Magmatisches Gestein: Entstehung, Arten und Eigenschaften

Magma und Lava

Symbolbild, KI-generiert

Hohe Hitze und hoher Druck herrschen im Erdinneren. Zum Schmelzen bringt beides das Gestein immer wieder. In den tieferen Bereichen der Erdkruste sowie im oberen Erdmantel kommt das heisse Magma vor, von wo aus es nach oben aufsteigen kann. Für den auf der Erde herrschenden Vulkanismus spielen diese flüssigen Gesteinsmassen eine wesentliche Rolle, während sie sich durch das Innere der Erde bewegen. Lava wird das Magma genannt, sobald es über die Erdoberfläche hinaus gelangt.

Entweder kann Magma langsam abkühlen oder sehr schnell, vor allem wenn es als Lava an der Oberfläche vorliegt. Auf die Feinkörnigkeit des entstehenden Gesteins hat beides eine Auswirkung. Das Gestein wird desto feinkristalliner, je schneller die Schmelze erkaltet.

Plutonite: langsam abgekühlt

Petrologisch unterscheidet man beim Erstarrungsgestein dementsprechend zwei Gruppen: Plutoniten, die beim sehr langsamen Abkühlen riesige Kristalle bilden, stehen Vulkaniten mit ihrer sehr feinkörnigen Struktur gegenüber.

Als Tiefengesteine kristallisieren Plutonite durch Abkühlung langsam aus, meist innerhalb der Erdkruste in einer Tiefe von mehreren Kilometern. Es entstehen dabei vollständig kristalline Gesteine, die keine Blasen enthalten und deren Körner man mit blossem Auge sieht. Als typischer Plutonit lässt sich etwa Granit nennen; als weitere Beispiele folgen Diorit und Gabbro.

Vulkanite: schnell erstarrt

An der Oberfläche sind es dagegen die schneller erstarrenden Lavaströme, die Vulkanite bilden. Im feinkörnigen Vulkanit können auch immer grössere sogenannte Einsprenglinge aus langsamer abgekühlten Gesteinsmengen vorhanden sein. Das liegt daran, dass ein Teil des flüssigen Gesteins schon auf dem Weg an die Oberfläche langsam abkühlt. Zu dieser Gesteinsart gehört etwa Basalt, ein sehr typischer und bekannter Vulkanit.

Wir sprechen bei Vulkaniten also von Ergussgesteinen, wie sie häufig auch genannt werden. Sie als Lava zu bezeichnen, trifft den Kern der Sache, ist allerdings fachlich nicht völlig korrekt.

Ganggesteine: die Übergangsform

Ebenfalls sehr gebräuchlich ist in der Petrologie aber der Begriff des Ganggesteins. Bei diesem Gestein handelt es sich um eine Übergangsform zwischen Plutoniten und Vulkaniten. Die Gesteinsschmelze befindet sich dabei nahe der Erdkruste und kühlt relativ langsam aus. Als gutes Beispiel für ein solches Ganggestein, auch Subvulkanit oder Mesomagmatit genannt, lässt sich der Dolerit anführen.

Zwei Hauptarten

Als magmatisches Gestein lassen sich Magmatite wiederum grob in zwei Hauptarten einteilen: Vulkanite auf der einen und Plutonite auf der anderen Seite.

Plutonite entstehen tief im Erdinneren

Wenn flüssige Gesteinsschmelzen tief im Erdinneren abkühlen und auskristallisieren, entstehen Plutonite, sogenannte Tiefengesteine, meist in einer Tiefe von mehreren Kilometern. Dies passiert überwiegend in sogenannten Magma-Kammern; bedingt durch die hohe Temperatur im Inneren der Erde findet die Abkühlung sehr langsam über geologisch längere Zeiträume statt.

Vulkanite als Ergussgesteine

Vulkanite sind dagegen sogenannte Ergussgesteine, in diesem Fall gelangt die Gesteinsschmelze in noch flüssigem Zustand bis zur Erdoberfläche, durchbricht die Erdkruste und tritt als Lava hindurch. Dort kühlt die Gesteinsschmelze relativ rasch ab und formt magmatisches Gestein. Vulkanite sind also eng mit dem häufig sehr heftigen Vulkanismus innerhalb der Erdgeschichte verbunden, als extrusive Gesteine bezeichnet man sie dann, wenn die Lava direkt von einem Vulkan ausgestossen wurde. Sie bilden dann sogenannte vulkanische Staukuppen und Lavanadeln.

Unterschiede im Gefüge

Zu deutlichen Unterschieden im Gefüge der Magmatiten führt die sehr unterschiedliche Zeitdauer, die plutonisches und vulkanisches magmatisches Gestein aufweist. Plutonite finden wir stets mittel- bis grobkörnig vor; Vulkanite dagegen sind überwiegend sehr feinkörnig oder sogar glasig. Häufig können sie ausserdem ein porphyrisches Gefüge mit zahlreichen grösseren Einsprenglingen aufweisen: Es kommt zustande, weil ein Teil der Schmelze durch Abkühlung schon auf dem Weg an die Erdoberfläche auskristallisiert ist.

Typische Beispiele und Ganggesteine

Als typisches Beispiel für plutonisches magmatisches Gestein gelten Granit und Diorit; Basalt und Andesit zählen jeweils als typischer Vertreter zu den vulkanischen Gesteinen. Feldspat ist es, der die Grundmasse sowohl von Diorit als auch von Andesit gleichermassen geprägt hat.

