Metamorphose in ultramafischen Gesteinen

Transkript

1 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Protolithe der metamorphen Ultramafite Pikrit (ultramaf. Vulkanit) Racice, Cech. Republik Peridotit als Einschluss in Basalt, Laacher See, Eifel Harzburgit-Kumulat, Mittelatlantischer Rücken

2 Auftreten ultramafischer Gesteine Schematischer Aufbau der Erde nach Brey & Stachel (1997)

3 Auftreten ultramafischer Gesteine Ultramafite erscheinen an der Erdoberfläche meist in obduzierten Ophiolithen im Gebirge und als Einschlüsse von Mantelxenolithen in Basalten. Weiterhin kommen Ultramafite im Bereich des Mittelozeanischen Rückens vor.

4 Auftreten ultramafischer Gesteine Ophiolith-Komplex, Oman (cbrad Hacker)

5 Situation am Mittelozeanischen Rücken Magmenaufstieg am Mittelozeanischen Rücken aus Markl (2004)

6 Forschungsschiff Meteor

7 Meteor Forschungsfahrt M 60/3 zum Logatchev Hydrothermalfeld (14.75 N, W) F. de France 950 nm Kuhn et al. 2005, cruise report M 60/3 Logatchev

8 Sonarkartierung des Mittelatlantischen Rückens im Bereich des Logatchev- Feldes während der M60/3- Forschungsfahrt der Meteor

9 Kastengreifer der Meteor

10 Tauchroboter Quest (ROV)

11 Probenahme im Logatchev-Feld (MOR)

12 Peridotitprobe mit Serpentinadern

13 Dünnschliffbild des Peridotits

14 Serpentinisierter Dunit

15 Dünnschliffbild des serpentinisierten Dunits

16 Indexminerale Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Für die Beschreibung der chemischen Variabilität der ultramafischen Gesteine genügen in erster Näherung die chemischen Komponenten MgO-SiO 2 -H 2 O (MSH) Die Abfolge der Indexminerale mit zunehmender Metamorphose ist: Brucit Chrysotil Antigorit Talk Forsterit Enstatit Diese Abfolge lässt sich qualitativ damit erklären, dass der Wassergehalt der einzelnen Minerale (normiert auf die Anzahl Sauerstoffatome) mit zunehmendem Metamorphosegrad abnimmt. Wasserhaltige Minerale reagieren mit zunehmendem Metamorphosegrad unter Abgabe von H 2 O zu weniger stark wasserhaltigen oder wasserfreien Mineralen. Mineral Brucit Chrysotil & Antigorit (Serpentinminerale) Talk Forsterit Enstatit Summenformel Mg(OH) 2 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Mg 2 SiO 4 MgSiO 3

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18 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen (MSH-System) Mineralreaktionen im MSH-System nach Frey & Bucher (1994)

19 ultramafische Indexminerale Brucit Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Talk Forsterit Enstatit Mg(OH) 2 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Mg 2 SiO 4 MgSiO 3

20 ultramafische Indexminerale Brucit Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Talk Forsterit Enstatit Mg(OH) 2 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Mg 2 SiO 4 MgSiO 3 Chrysotile

21 Serpentinisierung 3 Fe 2 SiO 4 + O 2 <==> 2 Fe 3 O SiO 2 (aq.) Fayalit Magnetit 3 Mg 2 SiO 4 + SiO 2 (aq.) + 2 H 2 O <==> 2 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Forsterit Chrysotil

22 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen (CMSH-System) Mineralreaktionen im CMSH-System nach Spear (1993)

23 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen (CMSH-System) Mineralreaktionen im CMSH-System nach Spear (1993)

24 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen (CMSH-System) Mineralreaktionen im CMSH-System nach Spear (1993)

25 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen (CMSH-System) Mineralreaktionen im CMSH-System nach Spear (1993)

26 ultramafische Indexminerale Brucit Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Talk Forsterit Enstatit Mg(OH) 2 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Mg 2 SiO 4 MgSiO 3

27 ultramafische Indexminerale Brucit Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Talk Forsterit Enstatit Mg(OH) 2 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Mg 2 SiO 4 MgSiO 3

28 Amphibolit-fazieller Ultramafit Talk-Forsterit-Schiefer, Kraubath, Österreich

29 ultramafische Indexminerale Brucit Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Talk Forsterit Enstatit Mg(OH) 2 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Mg 2 SiO 4 MgSiO 3

30 Granulit-fazieller Ultramafit Peridotit in Basalt, TUBAF seamount, Papua Neuguinea

31 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im MSH-System nach Frey & Bucher (1994)

32 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)

33 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Transitionsreaktion von Plagioklas- zu Spinell-Lherzolith 2 Anorthit + Forsterit <==> 2 Enstatit + Diopsid + Spinell Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)

34 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)

35 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Transitionsreaktion von Spinell- zu Granat-Lherzolith Enstatit + Diopsid + Spinell <==> Forsterit + Granat (Grossular-Pyrop) Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)

36 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)

37 Peridotit Tlc-Fo-Gestein Atg-Serpentinit Brc-Chr-Serpentinit

38 Brey & Stachel 1997 Schematischer Aufbau der Erde

39 Brey & Stachel 1997 Einschlüsse in Olivin

40 Aufbau des Mantels

41 Phasentransitionen im Mantel

42 Brey & Stachel 1997 Granat-Lherzolith

43 Entstehung von Mantelschmelzen

44 Granularer Peridotit (coarse equant peridiotite)

45 Schwach deformierter Peridotit (kinked peridiotite)

46 Stark deformierter Peridotit (porphyroclastic peridiotite)

47 Franz et al Deformations- Prozesse im Erdmantel

48 Mantelxenolith in Basalt (Massif Central)