Igneous Rock

Igneous-Gesteine werden nach Vorkommensart, Textur, Mineralogie, chemischer Zusammensetzung und Geometrie von klassifiziert der magmatische Körper.

Die Klassifizierung der vielen Arten magmatischer Gesteine kann wichtige Informationen über die Bedingungen liefern, unter denen sie sich gebildet haben. Zwei wichtige Variablen für die Klassifizierung von magmatischen Gesteinen sind die Partikelgröße, die weitgehend von der Abkühlungsgeschichte abhängt, und die Mineralzusammensetzung des Gesteins. Feldspate, Quarze oder Feldspathoide, Olivine, Pyroxene, Amphibole und Glimmer sind wichtige Mineralien bei der Bildung fast aller magmatischen Gesteine und für die Klassifizierung dieser Gesteine von grundlegender Bedeutung. Alle anderen vorhandenen Mineralien gelten in fast allen magmatischen Gesteinen als nicht essentiell und werden als akzessorische Mineralien bezeichnet. Arten von magmatischen Gesteinen mit anderen essentiellen Mineralien sind sehr selten, umfassen jedoch Karbonatite, die essentielle Karbonate enthalten.

In einer vereinfachten Klassifizierung werden magmatische Gesteinsarten anhand der Art des vorhandenen Feldspats und des Vorhandenseins getrennt oder Abwesenheit von Quarz und in Gesteinen ohne Feldspat oder Quarz die Art der vorhandenen Eisen- oder Magnesiummineralien. Quarzhaltige Gesteine (Kieselsäure in der Zusammensetzung) sind mit Kieselsäure übersättigt. Gesteine mit Feldspathoiden sind mit Kieselsäure untergesättigt, da Feldspathoide nicht in einer stabilen Assoziation mit Quarz koexistieren können. diejenigen mit Kristallen, die zu klein sind, um gesehen zu werden, werden als aphanitisch bezeichnet. Im Allgemeinen impliziert Phanerit einen aufdringlichen Ursprung; aphanitisch und extrusiv.

Ein magmatisches Gestein mit größeren, deutlich erkennbaren Kristallen, die in eine feinkörnigere Matrix eingebettet sind, wird als Porphyr bezeichnet. Eine porphyritische Textur entwickelt sich, wenn einige der Kristalle zu einer beträchtlichen Größe wachsen, bevor die Hauptmasse des Magmas als feinkörnigeres, gleichmäßiges Material kristallisiert.

Igneöse Gesteine werden anhand der Textur und Zusammensetzung klassifiziert. Die Textur bezieht sich auf die Größe, Form und Anordnung der Mineralkörner oder Kristalle, aus denen das Gestein besteht.

Textur

Textur ist ein wichtiges Kriterium für die Benennung von Vulkangesteinen. Die Textur von Vulkangesteinen, einschließlich der Größe, Form, Ausrichtung und Verteilung von Mineralkörnern und der Beziehungen zwischen den Körnern, bestimmt, ob das Gestein als Tuffstein, pyroklastische Lava oder einfache Lava bezeichnet wird. Die Textur ist jedoch nur ein untergeordneter Teil der Klassifizierung von Vulkangesteinen, da meistens chemische Informationen aus Gesteinen mit extrem feinkörniger Grundmasse oder aus Luftfalltuffen gewonnen werden müssen, die aus Vulkanasche gebildet werden können.

Texturkriterien sind weniger kritisch bei der Klassifizierung von intrusiven Gesteinen, bei denen die meisten Mineralien mit bloßem Auge oder zumindest mit einer Handlinse, einer Lupe oder einem Mikroskop sichtbar sind. Plutonische Gesteine neigen auch dazu, weniger strukturell variiert zu werden und weniger dazu zu neigen, charakteristische Strukturgewebe zu zeigen. Texturbegriffe können verwendet werden, um verschiedene intrusive Phasen großer Plutons zu unterscheiden, beispielsweise porphyritische Ränder zu großen intrusiven Körpern, Porphyrvorräten und subvulkanischen Deichen. Die mineralogische Klassifizierung wird am häufigsten zur Klassifizierung von plutonischen Gesteinen verwendet. Chemische Klassifizierungen werden bevorzugt, um Vulkangesteine zu klassifizieren, wobei Phenokristallspezies als Präfix verwendet werden, z. „Olivin-tragender Pikrit“ oder „Orthoklas-phyrischer Rhyolith“.

