Magmatische Gesteine Theorie Dynamische Erde 1 ETHZ

• Manche Flüssigkeiten sind nicht mischbar, dadurch entstehen teilweise zwei Schmelzen.
• Z.B. Fe-reiche Schmelzen bilden felsische und mafische Schmelze

Aufschmelzen von Gesteinen des Oberen Mantels

Aufschmelzen eines Gemischs von Sedimentgesteinen und basaltischer Ozenanischer Kruste (Subduktionszonen)

Aufschmelzen von Sedimentgesteinen, magmatischen und metamorphen Gesteinen der kontinentalen Kruste

• Elemente, die zu gross sind und / oder zu hohe Ladungen haben, um leicht in die Strukturen der gesteinsbildenden Mineralien zu passen
• Werden in Silikatschmelzen angereichert

• Elemente, die einfach in gesteinsbildende Mineralien passen

Na, K, Cr, Co, Ni, Ti,…

Ältere Schichtung oder Schieferung wird am Kontakt zum jüngeren Gestein abgeschnitten.

Partielles Aufschmelzen von Gesteinen der Kruste

Lokal partiell aufgeschmolzenes Gestein.

• Wie der Mantel kann auch die Kruste aufschmelzen
• Erste Schmelze ab 680 °C wenn Feldspäte, Quarz und Wasser vorhanden
• Die meisten Granite sind in diesem Bereich, sie haben einen engen Zusammensetzungsraum.
• Wärmequellen: Versenkung und Intrusion von warmen, mafischen Magmen

• Durch oft wiederholte Basaltintrusionen aus dem oberen Mantel in die Kruste -> Vulkan mit gelegentlichen Eruptionen
• Wenn Magmaproduktion genug gross, entsteht ein Supervulkan

• Ähnliche Zusammensetzung
• In vielen magmatischen Feldern auf der ganzen Welt treten co-magmatische vulkanische und plutonische Gesteinen auf

• Plutonite kühlen wesentlich langsamer ab.
• Plutonite sind in der Kruste viel häufiger, da viel Magma auf dem Weg nach oben gestoppt werden und auskristallisieren

• Zonen in der Erde, welche Kristalle akkumuliert haben.
• Verbreitet in unterer Kruste und in mafischen Systemen.

• Wasserhaltige Sedimente werden subduziert, die Temperatur steigt und das Wasser (in den Poren und chemisch gebunden im Gestein) wird freigesetzt -> Sedimente und Sedimentgesteine schmelzen auf und steigen nach oben -> aufschmelzen von Teilen der darüber liegenden (kontinentalen) Platte -> Magmen entstehen und sammeln sich in Magmakammern -> Vulkanismus und flüchtige Elemente in der Atmosphäre.

Kontinentale Kruste aus Basalt Differentiation.

1: Syenit

2: Monzonit

3: Gabbro

4: Diorit

5: Alkalifeldspat- Granit

6: Granit

7: Granodiorit

8: Tonalit

1: Trachyt

2: Basalt

3: Andesit

4: Alkalifeldspat- Rhyolith

5: Rhyolithe

6: Dacit

• Auskristallisierte Gänge
• Markieren Transportweg der Magmen aus grösseren Krustentiefen und aus dem oberen Mantel in oberflächennahe Bereiche
• Bindeglied zwischen Plutoniten und Vulkaniten.
• Entstehen meist aus granitischen Restschmelzen

Feinkörniges, granitähnliches Ganggestein

• Grobkörniges, inhomogenes Ganggestein
• Viel Glimmer, reich an wirtschaftlich abbaubaren Elementen

• Vulkanie
• Schnelle Abkühlung an der Erdberfläche
• Kleine Kristalle

• Entstehen aus Schmelze
• Schmelze entsteht durch Aufschmelzen von Gesteinen in Unterkruste oder im Oberen Mantel
• Bestehen hauptsächlich aus Silikaten
• Entstehen Hauptsächlich an auseinanderdriftenden Platten, Subduktionszonen und Hot Spots

Amorpher Vulkanit

Angetrieben durch Plattentektonik und Klima.

• Magmen, die an der Oberfläche ausfliessen
• Physikalische Eigenschaften unterschiedlich je nach Zusammensetzung (Kristallinität, H₂O gehalt,…)

• Durch Explosion in die Atmosphäre geschleuderte Lavabruchstücke und Glas
• Gase und Tuff

Freigesetzte Gase zerstäuben Lava zu Glaspartikeln

Alle verfestigten (lithifizerten) pyroklastischen Förderprodukte

• Bimsstein
• Schaumige, opake Glasmasse mit vielen Blasenhohlräumen
• Entstand beim Entgasen der Schmelze

Obsidian

Festes, dichtes Gestein aus vulkanischem Glas

• Gestein, das aus einer feinkörnigen Matrix und darin eingebetteten grossen Kristallen (Einsprenglingen) besteht.
• Einsprenglinge entstanden bereits im Erdinnern, danach Eruption und rasche Auskristallisierung an der Erdoberfläche
• Auch intrusive Bildung möglich, aber seltener

• SiO₂ reiche Minerale
• Feldspat und Silikate
• Hell

Muskovit, Plagioklas, Kalifeldspat, Quarz

• SiO₂ arme Minerale
• Magnesium und Ferrum (Eisen)
• Dunkel
• Kristallisieren bei höheren Temperaturen als felsische Mineralien

Olivin, Pyroxen, Amphibol, Biotit

• Vor allem felsische Mineralien
• i.d.R. hell gefärbt
• i.d.R. dickflüssiger als mafische, basische Gesteine -> Kristalle richten sich aus (magmatische Foliation)

• Ca reich und Al arm
• aus magmatischem Gestein

• Ca arm und Al reich
• Meist relativ sauer
• Aus hochmetamorphen Sedimentgesteinen

• Viel Quarz, Orthoklas (und Plagioklas, Biotit)
• Feinkörniger (oft auch Glas)
• Vulkanisches Gegenstück zu Granit

• bekanntester und häufigster Plutonit
• Viel Quarz, Orthoklas (und Plagioklas, Biotit) -> sauer  
• Plutonisches Gegenstück zu Rhyolith

Mittlerer SiO₄ gehalt