Klassifikationsschema magmatischer Gesteine

Diagramm zur Klassifikation magmatischer Gesteine verändert nach J. Grotzinger und T. Jordan, 2016, bearbeitet von A. Mazon und J. Holzmüller, 2019

Bei der Klassifikation magmatischer Gesteine spielt nicht nur der Gehalt felsischer Minerale, wie es dem QAPF-Diagramm zugrunde liegt, eine Rolle. Zusätzlich sind Art und Anteil der enthaltenen mafischen Minerale typisch für bestimmte Gesteinsarten. Das Klassifikationsschema magmatischer Gesteine dient als Orientierungshilfe, welche Minerale in welchem Gestein erwartet werden können.

Im Wesentlichen ist hier die Bowen’sche Kristallisationsreihe abgebildet. Daraus leitet sich ab, in welcher Reihenfolge Minerale aus einem Magma kristallisieren. Hierbei zeigt sich, dass im Verlauf der fraktionierten Kristallisation der SiO₂-Gehalt in dem verbleibenden Magma zunimmt.

Dieser Zusammenhang ist zweimal dargestellt: Über dem Diagramm sind saure bis ultrabasische Gesteinsbeispiele den jeweiligen Mineralzusammensetzungen zugeordnet. Unter dem Diagramm deutet ein Pfeil den generellen Trend des Gesteinschemismus an, dass mit fortgesetzter Kristallisation die Schmelze SiO₂-reicher und damit saurer wird. Der SiO₂-Gehalt der Gesteine bewegt sich dabei zwischen 40% und 70%.

Das Diagramm zeigt auch den relativen Anteil der Minerale in den jeweiligen Gesteinen. Ungefähre Angaben in Volumenprozent (Vol.-%) können auf der y-Achse abgelesen werden.

Ultrabasische Gesteine

In ultrabasischen Gesteinen (SiO₂ < 45 Gew.-%), wie z.B. Peridotit, kommen vor allem die mafischen Minerale Olivin und Pyroxen vor, die hauptsächlich Elemente wie Eisen, Magnesium und Calcium einbauen. Durch die fraktionierte Kristallisation der genannten Minerale werden diese Elemente der Schmelze entzogen, wodurch der SiO₂-Anteil relativ steigt und so das Magma felsischer wird.

Basische Gesteine

In basischen Gesteinen (SiO₂ = ca. 45-52 Gew.-%) sind neben Olivin und Pyroxen auch Ca-reiche Plagioklase und Amphibole zu finden. Als Gesteinsbeispiele sind hier Gabbro (plutonisch) oder Basalt (vulkanisch) zu nennen.

Intermediäre Gesteine

In der Folge der kontinuierlichen Kristallisationsreihe kristallisiert in den intermediären Gesteinen (SiO₂ = ca. 52-65 Gew.-%), wie z.B. Diorit und Andesit, zunehmend Plagioklas aus. Auch kristallisieren zuerst Biotit und bei zunehmender Fraktionierung auch Muskovit aus. Dieser Trend verdeutlicht, dass Natrium und Kalium, neben Mg, Fe und Ca zwei weitere wichtige und häufige Elemente, erst bei weiterer Fortentwicklung der Schmelze in die Minerale eingebaut werden.

Saure Gesteine

Saure Gesteine (SiO₂ = > 65 Gew.-%) setzen sich zu einem großen Anteil aus Alkalifeldspat und Quarz zusammen. Auch Plagioklas kommt zu einem Anteil zwischen 5 und 20% vor. Zudem können Glimmer und untergeordnet auch Amphibole auftreten.

Kristallisationstemperaturen

Olivine, wie sie in einem Peridotit vorkommen, kristallisieren bei hohen Temperaturen von ca. 1200°C. Mit zunehmender Abkühlung der Schmelze kristallisieren zunächst mafische Minerale aus und es findet eine Differentiation des Magmas statt. In Folge wird die Schmelze zunehmend saurer. Die Temperatur, bei der Granite sich typischerweise herausbilden, liegt bei ca. 700°C.

Weiterführende Artikel

Literatur

Grotzinger, J. and Jordan, T., (2016). Press/Siever Allgemeine Geologie. Springer-Verlag.

AutorInnen

Dieser Artikel wurde geschrieben und gegengelesen von:

Andrea Mazon, Julia Holzmüller, Paula Dörfler, Donja Aßbichler

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