Magmatismus
Magmatische Gesteine
Magmatite
Schematische Darstellung der magmatischen und vulkanischen
Strukturen und Körper
A Magmakammer (Batholith); B Dyke /Dike, C Pluton
D Pegmatit; E Sill /Lagergang; F Stratovulkan
Prozesse
1 Neue Intrusionen durchschneiden ältere; 2 Xenolith
3 Kontaktmetamorphose; 4 Aufwärtsbewegung durch Pluton (Lakkolith)
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Magmatische Gesteine
Magmatite (Magmatische Gesteine) entstehen durch Erstarrung natürlicher silikatischer Gesteinsschmelzen innerhalb oder auf der Erdkruste.
Je nachdem, ob die Erstarrung innerhalb oder auf der Erdkruste erfolgt, unterscheidet man Tiefengesteine (Intrusivgesteine oder Plutonite) und Ergußgesteine (Vulkanite, Extrusiv-, Ausbruchs-, Effusivgesteine). Dazu kommen die jeweiligen Ganggesteine (Subvulkanite). Der Ort der Abkühlung und Erstarrung der Gesteinsschmelze hat einen deutlichen Einfluss auf die Kristallisation und die Textur der entstehenden Gesteine. Tiefengesteine sind grob- bis mittelkörnig; Ergussgesteine sind fein - bis mittelkörnig.
Die Magmatite werden in zwei Hauptgruppen gegliedert:
- Nichtalkaline oder Subalkaligesteine
- Alkaline oder Alkaligesteine (K- und Na-reiche Gesteine)
Es gibt etwas mehr als 1.000 Namen für magmatische Gesteine sowie Übergangsformen.
Sie werden nach dem SiO2-Gehalt der Magmentypen unterteilt
- ultrabasisch < 45 % (meist mafische Mineralien wie Olivin und Pyroxene); e.g. Peridotit
- basisch 45 - 52 % (meist mafische Mineralien plus Plagioklas und/oder feldspatoide Mineralien); e.g. Basalt
- intermediär 52 - 65 %
- sauer > 65 % (meist Feldspat-Mineralien und Quarz), e.g. Granit
Magmatische Gesteinskörper
Autochthone Gesteinskörper
Charakteristika: Aufschmelzung am Ort, Erstarrung durch Kristallisation, nicht weit vom Magma entfernt.
Intrusive Gesteinskörper
Als Intrusion bezeichnet man in der Geologie generell das Eindringen von schmelzflüssigem Magma in bereits existierende Gesteinskörper.(resp. Nebengesteine)
Je nach Art, Größe, Ausdehnung werden Intrusivkörper magmatischer Massen wie folgt bezeichnet
Typen, Form, Lage, Richtung und Auftreten
Plutone
Plutone sind große Intrusivkörper ohne spezielle Gestalt, bzw. Tiefengesteinskörper Magmatitkörper, welche durch Kristallisation aus großen Schmelzmassen in 5-10 km in der Erdkruste entstehen (erstarrter Gesteinskörper aus plutonischen Gesteinen).
Aufgrund des gegenüber der Erdoberfläche erhöhten Überlagerungsdruckes ist das Gefüge der Plutone in der Regel massig und gleichkörnig ausgebildet, porphyrische Strukturen sind zwar lokal ausgebildet, wobei jedoch die Grundmasse stets relativ große Kristalle aufweist. Die erhöhte Temperatur und die relativ hohe Wärmeisolierung in der Tiefe führen zu einer langsamen Abkühlung des Magmas, so dass relativ große Kristalle entstehen.
Nach ihrer Stellung im magmatektonischen Zyklus unterscheidet man Prä-, Syn-, Spät- und Posttektonische Plutone. Ihrer Form nach werden sie eingeteilt in Vertikal-, Horizontal-, Trichter-, Pyramiden- und Kuppelplutone. Längsplutone erstrecken sich in Richtung benachbarter Falten; Querplutone liegen quer zum Faltenbau.
Plutone sind der Beobachtung erst zugänglich, wenn ihre Gesteine infolge Abtragung (Erosion) ihres Sedimentdaches (Deckschichten) frei an der Erdoberfläche anstehen.
