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Magma Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Gesteinsschmelze weitere Bedeutungen unter Begriffsklärung sächlich von al

Magma

Magma (sächlich; von altgriechisch μάγμα mágma, deutsch ‚geknetete Masse‘) heißen Gesteinsschmelzen, die in Teilen des oberen Erdmantels und der tieferen Erdkruste vorkommen. Die Fließfähigkeit des Magmas ist die Ursache des Vulkanismus (siehe auch Vulkan) und hat eine große Bedeutung für die Gesteinsbildung, da sich aus dem erstarrenden Magma die magmatischen Gesteine oder Magmatite bilden.

Diese unterteilt man in Plutonite, wenn das Magma in der Erdkruste langsam abkühlt und daher größere Kristalle bilden kann, und in Vulkanite, wenn das Magma beim Austritt an die Erdoberfläche (zum Beispiel als Lava oder in Form von Pyroklasten) schneller abkühlt. Zu den Plutoniten zählt zum Beispiel der Granit, zu den Vulkaniten der Basalt.

Eigenschaften und Klassifikation

Stark vereinfachtes Schema zur Einteilung magmatischer Gesteine.

Je nach Zusammensetzung und Druckverhältnissen beträgt die Temperatur von Magma rezent zwischen 700 °C und 1250 °C, mit der Abkühlung des Erdmantels sind heute sehr heiße (über 1600 °C) komatiitische Magmen sehr unwahrscheinlich. Magmen sind, mit Ausnahme von carbonatitischen Magmen, silikatische Gesteinsschmelzen, das heißt, zu großen Teilen (40–75 Gewichtsprozent) aus Siliziumdioxid (SiO2). Magmen werden grob nach ihrer Magnesium- und Eisen-Konzentration und dem Silikatgehalt unterschieden in:

Die häufig verwendete Einteilung in saure und basische Magmen stammt von dem Begriff Kieselsäure, der oft verallgemeinernd für SiO2 verwendet wird. Da der Säure-Base-Begriff jedoch in der Chemie genau definiert und im Zusammenhang mit Magmen missverständlich ist, wird er durch felsisch (reich an Feldspat und Quarz, hochdifferenziert, hell) und mafisch (reich an Magnesium und Eisen, primitiv, dunkel) ersetzt.

Viskosität

Die Viskosität (Zähflüssigkeit) ist abhängig von Temperatur und dem Chemismus der Gesteinsschmelze.

Chemisch ist der Anteil sogenannter Netzwerkwandler zu Netzwerkbildner entscheidend. Hohe Gehalte an Netzwerkbildnern wie z. B. SiO2 verursachen eine erhöhte Zähflüssigkeit, während hohe Gehalte an Netzwerkwandlern (v. a. Natrium, Calcium, Kalium-Verbindungen) eine geringe Viskosität verursachen.

Eine höhere Temperatur bringt grundsätzlich geringer viskose Magmen hervor.

Die Viskosität von Magmen entscheidet über die Formen von Vulkanen (Schildvulkan, Schichtvulkan), während bereits seit längerem bekannt war, dass wie z. B. auf den kanarischen Inseln Schild- in Schichtvulkanismus übergehen kann, zeigen neuere Beobachtungen am Fagradalsfjall-Vulkan auf Island, dass ein Wechsel des Vulkanismus deutlich flexibler vor sich gehen kann als dies bisher angenommen wurde.

Entstehung

Schematische Darstellung des Zusammenhangs von Temperaturgradient und Schmelztemperatur des Gesteins hinsichtlich der Entstehung von Magmen in verschiedenen plattentektonischen Szenarien.