Mineralogische Klassifizierung

Die IUGS empfiehlt, magmatische Gesteine nach Möglichkeit nach ihrer Mineralzusammensetzung zu klassifizieren. Dies ist für grobkörniges intrusives magmatisches Gestein unkompliziert, erfordert jedoch möglicherweise die Untersuchung dünner Schnitte unter einem Mikroskop auf feinkörniges Vulkangestein und ist für glasartiges Vulkangestein möglicherweise unmöglich. Das Gestein muss dann chemisch klassifiziert werden.

Die mineralogische Klassifizierung eines intrusiven Gesteins beginnt mit der Bestimmung, ob das Gestein ultramafisch, karbonatitisch oder lamprophyr ist.Ein ultramafisches Gestein enthält mehr als 90% eisen- und magnesiumreiche Mineralien wie Hornblende, Pyroxen oder Olivin. Diese Gesteine haben ein eigenes Klassifizierungsschema. Ebenso werden Gesteine, die mehr als 50% Carbonatmineralien enthalten, als Karbonatite klassifiziert, während Lamprophyre seltene ultrapotassische Gesteine sind. Beide werden anhand detaillierter Mineralogie weiter klassifiziert.

In den allermeisten Fällen weist das Gestein eine typischere Mineralzusammensetzung mit signifikanten Quarzen, Feldspaten oder Feldspathoiden auf. Die Klassifizierung basiert auf den Prozentsätzen von Quarz, Alkalifeldspat, Plagioklas und Feldspathoid aus dem Gesamtanteil des Gesteins, der aus diesen Mineralien besteht, wobei alle anderen vorhandenen Mineralien ignoriert werden. Diese Prozentsätze platzieren das Gestein irgendwo im QAPF-Diagramm, das häufig sofort den Gesteinstyp bestimmt. In einigen Fällen, wie dem Diorit-Gabbro-Anorthit-Feld, müssen zusätzliche mineralogische Kriterien angewendet werden, um die endgültige Klassifizierung zu bestimmen.

Wenn die Mineralogie eines Vulkangesteins bestimmt werden kann, wird sie unter Verwendung der klassifiziert Gleiches Verfahren, jedoch mit einem modifizierten QAPF-Diagramm, dessen Felder vulkanischen Gesteinsarten entsprechen.

Chemische Klassifizierung und Petrologie

Wenn es unpraktisch ist, ein Vulkangestein nach Mineralogie zu klassifizieren, muss das Gestein chemisch klassifiziert werden.

Es gibt relativ wenige Mineralien, die wichtig sind die Bildung von gewöhnlichen magmatischen Gesteinen, weil das Magma, aus dem die Mineralien kristallisieren, nur an bestimmten Elementen reich ist: silico n, Sauerstoff, Aluminium, Natrium, Kalium, Calcium, Eisen und Magnesium. Dies sind die Elemente, die zusammen die Silikatmineralien bilden, die über neunzig Prozent aller magmatischen Gesteine ausmachen. Die Chemie magmatischer Gesteine wird für Haupt- und Nebenelemente sowie für Spurenelemente unterschiedlich ausgedrückt. Der Gehalt an Haupt- und Nebenelementen wird herkömmlicherweise als Gewichtsprozent Oxide (z. B. 51% SiO 2 und 1,50% TiO 2) ausgedrückt. Die Häufigkeit von Spurenelementen wird herkömmlicherweise als Gewichtsteile pro Million ausgedrückt (z. B. 420 ppm Ni und 5,1 ppm Sm). Der Begriff „Spurenelement“ wird typischerweise für Elemente verwendet, die in den meisten Gesteinen in Mengen von weniger als 100 ppm oder so vorhanden sind, aber einige Spurenelemente können in einigen Gesteinen in Mengen von mehr als 1.000 ppm vorhanden sein. Die Vielfalt der Gesteinszusammensetzungen wurde durch eine Vielzahl von Analysedaten definiert. Über 230.000 Gesteinsanalysen können im Internet über eine von der US National Science Foundation gesponserte Website abgerufen werden (siehe Externer Link zu EarthChem).

Die wichtigste Einzelkomponente ist Kieselsäure, SiO2, unabhängig davon, ob sie als Quarz oder in Kombination mit anderen Oxiden als Feldspat oder anderen Mineralien vorkommt. Sowohl intrusive als auch vulkanische Gesteine werden chemisch nach dem Gesamtgehalt an Kieselsäure in breite Kategorien eingeteilt.

