Direkt zum Inhalt

Lexikon der Geowissenschaften: Magmatite

Magmatite, magmatische Gesteine, Massengesteine (veraltet), durch Abkühlung aus einem Magma, das vom Ort seiner Bildung im Erdmantel oder in der tiefen Erdkruste aufsteigt, entstandene Gesteine. Nach der Tiefe ihrer Erstarrung unterscheidet man zwischen Plutoniten (plutonische Gesteine, Tiefengesteine), die unterhalb von einigen 100 m erkalten, und Vulkaniten (vulkanische Gesteine, Ergußgesteine), die ruhig oder – wenn das Magma reich an Gasen (H2O, CO2) ist – explosiv an die Erdoberfläche austreten. Dazwischen werden als Übergangstypen noch die Subvulkanite gestellt; sie erstarren oberflächennah und zeigen Gefügemerkmale sowohl von Plutoniten als auch von Vulkaniten. Mengenmäßig unbedeutend sind heute auf der Erde Impaktschmelzen (Suevit), die durch Einschläge von Meteoriten erzeugt werden. Infolge langsamer Abkühlung der Magmen sind Plutonite mit bloßem Auge erkennbar vollständig auskristallisiert oder holokristallin, während Vulkanite durch rasche Abkühlung eine feinkörnige bis dichte Grundmasse ausbilden, in welche variable Mengen gröberer, schon in der Tiefe gebildeter Kristalle (Einsprenglinge) eingebettet sind; dieses Gefüge wird als porphyrisch bezeichnet ( Abb. 1a , Abb. 1b

2 ). Bei Abschreckung kann eine Schmelze auch glasig erstarren, z.B. eine Basaltschmelze in Kontakt zu Meerwasser. Hochviskose, SiO2-reiche Schmelzen erstarren selbst bei langsamerer Abkühlung an der Erdoberfläche glasig (Obsidian). In Subvulkaniten tritt die feinkörnige Matrix zugunsten größerer Kristalle in den Hintergrund. Ganggesteine können selbst bei Erstarrung in größerer Tiefe noch Merkmale von Subvulkaniten oder gar Vulkaniten aufweisen, wenn sie geringmächtig sind, in kühles Nebengestein eindringen und daher rasch abkühlen.

Ein Magma besteht i.d.R. aus einer Schmelze und Kristallen sowie eventuell noch aus Gasblasen. Die weitaus meisten Schmelzen auf der Erde sind silicatisch mit SiO2-Gehalten zwischen ca. 40% und 75%. Außerdem gibt es carbonatische, sulfidische, oxidische und phosphatische Schmelzen. Die silicatischen Magmatite werden häufig unterschieden in ultramafisch oder ultrabasisch ( 45% SiO2), mafisch oder basisch (45-52% SiO2), intermediär (intermediäre Gesteine; 52-66% SiO2) und felsisch oder sauer (saure Gesteine; >66% SiO2). Zusammen mit den Gehalten der Alkalioxide (Na2O+K2O) dient der SiO2-Anteil zur Klassifizierung der Vulkanite im TAS-Diagramm. Die Klassifizierung der Plutonite erfolgt dagegen nach dem Mineralbestand im QAPF-Doppeldreieck und anderen Diagrammen. Auch auf der Grundlage von chemischen Analysen durchzuführende Normberechnungen eignen sich zur Klassifizierung der Magmatite.

Die meisten Magmatite werden aus nur wenigen Hauptmineralen (Hauptgemengteil) aufgebaut, und zwar insbesondere aus Quarz, Alkalifeldspat und Plagioklas, Biotit und Muscovit, Amphibolen (meist Hornblende), Pyroxenen, Olivin sowie Magnetit. In einem Gestein treten selten mehr als vier oder fünf Hauptminerale auf. Deren relative Häufigkeiten ( Abb. 2 ) sind eine Funktion der chemischen Zusammensetzung der Magmatite, die typischerweise acht bis zehn Hauptkomponenten umfaßt (SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3+FeO, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2O). Eine grobe Vorstellung über die Reihenfolge der Ausscheidung der Minerale vermittelt das Reaktionsprinzip nach Bowen.