Als Übergangsform zwischen Plutoniten und Vulkaniten werden die sogenannten Ganggesteine (Subvulkanite) angesehen. Als Übergangsform werden sie auch als Übergangsmagmatit oder als „Mikroplutonit“ bezeichnet. Ein sehr typisches Beispiel für ein Ganggestein sind Dolerite. Sie können, wie Plutonite, auch als sogenannte Intrusionen vorkommen: Dabei dringt noch flüssiges Magma in Hohlräume von bereits vorhandenem Gestein ein und kristallisiert dort aus. Die Eigenschaften des entstehenden Gesteins werden dann, vor allem im Randbereich, ganz wesentlich vom Umgebungsgestein mit beeinflusst. Mehr zu diesem Vorgang steht im Glossar unter Intrusion.

Gefüge und Mineralbestand

Gemeinsame technische Kennwerte haben magmatische Gesteine nicht, denn jede Sorte hat durch ihre Entstehung eigene Eigenschaften. Verbindend ist das Gefüge: Plutonite sind vollkristallin und meist mittel- bis grobkörnig, Vulkanite feinkörnig bis glasig, oft porphyrisch mit Einsprenglingen und teils blasig. Sie enthalten keine Fossilien, die es nur in Sedimentgesteinen gibt.

Mineralogisch bestehen viele Magmatite aus Quarz, Feldspat und Foiden, dazu kommen Pyroxene, Olivin, Amphibole und Magnetit. Plutonite wie Granit sind meist hart und dicht, die Pflegehinweise stehen unten.

Drei Wege der Gesteinsbildung

Auf die späteren Gesteinseigenschaften nimmt die Bildungsweise von Gesteinen einen sehr wesentlichen Einfluss. Dabei unterscheidet man ausser Erstarrungsgestein auch Sediment- und Umwandlungsgestein (Metamorphite).

Sedimentite

Durch die Ablagerung von organischen oder mineralischen Materialien übereinander entstehen immer Sedimentite. Im Verlauf der Zeit kommt es zur Verfestigung (Diagenese) des einst losen Materials, wodurch mehr oder weniger festes Gestein entsteht. Sehr häufig bleibt jedoch eine Schichtung zu sehen. Sie bildet für alle Arten von Sedimentiten das typische Zeichen. Als sehr typisches Sediment-Gestein lässt sich etwa Kalkstein nennen: Er besteht aus zahlreichen winzigen kalkhaltigen Mikroskeletten früherer Meeresbewohner (Plankton).

Aus nachvollziehbaren Gründen findet man Fossilien daher ausschliesslich in Sedimentiten. Für die Gruppierung unterscheidet man nach der Art und dem Ort der Ablagerung des losen Materials. Als klastische Sedimentite bezeichnet man zerstörte Gesteine, zum Beispiel zertrümmerte oder verwitterte, die sich nachfolgend an anderer Stelle als loses Material ablagern. Dabei kann es sich durchaus auch um ursprüngliches Erstarrungsgestein handeln.

Metamorphite

Insbesondere bei hohen Drücken können Gesteine sich umwandeln. Was dabei stattfindet, wird als Prozess Metamorphose genannt und findet überwiegend in den tieferen Schichten der Erdkruste statt. Gesteine können sich ebenso unter der Einwirkung hoher Temperaturen verändern. Ändert diese Einwirkung zugleich die chemische Zusammensetzung, wird von Metasomatose gesprochen.

Petrologisch besteht dabei keine feste Einteilung der Metamorphite: Einerseits wird häufig die Bezeichnung des Ursprungsgesteins gewählt, zum Beispiel Metagrauwacke; andererseits tragen viele Metamorphite einen eigenen Namen. Zu ihnen gehören Gneis (Metamorphite mit hohem Feldspat-Anteil), Granulit (enthält Granat, jedoch keinen Muskovit) und Schiefer (typische Schieferung, also ein Parallelgefüge, ist vorhanden). Zu den Metamorphiten zählt ausserdem Phyllit. Für Gneis, Granulit, Schiefer und Phyllit gibt es eigene Profile.

Merkmale und Abgrenzung

Magmatisches Gestein erkennen Sie an kristallinem oder glasigem Gefüge ohne Schichtung und ohne Fossilien. Grobe, mit blossem Auge sichtbare Kristalle sprechen für einen Plutonit wie Granit, Diorit oder Gabbro. Ein feinkörniges, glasiges oder blasiges Gefüge spricht für einen Vulkanit wie Basalt, Rhyolith oder Andesit. Ganggesteine liegen dazwischen.

Sedimentgesteine sind dagegen meist deutlich geschichtet, bestehen aus verfestigten Ablagerungen und können Fossilien enthalten. Metamorphe Gesteine entstehen durch Umwandlung eines Ausgangsgesteins unter Druck und Temperatur ohne Aufschmelzung, gut sichtbar etwa als Marmor, Gneis oder Schiefer. Eine sichere Bestimmung braucht oft Dünnschliff und Mineralanalyse.

Fazit

Seine eigenen, besonderen Eigenschaften erhält jedes Erstarrungsgestein bedingt durch den typischen Entstehungsprozess. Allen ist jedoch gemein, dass sie allesamt erstarrtes Magma sind, das ursprünglich tief aus dem Erdinneren kommt. Denkt man darüber nach, finden wir das schon ziemlich beeindruckend.

Bei jeder Art von magmatischem Gestein handelt es sich um erkaltetes und erstarrtes Magma, das ursprünglich tief aus dem Inneren unseres Planeten stammt. Damit sind diese Gesteine zu Stein gewordenes Feuer aus der Unterwelt unserer Erde. Wie durchaus beeindruckend das doch ist, und zwar ganz schön.