Es handelt sich hierbei um eine Stoffsammlung, in welcher darauf eingegangen wird, was Magma eigentlich ist.
Denn "Magma" ist ein Begriff, welcher im alltäglichen Sprachgebrauch oft mit "Lava" vertauscht wird, obwohl es dafür eine klare Definition gibt.
Wann also spricht man von Magma? Im Grunde ist Magma eine Gesteinsschmelze aus vielen unterschiedlichen Gesteinen, welche noch nicht an die Erdoberfläche getreten ist und somit auch noch keine Gase verloren hat. Mehr Informationen zur Definition, zum Vorkommen, der Entstehung, den Eigenschaften und möglichen Nutzungen von Magma finden sich in der vorliegenden Stoffsammlung.
Inhalt
1.Definition – Wichtige Begriffe
2.Was ist Magma
2.1. Definition
2.2 Vorkommen
3. Entstehung von Magma
4. Magmatisches Gestein
4.1 Gruppierung nach Gefügsamkeiten
4.1.1 Vulkanite
4.1.2 Plutonite
4.2 Gruppierung nach der chemischen Zusammensetzung
5.Kristallisation von Magma
6.Eigenschaften
6.1.Physikalische Eigenschaften
6.2.Chemische Eigenschaften
7.Sonstiges
7.1 Magma als Energiequelle?
7.2 Rolle des Magmas bei Vulkanen
7.3.Magma,auch eine Touristenattraktion ?
8.Nachwort
9.Quellen
1.Definition – Wichtige Begriffe
- Gewichtsprozent: Massenanteil, eine sogenannte Gehaltsgröße (chemische Größe zur Beschreibung der Zusammensetzung von Gemischen)
- Vulkanit: Ein Gestein, dass durch rasche Abkühlung einer Gesteinsschmelze an der Erdoberfläche entsteht
- Plutonit: Gesteine, die tief unter der Erdoberfläche durch Kristallisation von Magmen entstehen.
- Bergmännisch: eine ältere, aber noch gebräuchliche Klassifizierung der Magmatite
- Magmatite: Magmatisches Gestein
- Gefüge: Aufbau, Struktur und Anordnung von Gesteinen und Gesteinsbestandteilen
- Plastisch: etwas ist plastisch, wenn es z.B knetbar oder formbar ist
- Solidustemperatur: Die Temperatur eines Gesteins oder Minerals, bei und unterhalb der Temperatur die Substanz in festem Zustand vorliegt
- Liquidustemepratur: Die Temperatur eines Gesteins oder Minerals, bei und oberhalb der Temperatur die Substanz in flüssigem Zustand vorliegt
- Peridotite: Grobkörnige Gesteine, die häufig aus vier Mineralien besteht ( Olivin, Orthopyroxen, Klinopyroxen und Spinell oder Granit)
- Viskosität: ein Maß für die Zähflüssigkeit eines Fluides (einer Flüssigkeit)
- Kristallisationskern: Feste Partikel in einer flüssigen Materie
2.Was ist Magma
2.1. Definition
Das Wort Magma kommt aus dem Griechischen und bedeutet im deutschen „geknetete Masse“. Im alltäglichen Sprachgebrauch wird der Begriff Magma oftmals mit dem Begriff Lava willkürlich vertauscht, obwohl es für beides eine klare Definition gibt. Magma ist eine Gesteinsschmelze (glühende und flüssige Masse im oder aus dem Erdinneren), welche beim Erkalten zu Gestein wird. Sie enthält viele gelöste Gase. Sobald die Gesteinsschmelze an die Oberfläche tritt, zum Beispiel durch einen Vulkan, und die meisten Gase entwichen sind, spricht man von Lava. Lava ist italienisch und bedeutet „Regenbach“.
2.2 Vorkommen
Die Gesteinsschmelze Magma befindet sich im Erdinneren. Es entsteht in geologisch besonders aktiven Bereichen wie der Mittelozeanische Rücken und an Subduktionszonen. Das Magma kommt entweder aus dem Erdmantel oder aus dem Grenzbereich der unteren Erdkruste und des oberen Erdmantels. In diesen Gebieten ist das Gestein überwiegend plastisch. Sobald der Anteil der Schmelze ca. 5 % beträgt, kann diese sich aus dem Aufschmelzbereich lösen und aufgrund des Dichteunterschiedes der Schmelze zum umgebenen Gestein aufsteigen und sich in einer Magmakammer sammeln. Von dort aus kann es unter bestimmten Bedingungen an die Erdoberfläche „dringen“.
