E5 Magmatismus und magmatische Petrologie

Thema

Magmatismus ist der vollständige Prozess der Entstehung, des Aufstiegs und der Aufnahme von geschmolzenem Gestein in der Erdkruste. Partielles Aufschmelzen des Mantels oder der Kruste tritt ein, wenn die Temperatur des Gesteins den Schmelzschwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert kann auf drei verschiedene Arten überschritten werden: durch aufsteigendes und dekomprimierendes heißes Material, wie es an mittelozeanischen Rücken und Mantelplumes vorkommt; durch Wasserzufuhr zum Gestein, wie in Subduktionszonen; oder einfach durch Wärmeleitung von einer nahen Wärmequelle.

Der Schmelzgrad eines Gesteins bestimmt direkt die Zusammensetzung des entstehenden Magmas: Bei niedrigem Schmelzgrad entstehen kieselsäurereiche Magmen mit einem höheren Anteil an inkompatiblen Elementen; bei hohem Schmelzgrad entstehen primäre Magmen, die reich an Eisen und Magnesium sind.

Eine etablierte mathematische Beziehung beschreibt die Verteilung von Spurenelementen zwischen geschmolzenem Magma und den ungeschmolzenen Mineralen. Diese Beziehung ist unerlässlich, um die petrogenetischen Prozesse zu rekonstruieren, denen das Magma vor dem Erreichen der Erdoberfläche unterworfen war. Der Aufstieg von Magma wird durch dasselbe Auftriebsprinzip angetrieben, nach dem jedes Material mit geringerer Dichte als seine Umgebung nach oben steigt, da Magma eine geringere Dichte als das umgebende feste Gestein besitzt. Die Durchflussrate von Magma durch einen Gang hängt stark sowohl vom Radius des Ganges hoch vier als auch von der Viskosität des Magmas selbst ab, sodass ein nur geringfügig breiterer Gang einen wesentlich größeren Magmadurchfluss ermöglichen kann.

Die Viskosität des Magmas ist in der Tat der kritischste Parameter überhaupt: Sie variiert um bis zu einer Billion Mal zwischen hawaiianischen Basalten, die mit einer Viskosität zwischen einem und zehn Pascal pro Sekunde fließen, und kieselsäurereichen Rhyolithen, die Viskositäten zwischen einer Million und einer Billion Pascal pro Sekunde erreichen. Genau diese Viskosität bestimmt, ob der Ausbruch eines Magmas effusiv und ruhig oder explosiv und heftig verläuft und schließt somit die Verbindung zwischen der Entstehung des Magmas, mit der diese Beschreibung begann, und dem endgültigen Schicksal desselben Magmas, wenn es die Oberfläche erreicht.

ID:2193