forelesning 5 petrogenese til basalt

Forelesning 5Forelesning 5

Petrogenese til basaltPetrogenese til basalt

Geo105, Kjell P Skjerlie 2002Geo105, Kjell P Skjerlie 2002

Basalt er en svært utbredt bergart somBasalt er en svært utbredt bergart sombygger opp havbunnen og som forekommerbygger opp havbunnen og som forekommersom mafiske intrusjoner og strømmer påsom mafiske intrusjoner og strømmer påkontinentene.kontinentene.

Hvordan dannes basalt og hvordan finnerHvordan dannes basalt og hvordan finnervi ut dette?vi ut dette?


Havbunnen består av basalt og under havbunnenHavbunnen består av basalt og under havbunnener mantelen. På en eller annen måte må derforer mantelen. På en eller annen måte må derforbasalt dannes i mantelenbasalt dannes i mantelen

Mantelen består avMantelen består avlherzolitt og harzburgitt.lherzolitt og harzburgitt.

Hvordan kan disseHvordan kan dissebergartene gi oss basalt?bergartene gi oss basalt?



DunittDunitt

HarzburgittHarzburgitt

Leka ofiolittkompleksLeka ofiolittkompleks

Kan anatekse av lherzolitt gi basalt?Kan anatekse av lherzolitt gi basalt?

Denne hypotesen kan testes ut i laboratorietDenne hypotesen kan testes ut i laboratorietpå to måterpå to måter

1. Vi kan utsette lherzolitt for diverse P-T1. Vi kan utsette lherzolitt for diverse P-Tforhold og studere sammensetningen til de smelterforhold og studere sammensetningen til de smelter

som vi da produserer.som vi da produserer.


Stempelsylinder apparatStempelsylinder apparat

T: opp til 1700CT: opp til 1700CP: 4 – 50 kbarP: 4 – 50 kbar


2. Dersom vi antar at en basalt er primær2. Dersom vi antar at en basalt er primær(intet har skjedd med den siden den ble dannet(intet har skjedd med den siden den ble dannetved partiell oppsmelting)ved partiell oppsmelting) kan vi ved laboratorie- kan vi ved laboratorie-forsøk studere hvilke mineraler som opptrerforsøk studere hvilke mineraler som opptrerpå liquiduspå liquidus

Dette vil da være de samme mineraler somDette vil da være de samme mineraler somsmelten var i likevekt med da den forlot sinsmelten var i likevekt med da den forlot sinkildebergartkildebergart


Laboratorieforsøk viser utvetydig at partiellLaboratorieforsøk viser utvetydig at partielloppsmelting av lherzolitt danner basaltiskeoppsmelting av lherzolitt danner basaltiskesmelter.smelter.

Det er derfor udiskutabelt at basalt i utgangspunktetDet er derfor udiskutabelt at basalt i utgangspunktetdannes ved anatekse av lherzolitt. Men, det er dannes ved anatekse av lherzolitt. Men, det er heller ingen tvil om at de aller fleste basalterheller ingen tvil om at de aller fleste basaltersom erupteres ikke er primære.som erupteres ikke er primære.


Primær basalt:Primær basalt: Ikke differensiert siden anatekseIkke differensiert siden anatekse

Primitiv basalt:Primitiv basalt: Bare ubetydelig differensiertBare ubetydelig differensiert

Foreldrebasalt:Foreldrebasalt: Gir ved differensiasjon etGir ved differensiasjon et datterproduktdatterprodukt

Datter produkt:Datter produkt: Dannes ved differensiasjon avDannes ved differensiasjon av et foreldremagmaet foreldremagma


For å forstå genese av basalt skal vi starte medFor å forstå genese av basalt skal vi starte medmidt oseanske rygger.midt oseanske rygger.

Hvorfor dannes det basalt her?Hvorfor dannes det basalt her?


Figuren under viser klart at en normal geotermiskFiguren under viser klart at en normal geotermiskgradient ikke tillater anatekse av lherzolitt.gradient ikke tillater anatekse av lherzolitt.


Hva er en geotermisk gradient?Hva er en geotermisk gradient?

