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Magnesiumzahl Die Mg ist ein petrologischer Parameter der das Verhältnis der zweiwertigen Kationen von Eisen und Magnesi

Magnesiumzahl

Die Magnesiumzahl Mg# ist ein petrologischer Parameter, der das Verhältnis der zweiwertigen Kationen von Eisen und Magnesium in Gesteinen wiedergibt. Sie kann generell zur Charakterisierung von Magmatiten herangezogen werden, am sinnvollsten ist sie jedoch zur Klassifizierung von Mafiten und Ultramafiten.

Definition Bearbeiten

Die Magnesiumzahl Mg#, engl. magnesium number (Mg#) oder magnesium value (Mg'), ist wie folgt definiert:

oder

Dieses Verhältnis liefert eine Zahl zwischen 0 und 1, wobei Eisen-reiche Gesteine gegen 0, hingegen Magnesium-reiche Gesteine näher an 1 zu liegen kommen.

Oft wird die Grundgleichung auch mit 100 multipliziert, die sich ergebenden Werte liegen folglich zwischen 0 und 100:

oder

Berechnung Bearbeiten

Die Berechnung der Magnesiumzahl Mg# erfolgt nach vollzogener Gesteinsanalyse gewöhnlich im Zuge der Gesteinsnormierung mittels der molekularen Verhältniszahlen. Liegen Gesteinsanalysen vor, die die beiden Eisenoxide nicht voneinander trennen, kann folgende Formel herangezogen werden:

Der Divisor 40,32 ist die molare Masse von . Die Molmassen von und sind 71,85 bzw. 159,69. Der Divisor 79,8 berücksichtigt bei dieser Berechnung somit einen geringen Anteil von Fe2O3 und reduziert gleichzeitig die Eisenkomponente um 10 %.

Beispiele Bearbeiten

Zur Veranschaulichung sei die chemische Zusammensetzung einiger Gesteinstypen (zum Großteil Durchschnittswerte von mehr als 300 Analysen) mit ihrer charakteristischen Magnesiumzahl angegeben:

Oxid
Gew. %		 Trachyt Phonolith Granit Granodiorit Andesit Diorit Basalt Basanit N-MORB Inselbogentholeiit Boninit Nephelinit Harzburgit MORB-Pyrolith Lherzolith Dunit
SiO2 62,31 57,43 71,84 66,91 58,7 58,34 49,97 45,16 50,35 49,00 53,00 41,81 43,73 44,74 44,16 41,03
Fe2O3 3,04 2,85 1,22 1,40 3,31 2,54 3,85 4,02 5,64 6,0
FeO 2,33 2,07 1,65 2,76 4,09 4,99 7,24 7,65 11,30 9,79 7,54 6,35 7,09 7,55 8,14 6,26
MgO 0,94 1,09 0,72 1,76 3,37 3,77 6,84 8,71 8,65 11,62 13,08 6,58 36,34 39,57 41,05 51,88
Mg# 0,28 0,33 0,36 0,48 0,50 0,52 0,58 0,62 0,63 0,72 0,79 0,82 0,86 0,92 0,92 0,95

Basalte besitzen gewöhnlich Magnesiumzahlen von 0,68 bis 0,75 (bzw. 68 bis 75), was einem Molmassenverhältnis MgO/FeO von 0,4 bis 0,7 entspricht. Peridotite liegen um 0,90 (bzw. 90).

Bemerkungen Bearbeiten

Beim Aufschmelzvorgang von magmatischen Gesteinen wird die Magnesiumzahl Mg# nicht oder nur unwesentlich verändert. Jedoch hat die daran sich anschließende fraktionierte Kristallisation, insbesondere von Olivin, sowie eine eventuelle Krustenkontamination, auf sie einen entscheidenden Einfluss.

Anwendung Bearbeiten

Binäres Variationsdiagramm von magmatischen Gesteinen durchschnittlicher Zusammensetzung, aufgetragen die Magnesiumzahl Mg# gegenüber dem SiO2-Gehalt. Deutlich erkennbar die negative Korrelation gegenüber SiO2. An SiO2-untersättigte Gesteine wie Nephelinit oder Basanit und relativ SiO2-reiche Gesteine wie Boninit liegen abseits vom Trend. Der starke SiO2-Anstieg hin zu den Granitoiden erklärt sich durch die vermehrte Plagioklaskristallisation.

