Magmaserier Forelesning 4

Presentasjon om: "Magmaserier Forelesning 4"— Utskrift av presentasjonen:

1 Magmaserier Forelesning 4
Rytmisk modallagning i Skaergaard intrusjonen, Grønland Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

2 Stratovulkaner kan være bygget opp av aske og
strømmer med forskjellig sammensetning basaltisk andesitt (ca 50 wt% SiO2) andesitt dacitt rhyolitt (ca 70 wt% SiO2) Tilsvarende intrusiver varierer i sammensetning fra basalt til granitt Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

3 Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

4 Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

5 Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

6 Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

7 Noen askenedfall fra samme utbrudd kan vise tilsvarende variasjoner
Noen av de store lagdelte basaltiske intrusjoner varierer i sammensetning fra ultramafiske bergarter til kvartsdioritt Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

8 Dersom vi hadde analysert alle basalt
gangene i denne skrenten ville vi ha sett at alle gangene har forskjellig sammensetning, hvorfor? Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

9

10 rekke lavaer fra en strato- vulkan. Bergartene
Harker variasjonsdiagram Her har vi analysert en rekke lavaer fra en strato- vulkan. Bergartene varierer i sammensetning fra basalt til rhyolitt. Dersom disse lavaene kommer fra samme utbrudd kaller vi dette en MAGMASERIE Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

11 Magmatisk differensiasjon
Enhver prosess som fører til en endring i et magmas kjemiske sammensetning.

12 Dersom vi plotter bergartsserier fra øybuer og fra
midt oseanske spredningsrygger i et AFM diagram danner de markert forskjellige serier Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

13 Hvordan oppstår slike variasjoner i magmasammensetning?
Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

14 Det er to hovedprosesser som danner magmaserier
Forskjellig grad av partiell oppsmelting (anatekse) (primær prosess) Fraksjonell krystallisasjon (sekundær prosess) Vi skal konsentrere oss om fraksjonell krystallisasjon Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

15 Fraksjonell krystallisasjon skyldes at de mineraler som
krystalliserer fra et magma har en sammensetning og tetthet som er forskjellig fra magmaet Dette betyr at når slike mineraler krystalliserer og fjernes fra magmaet så endrer restmagmaet kjemisk sammensetning. Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

16 La oss som eksempel tenke oss at et stort volum
med basaltmagma har dannet en lopolittintrusjon. Et slikt magma har ca 50% SiO2 og en temperatur på ca 12000C. Det er også rikt på MgO, FeO og CaO. Hvordan er dette magmaet bygget opp mikroskopisk? Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

17 Magmaet lekker varme til sidebergarten. For å prøve
å opprettholde temperaturen (Le’Chateliers prinsipp) starter det å krystallisere. Når krystaller dannes og vokser utvikles det varme (ΔHxtl). Som eksperter i mineralogi bør all nå ha en formening om hvilket mineral som først vil krystallisere. Magmaet domineres av enkle SiO4 tetrahedere med store mengder mellomliggende Mg og Fe. Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

18 OLIVIN (Mg, Fe)2SiO4 Liquidus mineral vil være Mg-rik olivin
Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

19 Nå er det slik at olivin har noe annen sammen-
setning enn magmaet. Dessuten er olivin svært tungt og tenderer mot å synke. Magmaet endrer sammensetning Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

20 Hva med olivinkrystallene som synker til gulvet i lopolitten?
De danner lag av olivin. Dette bygger opp en bergart som vi kaller DUNITT Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

21 Olivinfraksjonering anriker magmaet blant annet
i SiO2, FeO og CaO. Dette fører etter hvert til at klinopyroksen starter å krystallisere Denne kombinasjonen anriker magmaet videre i SiO2 Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

22 Klinopyroksen synker til bunns sammen med
olivin og danner lagdelte bergarter som vi kaller WEHRLITT (olivin + cpx) Fraksjonering av de to mineralene anriker etter hvert magmaet så mye i SiO2 at olivin ikke lenger er stabil. Olivin som ikke er fjernet reagerer til ortopyroksen. Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

23 Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

24 Klinopyroksen etterfølges etter hvert av plagioklas.
Plagioklas er forholdsvis lett og kan i noen tilfeller flyte til taket i magmakammeret Dersom plagioklas synker vil den sammen med klinopyroksen danne bergarten GABBRO. Dersom plagioklas stiger kan anortositt dannes i taket. Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

