imported>Lysippos: /* Beispiel: Bushveld-Komplex in Südafrika */ korr

2025-01-25T06:13:39Z

Beispiel: Bushveld-Komplex in Südafrika: korr

Neue Seite

Der Begriff '''magmatische Differentiation''' bezeichnet die Entstehung unterschiedlicher Teilmagmen aus einem so genannten Stamm-[[Magma]] durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung. Dieses Konzept entstammt einem Teilgebiet der [[Geologie]], der [[Endogene Dynamik|Endogenen Dynamik]], die sich mit den magmatischen Prozessen im Erdinneren befasst. Es beschreibt das Phänomen, dass aus einer flüssigen Gesteinsschmelze (Magma) mit einer bestimmten chemisch-mineralogischen Zusammensetzung (Stammmagma), nicht einfach ein bestimmtes [[magmatisches Gestein]] mit derselben Zusammensetzung [[auskristallisieren]] muss, wie zu erwarten wäre, sondern dass daraus eine ganze Reihe von unterschiedlichen Gesteinen mit verschiedenen Zusammensetzungen, sprich verschiedenen Mineralkomponenten, entstehen kann.

== Trennung durch Schwerkraft und Kristallisation ==
Bereits im schmelzflüssigen Zustand können sich unmischbare Komponenten, wie [[sulfid]]ische und [[oxide|oxidische]] Phasen einer Schmelze, voneinander trennen, ähnlich, wie sich Öl von Essig trennt (Liquidentmischung oder ''[[Liquation]]''). Häufiger ist jedoch die Trennung von frühzeitig auskristallisierten [[Mineral]]en von der verbliebenen Teilschmelze (auch ''Residuum'' genannt), in dem die Minerale unter dem eigenen [[Spezifisches Gewicht|spezifischen Gewicht]] auf den Boden der [[Magmakammer]] absinken (Schwereseigerung, oder ''Gravitationsdifferentiation''). Bereits [[Charles Darwin]] hatte 1844 vermutet, dass die so entstandenen Teilmagmen durch [[Tektonik|tektonische]] Bewegungen voneinander abgepresst und getrennt werden können. In den 1920er Jahren entwickelten [[Paul Niggli]] und [[Hans Cloos]] die Vorstellung, dass sich die festen und flüssigen, oder unmischbaren, Bestandteile einer Schmelze besonders beim Aufstieg des Magmas zur Erdoberfläche trennen (''Bewegungsdifferentiation'').

Das Konzept der magmatischen Differentiation durch ''[[Fraktionierte Kristallisation (Petrologie)|fraktionierte Kristallisation]]'' wurde besonders von [[Norman L. Bowen|Norman Bowen]] entwickelt und beruht auf der Tatsache, dass Gesteinsschmelzen bzw. Magmen Mehrkomponenten- oder [[Mehrstoffsystem]]e sind, deren einzelne Komponenten verschiedene [[Schmelzpunkt]]e besitzen. Beim Abkühlen eines Magmas kristallisiert deshalb zuerst die Komponente mit dem höchsten Schmelzpunkt aus und sinkt in der Magmakammer aufgrund höherer Dichte nach unten. Aus der restlichen Teilschmelze, dem ''Residuum'', kristallisiert bei weiterem Abkühlen nun jene Komponente mit dem nächsthöheren Schmelzpunkt aus, die wiederum nach unten absinkt; somit ändert die Restschmelze bei kontinuierlicher Abkühlung ständig ihre [[Chemie|chemische]] Zusammensetzung.

== Bowen’sches Reaktionsprinzip ==
[[Datei:Bowen-reactionsprinzip neu.png|mini|400px|Diagramm nach Bowen (1928), welches das theoretische Entwicklungs- und Reaktionsschema der Abkühlung eines subalkalischen Magmas illustriert. Durch die Kristallisation der SiO<sub>2</sub>-armen Mineralphasen mit hoher Kristallisationstemperatur verschiebt sich die chemische Zusammensetzung der übrigen fluiden Phase (des „Rest“-Magmas) hin zu einer SiO<sub>2</sub>-Anreicherung.]]