Die Magnesiumzahl Mg# findet bei petrogenetischen Untersuchungen breite Anwendung. Nach vollzogener Gesteinsanalyse wird sie in binären Variationsdiagrammen der Hauptelemente Si, Ti, Al, Ca, Na, K und P sowie der Spurenelemente Sc, V, Cr, Co, Ni, Rb, Sr, Y, Zr, Nb und Ba meist auf der Abszisse aufgetragen. Dadurch lassen sich Elementkorrelationen gut erkennen. Basaltische Gesteine zeigen negative Korrelationen gewöhnlich bei den Hauptelementen Ti, Al, Na (undeutlich), K und P, wohingegen der Ca-Gehalt mehr oder weniger konstant bleibt.

Unstetigkeiten können auf Magmen unterschiedlicher Herkunft hinweisen (primäre und differenzierte Magmen) bzw. auf fraktionierte Kristallisationsdifferenzierung und Krustenkontamination.

Dieselben Diagramme können auch bei Einzelkristallanalysen Verwendung finden, insbesondere bei peridotischen Gesteinen.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. J. Harvey u. a.: Ancient melt extraction from the oceanic upper mantle revealed by Re–Os isotopes in abyssal peridotites from the Mid-Atlantic ridge. In: Earth and Planetary Science Letters. Band 244, 2006, S. 606–621.
  2. M. G. Best und E. H. Christiansen: Igneous Petrology. Blackwell Science, 2001, ISBN 0-86542-541-8.
  3. M. Wilson: Igneous Petrogenesis. Chapman & Hall, 1989, ISBN 0-412-53310-3.
  4. Caroline Jung: Geochemische und Isotopen-geochemische Untersuchungen an tertiären Vulkaniten der Hocheifel – Ein Beitrag zur Identifizierung der Mantelquellen von Rift-bezogenen Vulkaniten. 2003, S. 132 (Dissertation der Philipps-Universität Marburg).
  5. Kolja Stremmel: Geologie und Petrologie der mafischen Plutone im Trinity Ophiolith, Kalifornien (USA). 2012, S. 399 (Inaugural-Dissertation der Universität zu Köln).
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Die Magnesiumzahl Mg ist ein petrologischer Parameter der das Verhaltnis der zweiwertigen Kationen von Eisen und Magnesium in Gesteinen wiedergibt Sie kann generell zur Charakterisierung von Magmatiten herangezogen werden am sinnvollsten ist sie jedoch zur Klassifizierung von Mafiten und Ultramafiten Inhaltsverzeichnis 1 Definition 2 Berechnung 3 Beispiele 4 Bemerkungen 5 Anwendung 6 EinzelnachweiseDefinition BearbeitenDie Magnesiumzahl Mg engl magnesium number Mg oder magnesium value Mg ist wie folgt definiert M g M g M g F e displaystyle Mg frac Mg Mg Fe nbsp oder M g m o l M g 2 m o l M g 2 m o l F e 2 displaystyle Mg frac molMg 2 molMg 2 molFe 2 nbsp Dieses Verhaltnis liefert eine Zahl zwischen 0 und 1 wobei Eisen reiche Gesteine gegen 0 hingegen Magnesium reiche Gesteine naher an 1 zu liegen kommen Oft wird die Grundgleichung auch mit 100 multipliziert die sich ergebenden Werte liegen folglich zwischen 0 und 100 M g 100 M g M g F e displaystyle Mg 100 frac Mg Mg Fe nbsp oder M g 100 m o l M g 2 m o l M g 2 m o l F e 2 displaystyle Mg 100 frac molMg 2 molMg 2 molFe 2 nbsp Berechnung BearbeitenDie Berechnung der Magnesiumzahl Mg erfolgt nach vollzogener Gesteinsanalyse gewohnlich im Zuge der Gesteinsnormierung mittels der molekularen Verhaltniszahlen Liegen Gesteinsanalysen vor die die beiden Eisenoxide nicht voneinander trennen kann folgende Formel herangezogen werden M g 1 40 32 M g O 1 40 32 M g O 0 9 79 8 F e 2 O 3 T o t a l displaystyle Mg frac 1 40 32 MgO over frac 1 40 32 MgO frac 0 9 79 8 Fe 2 O 3 Total nbsp 1 Der Divisor 40 32 ist die molare Masse von M g O displaystyle MgO nbsp Die Molmassen von F e O displaystyle FeO nbsp und F e 2 O 3 displaystyle Fe 2 O 3 nbsp sind 71 85 bzw 159 69 Der Divisor 79 8 berucksichtigt bei dieser Berechnung