Kristallisation der Magmen: Fraktionierte Kristallisation
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Beide Reaktionsreihen, die kontinuierliche und die diskontinuierliche, erklären die Entstehung zahlreicher magmatischer Gesteine, jedoch nicht die gesamte Vielfalt der magmatischen Gesteine. Denn z.B. die ersten Kristallisationsprodukte (Olivin und Ca-reicher Plagioklas) würden nicht übrig bleiben.
Bowen beschrieb erstmals die Auswirkungen, die die Trennung und Entfernung auskristallisierter Minerale von der Schmelze hervorrufen, z.B. durch Absinken schwerer Minerale auf den Boden der Magmakammer (gravitative Differentiation) oder das Abwandern der Schmelze durch tektonische Deformationen. Die Gleichgewichtsbeziehung zwischen Mineralen und Restschmelze besteht -wie bisher angenommen- dann nicht mehr.
Ein Beispiel: Erfolgt in einem aufsteigenden Magma die Kristallisation (siehe Abbildung) und gleichzeitige Abtrennung der ausgeschiedenen Minerale, so würden bei einer basaltischen Stamm-Magma zuerst mafische Minerale auskristallisieren und gleichzeitig die ersten Ca-reichen Plagioklase. Die Restschmelze wird insbesondere an Si, Wasser und Alkalien angereichert und enthält einen andesitischen Charakter. Bei weiterer Abkühlung kristallisieren Minerale wie Pyroxene, Hornblende (Amphibole) oder Biotit und Plagioklase, deren Na-Anteil beständig und kontinuierlich zunimmt, aus. Die Magmenzusammensetzung wird sich dabei ständig ändern. Die Kristallisationsprodukte stellen dann eine weite Bandbreite an mafischen und felsischen Mineralen dar.
So kann aus einer SiO2-armen, fast wasserfreien Basaltschmelze eine wasser- und SiO2-reiche granitische Schmelze entstehen. Diese Magmendifferentiation bezeichnet man als fraktionierte Kristallisation und ist auf Rosenbusch (1875) und Bowen (1927) zurückzuführen.