• Felsgesteine weisen den höchsten Gehalt an Kieselsäure auf und bestehen überwiegend aus den felsischen Mineralien Quarz und Feldspat. Diese Gesteine (Granit, Rhyolith) sind normalerweise hell und haben eine relativ geringe Dichte.
• Zwischengesteine haben einen moderaten Gehalt an Kieselsäure und bestehen überwiegend aus Feldspat. Diese Gesteine (Diorit, Andesit) haben typischerweise eine dunklere Farbe als felsische Gesteine und sind etwas dichter.
• Mafic-Gesteine haben einen relativ geringen Kieselsäuregehalt und bestehen hauptsächlich aus Pyroxenen, Olivinen und Kalkplagioklas. Diese Gesteine (Basalt, Gabbro) sind normalerweise dunkel gefärbt und haben eine höhere Dichte als Felsgesteine.
• Ultramafisches Gestein enthält sehr wenig Kieselsäure mit mehr als 90% mafischer Mineralien (Komatiit, Dunit).

Diese Klassifizierung ist in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Der Prozentsatz an Alkalimetalloxiden (Na2O plus K2O) ist in seiner Bedeutung für die chemische Klassifizierung nach Kieselsäure an zweiter Stelle Vulkangestein.Die Prozentsätze für Siliciumdioxid und Alkalimetalloxid werden verwendet, um Vulkangestein auf dem TAS-Diagramm zu platzieren, was ausreicht, um die meisten Vulkangesteine sofort zu klassifizieren. Gesteine in einigen Feldern, wie dem Trachyandesitfeld, werden weiter nach dem Verhältnis von Kalium zu Natrium klassifiziert (so dass Kaliumtrachyandesite Latite und Sodatrachyandesite Benmoreites sind). Einige der mafischeren Felder werden weiter durch normative Mineralogie unterteilt oder definiert, in der eine idealisierte Mineralzusammensetzung für das Gestein basierend auf seiner chemischen Zusammensetzung berechnet wird. Zum Beispiel unterscheidet sich Basanit von Tephrit durch einen hohen normativen Olivingehalt.

Andere Verfeinerungen der grundlegenden TAS-Klassifizierung umfassen:

In der älteren Terminologie wurden übersättigte Kieselsäuregesteine als Kieselsäure oder bezeichnet sauer, wobei das SiO 2 größer als 66% war und der Familienbegriff Quarzolith auf das kieselsäurehaltigste angewendet wurde. Ein normativer Feldspatoid klassifiziert ein Gestein als mit Kieselsäure untergesättigt; Ein Beispiel ist Nephelinit.

zeigen. Magmen werden weiter unterteilt in drei Reihen:

• Die tholeiitische Reihe – basaltische Andesite und Andesite.
• Die kalkalkalische Reihe – Andesite.
• Die alkalische Reihe – Untergruppen von alkalischen Basalten und den seltenen, sehr hochkaliumhaltigen (dh shoshonitischen) Laven.

Die alkalische Reihe unterscheidet sich von den beiden anderen im TAS-Diagramm, da sie insgesamt mehr Alkalioxide enthält ein gegebener Siliciumdioxidgehalt, aber die tholeiitischen und kalkalkalischen Reihen nehmen ungefähr den gleichen Teil des TAS-Diagramms ein. Sie unterscheiden sich durch den Vergleich des Gesamtalkalis mit dem Eisen- und Magnesiumgehalt.

Diese drei Magma-Reihen treten in einer Reihe von plattentektonischen Einstellungen auf. Gesteine der tholeiitischen Magma-Reihe finden sich beispielsweise an Kämmen in der Mitte des Ozeans, in Rückbogenbecken, auf von Hotspots gebildeten ozeanischen Inseln, auf Inselbögen und auf großen magmatischen Kontinentalprovinzen.