Die Entstehung von Magma entzieht sich in der Regel unserer direkten Beobachtung und ist daher noch nicht vollständig verstanden. Es ist bekannt, dass der Erdmantel bis zur Grenze des Erdkerns in mehreren tausend Kilometern Tiefe fest, aber duktil ist. Es findet eine Mantelkonvektion statt. Das Vorkommen flüssiger Schmelzen ist durch Druckentlastung (Mittelozeanischer Rücken), Aufstieg (Mantelplume) oder Subduktion (Zufuhr niedrigschmelzenden Materials) erklärbar, es kommt zu partiellen Gesteinsschmelzen. Das Magma sammelt sich in Magmakammern, da das leichtere Magma durch das schwerere Umgebungsgestein nach oben steigt, dort Hohlräume (welche durch tektonische Aktivität entstehen) auffüllt und durch Aufschmelzen erweitert. Diese Vorgänge spielen sich in teilweise sehr stark unterschiedlichen Zeiträumen ab, einige innerhalb weniger Tage einige innerhalb von zehntausend bis zu mehreren hunderttausend Jahren.

Die Kristallisation von Magma ist ein komplexer Prozess, bei dem neben der jeweiligen chemischen Zusammensetzung der Ausgangsschmelze die Druckverhältnisse, die Temperatur, der Wassergehalt und das Umgebungsgestein eine Rolle spielen. Dabei kommt es durch magmatische Differentiation und fraktionierte Kristallisation zur Bildung unterschiedlicher Gesteine. Den Aufstieg von Magmen fördernde Elemente sind eine Erhöhung der Temperatur, eine Druckentlastung und/oder das Vorhandensein fluider Phasen (H2O, CO2). Auch die geringere Dichte der Magmen trägt zu ihrem Aufstieg bei.

Gestein wird in geologisch besonders aktiven Bereichen aufgeschmolzen, so entsteht Magma am Mittelozeanischen Rücken, an Subduktionszonen durch die von der subduzierten Platte zugeführten Fluide und den damit herabgesetzten Schmelzpunkt des oberen Mantels und Manteldiapire führen zu Temperaturerhöhung.

Mittelozeanische Rücken und Subduktionszonen sind Phänomene der Plattentektonik und kennzeichnen auseinanderdriftende oder zusammenstoßende Lithosphärenplatten. An den Mittelozeanischen Rücken werden die Platten auseinandergerissen und es entstehen Gräben und Spalten, in die Schmelzen aus dem oberen Mantel aufsteigen, meist in der Form basaltischer Laven. In Subduktionszonen wird Material der Lithosphäre durch die abtauchende Platte in das Erdinnere befördert. Mit dem Material der abtauchenden Platte werden auch Fluide wie Wasser und Kohlenstoffdioxid transportiert. Fluide setzen die Solidustemperatur des Gesteins herab und führen zu partiellem Aufschmelzen des umgebenden Materials. Manteldiapire oder Plumes sind schmale Säulen aufgeschmolzenen Materials, deren Wurzeln in großen Tiefen des Erdmantels liegen. Diese Diapire oder Hot Spots treten auch weit entfernt von Plattengrenzen auf und führen dann häufig zur Entstehung von Intraplattenvulkanen.

