Magmatite ozeanischer Platten

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Hintergrund der Hausarbeit

2 Geologische Grundlagen
2.1 Schalenbau der Erde

3 Magmatite
3.1 Grundlagen
3.2 Basalt
3.2.1 Genese
3.2.2 Zusammensetzung
3.2.3 Vorkommen
3.2.4 Verwendung

4 Ozeanische Kruste
4.1 Aufbau
4.2 Untersuchungsmethoden

5 Mittelozeanische Rücken
5.1 Grundlagen
5.2 Sea-Floor-Spreading

6 Der Basalt AV 034
6.1 Bewertungskriterien
6.2 Aussehen und Beschaffenheit
6.3 Zusammensetzung
6.4 Herkunft

Abbildungsverzeichnis

1 Streckeisen-Diagramm fur Vulkanite

2 Seismische Untersuchungen

3 Mittelozeanische Rucken

4 Entstehung von Kissen-Laven

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 über seine Herkunft und Geschichte zu erfahren.

Im Rahmen der Aufgabenstellung war es nicht möglich weiterfuhrende Gesteinsanalysen vorzunehmen, da nicht die Mittel bestanden, Dunnschliffe 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 weiterfuhrenden Untersuchungen und Informationen fur eine kon­krete geologische Klassifikation unerlaßlich sind, wurde der Schwerpunkt die­ser Arbeit auf theoretische Aspekte gelegt, wobei insbesondere die Theorie der plattentektonischen Zusammenhönge im Vordergrund steht.

2 Geologische Grundlagen

2.1 Schalenbau der Erde

Nach den heutigen Vorstellungen ist der Erdkorper schalenartig aufgebaut. Man unterscheidet aufgrund geophysikalischer & chemischer Eigenschaften und Materiezustanden: Innerer/Außerer Kern, Unterer/Oberer Mantel und darauf „schwimmend“ die dunne 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 Diskontinuitaten mar­kiert; Bereiche bestimmter Erdtiefe, in denen sich eine sprunghafte Laufzeit- veranderung seismischer Wellen feststellen lößt.

För 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 ermöglichen.

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. für jedes Ergußgestein gibt es ein Tiefengesteinäquivalent. Die Zuordnung der einzelnen Gesteine erfolgt uber ihre chemische Zusammensetzung, den geologischen Entstehungsort und das daraus resultierende Gesteinsgefuäge.

Magma, welches auf der Erdoberfläche bzw. oberflächennah erstarrt und meist mittel- bis feinkärnig ist, wird als Vulkanit klassifiziert. Vulkanite ent­stehen durch an die Erdoberflaäche dringende Magmen und käonnen submarin (,,im Wasser“) oder subaerisch („auf dem Land“) entstehen.

Plutonite entstehen aus Magmen, welche in der Tiefe erstarren und sind meist mittel- bis grobkoärnig, weil ihre Mineralien durch die sehr langsame Abkuhlung des Magmakärpers gut auskristallisieren kännen.

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

3.2 Basalt

3.2.1 Genese

Die zu den Vulkaniten zaählenden Basalte entstehen durch aufsteigende kiesel­säurearme silikatische Schmelzen des Oberen Mantels, die an der Erdober- fläache oder aber oberflaächennah abkuählen und erstarren.

Durch den direkten Luft- oder Wasserkontakt erkaltet die Oberflache der Schmelze sehr schnell, so daß nur wenige bis keine Kristalle gebildet werden koännen.

Die Hauptmasse der Schmelze kühlt dagegen wesentlich langsamer ab, so daß sich z.T. Kristalle bilden können, die dann später im erstarrten Gestein als Einsprenkelungen zu sehen sind.

Mitgeführte Gase können zur Bildung von Hohlräumen in dem entstehen­den Basalt fuhren, diese können später durch Sekundarminerale (z.B. Achat) verfullt werden.

Charakteristisch ist die säulige Ausbildung erkalteter Basalte, plattige Ausfuöhrungen treten nur selten auf.

3.2.2 Zusammensetzung

Basalte sind meist dunkelgrau bis schwarz und enthalten Einsprenkelungen, wie z.B. Feldspate, Alkalifeldspöte, Quarz und Feldspatvertreter. Nebenbe­standteile können Pyroxene, Olivin, Biotit, Magnetit, Apatit und andere Minerale sein.

Basalte sind sehr feinkörnig und von dichter Beschaffenheit im Gegensatz zum eher grobkornigen Gabbro, der als tiefenerstarrtes Aquivalent zum Ba­salt zu sehen ist.

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

3.2.3 Vorkommen

Basalt ist von allen Vulkanitgesteinen am weitesten verbreitet. Da basaltische Laven wegen ihres geringen Kieselsöuregehalts sehr dunnflußig und fließföhig sind, bilden sie als Folge von Spaltenergussen höufig ausgedehnte Decken, die sogenannten Plateaubasalte. Diese können eine Möchtigkeit von uber 1000 m erreichen und finden sich z.B. in Indien (Dekkanbasalte) und Südafrika (Karrobasalte).

Eine besondere Bedeutung kommt den Basalten der Mittelozeanischen Rücken 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).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Streckeisen-Diagramm für Vulkanite

Regional bedeutende Vorkommen von Basalten in Deutschland finden sich z.B. im Westerwald (Vogelsberg) und im Schwarzwald (Kaiserstuhl).

3.2.4 Verwendung

In der Industrie finden Basalte häufig als Schottermaterial Verwendung, aber auch als Betonbeimischung oder für Dämmstoffe.

Als Pflastersteine sind sie hingegen gänzlich ungeeignet. Bei Näße erwiesen sie sich als rutschig.

4 Ozeanische Kruste

4.1 Aufbau

Die ozeanische Kruste ist von oben nach unten in vier Schichten gegliedert.

- Schicht 1 - Tiefseesedimente
- Schicht 2 - Basalt (zumeist Kissen-Lava)
- Schicht 3 - Ganggesteine (Sheeted Dikes^[1] )
- Schicht 4 - Gabbro

Diese Informationen wurden mit speziellen Untersuchungsmethoden ge­wonnen (s.a. Kapitel 4.2).

In der Literatur werden manchmal die Tiefseesedimente noch in unver- festigte und verfestigte Sedimente unterteilt. Der Einfachheit halber wird diese Trennung hier aber nicht vorgenommen.

Auf den Mittelozeanischen Rücken (s.a. Kapitel 5) selbst liegen wenig oder gar keine Sedimente, da dort die Kruste noch zu jung ist bzw. gerade erst gebildet wurde.

4.2 Untersuchungsmethoden

Die Erkenntnisse über den Aufbau ozeanischer Kruste stutzen sich im we­sentlichen auf zwei Untersuchungsmethoden.

Durch Tiefseebohrungen kann man die verschiedenen Schichten und das Material bestimmen. Allerdings ist nicht überall eine Bohrung möglich, da z.B. der Abstand zwischen Ozeanboden und Meeresspiegel zu groß ist. Dafur setzt man sogenannte „seismische Untersuchungen“ ein.

Bei seismischen Untersuchungen lüßt man im Meereswasser eine Spreng­ladung detonieren. Mit speziellen Empfangern zeichnet man die Explosions­Schallwellen auf und kann anhand der Daten Tiefe und Material einer Schicht bestimmen (s.Abb.2).

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^[1] gangförmige Intrusionen