Basalt

Die Mineralogie von Basalt ist durch ein Übergewicht an kalkhaltigem Plagioklasfeldspat und Pyroxen gekennzeichnet. Olivin kann auch ein wesentlicher Bestandteil sein. Zusätzliche Mineralien, die in relativ geringen Mengen vorhanden sind, umfassen Eisenoxide und Eisen-Titanoxide wie Magnetit, Ulvöspinel und Ilmenit. Aufgrund des Vorhandenseins solcher Oxidmineralien kann Basalt beim Abkühlen starke magnetische Signaturen annehmen, und paläomagnetische Studien haben Basalt in großem Umfang verwendet. In tholeiitischem Basalt sind Pyroxen (Augit und Orthopyroxen oder Taubenit) und calciumreiche Plagioklas übliche Phenokristallmineralien. Olivin kann auch ein Phänokristall sein und, falls vorhanden, Ränder aus Taubenit aufweisen. Die Grundmasse enthält interstitiellen Quarz oder Tridymit oder Cristobalit. Olivin-tholeiitischer Basalt enthält Augit und Orthopyroxen oder Taubenit mit reichlich vorhandenem Olivin, aber Olivin kann Pyroxenränder aufweisen und ist in der Grundmasse wahrscheinlich nicht vorhanden. Meeresbodenbasalte, die ursprünglich an Kämmen in der Mitte des Ozeans ausgebrochen sind, sind als MORB (Basalt in der Mitte des Ozeankamms) bekannt und weisen charakteristisch wenig inkompatible Elemente auf. Alkalibasalte weisen typischerweise Mineralaggregate auf, denen Orthopyroxen fehlt, die jedoch Olivin enthalten. Feldspat-Phenokristalle haben typischerweise eine Labradorit- bis Andesin-Zusammensetzung. Augit ist reich an Titan im Vergleich zu Augit in tholeiitischem Basalt. Mineralien wie Alkalifeldspat, Leucit, Nephelin, Sodalith, Phlogopit-Glimmer und Apatit können in der Grundmasse vorhanden sein. Basalt hat hohe Liquidus- und Solidustemperaturen - Werte an der Erdoberfläche liegen nahe oder über 1200 ° C (Liquidus) und nahe oder unter 1000 ° C (Solidus); Diese Werte sind höher als die anderer gewöhnlicher magmatischer Gesteine. Der Großteil der tholeiitischen Basalte wird in einer Tiefe von etwa 50 bis 100 km innerhalb des Mantels gebildet. Viele Alkalibasalte können in größeren Tiefen gebildet werden, möglicherweise bis zu 150–200 km tief. Die Herkunft von Basalt mit hohem Aluminiumoxidgehalt ist weiterhin umstritten, wobei Uneinigkeit darüber besteht, ob es sich um eine Primärschmelze handelt oder durch Fraktionierung von anderen Basalttypen abgeleitet wird.

Der Basalt ist per Definition ein aphanitisches (feinkörniges) magmatisches Gestein mit im Allgemeinen 45–53 Vol .-% Siliciumdioxid (SiO2) und weniger als 10 Vol .-% Feldspathoid, wobei mindestens 65% des Gesteins Feldspat in Form von Plagioklas sind . Dies entspricht der Definition des Klassifizierungsschemas der International Union of Geological Sciences (IUGS). Es ist die häufigste Art von Vulkangestein auf der Erde und ein Schlüsselbestandteil der ozeanischen Kruste sowie das Hauptvulkangestein auf vielen mittelozeanischen Inseln, einschließlich Island, den Färöern, Réunion und den Inseln von Hawaii.

Andere Klasten (etwa 10 bis 15%) bestehen hauptsächlich aus subkantigen bis subgrundierten grünlich-schwarzen Basaltpflastersteinen und -blöcken aus Kieselsteinen aus Hornblende-Granit mit rosa Feldspat

Basalt ist ein Stein, welcher aus Vulkanlava geformt wird und wegen seiner Beschaffenheit vor allem im Bauwesen eingesetzt wird. Den größten Nutzen findet Basalt in der Herstellung von Zement, Aggregaten für verschiedene Bodenbeläge wie Pflasterstein und kann ebenfalls als Filterstein in Drainagen genutzt werden.

Auf der Erde haben sich die meisten Basaltmagmen durch Dekompressionsschmelzen des Mantels gebildet. Basalt bricht gewöhnlich auf Io (dem drittgrößten Mond des Jupiter) aus und hat sich auch auf dem Mond, dem Mars, der Venus und dem Asteroiden Vesta gebildet. Die Krustenanteile der ozeanischen tektonischen Platten bestehen überwiegend aus Basalt, der aus dem aufsteigenden Mantel unter den Ozeankämmen hergestellt wird. Basalt ist eine der häufigsten Gesteinsarten der Welt. Basalt ist das typischste Gestein großer magmatischer Provinzen. Das größte Vorkommen von Basalt befindet sich im Meeresboden, der fast vollständig aus Basalt besteht. Basalt über dem Meeresspiegel ist auf Hotspot-Inseln und in der Umgebung von Vulkanbögen verbreitet, insbesondere auf solchen mit dünner Kruste. Die größten Basaltmengen an Land entsprechen jedoch kontinentalen Flutbasalten. Kontinentale Flutbasalte sind in den Deccan-Fallen in Indien, der Chilcotin-Gruppe in British Columbia, Kanada, den Paraná-Fallen in Brasilien, den Sibirischen Fallen in Russland, der Karoo-Flutbasaltprovinz in Südafrika und dem Columbia River Plateau in Washington bekannt und Oregon. Viele Archipele und Inselstaaten haben einen überwiegenden Teil ihres freiliegenden Grundgesteins aus Basalt, da sie sich über Hotspots befinden, beispielsweise Island und Hawaii. Antike präkambrische Basalte kommen normalerweise nur in Falt- und Schubgürteln vor und sind oft stark verwandelt. Diese werden als Greenstone-Gürtel bezeichnet, da bei einer minderwertigen Metamorphose von Basalt Chlorit, Actinolit, Epidot und andere grüne Mineralien entstehen.