Batholithe sind große, meist aus Teilintrusionen (Plutonen) zusammengesetzte Körper
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Weitere Unterscheidungen von Intrusivkörpern nach Art, Größe und Ausdehnung
- Harpolith (Großer sichelförmiger Intrusivkörper mit konkav-konvexem Umriss)
- Lopolith (Platten - schalenförmige Körper)
- Phakolith (Linsen oder uneben begrenzte Körper)
- Lakkolith (Körper mit ebener Unter- und gewölbter Oberfläche)
- Bysmalith (Kegel- oder zylinderförmige Lakkolithe)
- Ethmolith (Ein sich nach unten verjüngender, trichterförmiger subvulkanischer Magmatitkörper. Synonym: Trichterplutonit)
Lagergang (setzt parallel zur Schichtung auf; auch: Gesteinsgang; diskordanter, plattenförmiger Körper))
- Sills (Konkordante, schichtparallele, plattenförmige, flachliegende > Lagergänge; i.d.R. horizontal)
- Dyke (amerikanisch: Dike; paraleller, diskordanter, radialer > Lagergang; i.d. vertikal)
- Ring Dyke (Ringgang; steil einfallend)
- Cone Sheet (Ringgang; auf die Spitze gestellter Kegel)
Stock (Unregelmäßig gestalteter Körper)
- Gangstock (kurzer Gang von erheblicher Ausdehnung)
- Schlot (engl. neck ; i.e.S. Schlotfüllungen, zylindrisch)
Extrusive Gesteinskörper
Im weiteren Sinne > Lava und Pyroklastite.
Klassifikation der Magmatite
Nach ihrer geologischen Stellung
Intrusiva (Intrusivgesteine)
Vulkanite (Ergussgesteine)
- Extrusiva (Extrusivgesteine)
- Pyroklastite (Tephra, Tuffe etc.)
Subvulkanite (Ganggesteine)
- Lamprophyre, Lamproite und Kimberlit
Nach ihrem Gefüge
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Nach ihrer Textur (räumliches Gefüge)
- Räumliche Anordnung
- Raumerfüllung
- Nach ihrer Farbzahl
Bestandteile dunkler und heller Mineralien ( > Farbenindex)
Nach ihrem Mineralbestand
(Bei manchen Autoren auch noch opake Mineralien)
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Nomenklatur / Klassifizierung nach IUGS
Die nachstehenden Gesteine sind nach der IUGS-Empfehlung klassifiziert. Plutonite sind in QAPF - Diagrammen dargestellt. Für Vulkanite wird die TAS - Klassifizierung verwendet. Die Schreibweise entspricht dem Vorschlag der IUGS.
Plutonite
Tiefengesteine oder auch Plutonite, Intrusiva bzw. Intrusivgesteine entstehen durch die Kristallisation von Magmen in großer Tiefe und dadurch verbunden unter großem Druck bei hoher Temperatur. Der Abkühlvorgang findet deutlich langsamer statt. Bedingt durch den langen Zeitraum der Abkühlung können sich größere Kristalle bilden, die meist mit bloßem Auge wahrzunehmen sind. Das Gefüge weist eine mittel bis grobkörnige Struktur auf.
Plutonite werden nach ihrer anteiligen Zusammensetzung aus Quarz, Alkalifeldspat, Plagioklas und Foiden in einem QAPF Diagramm oder auch Streckeisendiagramm dargestellt.
Plutonische Ganggesteine
Pegmatite
- Granitische Pegmatite
- Nephelin syenitische Pegmatite
Aplite (granitisch-granodioritisch)
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Ultramafische Gesteine
Vulkanite
Vulkanite sind magmatische Gesteine. Synonyme: Erguss-, Extrusiv-, Ausbruchs-, Effusiv-, Erstarrungs-, Eruptiv-, Massengesteine. Vulkanische Gesteine, welche auf der Erdoberfläche erstarren. Siehe auch > Vulkanite
Subvulkanite
Carbonatite
Gesteine sowohl plutonischen als auch vulkanischen Ursprungs
- Magnesiocarbonatit
- Calcitcarbonatit (Sovit, Alvikit)
- Dolomitcarbonatit (Beforsit)
- Ferrocarbonatit
- Natrocarbonatit (Nur vom Oldoinyo Vulkan bekannt)
- Sr-Ba-Carbonatit
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Melilithite
Charnockite
- Hypersthen Alkalifeldspat (Birkremit)
- Hypersthen Granit (Charnockit und Farsundit)
- Hyperstehn Granodiorit (Opdalit oder Charno-Enderbit)
- Hypersthen Tonalit (Enderbit)
- Hypersthen Alkalifeldspat Syenit (Ankaranaudit)
- Hypersthen Syenit
- Hypersthen Monzonit (Mangerit)
- Hypersthen Monzodiorit (Jotunit)
- Hypersthen Diorit (Norit)
Mischformen: Kuzeevit, Bugit, Sabarovit.
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Pyroklastite
Pyroklastite ist eine Sammelbezeichnung für klastische vulkanische Produkte. Lagerstätten verfestigter Pyroklastite werden als Tuff, staubartige vulkanische Auswurfmasse als Aschen bezeichnet (< 4 mm Durchmesser).
