MARID-Xenolithe bestehen vor allem aus den namensgebenden Mineralen Glimmer (engl. „mica“), Amphibol, Rutil, Ilmenit und Diopsid (Dawson et al. 1977). Als Akzessorien können noch verschiedene Titanite, Olivin, Orthopyroxene, Serpentine und Dolomite auftreten (Dawson et al. 1977). Als weitere Minerale treten auch Spinell und Perovskit auf (Konzett et al. 2000). Der im Rahmen dieser Arbeit analysierte Dünnschliff (BR 2-8) eines MARID-Xenolithen aus Bultfontein, Südafrika, weist die zu erwarteten Hauptphasen Glimmer, Amphibol, Rutil, Ilmenit und Diopsid auf und ist somit als MARID-Xenolith klar zu identifizieren, jedoch wurden auch in größeren Mengen Dolomite und Baryte und als Akzessorium Strontianit gefunden. Andere Titanite, Olivin, Orthopyroxen und Serpentin wurden zwar nicht gefunden, dennoch enthält der Schliff größere Mengen der Übergangsmetalle Chrom, Eisen, Titan und Mangan, sowie eine Anreicherung an den „Large Ion Lithophile Elements (LILE) “ Kalium, Barium und Strontium.
Da es keine eindeutige Erklärung für die Fragen der Herkunft und der Bildungsbedingungen von MARID-Xenolithen gibt, können nur Vermutungen und Spekulationen auf der Basis von vergleichbarer Literatur durchgeführt werden. In der nachfolgenden Arbeit wurde das Problem der Entstehung näher untersucht und ein möglicher Erklärungsansatz zur Bildung von MARID-Xenolithen auf der Basis der Forschungen von Dawson et al. (1977), Konzett et al. (2000), Boettcher (1975), Smith et al. (1983) gefunden. Aufgrund ihrer Erkenntnisse liegt die Vermutung nahe, dass das Muttermagma kimberlitischen Ursprungs ist, angereichert an Wasser, Kalium, Magnesium und Titan. Durch den Prozess der Ozeanbodenspreizung (engl. „seafloor spreading“) kam es zur Druckentlastung und damit zur partiellen Schmelzbildung von Mantelperidotit und damit zum Aufstieg dieses Magmas. Als Folge der Ozeanbodenspreizung entstanden große Risse und Klüfte mit Hilfe dessen Meerwasser, angereichert an Calciumcarbonat und „Large Ion Lithophile Elements (LILE“), in den oberen Teil des oberen Erdmantels transportiert wurde. Dadurch konnte hydrothermale Metasomatose mit den angrenzenden Wandperidotiten stattfinden. Da die MARID-Proben in der Nähe von Kimberliten gefunden wurden und sich wahrscheinlich auch in ihrer Nähe gebildet haben, konnten mit Hilfe der angrenzenden Kimberliteruption die MARID-Xenolithe anschließend an die Oberfläche aufsteigen und so ihre charakteristische Deformations- und Fließstruktur erhalten.
Inhaltsverzeichnis
1 Kurzdarstellung
2 Einleitung
3 Stand der Forschung
4 Darstellung der verwendeten Methoden
5 Darstellung der Ergebnisse
5.1 Glimmer
5.2 Amphibol
5.3 Rutil und Ilmenit
5.4 Diopsid
5.5 Karbonate
5.6 Strontium- und Bariumphasen
5.7 Kurzzusammenfassung der Messergebnisse
6 Diskussion der Ergebnisse
7 Zusammenfassung – Schlussfolgerung und Ausblick
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die Arbeit untersucht die petrographischen Eigenschaften und die Entstehungsbedingungen von MARID-Xenolithen aus der Bultfontein-Mine in Südafrika. Anhand einer mikroskopischen und analytischen Untersuchung eines spezifischen Dünnschliffs wird der Frage nachgegangen, ob die beobachteten Mineralphasen durch eine kimberlitische oder lamproitische Magmenentwicklung und metasomatische Prozesse im Erdmantel erklärt werden können.
- Petrographische Analyse eines MARID-Xenolithen (BR 2-8)
- Methodische Bestimmung der Mineralzusammensetzung mittels REM und Mikrosonde
- Untersuchung der metasomatischen Prozesse im Erdmantel
- Diskussion aktueller wissenschaftlicher Theorien zur Entstehung von MARID-Gesteinen
- Bewertung des Einflusses von Fluiden und Ozeanbodenspreizung auf die Mantelzusammensetzung
Auszug aus dem Buch
5.4 Diopsid
Der grünliche Diopsid ist eine charakteristische Phase für einen MARID-Xenolithen und macht etwa 12 Vol.-% des Dünnschliffs BR 2-8 aus.
An insgesamt fünf Stellen innerhalb des Schliffs wurde die Zusammensetzung der 0,1-0,2 cm großen Diopside bestimmt. Markiert sind die Messpunkte in Abb. 8. Die dazugehörigen Ergebnisse befinden sich in Tab. 6a. Die Anwesenheit von Chrom ermöglicht die, für diese Gesteinsart übliche, grüne Färbung des Diopsids, was in der nachfolgenden Tabelle nachgewiesen ist. Eine Auflistung der Anionenplätze der Diopside befindet sich in Tab. 6b.