Gitt som dT/dH; Gitt som dT/dH; hvorledes temperaturen endrer seg med dypet.hvorledes temperaturen endrer seg med dypet.


Det må bety at der basalt dannes må entenDet må bety at der basalt dannes må enten

Solidustemperaturen reduseresSolidustemperaturen reduseres

Den geotermiske gradient er brattereDen geotermiske gradient er brattere


Hvordan kan vi danne basalt når geotermen ikke Hvordan kan vi danne basalt når geotermen ikke tillater anatekse?tillater anatekse?

Når mantel dekomprimeresNår mantel dekomprimeresvil anatekse finne stedvil anatekse finne sted

Når mantel tilføres HNår mantel tilføres H22O O senkes solidus slik at anateksesenkes solidus slik at anateksevil finne stedvil finne sted


Er basaltgenese så enkelt!!Er basaltgenese så enkelt!!

Nei, men vi er kommet et stykke på vei i vårNei, men vi er kommet et stykke på vei i vårforståelse!forståelse!


La oss undersøke nærmere MORB glass som har værtLa oss undersøke nærmere MORB glass som har værtantatt å representere tilnærmet primære smelterantatt å representere tilnærmet primære smelter

Plottet til venstrePlottet til venstreviser oss helt klartviser oss helt klartat glassene IKKEat glassene IKKEhar ekvilibrert medhar ekvilibrert medmantel ved mantelmantel ved manteltrykktrykk


Plottet viser oss at Plottet viser oss at glassene må ha fraksjonertglassene må ha fraksjonertklinopyroksen ogklinopyroksen ogolivin i svært grunneolivin i svært grunnemagmakammere. Dettemagmakammere. Dettekan vi se fordi de flestekan vi se fordi de flesteglassene plotter på denglassene plotter på denkotektiske kurvenkotektiske kurvencpx-olivin for 1 atmosfærecpx-olivin for 1 atmosfære


La oss tenke oss mantel som strømmer oppLa oss tenke oss mantel som strømmer oppunder en midthavsrygg. Mantelen dekomprimeresunder en midthavsrygg. Mantelen dekomprimeresog starter å smelte opp. Når vi skal beskrive hva og starter å smelte opp. Når vi skal beskrive hva som skjer må vi ta i betraktning følgendesom skjer må vi ta i betraktning følgende

SP: Hvor mye smelte skal det til før smeltenSP: Hvor mye smelte skal det til før smelten forlater kilden?forlater kilden?

SV: Usikkert, men trolig svært små mengderSV: Usikkert, men trolig svært små mengder


SP: Når de små smeltemengdene migrerer ut av kildenSP: Når de små smeltemengdene migrerer ut av kilden er de da i likevekt med residualet?er de da i likevekt med residualet?

SV: Tja si det, antageligvis ikke for de migrere troligSV: Tja si det, antageligvis ikke for de migrere trolig ut rett etter at de er dannetut rett etter at de er dannet

SP: OK, smeltene stiger oppover. Her treffer de SP: OK, smeltene stiger oppover. Her treffer de kontinuerlig på mantel som stadig smelter. Og,kontinuerlig på mantel som stadig smelter. Og, en del mantel smelter for n’te gang?en del mantel smelter for n’te gang?

SV: Helt korrekt, nå begynner du å forståSV: Helt korrekt, nå begynner du å forstå hvilke problemer vi strir medhvilke problemer vi strir med


SP: Vil det ikke være slik at smeltene når de stigerSP: Vil det ikke være slik at smeltene når de stiger oppover vil starte å krystallisere også?oppover vil starte å krystallisere også?

SV: Nettopp, det vil de. Da endrer smeltene sammen-SV: Nettopp, det vil de. Da endrer smeltene sammen- setning og gjør det hele enda mer komplisert!setning og gjør det hele enda mer komplisert!

SP: Vil smeltene gradvis smelte sammen til størreSP: Vil smeltene gradvis smelte sammen til større volumer på vei oppovervolumer på vei oppover

SV: Godt spørsmål som vi ikke kan besvare.SV: Godt spørsmål som vi ikke kan besvare. Hva tror du er mest sannsynlig?Hva tror du er mest sannsynlig?