25 Ekstrem fraksjonering av gabbro (plagioklas og
klinopyroksen) vil etter hvert føre til kraftig an- rikning i Fe, Ti og P slik at titanomagnetitt og apatitt krystalliserer. Dette er Si-frie faser og fraksjonering av disse fører til kraftig Si anrikning i magmaet og kvartsmetning. Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

26 Her kan du se repetert modallagning i Skaergaard
intrusjonen. Lagene er mørke i bunn (olivin + klinopyroksen) og er lyse i toppen (plagioklasdominert) Anortositt Gabbro Wehrlitt Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

27 Langvarig gabbrofraksjonering fører til kraftig
anrikning i Fe, Ti og P (Fe-Ti basaltisk magma) Fører etter hvert til utkrystallisering av ilmenitt og apatitt På dette stadium er det lite magma igjen i kammeret (5-10%). Dermed fører fraksjonering av ilmenitt og apatitt (Si-fri) til kraftig Si- anrikning og metning av kvarts Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

28 De siste smeltene som krystalliserer danner derfor kvartsdioritt
Geo112, Kjell P Skjerlie 2002

29

30 En må huske på følgende Bare tholeiitiske magma (MORB) ender opp
med kvarts metning Bare små mengder sure fraksjonater kan dannes (<5%) Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

31 Tholeiitiske magma viser ved fraksjonering
kraftig Fe-anrikning. Dette altså fordi ilmmenitt/ magnetitt krystalliserer sent i fraksjoneringshistorien. Geo112, Kjell P Skjerlie 2002

32 Den tholeiitiske fraksjoneringsserie Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

33 Alkaline basaltmagma (Hawaii) ender i stedet
opp som TRACHYTTER eller som nefelin førende fraksjoneringsprodukter Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

34 Alkaline fraksjonerings- serier
Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

35 Basalter som dannes over subduksjonssoner
danner større mengder med Si-rike fraksjonerings- produkter Denne serien kalles den kalk-alkaline serie og viser ikke Fe-anrikning Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

36 Tholeliitiske basalter danner små mengder
SiO2-rike (sure) fraksjoneringsprodukter. Kalk-alkaline basalter danner betydelig større mengder med sure fraksjoneringsprodukter. Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

37 Den kalk-alkaline fraksjoneringsserie Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

38 Hvorfor danner den kalk-alkaline serie større
mengder sure fraksjoneringsprodukter? Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

39 Basalt i subduskjsonssoner er rikere på vann
enn tholeiitiske MORB magma Dette fordi vann tilføres mantelkilen fra den subduserende oseanskorpen Geo112, Kjell P Skjerlie 2002

40 Større mengde vann fører til høyere fO2 og
rask metning i magnetitt og amfibol Fraksjonering av disse fasene forhindrer Fe- anrikning og fører til raskere anrikning i Si Større andel sure fraksjoneringsprodukter Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

41 I tillegg til dette så vil suprasubduksjonssonemagma
assimilere kontinentalskorpe i ensialiske øybuer slik at mengden sure produkter økes ytterligere. Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

42 Vi har antatt at fraksjonering skjer ved at
krystaller bunnfeller, er dette særlig sannsynlig? Neppe, for varmetapet er størst langs tak og vegger, derfor vil krystallene dannes her. Ikke inne i magmavolumet. Vis dette er tilfelle, hvordan kan det da ha seg at store lagdelte intrusjoner har svært mektige lagserier i bunn? Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

43 Krystallkumulatene som dannes i tak og langs
vegger er ikke stabile og vil rase nedover og samle seg i bunn. Dette forklarer også de hyppige ”sedimentære” strukturene (kryssjikt, erosjon, diskordanser) som opptrer i lagseriene Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

44 Inkonformitet i Skaergaard intrusjonen
Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

45 Andelen sure magmatiske bergarter er betydelig
høyere i ensialiske øybuer enn i de ensimatiske Dette MÅ bety at fraksjonering alene ikke for- klarer dannelse av de sure bergartene Nøkkelen her må være at de Si-rike bergartene som bygger opp ensialiske øybuer er involvert Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

46 Når varmt basaltmagma intruderes inn i
Si-rike vertsbergarter så vil to ting kunne skje. Sidebergarten smelter opp og danner Si-rike granittiske smelter Basaltmagmaet inkorporerer og smelter helt eller delvis opp inklusjonene (XENOLITT) Denne prosessen kalles ASSIMILERING Disse prosessene fører til at det totalt dannes større mengder Si-rike magma Geo105, Kjell P Skjerlie 2002