Kurze Antwort
Na und K sind im Mantel nicht kompatibel. Tief im Mantel auftretendes Schmelzen mit geringem Grad bildet Magmen, die mit Na und K angereichert sind. Magmen, die aufgrund von heißen Stellen gebildet werden, bilden sich tief im Mantel.
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Tholeiitische Basalte sind voluminöse Magmen, die sich durch Dekompression von Mantelgesteinen bilden. Der Mantel schmilzt dann bei niedrigen Drücken ziemlich stark, um ein relativ reduziertes Magma zu bilden (daher Tholeiit und nicht kalkalkalisch). Ihre relative Erschöpfung an inkompatiblen Elementen beruht auf der Tatsache, dass der zu schmelzende Mantelperidotit ein recyceltes Gestein ist, das seine inkompatiblen Elemente vor langer Zeit verloren hat.
Andererseits werden Alkalibasalte in kleineren Mengen als MORB hergestellt (mittelozeanischer Kamm) tholeiitische Basalte. OIB (Ocean Island Basalte) sind üblicherweise alkalisch, aber alkalische Gesteine sind nicht auf ozeanische Umgebungen beschränkt. Sie treten üblicherweise auf heißen Stellen und Risszonen auf, unabhängig von der Art der lithosphärischen Platte, durch die sie ausbrechen (ozeanisch oder kontinental).
Das heißt. Sind die Ionen (Na und K) inkompatibler als die in den Tholeiiten gefundenen Calciumionen? Warum ist das so?
Ja. Natrium und Kalium sind in Mineralien, die Mantelgesteine enthalten, weniger verträglich als Kalzium. Diese Zahl aus meiner Antwort auf Was sind die Elemente mit hoher Feldstärke und großen Ionenlithophilen (HFS oder HFSE & LIL oder LILE)? zeigt, warum:
MRFE steht für Mantle Rock Forming Elements. Diese Elemente sind kompatibel mit Olivin, Pyroxen, Granat, Spinell und Anorthit. Na und K sind nur einwertig und größer als das MRFE. Somit sind sie kompatibel und in Fällen des Mantelschmelzens werden sie in die flüssige Phase (d. H. Magma) aufgeteilt
Um zu verstehen, warum diese Anreicherung von Na und K auftritt, müssen wir verstehen, wo im Mantel diese Magmen entstehen. Während sich tholeiitische Magmen in geringen Tiefen bilden, bilden sich alkalische Magmen viel tiefer. Experimente zeigen, dass die untergesättigte Kieselsäure dieser Gesteine ein sehr tiefes Schmelzen erfordert (mehrere zehn Kilometer). Da das Schmelzen nicht durch Dekompression erfolgt, muss es durch Erhitzen schmelzen: ein heißer Punkt. Dieser Hot Spot schmilzt Mantelgesteine, die zuvor keine Schmelzereignisse durch das "Ozeanförderband" erfahren haben, und behält daher ihre inkompatiblen Elemente, einschließlich Na und K, bei.
Es gibt zwei weitere mögliche Quellen für Na und K-Anreicherung in Alkaligesteinen.
- Mantelmetasomatismus: Na und insbesondere K sind LILs: Sie sind in Flüssigkeiten sehr mobil. Es ist möglich, dass Mantelgesteine durch K- und Na-tragende Flüssigkeiten metasomatisiert wurden. Dies würde dazu führen, dass sich Mineralien wie Phlogopit (ein Glimmer) und bestimmte Arten von Amphibolen im Mantel bilden. Diese Mineralien lassen sich leicht schmelzen und tragen so Na und K zum Alkalimagma bei.
- Kontamination durch Krustengesteine: Dieser Prozess ist besonders wichtig bei Kontinentalrissen. Die kontinentale Kruste ist reich an Na und K (Glimmer, Feldspat, Amphibol) und diese Elemente können leicht an das aufsteigende Alkalimagma angepasst werden.
ol> Warum sind Alkalibasalte mehr? "reif" als Tholeiiten?
Ich bin mir nicht ganz sicher, was Sie unter "reif" verstehen, aber ich werde auf den Zeitpunkt der magmatischen Alkaliaktivität eingehen. Hier ist eine sehr vereinfachte Darstellung dessen, was passiert:
Zuerst (A) ist eine junge Wolke noch tief. Die Schmelzen, die es bildet, sind von geringem Grad und tief. Wenn die Wolke dann "reift" (B), verursacht sie ein flaches Schmelzen, wodurch voluminöse tholeiitische Basalte erzeugt werden. Die Ränder der Federn produzieren immer noch niedriggradige Alkalischmelzen. Wenn die Wolke nachlässt (oder einfach woanders hin wandert), werden wieder nur Alkali geschmolzen (Entschuldigung, ich war zu faul, um C in die Abbildung zu zeichnen, aber es sollte nicht zu anders aussehen als A). Dies ist ähnlich wie im Moment auf Hawaii. Der neueste (noch unter Wasser) Vulkan, Loihi, bricht Alkalimagmen aus. Dies entspricht Stufe A in der Figur. Daraus besteht auch der älteste Stein auf Hawaii (der Insel): Alkalischeine. Die meisten Gesteine auf Hawaii (wieder die Insel) sind tholeiitische Basalte, die vor einigen hunderttausend Jahren ausgebrochen sind und dem Stadium B in der Abbildung entsprechen. Jüngste (geologisch) Eruptionen sind erneut alkalisch, ähnlich wie im Stadium C.
Weitere Informationen zu Alkaligesteinen und verwandten Themen finden Sie in den folgenden anderen Fragen und Antworten: