Magmatisches Gestein

Proben verschiedener magmatischer Gesteine aus den peruanischen Anden

Magmatisches Gestein, auch Magmatit oder Erstarrungsgestein ist Gestein, das durch abkühlungsbedingtes Erstarren einer Gesteinsschmelze (Magma) entstanden ist. Die Magmatite sind neben den Sedimentgesteinen (Sedimentiten) und den Metamorphiten eine der drei Gesteinshauptgruppen.

Chemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung – insbesondere der Gehalt an Siliziumdioxid, das Verhältnis von Eisen und Magnesium zu Kalium, Natrium und Calcium sowie das Verhältnis der drei letztgenannten zueinander – unterscheidet sich bei Magmatiten unterschiedlicher Fundorte. Sie wird von den Umständen bestimmt, unter denen das magmatische Gestein entstanden ist:

  • chemische Zusammensetzung des Ausgangsgesteins (Protolith)
  • Aufschmelzungsgrad des Ausgangsgesteins (druck- und temperaturabhängig und damit auch nicht unwesentlich abhängig von der Aufschmelzungstiefe; siehe auch Anatexis)
  • eventuelle chemische Angleichung (Assimilation) an das Nebengestein während des Magmenaufstiegs
  • Grad der magmatischen Differentiation während des Magmenaufstiegs sowie Verlauf von Druck und Temperatur während des Aufstiegs

Gruppierung nach Gefügemerkmalen

Schematische Darstellung magmatischer Phänomene und der Bildung entsprechender magmatischer Gesteine und Gesteinskörper in der Erdkruste und an der Erdoberfläche

Nach ihrer Erstarrungstiefe und den sich daraus ergebenden Gefügemerkmalen lassen sich magmatische Gesteine petrografisch in zwei Gruppen unterteilen: Plutonite (Tiefengesteine) entstehen durch Erstarren von Magma tief im Erdinneren, Vulkanite (Ergussgesteine) entstehen aus Magma, das aus dem Erdinneren bis zur Erdoberfläche aufgedrungen, als Lava an der Erdoberfläche ausgetreten und dort erstarrt ist. Ob die Abkühlung und Erstarrung der Gesteinsschmelze ober- oder unterirdisch erfolgt, hat einen deutlichen Einfluss auf die Textur des entstehenden Gesteins. Prinzipiell gilt hierbei: Je schneller die Schmelze erkaltet, desto feinkristalliner („feinkörniger“) wird das Gestein. Je langsamer das Magma abkühlt (bei guter Isolierung durch ein mehrere Kilometer mächtiges Deckgebirge), desto größere Kristalle können sich in der erkaltenden Schmelze bilden.

Plutonite

Plutonite (nach Pluton, dem griechischen Gott der Unterwelt) oder Tiefengesteine werden Magmatite genannt, welche innerhalb der Erdkruste – gewöhnlich in einer Tiefe von einem bis mehreren Kilometern – langsam in einer Magmakammer auskristallisieren. Der entsprechende Gesteinskörper wird als Pluton, oder, wenn er besonders große Abmessungen aufweist und komplex aufgebaut ist, auch als Batholith bezeichnet. Die Plutonite haben eine mittel- bis grobkristalline („grobkörnige“) Struktur, das heißt, die einzelnen Mineralkörner, aus denen das Gestein besteht, sind mit bloßem Auge erkennbar. Der am weitesten verbreitete und bekannteste Vertreter ist der Granit.

