Forelæsning: Forelæsning 10 Differentiation af magma Kemiske differentiationstrends i vulkanske komplekser Differentiationstrends i lagdelte mafiske intrusioner Øvelse: Variationsdiagrammer og differentiation af Thingmuli vulkankomplekset, Island 1 Magmatisk differentiation I Skjoldvulkaner dannes ved gentagne udbrud af høj temperatur (c. 1300 1050 C), lav viskøs (=let flydende), basaltisk magma Udbrud af Kafla, Island, 1980 Mauna Loa, Hawaii 2
Magmatisk differentiation II Stratovulkaner er koniske og dannes ved gentagne udbrud af høj viskøs (=trægt flydende) magma og tephra. Oftest er magmasammensætningen mere silika-rig og temeraturen lidt lavere end tholeiitisk basalt Stratovulkanen Popocatepetl, Chile 3 Karakteristisk opbygning af en stratovulkan Magmatisk differentiation III Er der sammenhæng mellem fraktioneret krystallisation i magmakamre og sammensætning af lavastrømme?? Lavastømme (flodbasalt), Sydøst Island 4 Skematisk magmakammer
Magmatisk differentiation IV Bjergartsserier Highly alkaline alkaline tholeiite Parental magma 5 Kemiske differentiations trends I Bowen variationsdiagrammer viser SiO 2, CaO og P 2 O 5 plottet mod MgO for en række lavastrømme på Madeira MgO plottes på x-aksen fordi MgO falder med magmatisk udvikling og differentiation Temperatur falder med differentiation Tolkning sidst i forelæsning 6
Temperatur og MgO af magma 7 Data: Peter Thy Kemiske differentiations trends II Hvilke mineraler og/eller bjergarter (kombination af mineraler) kan forklare differentiations trendet fra B til L? 8
Kemiske differentiations trends III Kan hovedgrundstofsammensætningen af lava A ændres til B som et resultat af fraktionering af olivin? 9 Kemiske differentiations trends IV Effekten af krystallisation af en ny mineralfase: Først krystalliserer R alene (smelte fra L1 K). Dernæst krystalliserer S og R (i forholdet E og smelte fra K L) Gns. sammensætning af ekstraherede krystaller er E A 10
Kemiske differentiations trends V Resultatet af krystallisation af en ny mineralfase er: magmaet er differentieres (diversificeres) hvis krystallerne akkumuleres på bunden af magmakammeret producerer de en lagdelt intrusion Magma R + S R 11 Kemiske differentiations trends VI Tolkning af differentiationstrends og krystallisationsrækkefølge kræver kendskab til mineralernes hovedgrundstof sammensætning! Olivin = (Mg,Fe) 2 SiO 4 Klinopyroksen (augit) = CaMgSi 2 O 6 Plagioklas = CaAl 2 Si 2 O 8 NaAlSi 3 O 8 Magnetit = Fe 3 O 4 Ilmenit = FeTiO 3 Apatit = Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl, OH) 12
Kemiske differentiations trends VII Tolkning af kemisk trend fra Madeira i Bowen diagram 13 Kemiske differentiations trends VIII Tolkning af kemisk trend fra Solomon øerne i Harker diagram (SiO 2 på x-aksen, SiO 2 øges med fraktioneret krystallisation) 14
Kemiske differentiations trends IX Tolkning af porfyriske lavastrømme (indeholder mange fænokrystre). Her plagioklas porfyriske lavaer fra Rødehavet (symbol som små kryds) 15 Differentiation i mafiske intrusioner I Mafiske intrusioner repræsenterer den plutonske modpart til lava sekvenser. De er ofte lagdelte som følge af vekslende ophobning af lyse og mørke mineraler. Tolkning af differentiation trends i mafiske intrusioner benyttes til at udrede magmakammerprocesser og differentiation af magma. 16 Lagdeling i Skaergaard intrusionen, Østgrønland
Differentiation i mafiske intrusioner II Eksempler på lagdeling i Bushveld komplekset, Sydafrika Lagdeling i den ultramafiske lagserie Kromitit (mørke) og anorthosit (lyse) lag 17 Magnetit lag omgivet af gabbro Differentiation i mafiske intrusioner II Eksempler på lagdeling i Skaergaard intrusionen, Østgrønland anorthosit ultramafisk (olivin+cpx+oxid gabbro Lagdeling der viser trugstruktur 18
Skaergaard intrusionen, Østgrønland Skaergaard intrusionen dannet for 55 Millioner år siden ved kontinentalopbrydning mellem Europa og Grønland 19 Skaergaard intrusionen, Østgrønland Mineralogisk lagdeling Kemisk lagdeling (kryptisk lagdeling) olivin plagioklas klinopyroksen 20
Bushveld Komplekset, Sydafrika Bushveld komplekset er 2 milliarder år gammelt den mafiske del er 7-8 km tyk 21 Bushveld Komplekset, Sydafrika Mineralogisk og kryptisk lagdeling Sr isotoper + quartz + apatite + magnetite + plagioclase 22