English version below
Dieser Earthcache widmet sich den Themen Megakristalle (eng. Megacryst) und Mikrogranit. Die detaillierte Beobachtung des Gesteins an den Koordinaten wird uns helfen, Prozesse wie Kristallwachstumsraten, Magmamobilität und die Abkühlungsgeschichte des Gesteins zu erforschen.
Fragen:
1. Welche sichtbaren Merkmale weisen darauf hin, dass es sich bei dem Gestein an den Koordinaten um Mikrogranit mit Megakristallen handelt?
2. Welche Verteilungsmuster von Megakristallen können wir auf dem Gestein an den Koordinaten beobachten?
3. Welche Schlussfolgerungen können wir aus unseren Beobachtungen über die Prozesse ziehen, die zur Entstehung des Gesteins beigetragen haben?
Der Stein an den Koordinaten
Der Stein an den Koordinaten hat eine interessante Geschichte. In der Lausitz finden sich unzählige Findlinge, darunter auch sehr große Exemplare wie der an den Koordinaten des Earthcaches. Normalerweise liegen sie tief unter der Erde. Durch den Braunkohletagebau wurden jedoch viele von ihnen freigelegt und können nun an verschiedenen Orten in der Lausitz bewundert werden. Die Gletscheraktivität hat viele verschiedene Vertreter unterschiedlicher Gesteinsarten aus dem Norden mit sich gebracht. Die vielen unterschiedlichen Gesteinsexemplare in der Lausitz bieten somit unzählige Möglichkeiten für geologische Erkundungen und ermöglichen es uns, unzählige Gesteinsarten und Prozesse hinter der Gesteinsbildung zu erforschen. Dies ist auch hier der Fall. Der schöne Findling in der Nähe des LMBV-Bürogebäudes in Senftenberg bietet uns die Gelegenheit, etwas über Petrologie zu lernen, die Wissenschaft vom Verständnis der Gesteinsentstehung und der Prozesse hinter der Gesteinsbildung.
Ganggestein Mikrogranit
Das Gestein an den Earthcache-Koordinaten ist eine harte Nuss. Doch einige grundlegende Dinge helfen uns, es zu identifizieren. Ein erfahrener Earthcache Enthusiast wird in diesem Gestein kleine Mineralkörner beobachten und feststellen dass es entstand durch relativ schnelle Abkühlung und Erstarrung des Magmas. Zusätzlich seine Gefügemerkmalen liegen zwischen den Tiefengesteinen (Plutoniten) und den Ergussgesteinen (Vulkaniten). Also es entstand in einer relativ geringen Krustentiefe. Das lässt uns feststellen dass es mit sehr große Wahrscheinlichkeit ein Ganggestein ist. Die Ganggesteine werden mit den Plutoniten unter der Bezeichnung Intrusivgesteine kategorisiert.
Die Mineralien, die wir in unseren Gestein beobachten können, haben dunklere, graue, schwarze Farben, sowohl auch hellen. Daraus können wir ableiten dass es sich um üblichen verdächtigen Mineralien wie Quarz, Feldspat und Glimmer handelt. Chemisch gesehen sind das für Granit typischen Mineralien.
Fassen wir also alles zusammen und ziehen wir abschließende Schlussfolgerungen. Wir haben es größtenteils mit sehr feinkörnigem Intrusivgestein mit ähnlicher Mineralzusammensetzung wie Granit zu tun. Daher wird diese Gesteinsart von Geologen als Mikrogranit bezeichnet.
Mikrogranit kommt häufig in Deichen, Lagergängen und anderen Intrusivkörpern in der Erdkruste vor, deshalb wird es auch als Ganggestein bezeihnet.
Megakristalle – Definition und Entstehung
Ohne die sogenannten Megakristalle wäre unser Gestein an den Koordinaten des Earthcaches alltäglich. Das Vorkommen und die Verteilung von Megakristallen im gesamten Mikrogranit machen diesen besonderen Findling äußerst interessant und lohnenswert. Es ist ein interessantes geologisches Rätsel, vereinzelt größere Kristalle in einer feinkörnigen Matrix zu finden. Dies ist besonders rätselhaft, da die größeren Megakristalle aus Feldspat bestehen, demselben Mineral, aus dem auch die feinkörnige Mikrogranitmatrix besteht.
Lassen Sie uns zunächst den Begriff „Megakristall“ (eng. „Megacryst“) untersuchen, seine Bedeutung und seine Informationen über die geologischen Prozesse, die zur Entstehung des hier beobachteten Gesteins beigetragen haben.
Megakristalle sind große Kristalle, die sich in einer ansonsten feinkörnigen Matrix eines magmatischen Gesteins gebildet haben. Ihre Entstehung kann verschiedene Ursachen haben. Besonders hervorzuheben ist das Phänomen der Megakristalle in einer feinkörnigen Gesteinsmatrix. Ihre Entstehung wird durch verschiedene Prozesse beeinflusst. Megakristalle bilden sich in Mikrograniten durch eine Kombination aus langsamer Abkühlung, Abkühlungsschwankungen, Veränderungen der Mineralzusammensetzung und Konvektionsströmungen.
Typischerweise bilden sich große Megakristalle in feinkörnigen Mikrograniten als Ergebnis der folgenden Prozesse, die manchmal gleichzeitig auftreten können:
1. Schwankungen der Abkühlungs- und Kristallisationsbedingungen während der Gesteinsbildung. Dies kann auftreten, wenn das Magma ungleichmäßig abkühlt und einige lokale Bereiche aufgrund lokaler Wärmequellen langsamer abkühlen. Dadurch können größere Kristalle wachsen.
2. Veränderungen der Magmazusammensetzung und der magmatischen Differenzierung. Magma kann während der Abkühlung Schwankungen und eine Differenzierung seiner Zusammensetzung erfahren. Einige Magmabereiche werden stärker mit bestimmten Mineralen gesättigt, in diesem speziellen Fall mit Feldspat.
3. Konvektionsströme in der Magmakammer. In größeren magmatischen Körpern können Konvektionsströme einige Kristalle durch heißere oder kühlere Regionen transportieren und so die Bewegung und Ansammlung größerer Kristalle in einigen Bereichen fördern.
4. Volatile Inhaltsvariationen. Volatile Bestandteile wie Wasser und Kohlendioxid können in einigen Magma-Hotspots auftreten. Dies beeinflusst die Viskosität und führt normalerweise zu Hotspots mit weniger viskosen, flüssigeren Magmataschen. Außerdem erleichtert es die Ansammlung größerer Kristalle.
Megakristalle und ihre Verteilung in der Matrix
Da wir nun wissen, was ein Megakristall ist, können wir das mikrogranitische Gestein genauer betrachten und die verschiedenen Verteilungsarten von Megakristallen genauer betrachten. Die Verteilung von Megakristallen ist ebenfalls das Ergebnis einer Kombination der oben genannten Prozesse.
Allgemein und etwas vereinfacht lässt sich die Verteilung von Megakristallen in zwei Hauptmuster unterteilen: einzeln vorkommende Megakristalle und gruppierte Megakristalle.
Einzelne Megakristalle sind genau das, was der Name vermuten lässt. Es handelt sich um einen einzelnen großen Megakristall, der in die feinkörnige Matrix des umgebenden Mikrogranitgesteins eingebettet ist. Er ist relativ weit entfernt, Dutzende oder mehr Zentimeter, von anderen Megakristallen, die in anderen Bereichen des Gesteins vorkommen können. Bei hoher Viskosität sind Magmakristalle weniger beweglich und bleiben normalerweise in der Matrix verstreut. Ein schneller Aufstieg von Magma in Gängen oder bei Vulkanausbrüchen kann aufgrund beschleunigter Abkühlung auch einzelne Megakristalle an Ort und Stelle in einer Matrix „einfrieren“.
Bei geclusterten, gruppierten Megakristallen hingegen handelt es sich um Bereiche, in denen große Megakristallkristalle in engen Gruppen vorkommen, manchmal nur wenige Millimeter voneinander entfernt. Zirkulierendes Magma in einem Konvektionsstrom kann zur physischen Ansammlung von Megakristallen in bestimmten Zonen entlang einer festen Barriere führen, beispielsweise am Rand einer Kammer, entweder oben, unten oder an einer festen Wand. Zusätzlich kann eine plötzliche Neubildung von frischem Magma (Zufluss) Kristalle remobilisieren und neu anordnen, indem sie eine Konzentration von Megakristallen in der Nähe einer Neubildungszone verursacht.
Quellen:
Oxford Dictionary of Geology and Earth Sciences
British Geological Survey Research Report RR/99/06, section 5.1.
Vernon, Ron. (2010). Granites Really Are Magmatic: Using Microstructural Evidence to Refute Some Obstinate Hypotheses. Journal of the Virtual Explorer. 35. 10.3809/jvirtex.2011.00264.
Słaby, E., Galbarczyk-Gąsiorowska, L., Seltmann, R. et al. Alkali feldspar megacryst growth: Geochemical modelling. Mineralogy and Petrology 89, 1–29 (2007). https://doi.org/10.1007/s00710-006-0135-7
https://de.wikipedia.org/wiki/Ganggestein
This Earthcache is dedicated to the topic of megacrysts and microgranite. Detailed observation of the rock at the coordinates will help us also explore processes such as crystal growth rates, magma mobility and rock cooling history.
Questions:
1. What visible features tell us that the rock at the coordinates is microgranite containing megacrysts?
2. What distribution patterns of megacrysts have you observed on the rock at the coordinates?
3. What can we conclude based on our observations about the processes which have contributed to the formation of the rock?
