Magmatismus und Vulkanismus - PRÜFUNG vom 23. August

MAGMATISMUS und VULKANE
PRÜFUNG 2007
Magmatismus und Vulkanismus PRÜFUNG vom 23. August 2007
Schriftlich, 60 Minuten, Donnerstag, den 23. August 2005, 9:00 – 10:00, HG F5
Vorname, Name:
Aufgabe 1. (Punktzahl total 16)
Fraktionierte Kristallisation in einem binären, peritektischen Phasendiagramm mit den
Phasen Forsterit, Enstatit und SiO2 (Figur 1)
Aufgabe 1a): Wie lauten die peritektische Reaktion am Punkt R (1150°C) und
die eutektische Reaktion am Punkt E (1000°C) [2 Punkte]
R=
E=
Aufgabe 1c):
Beschreiben Sie fraktionierte Kristallisation der Zusammensetzung X (80% Forsterit /
20% SiO2) in Figur 1 für die folgenden Temperaturen. Verwenden Sie dazu die
Hilfstabelle TP1 Gefragt sind bei jeder Temperatur und sowohl bei Erreichen wie bei
Verlassen des peritektischen und des eutektischen Punktes die prozentualen Anteile der
verschiedenen Phasen (Schmelze und akkumulierte Kristalle) und die
Zusammensetzung der Schmelze (ausgedrückt in Prozenten von Forsterit und SiO2).
[14 Punkte]
Temperaturen:
TL (?°C)
T1 (1275°C)
TR (1150°C)
T2 (1050°C)
TE (1000°C)
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MAGMATISMUS und VULKANE
PRÜFUNG 2007
1700
1700
X
Temperatur ( C)
1600
Liquid
1500
1400
Forsterit + L
1300
T1
1200
R
TR
1100
Enstatit + L
T2
TE
SiO2 + L
E
Forsterit
+ Enstatit
1000
Enstatit + SiO2
Forsterit
20 En
(25)
40
(50)
60
(75)80
Gewichts %
Figur 1. Binäres Forsterit – SiO2 Phasendiagramm für Aufgabe 1. En = Enstatit
2
SiO2
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Tabelle TP1 Hilfstabelle für Aufgabe 1b)
Anteile in 'Einheiten' (EH)
Temperatur
-Labels
T(°C)
Schmelze
(EH)
Olivin
(EH)
Enstatit
(EH)
SiO2
(EH)
Schmelze
Total
(EH)
Akkumlierte Kristalle
Schmelze Schmelze
Forsterit
relativ
Absolute
%
%
%
Enstatit
%
SiO2
%
Schmelzzusammensetzung
Fo
SiO2
(Schmelze) (Schmelze)
%
%
TL(Liquidus)
T1
1275
TR(in)
1150
TR(out)
1150
T2
1050
TE(in)
1000
TE(out)
1000
Fett eingerahmte Zellen entsprechen den verlangten Resultaten; die Kolonnen Anteile in ‚Einheiten’ (EH) sind zur Berechnung. Als ‚Einheiten’
können Sie die 5% Gitterabstände in Figur 1 oder Millimeter verwenden. Resultate können entweder in Dezimalzahlen oder als Brüche angegeben
werden, vergessen Sie aber nicht, das Prozente verlangt sind, also Brüche*100.
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MAGMATISMUS und VULKANE
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Aufgabe 2 (Punktzahl total 8).
Entstehung von Magmen an konvergenten und divergenten Plattengrenzen
800
40
1000
1200
1400
1600
40
MORB-Pyrolit
35
35
Druck (kbar)
30
30
H2O-ges ttigter
Solidus
25
25
20
20
trockener
Solidus
15
15
10
10
5
5
0
800
1000
1200
1400
1600
0
Temperature ( C)
Figur 2. Druck – Temperatur Diagramm für Aufschmelzung von MORB-Pyrolit Mantel.
Aufgabe 2a:
[3 Punkte]
Wieso steigt die Differenz zwischen dem trockenen und dem H2O-gesättigten Solidus
mit steigendem Druck und wieso bleibt die Differenz oberhalb 30 kbar konstant?
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MAGMATISMUS und VULKANE
Aufgabe 2b)
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[3 Punkte]
Nennen Sie einige typische, charakteristische Eigenschaften von primären Schmelzen an
konvergenten Plattengrenzen (Subduktionszonen) vor allem im Vergleich zu
tholeiitischen Schmelzen an Mittelozeanischen Rücken [Haupt- und SpurenelementGeochemie, volatile Elemente, Sauerstoffpartialdruck].
Aufgabe 2b)
[2 Punkte]
Bei welcher Temperatur und welchem Druck beginnt ein trockener Mantel (MORBPyrolit) zu Schmelzen wenn der Adiabat eine Potential-Temperatur (= theoretische
Temperatur an der Erdoberfläche) von 1300°C hat und der adiabatische Gradient
(Steigung des Adiabates) 4°C/kbar beträgt?
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MAGMATISMUS und VULKANE
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Aufgabe 3 (Punktzahl total 6)
Mantelgesteine und Charakteristik der Aufschmelzprodukte
Aufgabe 3a)
[3 Punkte]
(i) Welche Mineralogie hat ein Granat-Lherzolit?
(ii) Welche Mineralogie hat ein Spinell-Harzburgit?
(iii) Wo kommen die beiden Gesteine relativ zueinander im Mantel vor (Tiefe)?
Aufgabe 3b)
Wie kann man an einem basaltischen Gestein (Lava) feststellen ob das Magma aus
einem Granat oder Spinell-haltigen Mantelgestein durch Teilaufschmelzung entstanden
ist? Tipp: Konzentrieren Sie sich auf Spurenelemente und auf normierte SpurenelementVariationsdiagramme (REE-Verteilunsdiagramme und ‚spidergrams’). Es sind keine
Details sondern das Prinzip gefragt.
[3 Punkte]
6