Magmatite ozeanischer Platten Anke Lederer  

Inhaltsverzeichnis

1  Einleitung  2

1.1  Hintergrund der Hausarbeit  2

2  Geologische Grundlagen  2

2.1  Schalenbau der Erde  2

3  Magmatite  3

3.1  Grundlagen  3

3.2  Basalt  3

3.2.1  Genese  3

3.2.2  Zusammensetzung  4

3.2.3  Vorkommen  4

3.2.4  Verwendung  6

4  Ozeanische Kruste  7

4.1  Aufbau  7

4.2  Untersuchungsmethoden  7

5  Mittelozeanische R ucken  8

5.1  Grundlagen  8

5.2  Sea-Floor Spreading  9

6  Der Basalt AV 034  12

6.1  Bewertungskriterien  12

6.2  Aussehen und Beschaffenheit  12

6.3  Zusammensetzung  12

6.4  Herkunft  13

  Abbildungsverzeichnis  

1  Streckeisen-Diagramm f ur Vulkanite  5

2  Seismische Untersuchungen  8

3  Mittelozeanische R ucken  11

4  Entstehung von Kissen-Laven  14

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1 Einleitung

1.1 Hintergrund der Hausarbeit

Die nachfolgende Arbeit befaßt sich mit der Genese, Zusammensetzung, Vorkommen und Verwendung von Basalten. Insbesondere wird der vorliegende Basalt (AV034) genauer betrachtet und versucht, etwas ¨ uber seine Herkunft und Geschichte zu erfahren.

Im Rahmen der Aufgabenstellung war es nicht m¨ oglich weiterf¨ uhrende Gesteinsanalysen vorzunehmen, da nicht die Mittel bestanden, D¨ unnschliffe zu erstellen bzw. eine radiometrische Altersbestimmung (basierend auf dem Zerfall radioaktiver Isotope) vorzunehmen. Ebenso war der Fundort unbekannt und es lag nur eine Probe des Gesteins vor.

Da solche weiterf¨ uhrenden Untersuchungen und Informationen f¨ ur eine konkrete geologische Klassifikation unerl¨ aßlich sind, wurde der Schwerpunkt dieser Arbeit auf theoretische Aspekte gelegt, wobei insbesondere die Theorie der plattentektonischen Zusammenh¨ ange im Vordergrund steht.

2 Geologische Grundlagen

2.1 Schalenbau der Erde

Nach den heutigen Vorstellungen ist der Erdk¨ orper schalenartig aufgebaut. Man unterscheidet aufgrund geophysikalischer & chemischer Eigenschaften und Materiezust¨ anden: Innerer/ ¨ Außerer Kern, Unterer/Oberer Mantel und darauf ” schwimmend“ die d¨ unne Schicht der Erdkruste, die noch einmal in Unter- und Oberkruste unterteilt ist.

Man unterscheidet weiterhin ozeanische und kontinentale Kruste, die sich in ihrem spezifischen Gewicht, Chemismus und auch in ihrer Dicke unterscheiden (s.a. Kapitel 5).

Die Grenzen der einzelnen Zonen werden durch Diskontinuit¨ aten markiert; Bereiche bestimmter Erdtiefe, in denen sich eine sprunghafte Laufzeitver¨ anderung seismischer Wellen feststellen l¨ aßt.

F¨ ur den im weiteren Verlauf dieser Arbeit besprochenen Basalt ist insbesondere der Obere Erdmantel von Bedeutung, da aus ihm die aufsteigenden Magmen stammen, die eine Basaltentstehung erm¨ oglichen.

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3 Magmatite

3.1 Grundlagen

Magmatite sind Gesteine, die durch Erstarrung einer silikatischen Schmelze, dem sogenannten Magma, entstehen. Man unterscheidet grob zwischen drei magmatischen Gesteinsgruppen:

• Vulkanite (Ergußgesteine)

• Lamprophyre (Ganggesteine)

• Plutonite (Tiefengesteine)

Der Chemismus der Vulkanite gleicht weitestgehend dem der Plutonite, d.h. f¨ ur jedes Ergußgestein gibt es ein Tiefengestein¨ aquivalent. Die Zuordnung der einzelnen Gesteine erfolgt ¨ uber ihre chemische Zusammensetzung, den

geologischen Entstehungsort und das daraus resultierende Gesteinsgef¨ uge.