SP: Til slutt samles magmaet i et kammer SP: Til slutt samles magmaet i et kammer under ryggen?under ryggen?

SV: En skulle jo tro det, men under den midtSV: En skulle jo tro det, men under den midt Atlantiske rygg er det faktisk aldri påvist noeAtlantiske rygg er det faktisk aldri påvist noe magmakammer. Trolig opptrer det her baremagmakammer. Trolig opptrer det her bare små isolerte magmavolumer.små isolerte magmavolumer.

Under East Pacific Rise (hurtigspredende) er detUnder East Pacific Rise (hurtigspredende) er detderimot seismiske indikasjoner på omfattendederimot seismiske indikasjoner på omfattendemagmalinser.magmalinser.


I magmakamrene og magmalinsene står magmaetI magmakamrene og magmalinsene står magmaetog fraksjonerer samtidig som det kan tilføres nyttog fraksjonerer samtidig som det kan tilføres nyttmagma. Dette fører igjen til endret sammen-magma. Dette fører igjen til endret sammen-setning.setning.

Det vi nå har vist er at basaltgenese under midt-Det vi nå har vist er at basaltgenese under midt-havsryggene er vanskelig å beskrive. havsryggene er vanskelig å beskrive.


Vi må tenke oss at når mantelen stiger oppVi må tenke oss at når mantelen stiger oppsmelter den kontinuerlig. Smeltene trekkes smelter den kontinuerlig. Smeltene trekkes kontinuerlig ut og stiger oppover i småkontinuerlig ut og stiger oppover i småvolumer som ikke nødvendigvis er i likevektvolumer som ikke nødvendigvis er i likevektmed sitt residual. På vei oppover slår smeltenemed sitt residual. På vei oppover slår smelteneseg sammen til større volumer som starterseg sammen til større volumer som starterå fraksjonere. Smeltene samler seg i kammereå fraksjonere. Smeltene samler seg i kammereunder ryggen og modifiseres videre førunder ryggen og modifiseres videre førerupsjonerupsjon


På grunn av kompleksiteten i denne prosessen erPå grunn av kompleksiteten i denne prosessen erdet usannsynlig å finne en basalt på havbunnendet usannsynlig å finne en basalt på havbunnensom representerer en primær mantelsmelte.som representerer en primær mantelsmelte.


Prosessene vi nå har beskrevet erProsessene vi nå har beskrevet eransvarlige for at gangene i denneansvarlige for at gangene i denneskjæringa alle har forskjellig sammen-skjæringa alle har forskjellig sammen-setning.setning.


MORB er alle subalkaline tholeiiter som potensieltMORB er alle subalkaline tholeiiter som potensieltkan fraksjonere til kvartsmettede produkter.kan fraksjonere til kvartsmettede produkter.

Eksperimentene tyder på at det kreves opp til 20%Eksperimentene tyder på at det kreves opp til 20%(+/-5%) anatekse av lherzolitt for å danne primær(+/-5%) anatekse av lherzolitt for å danne primærMORB.MORB.

Hva er forskjellen på MORB og basaltene somHva er forskjellen på MORB og basaltene somerupteres på Hawaii?erupteres på Hawaii?


Ser en på hovedelementene er det ikke så lettSer en på hovedelementene er det ikke så lettå se forskjell, men studerer en sporelementeneå se forskjell, men studerer en sporelementeneog isotopsystemene er det dramatiske forskjellerog isotopsystemene er det dramatiske forskjeller


Hva betyr dette? Jo, MORB må dannes fra en kildeHva betyr dette? Jo, MORB må dannes fra en kildesom er tappet på inkompatible elementer. Dette er som er tappet på inkompatible elementer. Dette er ikke tilfelle for basaltene som erupteres på Hawaiiikke tilfelle for basaltene som erupteres på Hawaii

Ergo:Ergo:MORB og alkaline basalter kan umulig være dannetMORB og alkaline basalter kan umulig være dannetfra samme mantelkilde!fra samme mantelkilde!


Kan vi forklare dette? Kan vi forklare dette? Vi liker å tro det!Vi liker å tro det!