Bei subalkalischen Schmelzen unterscheidet man die ''kontinuierliche Reihe'' von der ''diskontinuierlichen Reihe''.

Bei der kontinuierlichen Reihe beginnt die Differentiation mit der Auskristallisation eines kalziumreichen [[Plagioklas]], dem Endglied des [[Feldspat]]-Mischkristallsystems [[Anorthit]]. Je weiter das Magma abkühlt bzw. je mehr Anorthit abgeschieden wird, desto weiter verschiebt sich das [[Mischkristall]]system zum natriumreichen Endglied [[Albit]]. Am Ende der Differentiation wird nur noch Albit abgeschieden.

Die diskontinuierliche Reihe bezeichnet die Differentiation verschiedener Minerale nach ihrem Schmelzpunkt. Zunächst wird [[Olivin]] mit dem höchsten Schmelzpunkt, dann [[Pyroxen]]e, anschließend [[Amphibol]]e und zum Schluss [[Biotit]] mit dem niedrigsten Schmelzpunkt abgeschieden.
Diese beiden Reihen laufen parallel nebeneinander ab und beschreiben die Differentiation von einer [[Mafit|mafischen]] (basischen) Schmelze hin zu einem [[Felsit|felsischen]] (sauren) Residuum, aus dem abschließend die Minerale [[Kalifeldspat]], [[Muskovit]] und [[Quarz]] auskristallisieren.

Allgemein nehmen im Verlauf der magmatischen Differentiation die Gehalte von [[Magnesium]], [[Eisen]] und [[Calcium]] im Restmagma ab und die von [[Silicium]], [[Natrium]] und [[Kalium]] zu. Das heißt, dass aus basaltischen Schmelzen zunächst die [[Mafit|mafischen]] und intermediären Minerale auskristallisieren und ein [[Felsit|felsisches]] Restmagma erzeugt wird, das letztendlich zu einem [[granit]]ischen Gestein erstarrt.

== Beispiel: Bushveld-Komplex in Südafrika ==
[[Datei:Chromitite Bushveld South Africa.jpg|mini|Aufschluss von lagenförmigem Chromitit und [[Anorthosit]] (magmatische Differentiation) am Dwarsrivier in der Region [[Fetakgomo Tubatse Local Municipality|Steelpoort]]]]
Das prominenteste Beispiel für Differentiationsvorgänge ist der in [[Südafrika]] gelegene [[Bushveld-Komplex]]. Dieser basaltische [[Intrusion (Geologie)|Intrusivkomplex]] besitzt eine Gesteinsvariation von [[Ultrabasisches Gestein|ultrabasischer]] bis [[granit]]ischer Zusammensetzung und zeichnet sich durch seine sehr gut ausgeprägte [[Textur (Geologie)|Lagentextur]] aus, die der [[Schichtung]] von [[Sedimentgestein]]en verblüffend ähnlich sieht. Sie spiegelt die verschiedenen Differentiationszyklen des Bushveld wider. Die basischen bis ultrabasischen Anteile entstanden durch Differentiation eines [[tholeiit]]ischen Magmas, die Granite werden als aufgeschmolzenes und kontaminiertes Krustenmaterial angesehen.

== Siehe auch ==
* [[Differenzierung (Planetologie)]]
* [[KREEP]]

== Weiterführende Literatur ==
* Martin Okrusch, Siegfried Matthes: ''Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde.'' 7. überarbeitete Auflage, 2005, 522 S., ISBN 978-3-540-23812-6

== Weblinks ==
* {{Webarchiv | url=http://www.rz.uni-karlsruhe.de/~ea19/SA/Exkursionsfuehrer/5_Bushveld_Komplex.html | wayback=20080615031932 | text=''Der Bushveld Komplex.''}} Südafrika Exkursion vom 24. Februar bis 12. März 2004, Institut für Mineralogie und Geochemie, [[Universität Karlsruhe]]

[[Kategorie:Petrologie]]
[[Kategorie:Plutonismus]]
[[Kategorie:Vulkanismus]]

Magmatische Differentiation - Versionsgeschichte

imported>Lysippos: /* Beispiel: Bushveld-Komplex in Südafrika */ korr