3. Entstehung von Magma
Die Entstehung von Magma ist noch nicht in allen Bereichen erforscht, aber man weiß schon genug um sagen zu können wie Magma entsteht. Die Gesteinsschmelze entsteht in der Asthenosphäre in Tiefen von 75 – 250 Kilometern. Es ist ein komplexer Prozess, bei dem es nicht wie bei beispielsweise Eis eine klare Schmelz- und Siedetemperatur gibt, denn es bildet sich bei der Solidustemperatur nur wenig Schmelze. Der Anteil der Schmelz nimmt bei steigender Temperatur zu, bis zur Liquidustemperatur, welche im Erdmantel aber nie erreicht wird, bei der der Mantelperidotit vollständig aufgeschmolzen ist. Das Gestein schmilzt also über einen größeren Temperaturintervall hinweg auf. Aber durch die Temperatur alleine kommt es im Erdmantel nur schwer zu einer Schmelze, da sich die Temperatur nicht so leicht erhöhen lässt. Es spielt also nicht nur die Temperatur eine Rolle um Magma im Erdinneren entstehen zu lassen, sondern auch noch der Druck. Je höher der Druck ist, desto höher muss die Temperatur sein, bei der die Bildung von Magma beginnt. Somit kann nicht nur eine Erhöhung der Temperatur zur Bildung von Magma führen, sondern auch die Abnahme des Drucks. Es kann zu einer Druckabnahme kommen, wenn Mantelperidotit aufsteigt. Die Druckabnahme ist der wichtigste Prozess für die Entstehung von Magma.
4. Magmatisches Gestein
Es gibt verschiedene Gesteinsarten von Magmen, sie werden anhand ihres SiO2 (Siliziumdioxid) Gehalts grob klassifiziert, dieser Gehalt liegt bei 40-75 Gewichtsprozent.
Magmen werden aber auch nach ihrer Mg- und Fe-Konzentration unterschieden.
Magmatisches Gestein kann man unter verschiedenen Aspekten Gruppieren, einmal Gruppierung nach Gefügsamkeiten und nach der chemischen Zusammensetzung.
Im Kreislauf der Gesteine können magmatische Gesteine wieder in andere Gesteinstypen umgewandelt werden, ein solcher Zyklus dauert etwa 200 Millionen Jahre.
4.1 Gruppierung nach Gefügsamkeiten
Die Gesteine lassen sich je nach ihren Gefügsmerkmalen und zwei Gruppen unterteilen, zum einem in Plutonite (Tiefengesteine) und zum andern in Vulkanite (Ergussgesteine). Plutonite und Vulkanite Gesteine unterscheiden sich deutlich in ihrem Gefüge (ihrer Textur). Prinzipiell gilt die Regel, je schneller die Schmelze erkaltet, desto feinkristalliner („feinkörniger“) wird das Gestein und je langsamer die Schmelze abkühlt, desto größere Kristalle können sich bilden. Chemisch gesehen hat jeder Plutonit einen äquivalenten Vulkanit.
4.1.1 Vulkanite
Es gibt den Vulkanit Ultramafit (Bergmännisch ultrabasisch) welcher einen SiO2-Gehalt von kleiner als 45 % hat, den Vulkanit Basalt (Bergmännisch basisch) der einen SiO2-Gehalt von 45-52 %, den Vulkanit Andesitischer Basalt (Bergmännisch intermediär) mit einen SiO2-Gehalt von 52-57 %, den Vulkanit Andesit (Bergmännisch intermediär) mit einen SiO2-Gehalt von 57-63 %, den Vulkanit Dazit/Trachyt (Bergmännisch sauer) mit einen SiO2-Gehalt von 62-70 % und der Vulkanit Rhyolith (Bergmännisch sauer) hat einen SiO2-Gehalt von mehr als 70 %.
4.1.2 Plutonite
Da jeder Plutonit chemisch gesehen einen äquivalenten Vulkaniten hat, findet sich hier eine große Ähnlichkeit zu den Vulkaniten. Am Anfang gibt es den Plutonit Peridotit (Bergmännisch ultrabasisch) welcher einen SiO2-Gehalt von kleiner als 45 % hat, dann den Plutonit Gabbro (Bergmännisch basisch) der einen SiO2-Gehalt von 45-52 %, den Plutonit Diorit (Bergmännisch intermediär) mit einen SiO2-Gehalt von 52-57 %, den Plutonit Andesit (Bergmännisch intermediär) mit einen SiO2-Gehalt von 57-63 %, den Plutonit Syenit (Bergmännisch sauer) hat einen SiO2-Gehalt von 62-70 % und den Plutonit Granit (Bergmännisch sauer) hat einen SiO2-Gehalt von mehr als 70 %.