Alle drei Reihen befinden sich relativ nahe beieinander Nähe zueinander in Subduktionszonen, in denen ihre Verteilung mit der Tiefe und dem Alter der Subduktionszone zusammenhängt. Die tholeiitische Magma-Reihe ist über jungen Subduktionszonen, die von Magma aus relativ geringer Tiefe gebildet werden, gut vertreten. Die kalkalkalischen und alkalischen Reihen treten in reifen Subduktionszonen auf und sind mit Magma größerer Tiefe verwandt. Andesit und basaltischer Andesit sind das am häufigsten vorkommende Vulkangestein im Inselbogen, was auf die kalkalkalischen Magmen hinweist. Einige Inselbögen haben vulkanische Reihen verteilt, wie im japanischen Inselbogensystem zu sehen ist, in dem sich die Vulkangesteine mit zunehmendem Abstand vom Graben von Tholeiit – kalkalkalisch – alkalisch ändern.

Geschichte der Klassifizierung

Einige magmatische Gesteinsnamen stammen aus der Zeit vor der Neuzeit der Geologie. Zum Beispiel stammt Basalt als Beschreibung einer bestimmten Zusammensetzung von aus Lava gewonnenem Gestein von Georgius Agricola im Jahr 1546 in seiner Arbeit De Natura Fossilium. Das Wort Granit stammt mindestens aus den 1640er Jahren und leitet sich entweder von französischem Granit oder italienischem Granito ab, was einfach „Granulatgestein“ bedeutet. Der Begriff Rhyolith wurde 1860 vom deutschen Reisenden und Geologen Ferdinand von Richthofen eingeführt. Die Benennung neuer Gesteinsarten beschleunigte sich im 19. Jahrhundert und erreichte ihren Höhepunkt im frühen 20. Jahrhundert.

Ein Großteil der frühen Klassifizierung magmatischer Gesteine basierte auf dem geologischen Alter und dem Vorkommen der Gesteine. 1902 schlugen die amerikanischen Petrologen Charles Whitman Cross, Joseph P. Iddings, Louis V. Pirsson und Henry Stephens Washington vor, alle bestehenden Klassifikationen von magmatischen Gesteinen zu verwerfen und durch eine „quantitative“ Klassifikation auf der Grundlage chemischer Analysen zu ersetzen. Sie zeigten, wie vage und oft unwissenschaftlich ein Großteil der bestehenden Terminologie war, und argumentierten, dass die chemische Zusammensetzung eines magmatischen Gesteins als grundlegendstes Merkmal die Hauptposition einnehmen sollte.

Geologisches Vorkommen, Struktur, mineralogische Konstitution – die bisher akzeptierten Kriterien für die Unterscheidung von Gesteinsarten – wurden in den Hintergrund gedrängt. Die abgeschlossene Gesteinsanalyse ist zunächst in Bezug auf die gesteinsbildenden Mineralien zu interpretieren, die bei der Kristallisation des Magmas zu erwarten sind, z. B. Quarzfeldspate, Olivin, Akermannit, Feldspathoide, Magnetit, Korund usw. Gesteine werden streng nach dem relativen Verhältnis dieser Mineralien zueinander in Gruppen eingeteilt. Dieses neue Klassifizierungsschema sorgte für Aufsehen, wurde jedoch wegen seiner mangelnden Nützlichkeit in der Feldforschung kritisiert, und das Klassifizierungsschema wurde in den 1960er Jahren aufgegeben.Das Konzept der normativen Mineralogie hat jedoch Bestand, und die Arbeit von Cross und seinen Münzprüfern inspirierte eine Reihe neuer Klassifizierungsschemata.

Dazu gehörte das Klassifizierungsschema von MA Peacock, das magmatisches Gestein in vier Reihen unterteilt : die alkalische, die alkalische, die kalkhaltige und die kalkhaltige Reihe. Seine Definition der Alkaliserie und der Begriff Calc-Alkali werden im Rahmen der weit verbreiteten Irvine-Barager-Klassifikation zusammen mit W.Q. Kennedys tholeiitische Reihe.

Bis 1958 wurden 12 separate Klassifizierungsschemata und mindestens 1637 Gesteinsarten verwendet. In diesem Jahr schrieb Albert Streckeisen einen Übersichtsartikel über die Klassifizierung von magmatischem Gestein, der letztendlich dazu führte zur Bildung der IUGG-Unterkommission für die Systematik der Igneous Rocks. Bis 1989 wurde ein einziges Klassifizierungssystem vereinbart, das 2005 weiter überarbeitet wurde. Die Anzahl der empfohlenen Gesteinsnamen wurde auf 316 reduziert. Dazu gehörten eine Reihe neuer von der Unterkommission verkündete Namen.