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gen Drucken der Solvus schon den Solidus be-
rühren. Die Kristallisation und Aufschmelzung
in einem solchen System ist in Kasten 3.20 nä-
her erläutert.
Ein sehr einfaches System ohne Eutektikum,
das geologisch relevant ist, ist das Schmelz-
diagramm der Plagioklase (Abb. 3.81). Albit
undAnorthitsindalsPlagioklasbeihohen
Temperaturen vollkommen mischbar. Plagio-
klas schmilzt kongruent, das heißt, es bildet
sich aus einem Kristall von Plagioklas eine
Schmelze ebenfalls von Plagioklaszusammen-
setzung. Die Zusammensetzung niedrigster
SchmelztemperaturistdiereinePhaseAlbit.
Das Schmelzdiagramm besteht demgemäß
lediglich aus der Liquidus- (der oberen) und
derSoliduskurve(derunteren),dieeinFeld
einrahmen, in dem Schmelze und Festphase
koexistieren. Um deren Proportionen zu ermit-
teln, wird das
Hebelgesetz
angewendet (Kasten
3.21). Schmelzdiagramme wie das für die Alka-
lifeldspäte oder für die Plagioklase sind wich-
tig, um die chemische Entwicklung von
Schmelzen zu verstehen und die Zusammen-
setzungsunterschiede zu erklären, die man in
natürlichen, magmatischen Feldspäten findet.
Schmelzen können auf zwei unterschiedliche
Arten kristallisieren, die beide in der Natur
vorkommen und deutlich unterschiedliche Er-
gebnisse produzieren: durch
fraktionierte
Kristallisation
oder durch
Gleichgewichtskris-
tallisation
. Bei der Gleichgewichtskristallisa-
tion steht der gesamte gebildete Kristall immer
im Gleichgewicht mit der jeweiligen Schmelze,
d. h., wenn die Schmelzzusammensetzung sich
verändert, verändert sich auch die Kristallzu-
sammensetzung. Das gebildete Gestein besteht
am Ende aus lauter homogenen Kristallen (po-
tentiell verschiedenen Typs, aber intern homo-
gen), und die Gesamtzusammensetzung aller
Kristalle zusammen ist exakt die Zusammen-
setzung der Anfangsschmelze. Fraktionierte
Kristallisation dagegen heißt, dass Kristalle
vom Kontakt mit der Schmelze abgeschnitten
werden. Dies kann zum Beispiel dadurch ge-
schehen, dass sie von später wachsenden Mine-
ralschichten umhüllt werden (Zonierung, siehe
Abschnitt 2.3.3), dass sie auf den Boden der
Magmenkammer sinken oder an der Wand
festkleben. Sie können danach nicht mehr mit
derSchmelzeequilibrieren(=insthermodyna-
mische Gleichgewicht kommen). Solche physi-
kalisch von der Schmelze abgetrennten Kris-
talle heißen
Kumulat
.DassichbeidiesemPro-
zess bildende Gestein wird aus unterschiedlich
zusammengesetzten, häufig zonierten Minera-
lien desselben Typs bestehen, und die Gesamt-
zusammensetzung des Gesteines ist nicht mehr
notwendigerweise identisch mit der anfängli-
chen Schmelzzusammensetzung, wenn Kris-
talle dem System verloren gingen (also z. B. in
einer tieferen Magmenkammer zurückbleiben,
während die Schmelze weiter aufsteigt und
in einem höheren Niveau auskristallisiert).
Die Gesteinszusammensetzung berechnet sich
dann nach:
Gesteinszusammensetzung (Ende) = Schmelz-
zusammensetzung (Anfang) - Zusammenset-
zung der Kristalle, die dem System entzogen
wurden.
Im ersten Fall spricht man von einem geschlos-
senen, im zweiten von einem offenen System.
Gleichgewichts- und fraktionierte Kristallisa-
tion werden in Kasten 3.21 am Beispiel des
binären Plagioklassystems im Detail bespro-
chen.
3.9.2.2 Ternäre Schmelzdiagramme
TernäreSchmelzdiagrammekämpfenmitdem
Problem, mit dem wir schon bei der Projektion
vonPhaseninAbschnitt3.4.3zutunhatten:
während man zwei Komponenten und die Tem-
peratur noch in einem zweidimensionalen Sys-
tem darstellen kann, benötigt man für drei
Komponenten und die Temperatur als Variab-
len eine dreidimensionale Darstellung (Abb.
3.82). Allerdings hat es sich bewährt, dieses
Problem dadurch zu umgehen, dass man Tem-
peraturisolinien wie die Höhenlinien einer
Landkarte dazu verwendet, die entstehenden
Berge und Täler zu modellieren (Abb. 3.82). So
kommt man wieder zu den in der Petrologie so
geschätzten Dreiecksdiagrammen.
