa₅(PO₄)₃, a iz bazičnih stiena klorni apatiti ClCa(PO₄)₃ Apatit se može razviti pri pneumatolitskim procesima u tolikoj količini, da stvara u bazičnom stienju, na pr. u gabrima, bogate žile, iz kojih se vadi u tehničke svrhe. Uz apatit razvija se u velikim količinama i rutil TiO₂, pa i njega onda vade, da ga upotrebe u tehničke svrhe.

Kako kasiterit ima svoje minerale pratioce, ima ih i apatit, koji se razvija pneumatolitski. Ti su minerali: titanit, ilmenit, željezni sjajnik, pirotin, magnezijski tinjac, enstatit, rogovača (amfibol), albit, oligoklas, skapolit, kremen i kalcit. Fluorit, topaz, litijski tinjac, beril i ostali minerali, koje smo susretali u kasiteritnim žilama, ne dolaze nikada u apatitnim žilama.

Dakako, pri razvitku apatitnih žila u bazičnom eruptivnom stienju došlo je do pneumatolitske metamorfoze toga stienja. Klorni spojevi što su pri e-ama izlazili iz bazične magme, djelovali su analogno fluornim spojevima kao mineralni podstrekači na mineralne sastavke gabra i okolnih stiena. Pritom su se osobito metamorfozirali bazični plagioklasi i prešli u skapolit; od bazičnih plagioklasnih stiena razvile su se skaptolitske stiene. Pneumatolitskoj metamorfozi granita u grajzen sa žilama kasiterita odgovara pneumatolitska metamorfoza bazičnih plagioklasnih stiena u skapohtske stiene sa žilama apatita.

Pri e-ama sedimentnih stiena razvijaju se također poneki minerali. Te se e. zbivaju, kad se zapale naslage ugljena. Takav ugljenik gori pod zemljom neprestano, a pritom se razvija visoka temperatura, koja dovodi do destilacije ugljena. U ugljenu ima i različitih mineralnih tvari, koje pri visokoj temperaturi mogu prieći u plinovito stanje. Iz pirita, kojega redovito ima u ugljenu, može uz visoku temperaturu doći do sublimacije sumpora, ali se može iz njega razviti i sumporna kiselina, koja s nekim bazama (kovinskim oksidima) stvara sulfate. Na taj način pri spomenutim e-ama kao sublimacijske proizvode nalazimo neke sulfate, na pr. aluminijski sulfat keramohalit, željezni i kalijski alaun, aluminijski sulfat maskanjin; često se stvara i amonijski klorid, a nalazimo i auripigmenta, realgara, arsenaste kiseline, bizmutskoga sjajnika i dr.

Kadikad mogu neki minerali sublimirati iz ugljenih naslaga i onda, kad one i ne gore. Može se to dogoditi pri oksidaciji pirita, koji se nalazi u ugljenu. Oksidacijom pirita razvija se toplina, koja pogoduje samoj oksidaciji. Što je dakle viša temperatura, pirit se brže oksidira, a što brže oksidira, razvija se više temperatura. U početku oksidacije temperatura je nizka, ali kad oksidacija zauzme veće razmjere, poskoči temperatura tako visoko, da dođe do raztvaranja pirita. U tom slučaju, ako nema dovoljno uzduha, te kisik ne može oksidirati sumpor, sublimira sumpor na hladnijim mjestima po ugljeniku. Pri daljoj oksidaciji pirita dolazi uz pristup uzduha u ugljeniku do požara, a s njim i do e-a.

U nekim ugljenim (i petrolejskim) ležištima mogu se razviti i lako hlapljivi ugljikovodici, koji kao zemni plinovi velikom snagom sukljaju iz zemlje.

LIT.: R. Brauns, Chemische Mineralogie, Leipzig 1896; F. Tućan, Opća mineralogija, Beograd 1928.F. T.