Literatur

  • Myron G. Best: Igneous and Metamorphic Petrology. W.H. Freemann & Company, San Francisco CA 1982, ISBN 0-7167-1335-7 (englisch).
  • Wolfhard Wimmenauer: Petrographie der magmatischen und metamorphen Gesteine. Enke Verlag, Stuttgart 1985, ISBN 3-432-94671-6.
  • Hans-Ulrich Schmincke: Vulkanismus. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 2000, ISBN 3-534-14102-4.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. vgl. H.-U. Schmincke: Vulkanismus. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Darmstadt 2000, S. 21ff.
  2. https://www.scinexx.de/news/geowissen/island-vulkan-verbluefft-vulkanologen/
  3. vgl. H.-U. Schmincke: Vulkanismus. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Darmstadt 2000, S. 25.
  4. vgl. H.-U. Schmincke: Vulkanismus. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Darmstadt 2000, S. 27.
  5. vgl. H.-U. Schmincke: Vulkanismus. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Darmstadt 2000, S. 26f.
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Veröffentlichungsdatum:
Dieser Artikel beschaftigt sich mit der Gesteinsschmelze Magma weitere Bedeutungen unter Magma Begriffsklarung Magma sachlich von altgriechisch magma magma deutsch geknetete Masse heissen Gesteinsschmelzen die in Teilen des oberen Erdmantels und der tieferen Erdkruste vorkommen Die Fliessfahigkeit des Magmas ist die Ursache des Vulkanismus siehe auch Vulkan und hat eine grosse Bedeutung fur die Gesteinsbildung da sich aus dem erstarrenden Magma die magmatischen Gesteine oder Magmatite bilden Diese unterteilt man in Plutonite wenn das Magma in der Erdkruste langsam abkuhlt und daher grossere Kristalle bilden kann und in Vulkanite wenn das Magma beim Austritt an die Erdoberflache zum Beispiel als Lava oder in Form von Pyroklasten schneller abkuhlt Zu den Plutoniten zahlt zum Beispiel der Granit zu den Vulkaniten der Basalt Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften und Klassifikation 2 Viskositat 3 Entstehung 4 Literatur 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseEigenschaften und Klassifikation Bearbeiten Stark vereinfachtes Schema zur Einteilung magmatischer Gesteine Je nach Zusammensetzung und Druckverhaltnissen betragt die Temperatur von Magma rezent zwischen 700 C und 1250 C mit der Abkuhlung des Erdmantels sind heute sehr heisse uber 1600 C komatiitische Magmen sehr unwahrscheinlich Magmen sind mit Ausnahme von carbonatitischen Magmen silikatische Gesteinsschmelzen das heisst zu grossen Teilen 40 75 Gewichtsprozent aus Siliziumdioxid SiO2 Magmen werden grob nach ihrer Magnesium und Eisen Konzentration und dem Silikatgehalt unterschieden in felsische oder rhyolithische Schmelzen SiO2 Gehalt gt 65 fruher sauer intermediare oder andesitische Schmelzen SiO2 Gehalt zwischen 52 und 65 mafische oder basaltische Magmen SiO2 Gehalt lt 52 fruher basisch Die haufig verwendete Einteilung in saure und basische Magmen stammt von dem Begriff Kieselsaure der oft verallgemeinernd fur SiO2 verwendet wird Da der Saure Base Begriff jedoch in der Chemie genau definiert und im Zusammenhang mit Magmen missverstandlich ist wird er durch felsisch reich an Feldspat und Quarz hochdifferenziert hell und mafisch reich an Magnesium und Eisen primitiv dunkel ersetzt 1 Viskositat BearbeitenDie Viskositat Zahflussigkeit ist abhangig von Temperatur und dem Chemismus der Gesteinsschmelze Chemisch ist der Anteil sogenannter Netzwerkwandler zu Netzwerkbildner entscheidend Hohe Gehalte an Netzwerkbildnern wie z B SiO2 verursachen eine erhohte Zahflussigkeit wahrend hohe Gehalte an Netzwerkwandlern v a Natrium Calcium Kalium Verbindungen eine geringe Viskositat verursachen Eine hohere Temperatur bringt grundsatzlich geringer viskose Magmen hervor Die Viskositat von Magmen entscheidet uber die Formen von Vulkanen Schildvulkan Schichtvulkan wahrend bereits seit langerem bekannt war dass wie z B auf den kanarischen Inseln Schild in Schichtvulkanismus ubergehen kann zeigen neuere Beobachtungen am Fagradalsfjall Vulkan auf Island dass ein Wechsel des Vulkanismus deutlich