somit einen geringen Anteil von Fe2O3 und reduziert gleichzeitig die Eisenkomponente um 10 Beispiele BearbeitenZur Veranschaulichung sei die chemische Zusammensetzung einiger Gesteinstypen zum Grossteil Durchschnittswerte von mehr als 300 Analysen 2 mit ihrer charakteristischen Magnesiumzahl angegeben Oxid Gew Trachyt Phonolith Granit Granodiorit Andesit Diorit Basalt Basanit N MORB Inselbogentholeiit Boninit Nephelinit Harzburgit MORB Pyrolith Lherzolith DunitSiO2 62 31 57 43 71 84 66 91 58 7 58 34 49 97 45 16 50 35 49 00 53 00 41 81 43 73 44 74 44 16 41 03Fe2O3 3 04 2 85 1 22 1 40 3 31 2 54 3 85 4 02 5 64 6 0FeO 2 33 2 07 1 65 2 76 4 09 4 99 7 24 7 65 11 30 9 79 7 54 6 35 7 09 7 55 8 14 6 26MgO 0 94 1 09 0 72 1 76 3 37 3 77 6 84 8 71 8 65 11 62 13 08 6 58 36 34 39 57 41 05 51 88Mg 0 28 0 33 0 36 0 48 0 50 0 52 0 58 0 62 0 63 0 72 0 79 0 82 0 86 0 92 0 92 0 95Basalte besitzen gewohnlich Magnesiumzahlen von 0 68 bis 0 75 bzw 68 bis 75 was einem Molmassenverhaltnis MgO FeO von 0 4 bis 0 7 entspricht 3 Peridotite liegen um 0 90 bzw 90 Bemerkungen BearbeitenBeim Aufschmelzvorgang von magmatischen Gesteinen wird die Magnesiumzahl Mg nicht oder nur unwesentlich verandert Jedoch hat die daran sich anschliessende fraktionierte Kristallisation insbesondere von Olivin sowie eine eventuelle Krustenkontamination auf sie einen entscheidenden Einfluss Anwendung Bearbeiten nbsp Binares Variationsdiagramm von magmatischen Gesteinen durchschnittlicher Zusammensetzung aufgetragen die Magnesiumzahl Mg gegenuber dem SiO2 Gehalt Deutlich erkennbar die negative Korrelation gegenuber SiO2 An SiO2 untersattigte Gesteine wie Nephelinit oder Basanit und relativ SiO2 reiche Gesteine wie Boninit liegen abseits vom Trend Der starke SiO2 Anstieg hin zu den Granitoiden erklart sich durch die vermehrte Plagioklaskristallisation Die Magnesiumzahl Mg findet bei petrogenetischen Untersuchungen breite Anwendung Nach vollzogener Gesteinsanalyse wird sie in binaren Variationsdiagrammen der Hauptelemente Si Ti Al Ca Na K und P sowie der Spurenelemente Sc V Cr Co Ni Rb Sr Y Zr Nb und Ba meist auf der Abszisse aufgetragen Dadurch lassen sich Elementkorrelationen gut erkennen Basaltische Gesteine zeigen negative Korrelationen gewohnlich bei den Hauptelementen Ti Al Na undeutlich K und P wohingegen der Ca Gehalt mehr oder weniger konstant bleibt 4 Unstetigkeiten konnen auf Magmen unterschiedlicher Herkunft hinweisen primare und differenzierte Magmen bzw auf fraktionierte Kristallisationsdifferenzierung und Krustenkontamination Dieselben Diagramme konnen auch bei Einzelkristallanalysen Verwendung finden insbesondere bei peridotischen Gesteinen 5 Siehe auch Farbindex Geologie Einzelnachweise Bearbeiten J Harvey u a Ancient melt extraction from the oceanic upper mantle revealed by Re Os isotopes in abyssal peridotites from the Mid Atlantic ridge In Earth and Planetary Science Letters Band 244 2006 S 606 621 M G Best und E H Christiansen Igneous Petrology Blackwell Science 2001 ISBN 0 86542 541 8 M Wilson Igneous Petrogenesis Chapman amp Hall 1989 ISBN 0 412 53310 3 Caroline Jung Geochemische und Isotopen geochemische Untersuchungen an tertiaren Vulkaniten der Hocheifel Ein Beitrag zur Identifizierung der Mantelquellen von Rift bezogenen Vulkaniten 2003 S 132 Dissertation der Philipps Universitat Marburg Kolja Stremmel Geologie und Petrologie der mafischen Plutone im Trinity Ophiolith Kalifornien USA 2012 S 399 Inaugural Dissertation der Universitat zu Koln Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Magnesiumzahl amp oldid 153679105