Magmatite lassen sich i.d.R. nach der tektonischen Umgebung, in der sie auftreten, zu Magmen- oder Gesteinsassoziationen zusammenfassen; der Gesteinsname gibt darüber keinen Aufschluß. Konstruktive Plattenränder in den Ozeanen, z.B. der mittelatlantische Rücken, sind durch tholeiitische Basalte (tholeiitisch) und Gabbros als plutonisches Äquivalent gekennzeichnet. Innerhalb von mächtiger ozeanischer Kruste können die Basaltmagmen differenzieren bis zur Bildung geringer Volumina saurer Magmen. Auf Ozeaninseln innerhalb stabiler Platten wie Hawaii oder Réunion treten neben tholeiitischen auch alkalibasaltische Magmen auf. Die primären Basaltmagmen in Subduktionszonen differenzieren im fortgeschrittenen Stadium des Aufbaus eines Inselbogens oder aktiven Kontinentalrandes innerhalb der Kruste über Andesite zu Daciten und Rhyolithen, wobei in Inselbögen die SiO2-ärmeren Varietäten überwiegen, in aktiven Kontinentalrändern die intermediären Magmen. Tonalite und Granodiorite sind dort unter den Plutoniten besonders häufig; sie bauen Batholithe auf, die – wie an der Westküste des amerikanischen Doppelkontinents – Hunderte von Kilometern lang sein können. Kollisionszonen zwischen zwei kontinentalen Platten zeichnen sich durch granitischen Magmatismus aus; ein geologisch junges Beispiel dafür ist der Himalaja, ein älteres der Schwarzwald. In kontinentalen Riftzonen dominieren alkalireiche Magmatite. Die Vulkanite reichen von primären SiO2-untersättigten basaltischen Gesteinen (Basanite, Nephelinite) bis zu daraus durch Differenzierung entstandenen Phonolithen und Trachyten; als Beispiel sei der Oberrheingraben mit den benachbarten Vulkangebieten der Eifel, des Westerwaldes und des Vogelsberges genannt. Die äquivalenten Plutonite lassen sich in alten erodierten kontinentalen Riftzonen studieren, z.B. dem Oslograben. Magmatismus innerhalb stabiler kontinentaler Platten (Intraplattenmagmatimus) ist im Vergleich zum Ozeaninselvulkanismus seltener. In alten Kratonen findet man Kimberlite als ultramafische brekziöse Vulkanite; sie sind als primäre Träger von Diamant wichtig. Ohne erkennbare geotektonische Stellung ist auch ein Teil der A-Typ-Granite (Granit). Eine Übersicht über typische Hauptelementzusammensetzungen wichtiger Gesteinstypen zeigt die Tabelle .

