Grundlagen der Geowissenschaften: Minerale

STEOP: System Erde − Einführung und Ausblick des Studiums (LV 280001)
Unterstützendes Handoutmaterial zum Themenkomplex 4:
Magmatite:
Gesteine und Minerale entstanden
aus Schmelzen und ihren Folgeprodukten
Dieses Handoutmaterial ergänzt die Vorlesungsinhalte. Zur Prüfungsvorbereitung
wird weiters empfohlen Kapitel 4 „Magmatische Gesteine: Gesteine aus Schmelzen“
des Lehrbuchs „Press/Siever - Allgemeine Geologie“ (J. Grotzinger et al.), 5. Aufl.,
Springer Spektrum, 2008 (hier insbesondere die Kapitelzusammenfassung).
Bei Fragen bitte zu kontaktieren:
Prof. Lutz Nasdala, Institut für Mineralogie und Kristallographie der Universität Wien
UZA2 Raum 2A251 / Telefon 4277-53220 / e-mail: [email protected]
Allgemeine Übersicht zur Gesteinsgenese:
Abbildung aus „Press/Siever - Allgemeine Geologie“ (J. Grotzinger et al.), 5. Aufl., Springer Spektrum, 2008.
Allgemeine Termini:
Magma = glutheiße Schmelze, meist silikatisch (auch karbonatisch
oder sulfidisch)
Lava = unter Entgasung an die Erdoberfläche ausfließendes Magma
liquidmagmatische Bildungen = Phasen entstehen direkt aus dem
(flüssigen) Magma
Bezug zur Auskristallisation der Hauptmenge des Magmas:
Frühkristallisate – Hauptkristallisate – Spätkristallisate
Bezug zum Ort der Auskristallisation:
Plutonite = Tiefenbildungen, langsame Abkühlung
Vulkanite = oberflächennahe oder extrusive / eruptive Bildungen
postmagmatische Bildungen = Phasen entstehen aus Fluida (d.h. Gasen
und/oder Flüssigkeiten), welche aus dem flüssigen Magma
entwichen sind bzw. die bei seiner Auskristallisation übrig bleiben
pneumatolytische Bildungen = aus überkritischen Fluida
hydrothermale Bildungen = aus unterkritischen Fluida
(überkritisch / unterkritisch: siehe kritischer Punkt des Wassers!)
Grundtypen magmatischer Gesteine:
Magmatisches Gestein entsteht durch das Abkühlen bzw. Erstarren der ca.
1200°C glutflüssigen Gesteinsschmelze (Magma) aus dem Erdinneren in
etwa 100-120km Tiefe. Durch das Eindringen des Magma in die Erdkruste
oder das Hervorbrechen aus der Erdkruste erfolgt das Erstarren. Nach
dem Ort, den Umständen der Abkühlung, und den Entstehungsbedingungen unterscheidet man Tiefengesteine (Plutonite, Intrusivgesteine) und
Ergussgesteine (Vulkanite; Effusivgesteine); eine Zwischenstellung haben
die sog. Ganggesteine inne.
Vulkanit: tertiärer Basalt am Hirtstein
(sächs. Erzgebirge). Foto privat.
Grundtypen magmatischer Gesteine:
Intrusivgesteine bilden sich infolge der Erstarrung des Magmas innerhalb
der Erdkruste (in der Regel in Tiefen von über 5 km). Langsame Abkühlung
bewirkt grobkörniges Gefüge.
Effusivgesteine bilden sich infolge vulkanischer Aktivität an der
Erdoberfläche (Lavastrom oder Pyroklastika). Schnelle Abkühlung bewirkt
feinkörniges oder sogar glasartiges Gefüge.
Besonderheit: Gesteine mit Einsprenglingen.
Xenolith = Einschluss eines Minerals
oder älteren Nebengesteins, dessen
Entstehung mit der Gesteinsentstehung
in keinem direkten Zusammenhang steht.
Olivin; hier xenolithische Knolle in feinstkörnigem basischen
Gestein (Basalt); zentralvietnamesisches Hochland. Foto privat.
