Magmatische Gesteine Theorie Dynamische Erde 1 ETHZ
Magmatische Gesteine , entstehung, eigenschaften ect. ETHZ
Magmatische Gesteine , entstehung, eigenschaften ect. ETHZ
Fluidentmischung (Differentiation von Magmen)
- Manche Flüssigkeiten sind nicht mischbar, dadurch entstehen teilweise zwei Schmelzen.
- Z.B. Fe-reiche Schmelzen bilden felsische und mafische Schmelze
Entstehung von basaltischem Magma
Aufschmelzen von Gesteinen des Oberen Mantels
Entstehung von andesitischem Magma
Aufschmelzen eines Gemischs von Sedimentgesteinen und basaltischer Ozenanischer Kruste (Subduktionszonen)
Entstehung von granitischem Magma
Aufschmelzen von Sedimentgesteinen, magmatischen und metamorphen Gesteinen der kontinentalen Kruste
Inkompatible Elemente
- 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
Kompatible Elemente
- Elemente, die einfach in gesteinsbildende Mineralien passen
Na, K, Cr, Co, Ni, Ti,…
Diskordanter Kontakt
Ältere Schichtung oder Schieferung wird am Kontakt zum jüngeren Gestein abgeschnitten.
Anatexis
Partielles Aufschmelzen von Gesteinen der Kruste
Migmatit
Lokal partiell aufgeschmolzenes Gestein.
Krustenschmelze
- 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
Entstehung einer magmatischen Provinz (LIP)
- Durch oft wiederholte Basaltintrusionen aus dem oberen Mantel in die Kruste -> Vulkan mit gelegentlichen Eruptionen
- Wenn Magmaproduktion genug gross, entsteht ein Supervulkan
Gemeinsamkeiten von Plutoniten und Vulkaniten
- Ähnliche Zusammensetzung
- In vielen magmatischen Feldern auf der ganzen Welt treten co-magmatische vulkanische und plutonische Gesteinen auf
Unterschiede von Plutoniten und Vulkaniten
- Plutonite kühlen wesentlich langsamer ab.
- Plutonite sind in der Kruste viel häufiger, da viel Magma auf dem Weg nach oben gestoppt werden und auskristallisieren
Kumulate
- Zonen in der Erde, welche Kristalle akkumuliert haben.
- Verbreitet in unterer Kruste und in mafischen Systemen.
Magmaproduktion an Subduktionszonen
- 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.
Plutonite
1: Syenit
2: Monzonit
3: Gabbro
4: Diorit
5: Alkalifeldspat- Granit
6: Granit
7: Granodiorit
8: Tonalit
Vulkanite
1: Trachyt
2: Basalt
3: Andesit
4: Alkalifeldspat- Rhyolith
5: Rhyolithe
6: Dacit
Ganggestein
- 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
Aplit
Feinkörniges, granitähnliches Ganggestein
Pegmatit
- Grobkörniges, inhomogenes Ganggestein
- Viel Glimmer, reich an wirtschaftlich abbaubaren Elementen
Intrusivgesteine
- Plutonite
- Langsame Abkühlung im Erdinnern (in Nebengesteinen)
- Grosse Kristalle
- Oft Kumulate
Effusivgesteine
- Vulkanie
- Schnelle Abkühlung an der Erdberfläche
- Kleine Kristalle
Magmatische Gesteine
- 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
Vulkanisches Glas
Amorpher Vulkanit
Gesteinskrieslauf
Angetrieben durch Plattentektonik und Klima.
