Magmatische Petrologie

Igneous Petrologie ist das Studium von Magmatische Gesteine, welche sind Felsen die durch die Erstarrung von geschmolzenem Magma entstanden sind. Dieses Fachgebiet der Geologie befasst sich mit der Zusammensetzung, Struktur und Herkunft magmatischer Gesteine ​​sowie den Prozessen, die sie bilden und verändern. Die magmatische Petrologie ist wichtig für das Verständnis der Geschichte und Entwicklung der Erdkruste sowie der Prozesse, die im Erdinneren ablaufen. Es ist auch nützlich, um die Quellen zu identifizieren Mineralien und andere Ressourcen, die in magmatischen Gesteinen vorkommen.

Chemische Zusammensetzung

Es gibt verschiedene Methoden, mit denen die chemische Zusammensetzung bestimmt werden kann Magmatische Gesteine. Eine gängige Methode ist die Röntgenfluoreszenzspektrometrie, bei der das Gestein mit Röntgenstrahlen bombardiert und die Energie der von den Elementen im Gestein emittierten Fluoreszenz gemessen wird. Dies kann Informationen über die elementare Zusammensetzung des Gesteins liefern, einschließlich der Häufigkeit verschiedener Metalle und Halbmetalle.

Eine weitere Methode ist die Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS), bei der eine Gesteinsprobe verdampft und die Elemente in der Probe mit einem Plasmabrenner ionisiert werden. Anschließend werden die Ionen anhand ihres Masse-Ladungs-Verhältnisses getrennt und mithilfe eines Massenspektrometers erfasst, was eine präzise Messung der Häufigkeit verschiedener Elemente im Körper ermöglicht Rock.

Andere Methoden, die zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung magmatischer Gesteine ​​verwendet werden können, umfassen Atomabsorptionsspektroskopie, Röntgenbeugung und Neutronenaktivierungsanalyse.

Klassifizierung von magmatischen Gesteinen

Magmatische Gesteine ​​können anhand verschiedener Kriterien klassifiziert werden, darunter ihrer chemischen Zusammensetzung, Mineralogieund Textur. Eine gängige Klassifizierungsmethode basiert auf der relativen Häufigkeit von Siliciumdioxid (SiO2) und Alkalimetallen (Na und K).

Als felsisch werden Gesteine ​​mit hohem Kieselsäuregehalt und niedrigem Alkalimetallgehalt klassifiziert. Diese Gesteine ​​haben meist eine helle Farbe und bestehen typischerweise aus Mineralien wie z Quarz, Feldspat und klein. Beispiele für felsische Gesteine ​​sind: Granit und Rhyolith.

Als mafisch werden Gesteine ​​mit geringem Kieselsäuregehalt und hohem Alkalimetallgehalt klassifiziert. Diese Gesteine ​​haben meist eine dunkle Farbe und bestehen typischerweise aus Mineralien wie z Pyroxen, Olivin und Amphibol. Beispiele für mafische Gesteine ​​sind: Basalt und Gabbro.

Gesteine ​​mit einem mittleren Gehalt an Kieselsäure und Alkalimetallen werden als mittelschwer eingestuft. Diese Gesteine ​​haben eine mittlere Farbe und bestehen typischerweise aus einer Mischung aus felsischen und mafischen Mineralien. Beispiele für Zwischengesteine ​​sind: Andesit und Diorit.

Magmatische Gesteine können auch anhand ihrer Textur klassifiziert werden, die sich auf die Größe, Form und Anordnung der Kristalle im Gestein bezieht. Die drei Haupttexturtypen sind phaneritisch, aphanitisch und glasig. Unter phaneritischer Textur versteht man Gesteine ​​mit großen, sichtbaren Kristallen, während sich unter aphanitischer Textur Gesteine ​​mit kleinen, mikroskopisch kleinen Kristallen verstehen. Glasige Textur bezieht sich auf Gesteine, die glasig aussehen und keine sichtbaren Kristalle aufweisen.

