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Die stöchiometrische Quantifizierung dieser
Reaktion hängt stark von Druck, Temperatur
und Details der Gesteinszusammensetzung ab,
sodass es hier nicht sinnvoll ist, sie anzugeben.
Der
Aufschmelzgrad
,alsowievielProzentdes
vorher festen Gesteines geschmolzen werden,
bestimmt die Zusammensetzung der Schmelze,
da Klinopyroxen und die Al-Phasen in deutlich
geringeren Mengen im Lherzolith vorhanden
sind als Orthopyroxen und vor allem Olivin.
Kleine Schmelzgrade enthalten demnach rela-
tivvielKomponentenausderAufschmelzung
dieser „seltenen“ Minerale, bei hohen Schmelz-
graden sind diese Minerale aber schon ver-
braucht und die Schmelzen werden zuneh-
mend von der Aufschmelzung des Olivins do-
miniert. Kleine Schmelzgrade produzieren da-
her Schmelzen, die besonders reich an inkom-
patiblen Elementen sind.
Basalt ist laut Definition ein vulkanisches Ge-
stein, das Plagioklas und Klinopyroxen enthält.
Hinsichtlich seiner restlichen Mineralogie und
seiner chemischen Zusammensetzung kann es
jedoch in weiten Bereichen schwanken, ohne
dass dies makroskopisch ins Auge fällt. Diese
nur analytisch oder mikroskopisch festzustel-
lenden Unterschiede sind aber für das Ver-
ständnis der im Erdinneren ablaufenden Pro-
zesse von entscheidender Bedeutung. Will man
die Entstehung chemisch verschiedener Basalte
verstehen, so muss man die Aufschmelzung der
zwei Hauptbestandteile des Mantels, der
abge-
reicherten
bzw.
verarmten
und der
angerei-
cherten
bzw.
primitiven
Peridotite, getrennt
betrachten. Prinzipiell gilt: Schmilzt ein Lher-
zolith teilweise auf, so bildet sich eine basalti-
sche Schmelze und ein an inkompatiblen Ele-
menten verarmtes Residuum (Abb. 3.100), der
abgereicherte oder verarmte Peridotit bzw.
Harzburgit. Ca und Al sind die Elemente, die
den Peridotiten zuerst „abhanden kommen“,
da Basalte ja hauptsächlich aus Plagioklas und
Klinopyroxen, also Ca- und Al-haltigen Phasen
bestehen. Diese werden also bevorzugt aus
dem Lherzolith ausgeschmolzen. Ein Lher-
zolith kann auch mehrfach partiell aufge-
schmolzen werden, wobei sich immer etwas
3.100
Partielle Aufschmelzung eines Lherzoliths
führt zu einem Ca-Al-armen harzburgitischen
oder dunitischen Residuum und Ca-Al-reicher ba-
saltischer Schmelze, die mit Olivin, Klinopyroxen
und Orthopyroxen gesättigt ist. Ternäres Phasen-
diagramm bei ca. 20 kbar. Nach Yoder (1976).
unterschiedliche Schmelzen bilden. So entste-
hen Mittelozeanische Rückenbasalte (MORBs)
hauptsächlich durch Aufschmelzen von bereits
teilweise abgereicherten Peridotiten.
Betrachten wir zunächst einen verarmten Man-
tel (Abb. 3.101a). Aus einem solchen Mantel
können lediglich verschiedene Varianten von
tholeiitischen Basalten ausgeschmolzen werden
unddiesistrelativunabhängigvondenherr-
schenden Druck- und Temperaturbedingun-
gen.DieSchmelzgradeliegenimmerzwischen
20 und 30 %. Es fällt auf, dass niedrige Drucke
quarzgesättigte
Tholeiite
hervorbringen, wäh-
rend
bei
höherem
Druck
olivinreichere
Schmelzen produziert werden.
Dieser Effekt ist beim angereicherten Mantel
sogar noch deutlicher (Abb. 3.101b), wo
Tho-
leiite
noch bei höheren Drucken produziert
werden können als im abgereicherten Fall, je-
doch dort extrem olivinreich („pikritisch“)
werden. Wiederum liegen die Schmelzgrade
bei 20 bis 30%, für die
Pikrite
sogar bei bis zu
40 %. Niedrige Schmelzgrade um 10 % schmel-
zen dagegen aus den angereicherten Peridoti-
ten an inkompatiblen Elementen reiche Alkali-
basalte aus, bei höheren Drucken auch Alkali-