Laven
- Magmen, die an der Oberfläche ausfliessen
- Physikalische Eigenschaften unterschiedlich je nach Zusammensetzung (Kristallinität, H2O gehalt,…)
Pyroklasten (Entstehung , Bestandteile)
- Durch Explosion in die Atmosphäre geschleuderte Lavabruchstücke und Glas
- Gase und Tuff
Vulkanische Asche (Entstehung)
Freigesetzte Gase zerstäuben Lava zu Glaspartikeln
Tuff (Definition)
Alle verfestigten (lithifizerten) pyroklastischen Förderprodukte
(Name , Definition, Entstehung)
- Bimsstein
- Schaumige, opake Glasmasse mit vielen Blasenhohlräumen
- Entstand beim Entgasen der Schmelze
(Name, Definition)
Obsidian
Festes, dichtes Gestein aus vulkanischem Glas
Porphyr (Definition, Entstehung)
- 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
Felsische Minerale (Definition, Zusammensetzung, Beispiele)
- SiO2 reiche Minerale
- Feldspat und Silikate
- Hell
Muskovit, Plagioklas, Kalifeldspat, Quarz
Mafische Minerale (Definition, Zusammensetzung, Beispiele)
- SiO2 arme Minerale
- Magnesium und Ferrum (Eisen)
- Dunkel
- Kristallisieren bei höheren Temperaturen als felsische Mineralien
Olivin, Pyroxen, Amphibol, Biotit
Saure Gesteine (Mineralien, Merkmale)
- Vor allem felsische Mineralien
- i.d.R. hell gefärbt
- i.d.R. dickflüssiger als mafische, basische Gesteine -> Kristalle richten sich aus (magmatische Foliation)
I-Typ Granit (Chemismus, Entstehung)
- Ca reich und Al arm
- aus magmatischem Gestein
S-Typ Granit (Chemismus, Entstehung)
- Ca arm und Al reich
- Meist relativ sauer
- Aus hochmetamorphen Sedimentgesteinen
Rhyolith (Mineralien, vulkanisches Pendant)
- Viel Quarz, Orthoklas (und Plagioklas, Biotit)
- Feinkörniger (oft auch Glas)
- Vulkanisches Gegenstück zu Granit
Granit (Entstehung, Mineralien)
- bekanntester und häufigster Plutonit
- Viel Quarz, Orthoklas (und Plagioklas, Biotit) -> sauer
- Plutonisches Gegenstück zu Rhyolith
Intermediäre Gesteine (Chemismus)
Mittlerer SiO4 gehalt
-
- 1 / 65
-
Cartes-fiches
Intrusivgesteine
- Plutonite
- Langsame Abkühlung im Erdinnern (in Nebengesteinen)
- Grosse Kristalle
- Oft Kumulate
Effusivgesteine
- Vulkanie
- Schnelle Abkühlung an der Erdberfläche
- Kleine Kristalle
Magmatische Gesteine
- 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
Vulkanisches Glas
Amorpher Vulkanit
Gesteinskrieslauf
Angetrieben durch Plattentektonik und Klima.
Laven
- Magmen, die an der Oberfläche ausfliessen
- Physikalische Eigenschaften unterschiedlich je nach Zusammensetzung (Kristallinität, H2O gehalt,…)
Pyroklasten (Entstehung , Bestandteile)
- Durch Explosion in die Atmosphäre geschleuderte Lavabruchstücke und Glas
- Gase und Tuff
Vulkanische Asche (Entstehung)
Freigesetzte Gase zerstäuben Lava zu Glaspartikeln
Tuff (Definition)
Alle verfestigten (lithifizerten) pyroklastischen Förderprodukte
(Name , Definition, Entstehung)
- Bimsstein
- Schaumige, opake Glasmasse mit vielen Blasenhohlräumen
- Entstand beim Entgasen der Schmelze
(Name, Definition)
Obsidian
Festes, dichtes Gestein aus vulkanischem Glas
Porphyr (Definition, Entstehung)
- 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
Felsische Minerale (Definition, Zusammensetzung, Beispiele)
- SiO2 reiche Minerale
- Feldspat und Silikate
- Hell
Muskovit, Plagioklas, Kalifeldspat, Quarz
Mafische Minerale (Definition, Zusammensetzung, Beispiele)
- SiO2 arme Minerale
- Magnesium und Ferrum (Eisen)
- Dunkel
- Kristallisieren bei höheren Temperaturen als felsische Mineralien
Olivin, Pyroxen, Amphibol, Biotit
Saure Gesteine (Mineralien, Merkmale)
- Vor allem felsische Mineralien
- i.d.R. hell gefärbt
- i.d.R. dickflüssiger als mafische, basische Gesteine -> Kristalle richten sich aus (magmatische Foliation)
I-Typ Granit (Chemismus, Entstehung)
- Ca reich und Al arm
- aus magmatischem Gestein
S-Typ Granit (Chemismus, Entstehung)
- Ca arm und Al reich
- Meist relativ sauer
- Aus hochmetamorphen Sedimentgesteinen
Rhyolith (Mineralien, vulkanisches Pendant)
- Viel Quarz, Orthoklas (und Plagioklas, Biotit)
- Feinkörniger (oft auch Glas)
- Vulkanisches Gegenstück zu Granit
Granit (Entstehung, Mineralien)
- bekanntester und häufigster Plutonit
- Viel Quarz, Orthoklas (und Plagioklas, Biotit) -> sauer
- Plutonisches Gegenstück zu Rhyolith
Intermediäre Gesteine (Chemismus)
Mittlerer SiO4 gehalt
Granodiorit (Mineralien, vulkanisches Pendant)
- Viel Quarz, Plagioklas (nur wenig Orthoklas)
- Granodiorit: Plutonisch
- Dazit: Vulkanisch
Basische Gesteine (Mineralien)
- Viele mafische Mineralien (v.a. Olivin und Pyroxen)
- Kumulate
- Oft an MOR
- Geschichtete mafische Intrusionen
Gabbro (Mineralien, vulkanisches Pendant)
- Viel Pyroxen, wenig Plagioklas
- Basalt: Vulkanisch
Basalt (Mineralien, Chemismus, Entstehung)
- Viel Pyroxen, wenig Plagioklas
- Dunkelgrau bis Schwarz
- Häufigstes magmatisches Gestein der Erdkruste
- Unterlagert alle Ozeanböden und auch Large Ingenous Provinces
- Entstehen durch partielles Schmelzen von Mantelxenolithen, Kimberliten, Ophiolithen und Dredgeproben.