Im Vergleich zu den meisten gängigen magmatischen Gesteinen sind Basaltzusammensetzungen reich an MgO und CaO und arm an SiO2 und den Alkalioxiden, dh Na2O + K2O, was mit der TAS-Klassifizierung übereinstimmt. Basalt hat im Allgemeinen eine Zusammensetzung von 45–55 Gew .-% SiO 2, 2–6 Gew .-% Gesamtalkalien, 0,5–2,0 Gew .-% TiO 2, 5–14 Gew .-% FeO und 14 Gew .-% oder mehr Al 2 O 3. Die Gehalte an CaO liegen üblicherweise nahe 10 Gew .-%, die von MgO üblicherweise im Bereich von 5 bis 12 Gew .-%. Basalte mit hohem Aluminiumoxidgehalt haben einen Aluminiumgehalt von 17–19 Gew .-% Al2O3; Boninite haben einen Magnesium (MgO) -Gehalt von bis zu 15 Prozent. Seltene feldspathoidreiche Mafikgesteine, ähnlich wie Alkalibasalte, können einen Na2O + K2O-Gehalt von 12% oder mehr aufweisen. Die Häufigkeit der Lanthaniden- oder Seltenerdelemente (REE) kann ein nützliches Diagnosewerkzeug sein, um die Geschichte der Mineralkristallisation beim Abkühlen der Schmelze zu erklären. Insbesondere ist die relative Häufigkeit von Europium im Vergleich zu anderen REE häufig deutlich höher oder niedriger und wird als Europium-Anomalie bezeichnet. Es entsteht, weil Eu Ca in Plagioklasfeldspat ersetzen kann, im Gegensatz zu allen anderen Lanthaniden, die dazu neigen, nur 3+ Kationen zu bilden. Mid-Ocean Ridge Basalte (MORB) und ihre intrusiven Äquivalente, Gabbros, sind die charakteristischen magmatischen Gesteine, die an Mid-Ocean Graten gebildet werden. Sie sind tholeiitische Basalte, die besonders wenig Alkalien und inkompatible Spurenelemente enthalten, und sie haben relativ flache Muster von Seltenerdelementen (REE), die auf Mantel- oder Chondritwerte normalisiert sind. Im Gegensatz dazu weisen Alkalibasalte normalisierte Muster auf, die im leichten REE stark angereichert sind und eine größere Häufigkeit des REE und anderer inkompatibler Elemente aufweisen. Da MORB-Basalt als Schlüssel zum Verständnis der Plattentektonik angesehen wird, wurden seine Zusammensetzungen eingehend untersucht. Obwohl sich MORB-Zusammensetzungen im Vergleich zu durchschnittlichen Zusammensetzungen von Basalten, die in anderen Umgebungen ausgebrochen sind, unterscheiden, sind sie nicht einheitlich. Beispielsweise ändern sich die Zusammensetzungen mit der Position entlang des mittelatlantischen Rückens, und die Zusammensetzungen definieren auch unterschiedliche Bereiche in verschiedenen Ozeanbecken. Mid-Ocean Ridge Basalte wurden in Sorten wie Normal (NMORB) und solche, die etwas stärker an inkompatiblen Elementen angereichert sind (EMORB), unterteilt. Die Isotopenverhältnisse von Elementen wie Strontium, Neodym, Blei, Hafnium und Osmium in Basalten wurden eingehend untersucht, um die Entwicklung des Erdmantels zu untersuchen. Isotopenverhältnisse von Edelgasen wie He / He sind ebenfalls von großem Wert: Beispielsweise reichen die Verhältnisse für Basalte von 6 bis 10 für tholeiitischen Basalt des mittelozeanischen Kamms (normalisiert auf atmosphärische Werte), aber bis 15–24 und mehr für Ozeaninsel-Basalte, von denen angenommen wird, dass sie von Mantelwolken stammen. Quellgesteine für die Teilschmelzen umfassen wahrscheinlich sowohl Peridotit als auch Pyroxenit (z. B. Sobolev et al., 2007).

Das Wort "Basalt" leitet sich letztendlich von spätlateinischen Basalten ab, einem Rechtschreibfehler der lateinischen Basaniten "sehr harter Stein", der aus dem Altgriechischen βασανίτης (Basaniten), aus βάσανος (Basanos, "Prüfstein") importiert wurde und möglicherweise aus ägyptischem Bauhun stammt "Schiefer". Der moderne petrologische Begriff Basalt, der eine bestimmte Zusammensetzung von aus Lava gewonnenem Gestein beschreibt, stammt aus seiner Verwendung durch Georgius Agricola im Jahr 1556 in seinem berühmten Bergbau- und Mineralogiewerk De re metallica, libri XII. Agricola trug "Basalt" auf den vulkanischen schwarzen Felsen des Schloßbergs in Stolpen auf und glaubte, er sei der gleiche wie der von Plinius dem Älteren in Naturalis Historiae beschriebene "sehr harte Stein".