Mineralbestand in vulkanischen Ergüssen

[uwe]

Wieso ist eigentlich der Mineralbestand in vulkanischen Gesteinen so unterschiedlich. Während bei einigen die Lava oder die Tuffe außer einigen mitgerissenen Augit - oder Olivinkörnern nichts bietet, andere wenigstens einige Zeolithe enthalten, bringen die vulkanischen Auswürfe z B. der Eifelvulkane bekanntermaßen eine Vielzahl verschiedener, attraktiver Minerale.

Ist hier nur die Zusammensetzung der Lava entscheidend oder spielt hier auch die Art bzw. das Verhalten des Vulkanes während der Eruption eine Rolle ?

Uwe

[smoeller]

Hallo,

Natürlich spielen mehrere Faktoren eine Rolle:

1. Die primäre Zusammensetzung des Magmas, das in die Magmenkammer einströmt (ein Phonolith hat natürlich eine andere Zusammensetzung und damit auch einen anderen Mineralbestand als ein Basalt).

2. Die Kristallisationsabfolge: Größere Einsprenglinge sind in der Regel immer die zuerst auskristallisierten Minerale. Zuerst kristallisiert z.B. meist Erz (v.a. Magnetit), später dann entweder Augit vor Olivin oder Olivin vor Augit (seltener Plagioklas vor Augit), daher bilden diese die Einsprenglinge in Basalten. Plagioklas kristallisiert meist zuletzt und kommt dann nur in der feinen Grundmasse vor. Die Abfolge hängt von der Tiefe der Kristallisation und der Temperatur ab.

3. Die Vorgänge in der Magmakammer: Je länger das Magma in der Kammer unter gleichbleibenden Bedingungen verbleibt, desto länger haben Kristalle Zeit, zu wuchsen. Es bilden sich am Boden Anreicherungen der Frühkristallisate (z.B. Magnetit- oder Chromitlagerstätten), während auch von den Wänden her Kristalle wachsen. Dadurch werden dem Magma Substanzen entzogen, die Zusammensetzung geändert. Die Auswürflinge des Laacher Sees in der Eifel sind Stücke vom Rand der Magmakammer.

4. Assimilation von Bestandteilen: Noch in der Magmakammer oder beim Aufstieg kann das Magma Teile des Nebengesteins aufschmelzen und dadurch seine Zusammensetzung verändern. Insbesondere geschieht dies bei Kalksteinen oder Mergeln. So sind bei Bötzingen im Kaiserstuhl Mergel/Kalksteine im Untergrund in den Phonolith gelangt, was zur Kristallisation von Wollastonit im Phonolith führte. Auf Lipari gibt es Dacite, die Gneise assimilierten, sie Führen Granat, Cordierit und Sillimanit.

5. Mitreißen von Xenolithen beim Aufstieg
Im Gegensatz zu Xenolithen (v.a. Peridotit) aus dem Erdmantel oder solchen aus der tieferen Kruste, die meist unverändert bleiben, oder solchen, die von früheren Ausbrüchen anderer Zusammensetzung in derselben Magmakammer herrühren, sind Fremdgesteinseinschlüsse, die beim Aufstieg in die Magma fallen, meist einer deutlichen Metamorphose (Umwandlung durch Temperatur (hier vor allem) und Druck ohne Stoffaustausch) und/oder Metasomatose (Umwandlung mit Stoffaustausch) unterworfen. Metamorphose spielte bei den Xenolithen der Eifel eine Rolle, hier wurden Tonfetzen quasi gebrannt, es entstanden typische Minerale der Thermometamorphose wie Pyroxene, Mullit, Korund, Topas. Metasomatose gab es z.B. im Kaiserstuhl. Habe letztes Jahr einen Gneiszeolith gefunden, da war durch den Phonolith der Quarz herausgezogen, der Biotit tw. in Erz und Korund/Spinell umgewandelt, Aegirin gewachsen und der Feldspat in Zeolithe und Calcit zersetzt.

6. Gas: Die Entwicklung von Gasblasen hängt von der Geschwindigkeit des Aufstiegs und  der Viskosität der Lava (= entgastes Magma) ab. Auch die Dicke der Lavaströme hat einen Einfluß auf die Stabilität von Gasblasen. Letztlich sind zähere Magmen (z.B. Phonolith) eher dazu in der Lage, Gasblasen zu halten als dünnflüssigere Laven (z.B. Basalte auf Hawaii). Das Gas verspürt beim Aufstieg durch eine honig- bis teigartige Masse einfach mehr Widerstand wie durch eine Öl- bis wasserartige Lava. Ein dickerer Strom verliert natürlich im unteren Teil weniger Gasblasen (sie kommen einfach nicht durch bis zur Oberfläche) als ein nur wenige cm oder m dicker. Phonolithe und Dacite sind in der Tat ein großes Problem wegen der Zähigkeit der Magmen. Oft muss beim Ausbruch der Schlot freigeräumt werden, der Berg explodiert. Dabei spielt auch eine Rolle, dass das Gas beim Aufstieg nicht ausströmt, sondern in der Lava bleibt und diese aufschäumen lässt, was den Druck ansteigen lässt.

7. Vorhandensein von Elementen
Schließlich spielt natüprlich auch eine Rolle, was in der Lava vorhanden ist. Seltene Minerale können sich in Hohlräumen natürlich nur bilden, wenn in dem umgebenden Gestein die dafür notwendigen Bausteine vorhanden sind. Basalte, aber auch Basanite und Tephrite (die in D verbreitetsten Eruptivgesteine) sind recht arm an Elementen, die mobilisiert werden können. Es entstehen vor allem Mnerale, die Ca, Na, K, Mg, Si enthalten, daneben sind auch Ti und P manchmal angereichert. Phonolithe hingegen haben ein größeres Spektrum, hier können auch Minerale entstehen, die Ti, Zr, Nb, Ta, Sr, Ba u.a. führen. Typische Minerale in Hohlräumen der erstgenannten Gesteine sind Calcit, Aragonit und als Zeolithe Phillipsit, Chabasit, Offretit und Faujasit. Im Falle der Phonolithe kommen in Drusen oft Natrolith, Thomsonit, Mesolith, Calcit, Strontianit zur Abscheidung, neben anderen.Noch deutlicher wird dies, nimmt man die höher temperierten Pneumatolytischen Bildungen.

Glück Auf!
Smoeller

[uwe]

Danke Sebastian für die ausführliche Antwort.

Ich habe noch eine Frage zu den Gasblasen. Kann das enthaltene Gas bei Abkühlung manchmal auch Kristalle bilden oder bleiben die Blasen immer leer, wie man das oft in Lavabrocken beobachten kann ?

Uwe

[smoeller]

Hallo Uwe,

Es kommt immer auf die Zusammensetzung an. Vulkanische Gase können durchaus Mineralien absetzen, z.B. Schwefelkristalle an aktiven Vulkanen. Auch pneumatolytische Mineralbildungen auf Klüften in den Lavaströmen sind letztendlich auf überkritische Fluide (Fluid ist ein Zustand, in dem es einen ständigen Wechsel von flüssig und gasförmig gibt) zurückzuführen. In den Gasblasen sind es letztendlich aber hydrothermale Wässer, die durch das Gestein dringen. Möglich ist letztlich aber auch, dass in dem eingeschlossenen Gas vorhandener Wasserdampf bei der Abkühlung kondensiert und zu den Hydrothermen beiträgt. Die Herkunft der Hydrothermen ist aber komplizierter. Zum Teil ist es sicher auf Spalten eindringendes Oberflächenwasser, zum Teil Wasser aus der Lava, das bei der Abkühlung frei wird.

Glück Auf!
Smoeller

[Krizu]

Hallo,

prinzipiell ist Sebastians Antwort richtig, aber ;-) :
Gase wiegen rund 1g/l - ja es gibt Abweichungen H2 wiegt 2g/22l und SF6 wiegt viel mehr - und Mineralien liegen bei einigen g/ml. Also kann der Kristall nur etwa 1/1000 der Gasblase gross sein.

Bei den Fumarolen macht es der Gasstrom und die Zeit.

MfG

Frank

[uwe]

Also je älter die Lava, um so größer die Wahrscheinlichkeit kristalline Minerale zu finden - sehe ich das so richtig ?

Uwe

PS.: Das von Sebastian und Frank gesagte sollte zusammengefaßt und ins Lexikon eingetragen werden.

[Krizu]

Hallo,

so einfach sehe ich die Sache nicht:
Ich war gerade auf La Palma. Du läufst da die verschiedensten Vilkane ab, aber z.B. Augit habe ich nur am Observatorium in roter Asche gefunden, Hornblende lag in einem anderen LAvafeld, Xenolite in der Nähe von El Pilar usw. Wichtiger als das Alter ist somit der Ausbruch (Hayne fand ich am besten in der Eifel im unteren Bereich der Grobfraktion des Ausbruchs) und die Chemie. Richtig ist deine Aussage mit Sicherheit für sekundäre Sache.

MfG

Frank