Mid Ocean Ridge Basalt (MORB) (Chemismus, ent)
Ozeanische Inselbasalte (OIB) (chem, ent)
- Über Hot Spots mit Material aus tiefem Erdmantel
- Normale Na, Ka, Al Gehalte.
- Alkalisch oder tholeiitisch
- Reich an inkompatiblen (schmelzliebenden) Elementen
- Geringer schmelzgrad
Subduktionszonen- Basalte
- Mehr als 17% Al, wenig Alkalimetalle
- Viel Wasser
- Häufig in Vergesellschaftung mit Andesit
- An Subduktionszonen (Inselbögen, Kontinentalränder)
- kalkalkalisch
Kontinentale (Rift-) Basalte (chem, ent)
- Varibler Chemismus
- Bei Riftstrukturen (aufreissen der Kruste) und Subduktionszonen
- Alkalisch,tholeiitisch
Ultrabasische Gesteine (Mineralien, ent)
- Weniger als 10% Feldspäte, haupsächlich mafische Mineralien
- Im Phaerozoikum nur selten ultrabasische Vulkanite, da Kristalle nie schmelzen und sich am Boden von Magmakammern anlagern
- In Präkambrium weit verbreitet.
Peridotit (chem, ent)
- Sehr wenig SiO2, vorallem Olivin, wenig Pyroxene
- Vorherrschendes Gestein im Mantel
Gründe für Zunahme der Schmelztemperatur
- Druck steigt
- Wassergehalt sinkt
- Eher basisch -> weniger Viskos (da weniger komplexe Strukturen)
Gründe für Abnahme der Schmelztemperatur
- Druck nimmt ab
- Wassergehalt steigt
- Gestein eher sauer
- Mischen von Mineralien (Eutektikum)
Alkalische Basalte
- Enthalten normativer Nephelin, höherer Alkalien(Na)- Gehalt im vergleich zu Si und Al.
- Gesamtgehalt an K2O und Na2O höher als bei sub- alkalischen Basalten
Sub- Alkalische Basalte
- Enthalten normativen Quarz
- Unterteilung in:
- Tholeiitisch: wenig K
- Kalkalkalisch: Mineralbestand ähnlich Tholeiitisch, weniger FeO/MgO
Inselbogenbasalte
- aus dem verarmten, mit Fluiden angereicherten Mantel
- kalkalkalisch
Partielle Schmelze
Flüssiger Teil einer Schmelze aus verschiedenen Mineralien, bei welcher gewisse Mineralien noch als Feststoffe vorliegen.
Vorgänge, welche ein Gestein schmelzen lassen
- Erhöhung der Temperatur
- Gestein steigt im Mantel auf, erfährt eine Druckentlastung (unter den kritischen Punkt) und schmilzt ohne weitere Wärmezugabe
- Erhöhung des Wassergehaltes (Wichtig bei Silikaten)
Bildung von Magmakammern
Aufsteigendes, geschmolzenes Magmamaterial schmiltzt das umgebende Gestein auf und drückt es beiseite.
Differentiation
- Prozess, bei welchem aus einem Magma Gesteine unterschiedlicher Zusammensetztung hervorgehen
- Zusammensetzungsdifferenten und physikalische Trennung der Phasen (Kristalle kristallisieren bei unterschiedlichen Temperaturen)
- Durch die kristallisation und Absinken eines Minerals werden der Schmelze charakteristische Elemente entzogen -> Schmelze wird felsischer und steigt auf.
Bowen’sche Reaktionsreihe (Differentiation von Magmen)