Rock at the coordinates
The rock at the coordinates has an interesting history. In the region of Lusatia there are countless glacial erratics burried in the ground, also very big specimens as the one which can be found at the coordinates of the Earthcache. They normally are burried deep under ground. However, due to lignite open pit mining many of them have been excavated and now can be admired at various locations in the Lusatian region. The glacial activity has transported many different representatvies of various rock types from the North. Thus the many different rock specimens found in Lusatia create countless opportunities for geological exploration and allow us to explore countles rock types and processes behind the rock formation. Such is the case here as well. The nice glacial errtic specimen located nearby the LMBV office building in Senftenberg gives us an opportunity for a learning lesson in petrology, the science of unterstanding the origin of the rocks and the processes behind the rock formation.
Subvolcanic Microgranite
The rock located at the Earthcache coordinates can be a tough nut to crack. But some basics allow us to identify it. More experienced eye of a geology hobbyist will recognize in this rock a type called microgranite.
Let us familiarize with the rock called microgranite. Microgranite is a type of igneous rock. It is composed of the same minerals as granite but it is charactarized by finer texture and smaller crystal size. The fairly uniform fine-grained texture makes it distinct from other rock types.
The formation of microgranite begins with the intrusion of magma into the Earth's crust and it formes close to the surface of the Earth. Microgranite forms in the proces of rapid cooling. This occurs when magma intrudes into cooler surrounding rocks or when it reaches the surface as lava. Thus it is characterized by smaller grain size. The minerals which make up microgranite are: quartz, feldspar, and mica.
Microgranite is commonly found in dykes, sills, and other intrusive bodies within the Earth's crust.
Megacrysts definition and formation
If it weren't for the so called megacrysts our rock at the coordinates of the Earthcache would be ordinary. The occurance and distribution of megacrysts throughout the microgranite rock make this particuar glacial erratic quite interesting and worth studing. It is an interesting geological puzzle to find sporadically larger crystals within fine grained matrix. Especially this is puzzling, since the larger megacryst crystal consist of feldspar, the same mineral which makes up the fine grained microgranite matrix.
Let us first explore the term "megacryst", what it means and what it can tell us about the geological processes which were involved in forming the particular rock we are observing.
Megecrysts are large crystals that have formed within an otherwise fine-grained matrix of an ignous rock. There can be several reasons why they form. It is worth mentioning that the phenomenon of megacrysts in a small grain rock matrix is something particular. Their formation is influenced by various proccesses. Megacrysts form in microgranites due to a combination of slow cooling, variability in cooling, mineral composition changes, convection current flows.
Typically large megacryst crystals form in fine-grained microgranites as a result of the following processes which sometimes may occur simultaneously:
1. Variations in the cooling and crystallization conditions during the formation of the rock. This can occur if the magma cools unevenly where some localized regions may experience slower cooling due to local heat source. This allows larger crystals to grow.
2. Changes in magma composition and magmatic differentiation. Magma may experience fluctuations and differentiation in composition during cooling. Some areas of magma become more saturated with certain minerals, in this particular case with feldspar.
3. Convection currents in magma chamber. In larger magmatic bodies, convection currents can carry some crystals through hotter or cooler regions, promoting movement and accumulation of larger crystal in some areas.
4. Volatile content variations. Volatile content such as water and carbon dioxide can occur in some magma hotspots. This influences viscosity and usually creates hotspots of less viscous more fluid magma pockets. It also facilitates the larger crystal accumulation.
Megacrysts and its distribution in matrix
As we already know what a megacryst is, we can begin observing more closly the microgranitic rock and start paying attention to the different distribution types of megacrysts. The distribution of megacrysts is also a result of combination of processes mentioned above.
Generally speaking and simplfying it a bit megacrysts distribution can be divided into two major patterns: single occuring megacrysts and clustered megacrysts.
Single occuring megacrysts are exactly that what the names implies. It is a single big megacryst crystal embedded in the fine grained matrix of the surrounding microgranite rock. It is relativly distant, dozen or more centimiters away from other megacrysts which might occur in the other areas of the rock. In high viscocity magma crystals are less mobile and they usually remain dispersed in the matrix. Rapid ascent of magma in dykes or during volcunic erruptions may also "freeze" solitary megacrysts in place in a matrix due to accelerated cooling.
Clustered megacrysts on the other hand are areas where large megacrysts crystals occur in tight groups, sometime separated by just a few milimeters from one another. Circulating magma in a convestion current can cause physical accumulation of megacrysts in specific zones along a firm barrier, for example at the margin of a chamber, either at the top, at the bottom or at a firm wall. Additionally sudden fresh magma recharge (inflow) can remobilize and rearange crystals by causing concentration of megacrysts nearby a recharge zone.
Sources:
Oxford Dictionary of Geology and Earth Sciences
British Geological Survey Research Report RR/99/06, section 5.1.
Vernon, Ron. (2010). Granites Really Are Magmatic: Using Microstructural Evidence to Refute Some Obstinate Hypotheses. Journal of the Virtual Explorer. 35. 10.3809/jvirtex.2011.00264.
Słaby, E., Galbarczyk-Gąsiorowska, L., Seltmann, R. et al. Alkali feldspar megacryst growth: Geochemical modelling. Mineralogy and Petrology 89, 1–29 (2007). https://doi.org/10.1007/s00710-006-0135-7