flexibler vor sich gehen kann als dies bisher angenommen wurde 2 Entstehung Bearbeiten Schematische Darstellung des Zusammenhangs von Temperaturgradient und Schmelztemperatur des Gesteins hinsichtlich der Entstehung von Magmen in verschiedenen plattentektonischen Szenarien Die Entstehung von Magma entzieht sich in der Regel unserer direkten Beobachtung und ist daher noch nicht vollstandig verstanden Es ist bekannt dass der Erdmantel bis zur Grenze des Erdkerns in mehreren tausend Kilometern Tiefe fest aber duktil ist Es findet eine Mantelkonvektion statt Das Vorkommen flussiger Schmelzen ist durch Druckentlastung Mittelozeanischer Rucken Aufstieg Mantelplume oder Subduktion Zufuhr niedrigschmelzenden Materials erklarbar es kommt zu partiellen Gesteinsschmelzen Das Magma sammelt sich in Magmakammern da das leichtere Magma durch das schwerere Umgebungsgestein nach oben steigt dort Hohlraume welche durch tektonische Aktivitat entstehen auffullt und durch Aufschmelzen erweitert Diese Vorgange spielen sich in teilweise sehr stark unterschiedlichen Zeitraumen ab einige innerhalb weniger Tage einige innerhalb von zehntausend bis zu mehreren hunderttausend Jahren Die Kristallisation von Magma ist ein komplexer Prozess bei dem neben der jeweiligen chemischen Zusammensetzung der Ausgangsschmelze die Druckverhaltnisse die Temperatur der Wassergehalt und das Umgebungsgestein eine Rolle spielen Dabei kommt es durch magmatische Differentiation und fraktionierte Kristallisation zur Bildung unterschiedlicher Gesteine Den Aufstieg von Magmen fordernde Elemente sind eine Erhohung der Temperatur eine Druckentlastung und oder das Vorhandensein fluider Phasen H2O CO2 3 Auch die geringere Dichte der Magmen tragt zu ihrem Aufstieg bei 4 Gestein wird in geologisch besonders aktiven Bereichen aufgeschmolzen so entsteht Magma am Mittelozeanischen Rucken an Subduktionszonen durch die von der subduzierten Platte zugefuhrten Fluide und den damit herabgesetzten Schmelzpunkt des oberen Mantels und Manteldiapire fuhren zu Temperaturerhohung Mittelozeanische Rucken und Subduktionszonen sind Phanomene der Plattentektonik und kennzeichnen auseinanderdriftende oder zusammenstossende Lithospharenplatten An den Mittelozeanischen Rucken werden die Platten auseinandergerissen und es entstehen Graben und Spalten in die Schmelzen aus dem oberen Mantel aufsteigen meist in der Form basaltischer Laven In Subduktionszonen wird Material der Lithosphare durch die abtauchende Platte in das Erdinnere befordert Mit dem Material der abtauchenden Platte werden auch Fluide wie Wasser und Kohlenstoffdioxid transportiert Fluide setzen die Solidustemperatur des Gesteins herab und fuhren zu partiellem Aufschmelzen des umgebenden Materials Manteldiapire oder Plumes sind schmale Saulen aufgeschmolzenen Materials deren Wurzeln in grossen Tiefen des Erdmantels liegen Diese Diapire oder Hot Spots treten auch weit entfernt von Plattengrenzen auf und fuhren dann haufig zur Entstehung von Intraplattenvulkanen 5 Literatur BearbeitenMyron G Best Igneous and Metamorphic Petrology W H Freemann amp Company San Francisco CA 1982 ISBN 0 7167 1335 7 englisch Wolfhard Wimmenauer Petrographie der magmatischen und metamorphen Gesteine Enke Verlag Stuttgart 1985 ISBN 3 432 94671 6 Hans Ulrich Schmincke Vulkanismus Wissenschaftliche Buchgesellschaft Darmstadt 2000 ISBN 3 534 14102 4 Weblinks BearbeitenFlorian Neukirchen Wo kommt das Magma her In riannek de 11 Januar 2008 Ein Blick in die Tiefe der Erde How Volcanoes work Physicochemical Controls on Eruption Style Lava flow types Link basaltic englisch Gareth Fabbro Beneath the volcano The Magma Chamber In Science 2 0 5 November 2011 Blogeintrag des Geologen englisch Gareth Fabbro Magma Chambers Part II Magma Mushes In Science 2 0 20 November 2011 englisch Geologists Discover Magma and Carbon Dioxide Combine to Make Soda Pop Eruption In Phys Org 10 Juli 2008 englisch Einzelnachweise Bearbeiten vgl H U Schmincke Vulkanismus 2 uberarbeitete und erweiterte Auflage Darmstadt 2000 S 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