4.2 Gruppierung nach der chemischen Zusammensetzung
Bei der Gruppierung nach der chemischen Zusammensetzung unterscheidet man anhand des Verhältnisses von K2O + Na20 zu SiO2 (Kaliumoxid + Natriumoxid zu Siliciumdioxid). Man unterscheidet zwischen Subalkalinen Magmatiten und Alkali-Magmatiten. Subalkaline Magmatiten haben einen relativ niedrigen K2O + Na2O Anteil im Verhältnis zum SiO2 Anteil, beispielsweise Granit, Granodiorit, Tonalit und 11 weitere Mineralien. Bei Alkali-Magmatiten ist der Anteil von K2O + Na2O im Verhältnis zum SiO2 Anteil relativ hoch, es sind Mineralien wie beispielsweise Alkaligranit,Alkalisyenit, Monozit und 13 weitere Mineralien.
5.Kristallisation von Magma
Um einen Stoff zum Kristallisieren zu bringen, in diesem Fall eine Schmelze, muss er zunächst zu einer Übersättigung gebracht werden. Dies kann beispielsweise durch Abkühlungsprozesse erreicht werden. Gelöste Elemente ordnen sich in einer regelmäßigen, teils stoffspezifischen Form an einen Kristallisationskern. Dort bilden sie einen Keimling, welcher dann in der übersättigten Lösung weiterwächst.
6.Eigenschaften
Es ist nicht allzu viel über die Eigenschaften von Magma bekannt, da man immer noch am Erforschen von Magma ist, aber ein paar grundlegende Sachen sind bekannt und je nach Magmatyp sind die Eigenschaften sehr unterschiedlich.
6.1.Physikalische Eigenschaften
Die Liquidustemepratur liegt für basische Magmen bei ca. 1200-1400 °C und die Solidustemperatur liegt bei ca. 980 °C. Bei sauren Magmen liegen die Temperaturen etwa 200-300 °C niedriger. Wenn hohe Fluid-Gehalte (H2O, CO2) vorhanden sind, verschieben sich die Temperaturen generell zu niedrigeren Werten. Saure Magmen haben eine geringere Dichte, aber eine höhere Viskosität als basische Magmen.
6.2.Chemische Eigenschaften
Von der chemischen Seite her setzt sich Magma aus 10 Hauptelementen zusammen, es sind Si (Silizium),Al (Aluminium),Ti (Titan), Fe (Eisen), Mg (Magnesium), Mn (Mangan), Ca (Calcium), Na (Natrium), K (Kalium) und P (Phosphor). Auch die Dichte ist je nach Magmatyp unterschiedlich. Wenn das Gestein sauer ist, dann hat es eine Dichte von 2,67 g/cm3 und die Schmelze davon hat eine Dichte von 2,37 g/cm3 .Bei intermediärem Gestein liegt die Dichte bei 2,84 g/cm3 und die Schmelze davon hat eine Dichte von 2,47 g/cm3. Basisches Gestein hat eine Dichte von 2,97 g/cm3 und dessen Schmelze eine Dichte von 2,77 g/cm3. Bei ultrabasischem Magma kennt man nur die Dichte des Gesteins, welche 3,23 g/cm3 beträgt. Es ist deutlich herauszulesen, dass die Dichte der Schmelze immer kleiner ist und Schmelzen somit leichter sind als ihr Ausgangsmaterial.
7.Sonstiges
7.1 Magma als Energiequelle?
Immer häufiger wird versucht, Magma als Energiequelle zu nutzen. 2009 wurde eine Bohrung auf Island von einem Forscherteam durch ein Einbruch von Magma in das Bohrloch bei 2100 Metern Tiefe gestoppt. Es ergab sich eine einzigartige Gelegenheit, ein geothermales System als Energiequelle zu testen. Das Magmabohrloch produzierte einen trockenen Dampf, welcher eine Temperatur von 400 °C hatte. Berechnungen ergaben, dass diese Dämpfe als Energiequelle bis zu 25 Megawatt erzeugen könnten, das wäre genug, um 25000 – 30000 Haushalte zu versorgen. Zum Vergleich: Ein normaler Geothermalbrunnen liefert gerade mal fünf bis acht Megawatt Energie.
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- Arbeit zitieren
- Lukas Götz (Autor:in), 2016, Magma. Definition, Vorkommen, Eigenschaften und Nutzungsmöglichkeiten, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/353688
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