Pyroklastite sind Fragmente (Kristalle, Kristallfragmente, Glasfragmente oder Gesteinsfragmente), welche durch Zerbrechen von Lava oder Gestein als direktes Resultat vulkanischer Aktivitäten und anschließende Ablagerung entstehen. Dies schließt jedoch Partikel aus, welche durch die selbständige Bildung von Brekzien von Lavaströmen entstehen, weil der Strom selbst das Ergebnis der vulkanischen Aktion ist - nicht die Brekzierung. Die Fragmente können individuell sein.
Die während des Zerbrechens oder während des Transportes zur Ablagerung erlangte Form soll nicht durch spätere Wiederablagerungsprozesse verändert oder gealtert sein. Sollte dies jedoch der Fall bzw. die pyroklastische Herkunft ungewiss sein, werden die Fragmente als aufgearbeitet oder als Epiklastite bezeichnet.
Ignimbrite (lat. ignis = Feuer, nimbus = Wolke) sind Ablagerungsprodukte der pyroklastischen Ströme. Sie haben, bedingt durch den Ausbruchsmechanismus, einen meist sauren, seltener einen intermediären Chemismus. Die Temperaturen bei der Ablagerung liegen über dem Erweichungspunkt der Glasanteile, sodass eine plastische Verformung und ein Verkitten nach der Ablagerung erfolgte. Ignimbrite sind Schweißtuffe (engl.: Welded Tuffs).
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Arten der Ablagerung
- Air-fall Ablagerungen (hierzu gehören Blöcke, Bomben, Lapilli, als Lagerstätten Agglomerate, Agglutinate, pyroklastische Brekzien, Lapilli)
- Ablagerungen pyroklastischer Ströme (Ignimbrite)
- Base-Surge Ablagerungen (Folgen des Zusammenbrechnes vertikal aufgestiegener Eruptionswolken, deren mit Asche beladene Gasmassen auf den Kraterrand stürzen und sich dann mit hoher Geschwindigkeit weiterbewegen (horizontale Gas-Asche-Ströme)
- Subaquatisch abgelagerte Pyroklastite (Hyaloklastit, i.w.S. auch Peperit (s.u. > Tuff))
- Intrusive Pyroklastite (Ausfüllungen von Schloten und Spalten aus Gesteinsfragmenten als Schlot- oder Spaltenfüllung. s.a. > Diatreme)
Pyroklastische Lagerstätten
Pyroklastische Lagerstätten bestehen aus lockeren und verfestigten Pyroklastiten. Sie müssen aus mehr als 75% (Volumen) Pyroklastiten bestehen; wobei der restliche Teil gewöhnlich aus epiklastischem, organischem, chemisch-sedimentärem oder authigenem Material besteht. Sind die vorherrschenden Pyroklastite wesentlich verfestigt, werden sie als pyroklastische Gesteine bezeichnet; wenn sie vorherrschend locker sind, werden sie als Tephra definiert. Gesteine, welche aus einem Gemisch aus Pyroklastiten und Epiklastiten bestehen, heißen Tuffite.
Tephra
(griech.: tephra = Asche)
Tephra ist ein Sammelbegriff für pyroklastische Lagerstätten, welche vorherrschend unverfestigt sind. Tephra ist kein Synonym für Tuff!
Tephra Definition
Folgende Root-Namen (Wurzelnamen) sollten für gut strukturierte Sedimente, die mehr als 75% pyroklastische Anteile enthalten, verwendet werden. Die Namen Block-Tephra, Bomb-Tephra, Block-Bomb-Tephra, Bomb-Block-Tephra sollten verwendet werden wenn 75% der kantigen oder der gerundeten Tephren größer 64mm sind.
Block-Tephra
75% der pyroklastischen Anteile sind kantig.
- Block-Bombe-Tephra (block-bomb-tephra)
50% bis 75% der pyroklastischen Anteile sind kantig.
25% bis 50% der pyroklastischen Anteile sind kantig.
- Bombe-Tephra (bomb-tephra)
weniger als 25% der pyroklastischen Anteile sind kantig.
- Asche-Brekzie (ash-breccia). Der Name Asche-Brekzie (ash-breccia) sollte verwendet werden wenn der Anteil jeder der Hauptfragement-Anteile mehr als 25% beträgt (Block/Bomb), Lapilli und Asche).
Die Namen Lapilli-Tephra, Lapilli-Asche, Asche sollten verwendet werden wenn mehr als 75% der pyroklastische Fragmente kleiner 64mm ist.