Der Vergleich des Diopsids (Abb. 9) mit den Analyseergebnissen von Waters (1987) ergab einen erhöhten Chromgehalt (>0,08-0,52 Gew.-% Cr2O3). Bei Dawson et al. (1976) und Konzett (2000) stimmten die Chromwerte dagegen überein. Auffällig ist auch bei diesem Mineral der leicht erhöhte Kaliumgehalt, der besonders bei Waters (1987) und Dawson et al. (1977) zwischen 0 und 0,02 Gew.-% liegt. Konzett (2000) fand dagegen vergleichbare Kaliumgehalte (<0,05 Gew.-% K2O).
Der Vergleich eines gewöhnlichen Diopsids von Deer et al. (1992), entnommen aus einem Kalkstein aus Finnland, ergab dagegen einen erhöhten Eisengehalt (>0,07 Gew.-% FeO) und erhöhte Titan-, Natrium-, Kalium- und Chromgehalte (für alle >0,0 Gew.-%). Lediglich der Calciumgehalt, gemessen von Deer et al. (1992), liegt unterhalb des von Schliff BR 2-8 (<25,85 Gew.-% CaO).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Kurzdarstellung: Diese Einführung gibt einen Überblick über die Definition von MARID-Xenolithen und die spezifischen Besonderheiten des analysierten Dünnschliffs BR 2-8 hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung.
2 Einleitung: Beschreibt die geographische und geologische Herkunft des Gesteins aus der Kimberlit-Mine in Bultfontein sowie die allgemeine mineralogische Charakteristik des Schliffs.
3 Stand der Forschung: Präsentiert die unterschiedlichen wissenschaftlichen Theorien zur Entstehung der MARID-Gesteine, insbesondere die Debatte über kimberlitische versus lamproitische Muttermagmen.
4 Darstellung der verwendeten Methoden: Erläutert die eingesetzten Analyseverfahren, namentlich das Rasterelektronenmikroskop (REM) und die Mikrosonde, einschließlich der verwendeten Standards.
5 Darstellung der Ergebnisse: Detaillierte analytische Untersuchung der einzelnen Minerale Glimmer, Amphibol, Rutil, Ilmenit, Diopsid, Karbonate sowie der Strontium- und Bariumphasen.
6 Diskussion der Ergebnisse: Kritische Auseinandersetzung mit den gewonnenen Daten im Vergleich zu etablierten Modellen und Prüfung der Plausibilität verschiedener Entstehungsszenarien.
7 Zusammenfassung – Schlussfolgerung und Ausblick: Synthese der Ergebnisse und Schlussfolgerung, dass eine magmatische Herkunft aus einem kimberlitischen Magma unter Einfluss metasomatischer Fluide die wahrscheinlichste Genese darstellt.
Schlüsselwörter
MARID-Xenolithe, Kimberlit, Metasomatose, Glimmer, Amphibol, Rutil, Diopsid, Dolomit, Kaapvaal Kraton, Erdmantel, Phlogopit, LILE, Elementanalyse, Mikrosonde, Bultfontein
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der petrographischen Analyse eines MARID-Xenolithen aus Südafrika, um dessen mineralogische Zusammensetzung zu bestimmen und Rückschlüsse auf seine Entstehung im oberen Erdmantel zu ziehen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die Mineralogie von MARID-Gesteinen (Glimmer, Amphibol, Rutil, Ilmenit, Diopsid), metasomatische Alterationsprozesse durch Fluide und die petrologische Einordnung des Muttermagmas.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Überprüfung bestehender Entstehungshypothesen für MARID-Xenolithe anhand eines konkreten Dünnschliffs, um die Bedingungen von Bildung und Transport an die Erdoberfläche besser zu verstehen.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine Kombination aus Rasterelektronenmikroskopie (REM) zur qualitativen Gefügeanalyse und Mikrosonde-Analyse zur quantitativen Elementbestimmung der einzelnen Minerale durchgeführt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil präsentiert detailliert die chemischen Analyseergebnisse für jede gefundene Mineralphase und vergleicht diese mit Daten aus der Fachliteratur, um deren petrologische Signifikanz zu bewerten.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist durch Begriffe wie MARID-Xenolithe, Metasomatose, Kimberlit, Phlogopit, Kaapvaal Kraton und chemische Elementanreicherung charakterisiert.
Welche Bedeutung hat das Fehlen von Olivin in der Probe?
Das Fehlen von Olivin deutet darauf hin, dass eine fortgeschrittene metasomatische Umwandlung oder eine längere Kristallisationsphase stattgefunden hat, bei der Olivin aus dem Gestein eliminiert wurde.
Wie erklären die Autoren die Anwesenheit von Dolomit und Baryt?
Diese Minerale werden als Ergebnis einer sekundären hydrothermalen Metasomatose durch karbonatische und sulfathaltige Fluide gedeutet, die über Risse und Klüfte in den Erdmantel gelangten.
Welche Rolle spielt die Ozeanbodenspreizung für das Entstehungsmodell?
Die Ozeanbodenspreizung wird als Prozess genannt, der zur Druckentlastung und damit zur Schmelzbildung führte sowie als Ursache für die Entstehung von Rissen und Klüften, durch die meerwasserhaltige Fluide die Metasomatose auslösen konnten.
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- Amalia Aventurin (Author), 2012, Metasomatose im Erdmantel. Petrographie von Südafrikanischen MARID-Xenolithen, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/285889