Vulkanite

Vulkanite (nach Vulcanus, dem römischen Gott des Feuers) oder Ergussgesteine sind jene Magmatite, die aus einer Gesteinsschmelze hervorgegangen sind, die bis an die Erdoberfläche gelangt ist. Sie werden auch als Extrusiv-, Ausbruchs-, Effusiv- und Vulkanische Gesteine bezeichnet. Das Aufdringen von Magma bis zur Erdoberfläche und die damit verbundenen Naturerscheinungen werden unter dem Begriff Vulkanismus zusammengefasst. Das aus einem Vulkan austretende flüssige Magma (und allgemeinsprachlich auch das nach der Erstarrung daraus hervorgegangene Gestein) wird Lava genannt. Weil sie infolge des extremen Temperaturunterschiedes an der Erdoberfläche rasch erstarren, sind vulkanische Gesteine oft sehr feinkörnig oder sogar glasig, da kaum Zeit zum Wachstum größerer Kristalle bleibt. Nicht selten kristallisiert jedoch ein Teil der Schmelze langsam in größerer Tiefe aus. Daher ist für viele Vulkanite ein porphyrisches Gefüge, mit größeren Einsprenglingen in einer feinkörnigen Grundmasse typisch. Der am weitesten verbreitete und bekannteste Vertreter ist der Basalt.

Subvulkanite

Eine Übergangsform zwischen plutonischen und vulkanischen Gesteinen sind die magmatischen Ganggesteine (auch Subvulkanite, Übergangsmagmatite, Mesomagmatite oder Mikroplutonite genannt). Sie bilden sich, wenn ein Magma in einer geringen Krustentiefe bzw. in relativer Nähe zur Erdoberfläche weder besonders langsam noch besonders schnell auskristallisiert. Ein spezieller subvulkanischer Gesteinskörper ist der Lakkolith. Ein typischer Vertreter für ein subvulkanisches Gestein ist der Dolerit, das subvulkanische Äquivalent des Basalts bzw. Gabbros (daher auch Mikrogabbro genannt).

Gruppierung nach der chemischen Zusammensetzung

Die magmatischen Gesteine können auch nach ihrer chemischen Zusammensetzung gruppiert werden. Dabei unterscheidet man anhand des Verhältnisses (mol-%) von K2O+Na2O zu SiO2 zwischen

und

Während bei subalkalinen Magmatiten der Anteil von K2O+Na2O relativ niedrig im Verhältnis zu SiO2 ist, ist er bei Alkali-Magmatiten relativ hoch.

Klassifikation

Ein Klassifikationsdiagramm für Plutonite.
Ein Klassifikationsdiagramm für Vulkanite.

Magmatisches Gestein kann nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden. Eine der gebräuchlichsten Methoden ist die Einteilung im Streckeisendiagramm anhand des Mineralbestandes. Weitere gängige Methoden berücksichtigen die Helligkeit (Farbindex), die Textur oder den Chemismus (z. B. den SiO2-Gehalt oder den Gehalt an Alkalien, Eisen, Magnesium oder anderen Elementen).

Umwandlung in andere Gesteine

Die Bildung magmatischer Gesteine ist ein Schritt im Kreislauf der Gesteine. Genauso wie jedes Gesteins aufgeschmolzen werden kann, kann auch jedes magmatische Gestein nachfolgend prinzipiell weitere Schritte in diesem Zyklus durchlaufen und dabei in andere Gesteinstypen umgewandelt bzw. überführt werden:

  • in ein metamorphes Gestein durch Temperatur- oder Druckzunahme, beispielsweise im Zuge einer Gebirgsbildung
  • in ein klastisches Sediment bzw. Sedimentgestein durch Verwitterung und Erosion und nachfolgende Ablagerung des Materials an anderer Stelle.

Veränderungen im Laufe der Erdgeschichte

Im Laufe der Erdgeschichte veränderten sich grundsätzliche Ausgangsparameter die entscheidend für den Chemismus der entstehenden Gesteine sind. So verarmte der Erdmantel im Laufe der Zeit an sogenannten inkompatiblen Elemente (siehe auch LILE und HFSE), hierzu gehören beispielsweise z. B. seltene Erdelemente (REE), Uran, Lithium, sodass wir heute abbauwürdige Vorkommen vor allem auf sehr alten Teilen der Erdkruste finden. Ein weiterer entscheidender Parameter ist die Temperatur des Erdmantels, mit hohen Temperaturen schmolzen höhere Prozentsätze des Erdmantels auf, Ergebnis sind die ebenfalls für sehr alte Krustenteile typischen Komatiite bzw. allgemein alle ultramafischen Gesteine.

