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3MgSiO
3
+KAlSi
3
O
8
+H
2
O=
KMg
3
AlSi
3
O
10
(OH)
2
+3SiO
2
3En+Kfsp+H
2
O=Phl+3Qz
Ist viel Wasser in der Schmelze, so verschiebt
sich dieses Gleichgewicht entsprechend dem
Prinzip von Le Chatelier
(siehe Kasten 3.2)
nach rechts, es bildet sich also ein biotitführen-
der Granit. Ist wenig oder gar kein Wasser vor-
handen, werden Orthopyroxen (oder, bei ge-
ringen Drucken, auch Fayalit) und K-Feldspat
kristallisieren.
Für die oben angegebene Reaktion ist die
Gleichgewichtskonstante
(Kasten 3.3) dann
3.9.2.8 Redoxreaktionen in
magmatischen Systemen
Während der Fraktionierung von Schmelzen
ändern sich die Temperatur und in manchen
Fä lenauchderaufderSchmelzelastende
Druck (z. B. wenn diese aufsteigt). Eine weitere
wichtige Variable ist der
Oxidationsgrad
des
Systems, für den als wichtigster Faktor die
Menge an in einer Schmelze oder einem Fluid
gelöstem Sauerstoff entscheidend ist. Dabei
geht es um den molekular gelösten Sauerstoff
O
2
und nicht um die in allen Silikaten, Kar-
bonaten, Oxiden usw. gebundenen O
2-
-Ionen.
Genauer gesagt ist allerdings nicht nur die
wirklicheMenge,sondernvorallemdiedavon
für Redoxreaktionen zur Verfügung stehende
MengevonBedeutung,dieinder
Sauerstoff-
fugazität
f
O2
ausgedrückt wird. Diese ist in
geologischen Systemen extrem klein, Zahlen
im Bereich von 10
-5
bis 10
-40
sind dabei nichts
Ungewöhnliches. Die Sauerstofffugazität ist
ebenso ein Indikator für die Oxidiertheit einer
Schmelze oder eines Fluides wie die Wasserak-
tivität für den Wassergehalt einer Schmelze
oder eines Fluides (Abschnitt 3.9.2 und Kasten
3.3). Wie die Aktivität die thermodynamisch
aktive Konzentration eines Stoffes in einer
Phase (Schmelze, Festphase, Fluid) ist, ist die
Fugazität
der thermodynamisch wirksame Par-
tialdruck eines Stoffes in einer Gas- oder Fluid-
phase. Wohlgemerkt: Oxidationsgrad und Sau-
erstofffugazität sind nicht deckungsgleich, wie
in Kasten 3.24 erläutert wird.
Mehr Sauerstoff in einer Schmelze, also höhere
Sauerstofffugazitäten, können diese oxidieren,
während der Entzug von Sauerstoff reduzie-
rend wirkt. Am wichtigsten ist dies für Ele-
mente, die in verschiedenen Oxidations- oder
Wertigkeitsstufen vorliegen können, und das in
geologischen Systemen häufigste davon ist Ei-
sen. In einem stark oxidierten System liegt das
Eisen überwiegend dreiwertig vor und aus ei-
ner oxidierten Schmelze bilden sich Minerale,
die dreiwertiges Eisen enthalten. Dies sind zum
Beispiel Hämatit oder der Na-Eisen-Pyroxen
Aegirin. Aus weniger oxidierten Schmelzen
a
Qz
·
a
Phl
K=
a
En
·
a
Kfs
·
a
H
2
O
undsieistoffenbarvonderWasseraktivitätab-
hängig. Das heißt: bei gegebenem
p
und
T
hängt es hauptsächlich von der Wasseraktivität
ab, ob sich die Paragenese Biotit + Quarz oder
die Paragenese Orthopyroxen + K-Feldspat bil-
det,danebenauchnochvonderZusammenset-
zung der beteiligten Minerale.
Neben Wasser ist CO
2
das nächst wichtige
Fluid. Es hat jedoch eher die gegenteilige Wir-
kung: viel CO
2
in einer Silikatschmelze erhöht
den Schmelzpunkt eher oder verändert ihn
nicht sehr stark. CO
2
kann nicht wie Wasser die
Silikatketten aufbrechen, da es keine Protonen
abgeben kann. Anders sieht es in Karbonatit-
schmelzen aus, die ja praktisch keine Silikat-
ketten enthalten, sehr niedrig viskos sind und
daher niedrige Schmelztemperaturen besitzen.
Die
Halogene
Fluor und Chlor sind in vielen
Schmelzen und Fluiden enthalten. Während
Fluor in Schmelzen ähnliche Flussmitteleigen-
schaften hat wie Wasser, also den Schmelz-
punkt und die Viskosität herabsetzt, bewirkt
ChloreherdasGegenteil.Inwassergesättigten
Schmelzen wird Fluor mit Verteilungskoeffizi-
enten
D
Schmelze/Fluid
zwischen 1 und 3 eher in der
Schmelze verbleiben, während Chlor sehr stark
indiewässrigeFluidphasepartitioniertund
dort als wichtiges Komplexion z. B. für Metalle
wirkt.