Erscheinungsformen magmatischer Gesteine: Intrusiva und Extrusiva
Intrusion = genereller Begriff für das Eindringen von fließfähigem Material
in bereits existierende Gesteinskörper (meist Eindringen von
Magmen, aber auch fließfähige Tone oder Salzstöcke)
Pluton = innerhalb der Erdkruste auskristallisierter, magmatischer
Intrusivkörper
Batolith = weiträumiger, sich nach unten hin verbreiternder, komplex
aufgebauter magmatischer Tiefengesteinskörper mit einer
Ausstrichbreite an der Oberfläche von mehr als 100 km 2.
Lagergang oder Sill = schichtparallel in ein Gestein eingedrungener
magmatischer Gesteinskörper
Dyke oder Dike = Gesteinsgang, welcher das umgebende Gestein
schneidet bzw. vertikal durchkreuzt
Extrusion = genereller Begriff für das Aufsteigen zähflüssigen Magmas in
Vulkanen. Ursprünglich wurde der Begriff für den Ausfluss von
Lava und den Auswurf von Lockermassen aus Vulkanen geprägt.
Kristallisation aus der Schmelze:
Frühkristallisate = vor der Hauptkristallisation im Magma gebildete
Mineralphasen mit besonders hohem Schmelzpunkt; zumeist
akzessorisch vorkommend
Akzessorien = Nebengemengteile; verbreitet aber mit geringem Anteil im
Gestein (i.d.R. weniger als 1%) vorkommende Mineralphasen
Beispiele: Zirkon (ZrSiO4), Magnetit (Fe3O4), Chromit (FeCr2O4),
Spinell (MgAl2O4), Apatit (Ca5[PO4]3F)
Hauptkristallisate = Auskristallisation der Hauptmenge des Magmas, je
nach Zusammensetzung im Bereich von etwa 1100 °C (SiO2-arm =
ultrabasisch) bis unter 550 °C (SiO2-reich = sauer)
Der SiO2-Gehalt des Restmagmas nimmt im Laufe der
Kristallisation (siehe fraktionierte Kristallisation) zu (vergl.
Abbildung auf der folgenden Seite)
Pegmatite = Spätkristallisate; aus (meist silikatischen) Restschmelzen
entstandene Bildungen; langsame Abkühlung bewirkt
Riesenkörnigkeit; Bildung um 600–400 °C i.d.R. als Gänge oder
Schlieren in granitischen Gesteinen
Hausptkristallisation: Bildung verschiedener gesteinsbildender Minerale in Abhängigkeit von
Schmelzzusammensetzung und Temperature und damit verbundene nderungen des Magmas. Abbildung aus
„Press/Siever - Allgemeine Geologie“ (J. Grotzinger et al.), 5. Aufl., Springer Spektrum, 2008.
Klassifikation von Magmatiten nach Streckeisen I:
Klassifikation von Magmatiten nach Streckeisen II:
Postmagmatische Bildungen:
Postmagmatische Bildungen = im Gegensatz zu liquidmagmatischen
Bildungen der Früh-, Haupt- und Spätkristallisation (direkt aus
dem flüssigen Magma gebildet) entstehen postmagmatische
(etwa: nachmagmatische) Bildungen aus Gasen oder Fluida, die
aus dem Magma entweichen oder von diesem separiert werden.
Pneumatolyte = überkritische Fluida; gebildet aus leichtflüchtigen
Komponenten, welche in der liquidmagmatischen Kristallisation
nicht in Minerale eingebaut werden konnten; chemisch sehr
aggressiv („verdünnte Säuren“: z.B. F, BO3, Cl); zersetzen
Feldspäte; Mineralabscheidung um 550–374 °C als Gänge oder
auch Imprägnate
Hydrothermen = (auch hydrothermale Lösungen) mineralstoffbeladene
wässrige Lösungen, flüssig, bis max. 374 °C warm
Exhalate = mineralstoffbeladene Dampfaustritte in Zusammenhang mit
(meist abklingendem) Vulkanismus

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