Ob ein Magma als Vulkanit die Erdoberfläche erreicht oder als Plutonit in der Tiefe erstarrt, hängt von Parametern wie der Temperatur, dem Dichtekontrast zwischen Magma und umgebendem Gestein, dem Fluidgehalt und der Viskosität ab. Letztere ist eine Funktion der Struktur der Schmelze (Vernetzungsgrad der (Si,Al)O4-Tetraeder) und steigt für Silicatschmelzen mit zunehmendem SiO2-Gehalt stark an, z.B. um drei bis vier Zehnerpotenzen zwischen fluidfreien basaltischen Schmelzen mit 50% SiO2 und rhyolithischen Schmelzen mit 75% SiO2. Eine wasserfreie Rhyolithschmelze von 1000ºC hat z.B. eine Viskosität von ca. 107 Pa·s, vergleichbar der Konsistenz von kaltem Asphalt. Fluidarme Rhyolithe sind daher in der Natur selten, die SiO2-reichen Magmen bleiben vielmehr in der Tiefe als granitische Körper stecken. Die niedriger viskosen SiO2-armen Schmelzen (z.B. Basaltschmelzen an der Erdoberfläche ca. 50 Pa·s, am Entstehungsort im Erdmantel ca. 1-10 Pa·s; zum Vergleich: Wasser hat 10-3 Pa·s), die zudem heißer sind, fließen dagegen häufig an der Erdoberfläche aus. Zugabe von Wasser senkt die Viskosität der Silicatschmelzen stark und macht auch SiO2-reiche Schmelzen extrusionsfähig. Da andererseits die H2O-Löslichkeit mit fallendem Druck sinkt, wird sich in einer adiabatisch aufsteigenden Schmelze eine fluide Phase entwickeln, die sich an oder nahe der Erdoberfläche explosionsartig separieren kann. Klassifikation der Gesteine. [HGS]

Literatur: [1] Wimmenauer (1985): Petrographie der magmatischen und metamorphen Gesteine. – Stuttgart. [2] Basaltic Volcanism Study Project (1981): Basaltic Volcanism on the Terrestrial Planets. – New York.


Magmatite 1: a) grobkörniges Gefüge eines Plutonits (Granit) mit Orthoklas (Or), Plagioklas (Pl), Quarz (Q) und Biotit (Bi); b) porphyrisches Gefüge eines Vulkanits (Andesit) mit Einsprenglingen von Plagioklas (Pl), Hornblende (Hbl) und Biotit (Bi) in einer feinkörnigen Grundmasse. Magmatite 1:




Magmatite 2: ungefähre Häufigkeiten wichtiger Minerale in verschiedenen Magmatiten. Chemisch äquivalente Vulkanite und Plutonite stehen untereinander. Magmatite 2:

Magmatite (Tab.): typische Hauptelement-Zusammensetzungen einiger Magmatite. Magmatite (Tab.):

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
Redaktion

Landscape GmbH
Dipl.-Geogr. Christiane Martin
Nicole Bischof
Dipl.-Geol. Manfred Eiblmaier