Extrusive und intrusive Gesteine

Je nachdem, wie sie entstanden sind, können magmatische Gesteine ​​entweder als extrusiv oder intrusiv klassifiziert werden. Extrusives magmatisches Gestein entsteht, wenn geschmolzenes Magma oder Lava an oder in der Nähe der Erdoberfläche abkühlt und erstarrt. Da das Magma schnell abkühlt, sind die Kristalle, die sich bilden, klein und das Gestein weist eine feinkörnige Textur auf. Beispiele für extrusives magmatisches Gestein sind: Basalt und Andesit.

Intrusives magmatisches Gestein hingegen entsteht, wenn Magma unter der Erdoberfläche abkühlt und erstarrt. Da das Magma langsam abkühlt, bilden sich große Kristalle und das Gestein weist eine grobkörnige Textur auf. Beispiele für intrusives magmatisches Gestein sind: Granit und Gabbro.

Der Unterschied zwischen extrusiven und intrusiven Gesteinen zeigt sich auch in ihrer Mineralogie. Extrusive Gesteine ​​enthalten tendenziell mehr mafische Mineralien, wie z Pyroxen und Olivin, während Intrusivgesteine ​​tendenziell mehr felsische Mineralien enthalten, wie z Quarz und Feldspat

QAPF-Diagramm

Die QAPF (Quartz, Alkali Feldspat, Plagioklas, Feldspathoid) ist ein Klassifizierungssystem für magmatische Gesteine, basierend auf den relativen Anteilen von Quarz, Alkalifeldspat, Plagioklas Feldspatund Feldspatoidmineralien. Es wird häufig zur Klassifizierung von Intrusivgesteinen wie Graniten, Dioriten und Gabbros verwendet.

Das QAPF-Diagramm ist in vier Felder unterteilt, die jeweils eine andere Gesteinsklasse darstellen, basierend auf den relativen Anteilen der vier Mineralien. Die Felder lauten wie folgt:

• F: Quarzreiches Gestein mit mehr als 20 % Quarz
• A: Alkalifeldspatreiches Gestein mit mehr als 90 % Alkalifeldspat
• P: plagioklasreiches Gestein mit mehr als 90 % Plagioklas-Feldspat
• F: Feldspatoidreiches Gestein mit mehr als 10 % Feldspatmineralien

Das QAPF-Diagramm ist nützlich, um die Hauptmineralogie eines Gesteins zu identifizieren und die Bedingungen abzuschätzen, unter denen sich das Gestein gebildet hat. Es ist auch nützlich, um die Zusammensetzung verschiedener Gesteine ​​zu vergleichen und sie anhand ihrer Mineralogie in große Kategorien einzuteilen.

Vulkanische und plutonische Gesteine

Vulkangesteine ​​sind eine Art extrusives magmatisches Gestein, das aus geschmolzenem Magma oder Lava entsteht, die an der Erdoberfläche ausgebrochen und abgekühlt ist. Diese Gesteine ​​zeichnen sich durch ihre feinkörnige Beschaffenheit und ihren hohen Gehalt an mafischen Mineralien aus, wie z Pyroxen und Olivin. Beispiele für Vulkangesteine ​​sind: Basalt, Andesit und Rhyolith.

Plutonische Gesteine ​​hingegen sind eine Art intrusives magmatisches Gestein, das aus Magma entsteht, das unter der Erdoberfläche abkühlt und erstarrt. Diese Gesteine ​​zeichnen sich durch ihre grobkörnige Textur und ihren hohen Gehalt an felsischen Mineralien aus, wie z Quarz und Feldspat. Beispiele für Tiefengesteine ​​sind: Granit, Gabbro und Diorit.

