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Abb. 3.22
Magmatisches Layering in einem Gabbro auf der Lyngen-Halbinsel (Norwegen). Hier handelt es sich um modales Layering, mit
wechselnden Anteilen der Minerale Pyroxen (schwarz) und Plagioklas (weiß). © F. Neukirchen.
3.3.1 Magmatisches Layering
und seine Ursachen
layering
«). In anderen Schichten verändern sich die Anteile der
jeweiligen Minerale (»modales Layering«). Das kann eine lang-
same Änderung von unten nach oben sein, ein sprunghafter
Wechsel, aber auch ein schneller gradueller Wechsel im kleinen
Maßstab. Besonders auffällig ist »rhythmisches Layering«: eine
Abfolge, die sich ständig wiederholt. Dabei handelt es sich meist
um einen graduellen Wechsel von überwiegend mafischen hin
zu überwiegend felsischen Mineralen im Abstand von einigen
Zentimetern (»mikrorhythmisch«), Dezimetern oder Metern
(»makrorhythmisch«). Im Anschnitt handelt es sich also um ein
dunkel-hell gestreiftes Gestein. Manchmal wechselt sich rhyth-
misches Layering mit relativ homogenen Schichten ab (»
inter-
mittent layering
«). Es kann auch eine rhythmische Wiederholung
von scharf begrenzten Schichten geben, die nur aus einem einzi-
gen Mineral bestehen.
Von diesen sichtbaren Variationen abgesehen gibt es noch
die unsichtbare Variation (»kryptisches Layering«) in der chemi-
schen Zusammensetzung der Minerale und entsprechend auch
des Gesteins. Die Zusammensetzung der Minerale verändert sich
mit zunehmender Fraktionierung.
Wie kommt es nun zu diesem Layering? Die beschriebene
Vielfalt deutet bereits an, dass ein einziger Prozess nicht als Er-
klärung ausreicht (
.
Abb. 3.23
). Nach der einfachsten Erklärung
sinken die im Magma wachsenden Kristalle aufgrund der
Schwerkraft auf den Boden der Magmakammer ab. Dabei soll es
zu einer Sortierung nach ihrer Dichte kommen. Die rhythmische
Wiederholung wurde mit einer periodischen Umwälzung durch
Konvektion erklärt. Aus mehreren Gründen kann dieser Prozess
jedoch höchstens von untergeordneter Bedeutung sein. Bei-
spielsweise kommt Plagioklas in den Kumulaten am Boden der
Magmakammer vor, obwohl er eine geringere Dichte als die
Schmelze hat und daher stattdessen aufschwimmen sollte. Ein
weiteres Problem ist, dass sich nach dem Gesetz von Strokes die
Größe von Partikeln stärker auf die Sinkgeschwindigkeit aus-
Viele Gabbros und ähnliche basische Plutonite zeigen eine inten-
sive Schichtung (Layering), die zum Teil entfernt an die Schichten
von Sedimenten erinnern (
.
Abb. 3.22
). Im Fall der Layered Mafic
Intrusions wie Skaergaard, Bushveld, Great Dyke oder Stillwater
ist dies so ausgeprägt, dass sich Schichten aus ganz unterschied-
lichen Gesteinen gebildet haben. Eine ähnlich starke Schichtung
ist manchmal auch bei alkalinen Magmatiten zu beobachten,
spektakuläre Beispiele sind Ilimaussaq (
7
Abschn. 3.11.1
) und
Lovozero (
7
Abschn. 3.11.2
). Eine Voraussetzung ist, dass die
Magmen eine geringe Viskosität haben, also dünnflüssig sind.
Es gibt unterschiedliche Typen von magmatischem Layering,
wobei es um Variationen geht, die einen unterschiedlichen Maß-
stab betreffen. Zwischen den Schichten kann es sowohl graduel-
le als auch scharfe Übergänge geben.
Die grobe Einteilung dieser Intrusionen beruht weitgehend
darauf, wo ein Mineral innerhalb der Stratigrafie erstmals
auftaucht oder wieder verschwindet (»
phase layering
«). Dabei
geht es vor allem um die Kumulusphasen, also um die größeren
Kristalle, die sich als Matsch am Boden der Magmakammer an-
sammelten, denn die in den Zwischenräumen verbliebene
Schmelze erstarrte erst später. Die Abfolge der dabei angesam-
melten Kumulusphasen entspricht der fraktionierten Kristallisa-
tion aus einer immer stärker entwickelten Schmelze. Allein da-
durch entstehen Schichten aus unterschiedlichen Gesteinen.
Üblicherweise sind die unteren Schichten ultramafische Kumu-
late, die vorwiegend aus Olivin und Pyroxen bestehen, dann fol-
gen mafische Gesteine mit zusätzlich Plagioklas, irgendwann
verschwindet Olivin und schließlich kommt Magnetit hinzu.
Diese Gesteine sind selbst wieder im kleineren Maßstab
geschichtet. Manche dieser Schichten sind intern homogen, so-
wohl in ihrer Mineralogie als auch in ihrem Gefüge (»
uniform