Som figuren viste tror vi at MORB dannes fraSom figuren viste tror vi at MORB dannes fragrunn mantel som har vært gjennom fleregrunn mantel som har vært gjennom fleresmelteepisoder.smelteepisoder.

OIB derimot tror vi dannes ved at plumer avOIB derimot tror vi dannes ved at plumer avsvært dyp og tidligere usmeltet mantel stigersvært dyp og tidligere usmeltet mantel stigeropp og smelter som følge av dekompresjonopp og smelter som følge av dekompresjon

Dette forklarer de kjemiske forskjellene.Dette forklarer de kjemiske forskjellene.


For Hawaii tror man at det under denne øy-For Hawaii tror man at det under denne øy-gruppen er en svær plume som kommer fra gruppen er en svær plume som kommer fra overgangen mantel-ytre kjerne.overgangen mantel-ytre kjerne.

Plumen har trolig vært stabil over meget lang tid.Plumen har trolig vært stabil over meget lang tid.

Ofte kaller man en slik plum for en HOT SPOT.Ofte kaller man en slik plum for en HOT SPOT.

Dette uttrykket er intetsigende og refererer seg kunDette uttrykket er intetsigende og refererer seg kuntil at det er stor smelteproduksjon under Hawaii.til at det er stor smelteproduksjon under Hawaii.


Hawaii ligger på endenHawaii ligger på endenav en øykjede som i tidav en øykjede som i tidrepresenterer 50 MA.representerer 50 MA.

Øyene i V og NV erØyene i V og NV ervulkanske, men for lengstvulkanske, men for lengstinaktive. Øyrekken er inaktive. Øyrekken er dannet ved at Stllehavs-dannet ved at Stllehavs-platen glir over en mantel-platen glir over en mantel-plum. Da dannes det stadigplum. Da dannes det stadignye øyer som deretter dør.nye øyer som deretter dør.Legg merke til knekkpunktetLegg merke til knekkpunktetsom representerer skiftesom representerer skiftei platens bevegelsesretning.i platens bevegelsesretning.Se også at det har vært flereSe også at det har vært flereplumer under Stillehavs-plumer under Stillehavs-platenplaten


Hawaiiplumen i dagHawaiiplumen i dag


Basalt dannes også i subduskjonssoner. HerBasalt dannes også i subduskjonssoner. Herskjer anateksen fordi vann tilføres mantelenskjer anateksen fordi vann tilføres mantelenslik at solidustemperatures reduseres.slik at solidustemperatures reduseres.

Basaltsmeltene som dannes er rikere i vannBasaltsmeltene som dannes er rikere i vannog litt mer Si-rike enn MORB. Dette gjør at deog litt mer Si-rike enn MORB. Dette gjør at defølger en kalk alkalin fraksjoneringstrendfølger en kalk alkalin fraksjoneringstrend

Dersom harzburgitt smelter opp dannesDersom harzburgitt smelter opp dannesen bergart som kalles boninitt. Disse er bare en bergart som kalles boninitt. Disse er bare kjent fra oseanske øybuerkjent fra oseanske øybuer


De dominerende lavabergartene i oseanske De dominerende lavabergartene i oseanske øybuer er basalt, basaltisk andesitt ogøybuer er basalt, basaltisk andesitt ogandesitt (SiOandesitt (SiO22: 50-60 wt%): 50-60 wt%)

Andesitt trodde en før ble dannet ved anatekseAndesitt trodde en før ble dannet ved anatekseav den subduserende havbunnskorpenav den subduserende havbunnskorpen

De fleste tror i dag at andesitt dannes ved De fleste tror i dag at andesitt dannes ved moderat fraksjonering av basalt i øybuermoderat fraksjonering av basalt i øybuer


Den subduserende havbunnskorpen smelter Den subduserende havbunnskorpen smelter bare delvis opp dersom havbunnskorpenbare delvis opp dersom havbunnskorpener ung og varmer ung og varm

Smeltene som dannes har spesielle geokjemiskeSmeltene som dannes har spesielle geokjemisketrekk og kalles for ADAKITTER (førsttrekk og kalles for ADAKITTER (førstbeskrevet fra ADAK island Aleutene). beskrevet fra ADAK island Aleutene).


forelesning 5 petrogenese til basalt

Documents