Fachberater

Allgemeine Geologie
Prof. Dr. V. Jacobshagen, Berlin

Angewandte Geologie
Prof. Dr. H. Hötzl, Karlsruhe

Bodenkunde
Prof. Dr. H.-R. Bork, Potsdam

Fernerkundung
Prof. Dr. phil. M. Buchroithner, Dresden

Geochemie
Prof. Dr. W. Altermann, München

Geodäsie
Prof. Dr. K.-H. Ilk, Bonn

Geomorphologie
Prof. Dr. W. Andres, Frankfurt / Main

Geophysik
Prof. Dr. P. Giese, Berlin

Historische Geologie
Prof. Dr. H.-G. Herbig, Köln

Hydrologie
Prof. Dr. H.-J. Liebscher, Koblenz

Kartographie
Prof. Dr. W.G. Koch, Dresden

Klimatologie
Prof. Dr. Ch.-D. Schönwiese, Frankfurt / Main

Kristallographie
Prof. Dr. K. Hümmer, Karlsruhe

Landschaftsökologie
Dr. D. Schaub, Aarau, Schweiz

Meteorologie
Prof. Dr. G. Groß, Hannover

Mineralogie
Prof. Dr. G. Strübel, Gießen

Ozeanographie
Prof. Dr. J. Meincke, Hamburg

Petrologie
Dr. R. Hollerbach, Köln

Autoren

Allgemeine Geologie
Dipl.-Geol. D. Adelmann, Berlin
Dr. Ch. Breitkreuz, Berlin
Prof. Dr. M. Durand Delga, Avon, Frankreich
Dipl.-Geol. K. Fiedler, Berlin
Prof. Dr. V. Jacobshagen, Berlin
Dr. W. Jaritz, Burgwedel
Prof. Dr. H. Kallenbach, Berlin
Dr. J. Kley, Karlsruhe
Prof. Dr. M. Lemoine, Marli-le-Roi, Frankreich
Prof. Dr. J. Liedholz, Berlin
Prof. Dr. B. Meißner, Berlin
Dr. D. Mertmann, Berlin
Dipl.-Geol. J. Müller, Berlin
Prof. Dr. C.-D. Reuther, Hamburg
Prof. Dr. K.-J. Reutter, Berlin
Dr. E. Scheuber, Berlin
Prof. Dr. E. Wallbrecher, Graz
Dr. Gernold Zulauf, Frankfurt

Angewandte Geologie
Dr. A. Bohleber, Karlsruhe
Dipl.-Geol. W. Breh, Karlsruhe
Prof. Dr. K. Czurda, Karlsruhe
Dr. M. Eiswirth, Karlsruhe
Dipl.-Geol. T. Fauser, Karlsruhe
Prof. Dr.-Ing. E. Fecker, Karlsruhe
Prof. Dr. H. Hötzl, Karlsruhe
Dipl.-Geol. W. Kassebeer, Karlsruhe
Dipl.-Geol. A. Kienzle, Karlsruhe
Dipl.-Geol. B. Krauthausen, Berg / Pfalz
Dipl.-Geol. T. Liesch, Karlsruhe
R. Ohlenbusch, Karlsruhe
Dr. K. E. Roehl, Karlsruhe
Dipl.-Geol. S. Rogge, Karlsruhe
Dr. J. Rohn, Karlsruhe
Dipl.-Geol. E. Ruckert, Karlsruhe
Dr. C. Schnatmeyer, Trier
Dipl.-Geol. N. Umlauf, Karlsruhe
Dr. A. Wefer-Roehl, Karlsruhe
K. Witthüser, Karlsruhe
Dipl.-Geol. R. Zorn, Karlsruhe

Bodenkunde
Dr. J. Augustin, Müncheberg
Dr. A. Behrendt, Müncheberg
Dipl.-Ing. agr. U. Behrendt, Müncheberg
Prof. Dr. Dr. H.-P. Blume, Kiel
Prof. Dr. H.-R. Bork, Potsdam
Dr. C. Dalchow, Müncheberg
Dr. D. Deumlich, Müncheberg
Dipl.-Geoök. M. Dotterweich, Potsdam
Dr. R. Ellerbrock, Müncheberg
Prof. Dr. M. Frielinghaus, Müncheberg
Dr. R. Funk, Müncheberg
Dipl.-Ing. K. Geldmacher, Potsdam
Dr. H. Gerke, Müncheberg
Dr. K. Helming, Müncheberg
Dr. W. Hierold, Müncheberg
Dr. A. Höhn, Müncheberg
Dr. M. Joschko, Müncheberg
Dr. K.-Ch. Kersebaum
Dr. S. Koszinski, Müncheberg
Dr. P. Lentzsch, Müncheberg
Dr. L. Müller, Müncheberg
Dr. M. Müller, Müncheberg
Dr. T. Müller, Müncheberg
Dr. B. Münzenberger, Müncheberg
Dr. H.-P. Pior, Müncheberg
Dr. H. Rogasik, Müncheberg
Dr. U. Schindler, Müncheberg
Dipl.-Geoök. G. Schmittchen, Potsdam
Dr. W. Seyfarth, Müncheberg
Dr. M. Tauschke, Müncheberg
Dr. A. Ulrich, Müncheberg
Dr. O. Wendroth, Müncheberg
Dr. St. Wirth, Müncheberg

Fernerkundung
Prof. Dr. phil. M. Buchroithner, Dresden
Prof. Dr. E. Csaplovics, Dresden
Prof. Dr. C. Gläßer, Halle
Dr. G. Meinel, Dresden
Dr. M. Netzband, Dresden
Prof. Dr. H. Will, Halle

Geochemie
Prof. Dr. A. Altenbach, München
Prof. Dr. W. Altermann, München
Dr. St. Becker, Wiesbaden
Dr. A. Hehn-Wohnlich, Ottobrunn
P.D. Dr. St. Höltzl, München
Dr. M. Kölbl-Ebert, München
Dr. Th. Kunzmann, München
Prof. Dr. W. Loske, München
Dipl.-Geol. A. Murr, München
Dr. T. Rüde, München

Geodäsie
Dr.-Ing. G. Boedecker, München
Dr. W. Bosch, München
Dr. E. Buschmann, Potsdam
Prof. Dr. H. Drewes, München
Dr. D. Egger, München
Prof. Dr. B. Heck, Karlsruhe
Prof. Dr. K.-H. Ilk, Bonn
Dr. J. Müller, München
Dr. A. Nothnagel, Bonn
Prof. Dr. D. Reinhard, Dresden
Dr. Mirko Scheinert, Dresden
Dr. W. Schlüter, Wetzell
Dr. H. Schuh, München
Prof. Dr. G. Seeber, Hannover
Prof. Dr. M. H. Soffel, Dresden

Geomorphologie
Dipl. Geogr. K.D. Albert, Frankfurt / Main
Prof. Dr. W. Andres, Frankfurt / Main
Dipl. Geogr. P. Houben, Frankfurt / Main
Dr. K.-M. Moldenhauer, Frankfurt / Main
Dr. P. Müller-Haude, Frankfurt / Main
Dipl. Geogr. S. Nolte, Frankfurt / Main
Dr. H. Riedel, Wetter
Dr. J. B. Ries, Frankfurt / Main

Geophysik
Dr. G. Bock, Potsdam
Dr. H. Brasse, Berlin
Prof. Dr. P. Giese, Berlin
Prof. Dr. V. Haak, Potsdam
Prof. Dr. E. Hurtig, Potsdam
Prof. Dr. R. Meißner, Kiel
Prof. Dr. K. Millahn, Leoben, Österreich
Dr. F. R. Schilling, Potsdam
Prof. Dr. H. C. Soffel, München
Dr. W. Webers, Potsdam
Prof. Dr. J. Wohlenberg, Aachen

Geowissenschaft
Prof. Dr. J. Negendank, Potsdam

Historische Geologie / Paläontologie
Prof. Dr. W. Altermann, München
Dr. R. Becker-Haumann, Köln
Dr. R. Below, Köln
Dr. M. Bernecker, Erlangen
Dr. M. Bertling, Münster
Prof. Dr. W. Boenigk, Köln
Dr. A. Clausing, Halle
Dr. M. Grigo, Köln
Dr. K. Grimm, Mainz
Prof. Dr. Gursky, Clausthal-Zellerfeld
Dipl.-Geol. E. Haaß, Köln
Prof. Dr. H.-G. Herbig, Köln
Dr. I. Hinz-Schallreuther, Berlin
Dr. D. Kalthoff, Bonn
Prof. Dr. W. von Königswald, Bonn
Dr. habil R. Kohring, Berlin
E. Minwegen, Köln
Dr. F. Neuweiler, Göttingen
Dr. S. Noé, Köln
Dr. S Nöth, Köln
Prof. Dr. K. Oekentorp, Münster
Dr. S. Pohler, Köln
Dr. B. Reicherbacher, Karlsruhe
Dr. H. Tragelehn, Köln
Dr. S. Voigt, Köln
Dr. H. Wopfner, Köln

Hydrologie
Dr. H. Bergmann, Koblenz
Prof. Dr. K. Hofius, Boppard
Prof. Dr. H.-J. Liebscher, Koblenz
Dr. E. Wildenhahn, Vallendar
Dr. M. Wunderlich, Brey