Typen von pyroklastischen Lagerstätten
- Agglomerate (pyroklastische Lagerstätten mit Pyroklastiten über 64mm, in welchen abgerundete Formen dominieren)
- Agglutinate (Verschmolzene oder verschweißte Bomben oder Blöcke)
- Pyroklastische Brekzien (pyroklastische Lagerstätten mit Pyroklastiten über 64mm, in welchen kantige bis eckige Pyroklastite dominieren)
- Lapilli-Tuff (Pyroklastische Gesteine mit einem Durchmesser weniger als 2mm, unterteilt in grobe, feine Asche-Tuffe und Staubtuff). (> Tuff)
Klassifizierung von Pyroklastiten
Pyroklastite können nach folgenden Gesichtspunkten klassifiziert werden:
- Nach ihren Gefüge-Eigenschaften (Größe und Gestalt, Verband, Schichtung)
- Nach ihrer lithologischen Zusammensetzung (Glas, Gesteinsfragmente, Kristalle, vulkanische oder nichtvulkanische Bestandteile)
- Nach Art der Entstehung (Air-Fall, Ascheströme, Einfließen von Lava in Wasser)
Klassifizerung nach Korngröße
- Bomben (Durchmesser über 64mm, erkennbare Form, die andeutet, dass sie insgesamt oder zum Teil während ihrer Bildung und anschließendem Transport geschmolzen waren)
- Blöcke (Durchmesser über 64mm; ihre kantige Form lässt erkennen, dass sie während ihrer Bildung fest waren)
- Lapilli (Pyroklastite jeder Form und Größe zwischen 64 und 2mm)
- Akkretionäre Lapilli (vulkanische Pisolithe) bestehen aus aneinanderhaftenden Aschepartikeln und sind meist unter 1cm groß)
- Aschekörner (Pyroklastite mit einem Durchmesser weniger als 2 mm)
Pyroklastit-Arten
Tuff
Zusammensetzung und Herkunft
Vitrischer Tuff und vitrische Asche
- Tuffe mit vorherrschenden vitrischen (Glas)- Anteilen und weniger Gesteinsfragmenten
Lithischer Tuff und lithische Asche
- Tuffe mit vorherrschenden Gesteinsfragmenten und weniger Kristall- oder Glasanteilen
Kristalltuff und Kristallasche
- Tuffe und Asche mit Kristallfragmenten
Ignimbrite
- Pyroklastische, saure bis intermediäre, magmatische Gesteine, die aus feinen, heißen Magmafragmenten in hoch erhitzten vulkanischen Gasen entstanden sind.
Nach aktueller IUGS-Definition verhärteter saurer Tuff aus verschmolzenen Kristall- und Gesteinsfragmenten in einer glasartigen Matrix.
Ignimbrite entstehen als Ablagerung pyroklastischer Ströme, welche aus einer Dispersion von Gesteins- und Lavafragmenten in heißen Gasen bestehen und welche sich als geschlossene Masse vom Ausbruchsort fortbewegen (Pyroklastische Wolke, Glutwolke). Die Ablagerungen können bis zu einigen Metern dick werden und sich über Flächen von über 1.000km² erstrecken.
Herkunft / Zugehörigkeit
Nach der Zugehörigkeit zu den jeweiligen Pyroklastiten werden z.B. Andesittuffe, Basalttuffe, Diabastuffe, Phonolithtuffe, Rhyolithtuffe, Trachyttuffe usw. unterschieden. Diabastuffe, die häufig schiefrig entwickelt sind, bilden den Hauptteil der "Schalsteine" des Devon der deutschen Mittelgebirge
Besondere Bezeichnungen je nach Herkunft oder Zusammensetzung
- Air-Fall-Tuff
- Fließtuff
- Basaltischer Lapilli-Tuff
- Lacustriner Tuff
- Palagonit-Tuff (gelber oder brauner, Palagonit enthaltender Tuff; ein komplett entglastes basaltisches Glas)
- Pozzolan (Ein alter Name für eine poröse Tuffvarietät, oft Bims-reich, welche manchmal Leucit enthält. Wird zur Herstellung von Hydraulikzement verwendet)
- Trass (Traß) (ein italienischer Name für einen Tuff, welcher kleine Fragmente von gealtertem trachytischem Bims enthält)
- Peperit (eine lokale Bezeichnung für einen Tuff, welcher durch die Intrusion eines Magmas in nasse Sedimente entstand)
- Peperino (lokaler italienischer Name für eine hellfarbigen, unverfestigten Tuff der Albaner Berge, welcher dunkle Kristallfragmente enthält (sieht aus wie Pfeffer = ital. pepe))
- Bentonit (gealterte und entglaste Asche oder Tuff, welche zum großen Teil aus Smektit-Ton besteht, in welchem jedoch noch Umrisse von Kristallen erhalten sind)
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