Literatur

  • Albert Streckeisen: Minerale und Gesteine. 8. Auflage, Hallwag-Taschenbuch, Bern·Stuttgart 1976, ISBN 3-444-50062-9.
  • Hans Cloos: Einführung in die Geologie. Gebrüder Borntraeger, Berlin 1963, ISBN 3-443-39038-2.
  • Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie – Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 8., vollständig überarbeitete, erweiterte und aktualisierte Auflage. Springer, Berlin·Heidelberg·New York, 2010, ISBN 978-3-540-78200-1 (Kapitel 11: Magmatische Gesteine (Magmatite), S. 189–213).

Siehe auch

Weblinks

Commons: Magmatisches Gestein – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Auf dieser Seite verwendete Medien

QAPF diagram volcanic deutsch.svg
Autor/Urheber:

-xfi-, geändert durch --Paco001 15:06, 13. Jan. 2007 (CET)

, Lizenz: CC-BY-SA-3.0

QAPF oder auch Streckeisen-Diagramm zur Nomenklatur der vulkanischen Gesteine, basiert auf svg Datei von -xfi-, Namen in deutsch ergänzt.

Rocas Igneas.JPG
Autor/Urheber: Rojinegro81, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Proben verschiedener magmatischer Gesteine aus den peruanischen Anden (Region Arequipa). Von links oben nach rechts unten sind dies: Granodiorit, Andesit, Syenit, Gabbro, Diorit, Rhyolith, Basalt, Granit sowie ein Ignimbrit (kein magmatisches Gestein im engeren Sinn, sondern ein vulkaniklastisches Sediment.
Igneous structures.jpg
Schematische Übersicht plutonischer, subvulkanischer und vulkanischer Strukturen/Gesteinskörper und begleitender Prozesse und Erscheinungen.
Strukturen:
A = aktive Magmakammer (als Pluton bezeichnet, wenn abgekühlt und komplett auskristallisiert; ein sehr großer, komplex aufgebauter Pluton wird auch Batholith genannt)
B = alte magmatische Gänge
C = entstehender Lakkolith
D = alter Pegmatitgang (spätmagmatische Bildung aggressiver und hochmobiler Restschmelzen eines Plutons)
E = alte und entstehende magmatische Lagergänge
F = Schichtvulkan
Begleitende Prozesse und Erscheinungen:
1 = junge, entstehende subvulkanische Intrusion durchschneidet/kreuzt eine ältere
2 = Xenolith (festes Gestein mit hohem Schmezpunkt, das innerhalb des Magmas aus großer Tiefe transportiert wurde) oder Pendant des Daches der Magakammer (Fragment des Daches der Magmakammer, das sich abgelöst hat und in das Magma eingesunken ist; man beachte, dass das Dach der Magmakammer aus Nebengestein besteht, während der sogenannte Dachbereich des abgekühlten Plutons den obersten Teil des eigentlichen magmatischen Gesteinskörpers bezeichnet)
3 = Kontaktmetamorphose im unmittelbar an die Magmakammer angrenzenden Nebengestein (ausgelöst durch die Wärme des Magmas)
4 = Hebungsvorgang an der Erdoberfläche infolge der Platznahme eines Lakkolithes im nahen Untergrund.
QAPF diagram plutonic deutsch.svg
Autor/Urheber: unbekannt, deutsch von --Paco001 13:36, 13. Jan. 2007 (CET), Lizenz: CC BY-SA 3.0
QAPF-Diagramm zur Nomenklatur der plutonischen Gesteine, Original von Image:QAPF diagram plutonic.gif, hier: Bezeichnungen übersetzt in die deutsche Sprache.