Kartographie
Prof. Dr. J. Bollmann, Trier
Dipl. Geogr. T. Bräuninger, Trier
Prof. Dr. phil. M. Buchroithner, Dresden
Dr. G. Buziek, Hannover
Prof. Dr. W. Denk, Karlsruhe
Dr. D. Dransch, Berlin
Dipl. Geogr. H. Faby, Trier
Dr. K. Großer, Leipzig
Dipl. Geogr. F. Heidmann, Trier
Prof. Dr. K.-H. Klein, Wuppertal
Prof. Dr. W. Koch, Dresden
Prof. Dr. S. Meier, Dresden
Dipl. Geogr. A. Müller, Trier
Prof. Dr. J. Neumann, Karlsruhe
Prof. Dr. K. Regensburger, Dresden
Dipl.-Ing. Ch. Rülke, Dresden
Dr. W. Stams, Dresden
Prof. Dr. K.-G. Steinert, Dresden
Dr. P. Tainz, Trier
Dr. A.-D. Uthe, Berlin
Dipl. Geogr. W. Weber, Trier
Prof. Dr. I. Wilfert, Dresden
Dipl.-Ing. D. Wolff, Wuppertal

Kristallographie
Dr. K. Eichhorn, Karlsruhe
Prof. Dr. K. Hümmer, Karlsruhe
Prof. Dr. W. E. Klee, Karlsruhe
Dr. G. Müller-Vogt, Karlsruhe
Dr. E. Weckert, Karlsruhe
Prof. Dr. H.W. Zimmermann, Erlangen

Lagerstättenkunde
Dr. W. Hirdes, D-53113 Bonn
Prof. Dr. H. Flick, Marktoberdorf
Dr. T. Kirnbauer, Wiesbaden
Prof. Dr. W. Proschaska, Leoben, Österreich
Prof. Dr. E. F. Stumpfl, Leoben, Österreich
Prof. Dr. Thalhammer, Leoben, Österreich

Landschaftsökologie
Dipl. Geogr. St. Meier-Zielinski, Basel, Schweiz
Dipl. Geogr. S. Rolli, Basel, Schweiz
Dr. D. Rüetschi, Basel, Schweiz
Dr. D. Schaub, Frick, Schweiz
Dipl. Geogr. M. Schmid, Basel, Schweiz

Meteorologie und Klimatologie
Dipl. Met. K. Balzer, Potsdam
Dipl.-Met. W. Benesch, Offenbach
Prof. Dr. D. Etling, Hannover
Dr. U. Finke, Hannover
Prof. Dr. H. Fischer, Karlsruhe
Prof. Dr. M. Geb, Berlin
Prof. Dr. G. Groß, Hannover
Prof. Dr. Th. Hauf, Hannover
Dr. habil. D. Heimann,
Oberpfaffenhofen / Weßling
Dr. C. Lüdecke, München
Dipl. Met. H. Neumeister, Potsdam
Prof. Dr. H. Quenzel, München
Prof. Dr. U. Schmidt, Frankfurt / Main
Prof. Dr. Ch.-D. Schönwiese, Frankfurt / Main
Prof. Dr. W. Wehry, Berlin

Mineralogie
Prof. Dr. G. Strübel, Gießen

Ozeanographie
Prof. Dr. W. Alpers, Hamburg
Dr. H. Eicken, Fairbanks, Alaska, USA
Dr. H.-H. Essen, Hamburg
Dr. E. Fahrbach, Bremerhaven
Dr. K. Kremling, Kiel
Prof. Dr. J. Meincke, Hamburg
Dr. Th. Pohlmann, Hamburg
Prof. Dr. W. Zahel, Hamburg

Petrologie
Dr. T. Gayk, Köln
Dr. R. Hollerbach, Köln
Dr. R. Kleinschrodt, Köln
Dr. R. Klemd, Bremen
Dr. M. Schliestedt, Hannover
Prof. Dr. H.-G. Stosch, Karlsruhe

Partnervideos