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Abb. 3.19
Das typische Kumulatgefüge entwickelt sich aus einem
Brei aus Kristallen (grau: Plagioklas, braun: Pyroxen, gelb: Olivin,
schwarz: Chromit) und Schmelze (rot). Beim weiteren Abkühlen kris-
tallisiert die in den Zwischenräumen vorhandene Schmelze. Dies
geschieht durch fortgesetztes Wachstum der bereits vorhandenen
Kristalle und durch Wachstum neuer Kristalle, die häufig so groß sind,
dass sie viele ältere Kristalle umschießen (poikilitisch). Zum Teil kön-
nen auch ältere Kristalle aufgelöst und durch neue ersetzt werden.
Viele der Intrusionen sind nicht durch einen einzigen Mag-
maschub entstanden, sondern durch wiederholtes Eindringen
von frischem Magma, das sich mit der bereits fraktionierten
Schmelze vermischt. Ein etwas einfacherer Fall ist die kleine und
ökonomisch unbedeutende Skaergaard-Intrusion in Ostgrön-
land
.
Abb. 3.20
), die Geologen als klassisches Beispiel gilt. Sie
ist im Eozän durch das einmalige Eindringen von basischem
Magma entstanden. Die Schmelze erstarrte daraufhin von allen
Seiten ins Innere hinein: Die Layered Series von unten nach
oben, die Marginal Border Series von den Seiten nach innen und
die Upper Border Series vom Dach nach unten. Zuletzt erstarrte
der »Sandwich-Horizont«, an dem sich Layered Series und
Upper Border Series treffen.
Die Zusammensetzung der Gesteine in der Layered Series
entspricht der Kristallisation unterschiedlicher Minerale im Ver-
lauf der Fraktionierung. Die Upper Border Series ist ebenfalls
geschichtet, sie entspricht grob einer spiegelverkehrten Abfolge
der Layered Series. Daran sieht man bereits, dass eine Erklärung
des Layerings durch Absinken der Kristalle zu einfach ist. Zum
einen hat Plagioklas eine geringere Dichte als die Schmelze und
sollte aufschwimmen, trotzdem ist er auch in den Kumulaten der
Layered Series enthalten. Die Upper Border Series wiederum
enthält auch die schweren Minerale Olivin und Pyroxen.
Der Fraktionierungstrend von Skaergaard ist exemplarisch
(
.
Abb. 3.21
), doch auch hier sind die Details umstritten. In den
tiefsten aufgeschlossenen Schichten kristallisierten Olivin und
Plagioklas (Basis der Lower Zone der Layered Series), später
kamen Pyroxene (erst Augit, dann Pigeonit) hinzu. Dabei verän-
derte die fraktionierte Kristallisation zunächst kaum den SiO
2
-
Gehalt der Schmelze, aber es kam zu einer sehr starken Anreiche-
rung von Eisen. Dies ist der typische tholeiitische Trend. Schließ-
lich setzte die Kristallisation von Magnetit ein. Allerdings ist
unklar, in welchem Moment das passierte: Magnetit taucht zwar
zusammen mit Ilmenit und Hämatit im oberen Teil der Lower
Zone auf, es ist aber fraglich, ob es sich um Kumulusphasen oder
Abb. 3.20
Geologische Karte der eozänen Skaergaard-Intrusion in
Grönland (vereinfacht nach McBirney 1989) und ein schematischer
Schnitt (nach Hoover 1978) in gleicher Farbgebung. Das Ganze
wurde später schräg gestellt. Die Intrusion ist von außen nach innen
erstarrt: die Marginal Series von den Seiten, die Layered Series von
unten nach oben und gleichzeitig die Upper Border Series von oben
nach unten. Die letzten Schmelzreste erstarrten als »Sandwich-
Horizont«, der Grenzschicht zwischen Layered Series und Upper
Border Series. Erst später intrudierte der Basistoppen-Sill, der eben-
falls eine ausgeprägte Schichtung aufweist. Im oberen Teil der
Middle Zone gibt es einen PGE-reichen Horizont (Platinova Reef ), der
als potenziell abbauwürdig gilt. Nach Hoover 1978, McBirney 1989.
