Magma

Magma (griechisch: „geknetete Masse“) heißt die Masse aus Gesteinsschmelze, die in Teilen des oberen Erdmantels und der tieferen Erdkruste vorkommt. Die Fließfähigkeit des Magmas ist die Ursache des Vulkanismus (siehe auch Vulkan) und hat eine große Bedeutung für die Gesteinsbildung, da sich aus erstarrendem Magma Gesteine, die Magmatite oder Tiefengesteine, bilden.

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Bei diesen unterscheidet man Plutonite, wenn das Magma im Erdinneren langsam abkühlt und daher Kristalle bilden kann, und Vulkanite, wenn das Magma beim Austritt an die Erdoberfläche (zum Beispiel als Lava oder in Form von Pyroklasten) schnell abkühlt. Zu den Plutoniten zählt zum Beispiel der Granit, zu den Vulkaniten der Basalt.

Eigenschaften und Klassifikation

  Je nach Zusammensetzung und Druckverhältnissen beträgt die Temperatur von Magma zwischen 700 °C und 1250 °C. Magmen sind in der Regel silikatische Gesteinsschmelzen, das heißt, zu großen Teilen (40–75 %) aus SiO₂. Magmen werden grob nach ihrer Mg- und Fe-Konzentration und dem Silikatgehalt unterschieden in:

• felsische oder rhyolithische Schmelzen (SiO₂-Gehalt > 65 %) (früher sauer).
• intermediäre oder andesitische Schmelzen (SiO₂-Gehalt zwischen 52 % und 65 %).
• mafische oder basaltische Magmen (SiO₂-Gehalt < 52 %) (früher basisch).

Die häufig verwendete Einteilung in saure und basische Magmen stammt von dem Begriff Kieselsäure, der oft verallgemeinernd für SiO₂ verwendet wird. Da der Säure-Base-Begriff jedoch in der Chemie genau definiert und im Zusammenhang mit Magmen missverständlich ist, wird er durch felsisch (reich an Feldspat und Quarz, hell) und mafisch (reich an Magnesium und Eisen, dunkel) ersetzt.

Entstehung

Die Entstehung von Magma ist ein erst teilweise verstandener Prozess. Es ist bekannt, dass der Erdmantel bis zur Grenze des Erdkerns in mehreren tausend Kilometern weitgehend fest ist. Das Vorkommen flüssiger Schmelzen ist nur unter besonderen Bedingungen erklärbar, unter denen es zu partiellen Gesteinsschmelzen kommt. Das Magma sammelt sich in Magmakammern, da das leichtere Magma durch das schwerere Umgebungsgestein nach oben steigt, dort Hohlräume auffüllt und durch Aufschmelzen erweitert. Diese Vorgänge spielen sich in Zeiträumen von einigen zehntausend bis zu mehreren hunderttausend Jahren ab.

Die Kristallisation von Magma ist ebenfalls ein komplexer Prozess, bei dem neben der Zusammensetzung der Ausgangsschmelze die Druckverhältnisse, der Wassergehalt und das Umgebungsgestein eine Rolle spielen. Dabei kommt es durch magmatische Differentiation und fraktionierte Kristallisation zur Bildung unterschiedlicher Gesteine.

Magma entsteht in geologisch besonders aktiven Bereichen:

• Mittelozeanische Rücken
• Subduktionszonen
• Manteldiapire

Mittelozeanische Rücken und Subduktionszonen sind Phänomene der Plattentektonik und kennzeichnen auseinanderdriftende oder zusammenstoßende Lithosphärenplatten. An den Mittelozeanische Rücken werden die Platten auseinandergerissen und es entstehen Gräben und Spalten, in die Schmelzen aus dem oberen Mantel aufsteigen, meist in der Form basaltischer Laven. In Subduktionszonen wird Material der Lithosphäre durch die abtauchende Platte in die heißen Zonen des Erdinneren befördert, wo es aufschmilzt und Magmakörper bildet. Manteldiapire oder Plumes sind schmale Säulen aufgeschmolzenen Materials, deren Wurzeln in großen Tiefen des Erdmantels liegen. Diese Diapire oder Hot Spots treten auch weit entfernt von Plattengrenzen auf und führen dann häufig zur Entstehung von Intraplattenvulkanen.