Klassifikation der Vulkanite
Für die Klassifikation von Vulkaniten müssen unterschiedliche Kriterien, wie z.B. der Chemismus oder der Mineralbestand, berücksichtigt werden. Bei den Pyroklastika (Produkte des explosiven Vulkanismus) spielt zusätzlich ihre Korngröße sowie die Ablagerungsbedingungen eine Rolle. Lava (Produkt des effusiven Vulkanismus) wird zusätzlich zum Chemismus durch ihre Erscheinungsform im Gelände charakterisiert.
Analog zu den Plutoniten können Vulkanite anhand ihres Modalbestands mit Hilfe des QAPF-Diagramms (Streckeisendiagramm) klassifiziert werden. Da viele Vulkanite aber zu feinkörnig sind oder eine glasige Matrix aufweisen, ist das oft nicht möglich. In diesen Fällen erfolgt die Klassifizierung auf Grundlage der Gesamtgesteinschemie, z.B. mit dem TAS-Diagramm. Die IUGS empfiehlt, den Modalbestand zu verwenden, wo immer er sich bestimmen lässt, und andernfalls auf die chemische Klassifikation zurückzugreifen.[1]
Klassifikation von Vulkaniten anhand des Modalbestands
Im QAPF- oder Streckeisendiagramm erfolgt die Klassifizierung anhand des Modalbestands der Vulkanite. Wichtig ist, dass Du hierfür den Anteil von Quarz, Alkalifeldspat, Plagioklas und Foiden z.B. unter Zuhilfenahme einer Lupe oder mittels Polarisationsmikroskopie im Dünnschliff bestimmen kannst. Da die Grundmasse meist nicht bestimmbar ist, ist eine Benennung nur anhand der Einsprenglinge allerdings immer vorläufig.
Die Felder im QAPF-Diagramm der Vulkanite entsprechen denen der Plutonite, tragen aber eigene Namen (z. B. Rhyolith statt Granit, Dacit statt Granodiorit/Tonalit, Trachyt statt Syenit). Andesit und Basalt liegen im selben Feld und werden nach IUGS über den SiO2-Gehalt (Grenze 52 Gew.-%) oder, wenn keine Analyse vorliegt, über den Farbindex unterschieden.[2] Was Du sonst noch beachten musst, erfährst Du im Artikel zum QAPF-Diagramm.
Klassifikation von Vulkaniten anhand ihres Gesamtgesteinschemismus
Das bekannteste Diagramm zur chemischen Klassifikation ist das TAS-Diagramm, bei dem die Summe der Alkalien Na2O + K2O (Total Alkalis) gegen den SiO2-Gehalt (Silica) in Gew.-% aufgetragen wird. Die heute von der IUGS empfohlene Version stammt von Le Bas et al. (1986) und ist in Le Maitre (2002) enthalten.
Varianten des TAS-Diagramms
Es gibt nicht einfach das "TAS-Diagramm" - es gibt viele verschiedene Varianten des TAS-Diagramms:
- Cox, Bell & Pankhurst (1979): frühe, vereinfachte Version für Vulkanite
- Le Bas et al. (1986): IUGS-Standard für Vulkanite
- Middlemost (1994): Übertragung des TAS-Prinzips auf Plutonite
- Zusätzlich wird häufig die Trennlinie zwischen alkalischen und subalkalischen Gesteinen nach Irvine & Baragar (1971) eingezeichnet.
Datenaufbereitung vor dem Plotten
Berücksichtige, dass Du Deine Gesamtgesteinsdaten nicht einfach direkt plotten kannst, sondern die Daten zuerst entsprechend aufbereiten musst:
- Die Analysen werden auf eine wasser- und CO2-freie Basis umgerechnet und auf 100 % normiert (d. h. ohne Glühverlust, LOI).
- Die Gesamteisen-Angabe (Fe2O3tot bzw. FeOtot) sollte einheitlich behandelt werden; für manche Berechnungen wird sie nach festen Regeln in FeO und Fe2O3 aufgeteilt.
- Analysen mit hohen H2O- oder CO2-Gehalten deuten auf Alteration hin und sind nur mit Vorsicht zu verwenden
Grenzen des TAS-Diagramms
- Es gilt nur für Vulkanite, nicht für Plutonite (dafür Middlemost 1994 oder QAPF).
- Für Mg-reiche Vulkanite (z. B. Pikrit, Komatiit, Boninit) gelten eigene Kriterien über den MgO-Gehalt.
- Da die Alkalien bei Verwitterung und hydrothermaler Alteration leicht mobilisiert werden, eignet sich das Diagramm nicht für alterierte bzw. ange- oder verwitterte Vulkanite.
Klassifikation alterierter Vulkanite
Für alterierte Vulkanite haben sich Diagramme etabliert, die auf Elementen beruhen, die bei den meisten Alterationsprozessen als wenig mobil ("immobil") gelten, z. B. Zr, Ti, Nb und Y. Am bekanntesten ist das Zr/TiO2-Diagramm nach Winchester & Floyd (1977) bzw. seine überarbeitete Version nach Pearce (1996): Das Verhältnis Zr/Ti dient dabei als Maß für den Differentiationsgrad (ersetzt also den SiO2-Gehalt), das Verhältnis Nb/Y als Maß für die Alkalinität (ersetzt die Alkalien).
| Beachte: |
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Auch „immobile“ Elemente können unter bestimmten Bedingungen mobilisiert werden, z. B. durch F-, Cl- oder CO2-reiche bzw. stark alkalische Fluide. Vor der Klassifikation sollte daher geprüft werden, ob sich die verwendeten Elemente im untersuchten Gestein tatsächlich immobil verhalten haben. |
Genaueres zum Umgang mit dem TAS-Diagramm findest du hier.
Klassifikation der Pyroklastika
Die bei explosiven Eruptionen geförderten Fragmente heißen Pyroklasten. Unverfestigte Ablagerungen aus Pyroklasten werden als Tephra bezeichnet, verfestigte als pyroklastische Gesteine. Nach der Korngröße unterscheidet man:
- Bomben (im flüssigen Zustand geformt) bzw. Blöcke (eckig): > 64 mm
- Lapilli: 2–64 mm
- Asche: < 2 mm
Die entsprechenden Gesteine heißen pyroklastische Brekzie bzw. Agglomerat (vorwiegend Blöcke bzw. Bomben), Lapillistein bzw. Lapillituff und Tuff (vorwiegend Asche). Enthält ein Gestein neben Pyroklasten einen größeren Anteil an umgelagertem, nicht-vulkanischem (epiklastischem) Material, spricht man von einem Tuffit.
Die Gesteinsbezeichnung kann durch den Chemismus (z. B. andesitischer Tuff) und die Art der Komponenten (z. B. Kristall-, Glas- oder Lithictuff) genauer angegeben werden.
Ignimbrite sind die Ablagerungen bimsreicher pyroklastischer Ströme. Das sind heiße, bodennahe Gemische aus Gas und Partikeln, die sich mit hoher Geschwindigkeit ausbreiten. Ein Beispiel sind die Trass-Ablagerungen der Laacher-See-Eruption im Brohltal.
Bims ist hochblasiges, meist saures vulkanisches Glas; wegen seiner geringen Dichte kann er auf Wasser schwimmen. Das basaltische Gegenstück mit geringerer Porosität heißt Schlacke.
Klassifikation von Lava
Lava wird wie andere Vulkanite nach ihrem Chemismus bzw. Modalbestand benannt (z. B. Basalt, Andesit). Zusätzlich beschreibt man ihre Erscheinungsform im Gelände, die vor allem von der Viskosität, dem Gasgehalt und der Fließgeschwindigkeit abhängt:
- Pahoehoe-Lava: glatte, oft wulstige Oberfläche; eine typische Ausprägung ist die Stricklava mit seilartig gedrehten Oberflächen. Typisch für heiße, dünnflüssige basaltische Laven.
- Aa-Lava: raue, schlackige, in scharfkantige Brocken zerbrochene Oberfläche. Entsteht bei zähflüssigeren oder schneller fließenden basaltischen Laven.
- Blocklava: Oberfläche aus großen, glatten, eckigen Blöcken; typisch für zähflüssige andesitische bis dacitische Laven.
- Kissenlava (Pillowlava): kissenförmige Körper mit glasiger Kruste, die bei Eruptionen unter Wasser entstehen.
Neben der Erscheinungsform im Gelände darf bei der Beschreibung von Lava eine Abschätzung des Porenvolumens (Blasenhohlräume) nicht fehlen. Weiteres zur Gesteinsbeschreibung der Vulkanite findest du hier.
Was dich sonst noch interessieren könnte
Klassifikation von Gesteinen und Mineralen
Klassifikationsschema magmatischer Gesteine
Einzelnachweise
Referenzen
Cox, K.G., Bell, J.D. & Pankhurst, R.J. (1979): The Interpretation of Igneous Rocks. George Allen & Unwin, London.
Fisher, R.V. (1966): Rocks composed of volcanic fragments and their classification. Earth-Science Reviews 1, xxx–xxx.
Irvine, T.N. & Baragar, W.R.A. (1971): A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks. Canadian Journal of Earth Sciences 8, 523–548.
Le Bas, M.J., Le Maitre, R.W., Streckeisen, A. & Zanettin, B. (1986): A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram. Journal of Petrology 27, 745–750.
Le Maitre, R.W. (Hrsg.) (2002): Igneous Rocks – A Classification and Glossary of Terms. 2. Aufl., Cambridge University Press.
Markl, G. (2014): Minerale und Gesteine: Mineralogie – Petrologie – Geochemie. 3. Aufl., Springer Spektrum.
Middlemost, E.A.K. (1994): Naming materials in the magma/igneous rock system. Earth-Science Reviews 37, 215–224.
Okrusch, M. & Frimmel, H.E. (2022): Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. Springer Spektrum.
Pearce, J.A. (1996): A user's guide to basalt discrimination diagrams. In: Wyman, D.A. (Hrsg.): Trace Element Geochemistry of Volcanic Rocks. Geological Association of Canada, Short Course Notes 12, 79–113.
Schmid, R. (1981): Descriptive nomenclature and classification of pyroclastic deposits and fragments. Geology 9, 41–43.
Winchester, J.A. & Floyd, P.A. (1977): Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements. Chemical Geology 20, 325–343.
Weiterführende Literatur
Schmincke, H. U. (2012). Volcanism. Springer Science & Business Media.
LeMaitre, R. W. (2002). Igneous rocks: a classification and glossary of terms. Cambridge University Press. New York, NY.
Lehrveranstaltungen
P1 Geomaterialien (Bachelor)
P3 Gesteine (Bachelor)
Petrologie I und II (Bachelor)
Vulkanologie (Bachelor)
AutorInnen
- Dieser Artikel wurde geschrieben und gegengelesen von:
- Paula Dörfler, Donjá Aßbichler
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