Magma

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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 zwischen 700 °C und 1250 °C. Magmen sind in der Regel 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.[1]

Entstehung

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

Die Entstehung von Magma ist ein erst teilweise verstandener Prozess. 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).[2] Auch die geringere Dichte der Magmen trägt zu ihrem Aufstieg bei.[3]

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.[4]

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. ↑ vgl. H.-U. Schmincke: Vulkanismus. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Darmstadt 2000, S. 25.
  3. ↑ vgl. H.-U. Schmincke: Vulkanismus. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Darmstadt 2000, S. 27.
  4. ↑ vgl. H.-U. Schmincke: Vulkanismus. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Darmstadt 2000, S. 26f.
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