Magmatische Gesteine

Aus Magma wird Lava - ein Vulkanausbruch. Photo von Woife Stoiber.

Unter Magmatiten versteht man Gesteine, die durch Erstarrung von Magma gebildet werden. Sie werden anhand des Erstarrungsortes in Plutonite, die in der Erdkruste erstarren, und Vulkanite, die nahe der Erdoberfläche erstarren, eingeteilt. Plutonite werden daher oft als Intrusivgesteine bezeichnet, während Vulkanite als Extrusivgesteine bezeichnet werden. Zudem gibt es die Gruppe der Subvulkanite, die eine Zwischenstufe darstellen. In diese Gruppe fallen auch die Ganggesteine.

Die weitere Unterteilung der Plutonite und Vulkanite erfolgt anhand des Mineralbestandes in mafische, intermediäre und saure Gesteine. Die Zuordnung der Gesteinsnamen erfolgt der Einteilung nach dem Streckeisendiagramm anhand des Mineralbestands oder auf Basis des Gesamtgesteinschemismus im TAS-Diagramm. Dabei ist zu beachten, dass bei gleichem Mineralbestand oder gleicher chemischer Zusammensetzung ein Vulkanit einen anderen Namen erhält als der äquivalente Plutonit.

Entstehung von Magma

Magmen entstehen zum einen durch partielles Aufschmelzen des festen Mantels, zum anderen durch partielles Aufschmelzen von Krustenmaterial. Das hat 3 Hauptgründe und ist vom tektonischen Setting abhängig:

Zunahme der Temperatur (oberhalb von Hot Spots)

Abnahme des Drucks (divergente Plattengrenze)

Zufuhr von volatilen Phasen (konvergente Plattengrenze)

Diese Schmelzen können dann aufsteigen. Der Aufstieg ist häufig von lokalen bzw. regionalen Strukturen kontrolliert. Das können zum einen ozeanische bzw. kontinentale Rifting-Zonen oder Subduktionszonen sein. Der Aufstiegt führt zu einer Abnahme des umgebenden Drucks und der Temperatur und aus einer Schmelze (1-Phasensystem) entstehen Magmen (3-Phasensysten mit Schmelze, Kristallen und Gasblasen).

In Abhängigkeit der geotektonischen Lage wird das Ausgangsgestein unterschiedlich stark aufgeschmolzen. Dieser Teilschmelzgrad liegt üblicherweise bei unter 10%. Neben Variationen in der Zusammensetzung des Ausgangsgesteins entwickeln sich somit verschiedene Stamm-Magmen (z.B. tholeiitische, alkaline und kalkalkaline Stamm-Magmen). Beim Aufstieg reagieren alle Schmelzen auf die sich verändernden Umgebungsbedingungen (Abnahme des Drucks und der Temperatur): Es kommt zur Ausbildung von Gasblasen und der Kristallisation von Mineralen: die Differentiation.

In zeitlicher und räumlicher Abhängigkeit entwickeln sich verschiedene Magmen aus einem Stamm-Magma. Diese Entwicklung wird meist anhand von Vulkaniten erklärt. Dabei unterscheidet man tholeiitische, alkaline und kalkalkaline Stamm-Magmen.

Plutonite

Weil die Auskühlung in der Tiefe langsam erfolgt, sind Plutonite meist holokristallin, d.h. vollständig auskristallisiert. Die Kristalle sind meist groß (mittel-grobkörniges Gestein), sodass man sie mit dem bloßen Auge erkennen kann (phaneritisch). Durch Hebung und Erosion werden solche Tiefengesteine freigelegt und für uns zugänglich.

Vulkanite

Weil Vulkanite in der Nähe der Erdoberfläche schnell auskühlen, sind sie meist feinkörnig (aphanitisch). Oft haben sie eine porphyrische Struktur, d.h. größere Einsprenglinge in einer aphantischen Grundmasse. Die Produkte des explosiven Vulkanismus heißen Pyroklastika. Durch ihre Ablagerungsbedingungen können sie auch Merkmale der Sedimentite aufweisen.

Subvulkanite

Die Gruppe der Subvulkanite stellt eine Zwischenstufe zwischen Plutoniten und Vulkaniten dar. Es handelt sich um Gesteine, die in geringem Volumen auftreten und häufig Gänge ausbilden. Die Ganggesteine weisen oft exotische Mineralvergesellschaftungen auf und sind teilweise für die Rohstoffgewinnung interessant.

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Gesteinsklassifikation

QAPF-Diagramm

TAS-Diagramm

Referenzen

Markl, Gregor (2014). Minerale und Gesteine: Mineralogie–Petrologie–Geochemie. Springer-Verlag.
Matthes, Siegfried (2013). Mineralogie: eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. Springer-Verlag.

Weiterführende Literatur

Klein, C., & Philpotts, A. R. (2013). Earth materials: introduction to mineralogy and petrology. Cambridge University Press. Robert, C., & Bousquet, R. (2018) Geowissenschaften: Die Dynamik des Systems Erde. Springer-Verlag.