Magma, welches auf der Erdoberfl¨ ache bzw. oberfl¨ achennah erstarrt und meist mittel- bis feink¨ ornig ist, wird als Vulkanit klassifiziert. Vulkanite entstehen durch an die Erdoberfl¨ ache dringende Magmen und k¨ onnen submarin ( ” im Wasser“) oder subaerisch ( ” auf dem Land“) entstehen.

Plutonite entstehen aus Magmen, welche in der Tiefe erstarren und sind meist mittel- bis grobk¨ ornig, weil ihre Mineralien durch die sehr langsame Abk¨ uhlung des Magmak¨ orpers gut auskristallisieren k¨ onnen.

Zur Bildung von Ganggesteinen kommt es im Bereich zwischen einer tiefliegenden Magmakammer und der Erdober߬ ache. Sie besitzen somit eine Zwischenstellung zwischen Vulkaniten und Plutoniten.

3.2 Basalt

3.2.1 Genese

Die zu den Vulkaniten z¨ ahlenden Basalte entstehen durch aufsteigende kiesels¨ aurearme silikatische Schmelzen des Oberen Mantels, die an der Erdoberfl¨ ache oder aber oberfl¨ achennah abk¨ uhlen und erstarren. Durch den direkten Luft- oder Wasserkontakt erkaltet die Oberfl¨ ache der Schmelze sehr schnell, so daß nur wenige bis keine Kristalle gebildet werden k¨ onnen.

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Die Hauptmasse der Schmelze k¨ uhlt dagegen wesentlich langsamer ab, so daß sich z.T. Kristalle bilden k¨ onnen, die dann sp¨ ater im erstarrten Gestein als Einsprenkelungen zu sehen sind.

Mitgef¨ uhrte Gase k¨ onnen zur Bildung von Hohlr¨ aumen in dem entstehenden Basalt f¨ uhren, diese k¨ onnen sp¨ ater durch Sekund¨ arminerale (z.B. Achat) verf¨ ullt werden.

Charakteristisch ist die s¨ aulige Ausbildung erkalteter Basalte, plattige Ausf¨ uhrungen treten nur selten auf.

3.2.2 Zusammensetzung

Basalte sind meist dunkelgrau bis schwarz und enthalten Einsprenkelungen, wie z.B. Feldsp¨ ate, Alkalifeldsp¨ ate, Quarz und Feldspatvertreter. Nebenbe-standteile k¨ onnen Pyroxene, Olivin, Biotit, Magnetit, Apatit und andere Minerale sein.

Basalte sind sehr feink¨ ornig und von dichter Beschaffenheit im Gegensatz zum eher grobk¨ ornigen Gabbro, der als tiefenerstarrtes ¨ Aquivalent zum Basalt zu sehen ist.

Ihrem Chemismus nach befinden sie sich im Feld 10 des Streckeisen-Diagramms (s.Abb.1).

3.2.3 Vorkommen

Basalt ist von allen Vulkanitgesteinen am weitesten verbreitet. Da basaltische Laven wegen ihres geringen Kiesels¨ auregehalts sehr d¨ unnfl¨ ußig und fließf¨ ahig sind, bilden sie als Folge von Spaltenerg¨ ussen h¨ aufig ausgedehnte Decken, die sogenannten Plateaubasalte. Diese k¨ onnen eine M¨ achtigkeit von ¨ uber 1000

m erreichen und finden sich z.B. in Indien (Dekkanbasalte) und S¨ udafrika (Karrobasalte).

Eine besondere Bedeutung kommt den Basalten der Mittelozeanischen R¨ ucken zu. An ihnen konnte in den 60er Jahren erstmals der wissenschaftliche Nachweis des Sea-Floor-Spreading durch die Entdeckung des magnetischen Streifenmusters des Ozeanbodens erbracht und damit die Theorie der Plattentektonik bewiesen werden. (s.a. Kapitel 5.2).

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