Der Unterschied zwischen vulkanischem und plutonischem Gestein ist größtenteils auf die unterschiedliche Geschwindigkeit zurückzuführen, mit der sie abkühlen und sich verfestigen. Vulkanische Gesteine ​​kühlen und erstarren schnell, während Tiefengesteine ​​langsamer abkühlen und erstarren. Dieser Unterschied in der Abkühlgeschwindigkeit führt zu unterschiedlichen Texturen und Mineralogien dieser beiden Gesteinsarten.

Mineralien in magmatischen Gesteinen

Magmatisches Gestein besteht aus einer Vielzahl von Mineralien, bei denen es sich um natürlich vorkommende anorganische Substanzen mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung und einer bestimmten Kristallstruktur handelt. Die in einem magmatischen Gestein vorhandenen Mineralien hängen von der chemischen Zusammensetzung des Magmas ab, aus dem das Gestein entstanden ist, und von den Bedingungen, unter denen das Magma abgekühlt und erstarrt ist.

Zu den häufigsten Mineralien, die in magmatischen Gesteinen vorkommen, gehören:

• Quartz: ein gewöhnliches Mineral, das aus Silizium und Sauerstoff (SiO2) besteht. Es kommt typischerweise in felsischen Gesteinen wie Granit vor.
• Feldspat: eine Gruppe von Mineralien, die aus einer Kombination von bestehen Aluminium, Silizium, Sauerstoff und verschiedene andere Elemente. Feldspat kommt sowohl in felsischen als auch in intermediären Gesteinen häufig vor.
• Pyroxen: eine Gruppe von Mineralien, die aus einer Kombination von Silizium, Sauerstoff und verschiedenen anderen Elementen bestehen. Pyroxene kommen häufig in mafischen Gesteinen vor, z Basalt.
• Olivine: ein Mineral, das aus einer Kombination von besteht Eisen, Magnesium, Silizium und Sauerstoff. Es kommt häufig in mafischen Gesteinen wie Basalt vor.
• Amphibol: eine Gruppe von Mineralien, die aus einer Kombination von Silizium, Sauerstoff und verschiedenen anderen Elementen bestehen. Amphibole kommen häufig in mafischen Gesteinen wie Gabbro vor.
• Wenig: eine Gruppe von Mineralien, die aus einer Kombination von Aluminium, Silizium, Sauerstoff und verschiedenen anderen Elementen bestehen. Glimmer kommen häufig in felsischen und intermediären Gesteinen vor.

Primäre und akzessorische Mineralien

In der Geologie sind Primärminerale die Mineralien, die den größten Teil des Gesteinsvolumens ausmachen und für die wesentlichen Eigenschaften und Eigenschaften des Gesteins verantwortlich sind. Diese Mineralien entstanden typischerweise während der anfänglichen Kristallisation des Magmas, aus dem das Gestein entstand.

Begleitmineralien hingegen sind Mineralien, die in einem Gestein in geringeren Mengen vorhanden sind und nicht für die wesentlichen Eigenschaften und Eigenschaften des Gesteins verantwortlich sind. Diese Mineralien können während der Kristallisation des Magmas entstanden sein oder durch Prozesse wie z. B. in das Gestein eingebracht worden sein, nachdem es erstarrt war Veränderung oder Metamorphose.

In magmatischen Gesteinen sind die primären Mineralien typischerweise die Mineralien, die während der anfänglichen Kristallisation des Magmas entstanden sind. Zu diesen Mineralien können Quarz, Feldspat, Pyroxen, Olivin und Amphibol, unter anderen. Zu den Begleitmineralien in magmatischen Gesteinen können Glimmer, Granate und Apatit, Unter anderem.

Die relativen Anteile von Primär- und Begleitmineralien in einem Gestein können Aufschluss über die Bedingungen, unter denen sich das Gestein gebildet hat, und über die Geschichte des Gesteins geben. Beispielsweise kann sich ein Gestein mit einem hohen Anteil an Begleitmineralien aus Magma gebildet haben, das langsam abgekühlt und erstarrt ist, oder es kann nach der Erstarrung erhebliche Veränderungen erfahren haben.