Anorthosit: Anorthosit: Ein leukokratisches, grobkörniges plutonisches Gestein, das im Wesentlichen aus Plagioklas (meist Labradorit oder Bytownit) besteht, oft mit geringen Mengen Pyroxen. Manchmal sind auch Olivin, Amphibol, Ilmenit, Magnetit und Spinell vorhanden.
Der Begriff Anorthosit wurde von Sterry Hunt aus dem Französischen anorthose (Bezeichnung für Plagioklas) abgeleitet. Anorthosit kommt auf der Erde nicht besonders häufig vor, außer an einigen wenigen Orten wie der Grenville-Provinz des östlichen Kanadischen Schildes. Als Gesteinsart kann festgestellt werden, dass sich Anorthosite über die gesamte geologische Zeitspanne hinweg gebildet haben und vermutlich auch heute noch gebildet werden. Anorthosit-Vorkommen sind sehr vielfältig, und wenn man sie anhand ihrer charakteristischen Merkmale kategorisiert, wird deutlich, dass einige Typen sehr deutliche zeitliche Einschränkungen aufweisen.
Ashwal (1993) kategorisierte Anorthosite in sechs Grundtypen:
1) Archäische megakristische Anorthosite, 2) Proterozoische (massifartige) Anorthosite, 3) Anorthosite von geschichteten mafischen Komplexen, 4) Anorthosite ozeanischer Herkunft, 5) Anorthosit-Einschlüsse in anderen Gesteinsarten und 6) extraterrestrische Anorthosite.
Archeanische megakristische Anorthosite
Archeanische anorthositische Gesteine können als Nebenbestandteil vieler, aber nicht aller archäischer Grünsteingürtel gefunden werden, wo sie mit mafischen Intrusiv- und Extrusivgesteinen verbunden sind. Dort, wo sie erhalten sind, sind ihre primären Texturen unverwechselbar und zeichnen sich durch gleichdimensionale Megakristalle (bis zu 30 cm Durchmesser) aus kalzischem (gewöhnlich > An80) Plagioklas in einer mafischen Grundmasse aus. Eine genetische Verbindung zwischen dieser Art von Anorthosit und den mafischen Vulkangesteinen der Grünsteingürtel wird durch das Vorkommen von basaltischen Strömen, Schwellen und Stollen, die ähnliche Megakristalle aus kalzischem Plagioklas enthalten, und durch die chemischen Ähnlichkeiten zwischen den Basalten und der mafischen Grundmasse, die die Megakristalle in einigen Anorthositen umgibt, nahegelegt.
Proterozoische (massifartige) Anorthosite
Dieser Typus ist der am häufigsten vorkommende terrestrische Anorthosit, der als kleine Plutone bis hin zu batholithgroßen zusammengesetzten Intrusivkomplexen mit einer Fläche von bis zu 15.000-20.000 km2 auftritt. Einige dieser größeren Komplexe bestehen nachweislich aus 20 oder mehr einzelnen koaleszenten Plutonen. Plagioklas hat eine intermediäre Zusammensetzung (typischerweise An40 oder An-60) und tritt als lattenförmige Kristalle auf; in einigen Fällen können solche Kristalle einen Durchmesser von 1 m erreichen. Neben intermediärem Plagioklas gehören zu den assoziierten Primärmineralen von Anorthosit des Massivtyps Pyroxen, Olivin (oder beides), Fe-Ti-Oxide und Apatit. Alter, Zusammensetzung und magmatische Beschaffenheit unterscheiden also die massiven Anorthosite des Proterozoikums von den megakristischen Anorthositen des Archaikums. Neben Anorthosit sind die vorherrschenden Gesteinsarten des Anorthosit-Massivs Leucogabbro, Leuconorit und Leucotroctolith sowie in geringerem Maße Gabbro. Ultramafische Gesteine sind äußerst selten oder gar nicht vorhanden, was Bowen dazu veranlasste, diese mineralogische Einfachheit als „das Problem der Anorthositen“ zu bezeichnen. Räumlich assoziierte Granitoide, die in vielen Fällen aus Charnockiten oder Mangeriten bestehen, stellen nachweislich zeitgleiche, aber chemisch unabhängige Magmen dar, die wahrscheinlich durch das Aufschmelzen von Landgestein in der Kruste durch die Hitze von intrusiven Anorthosit-Massiven entstanden sind. Diese Schlussfolgerung löst eine wichtige Debatte des 20. Jahrhunderts über die Verwandtschaft von anorthositischen und granitischen Gesteinen, aber die Zusammensetzung des elterlichen Magmas für die Anorthosite ist immer noch ungewiss. Wenn es sich um Basalt handelt, wie es die Mineralogie und Petrologie vermuten lassen, dann fehlt ein großer Teil des mafischen und ultramafischen Gesteins an den heutigen Aufschlüssen der Anorthosite. Diese Tatsache hat zusammen mit anderen Hinweisen zu einem weithin akzeptierten zweistufigen Modell für Anorthosit-Massive geführt (Abb. 1), das die Ablagerung und Fraktionierung basaltischer Schmelzen in der tiefen Kruste, das Absinken mafischer Silikate (möglicherweise in den Erdmantel) und den starken Auftrieb von Plagioklas zur Bildung von Flotationskumulaten umfasst, die als anorthositische Muscheln diapiral durch die Kruste aufsteigen. Diese Massen verschmelzen in der flachen Kruste zu großen zusammengesetzten Massiven.

Modell für die Entstehung von Anorthositen des Massivtyps. A) Aus dem Mantel stammendes Magma unterlagert die Kruste, während sie in ein Dichtegleichgewicht kommt. B) Kristallisation von mafischen Phasen (die absinken) und teilweises Aufschmelzen der Kruste über dem aufgestauten Magma. Die Schmelze wird mit Al und Fe/Mg angereichert. C) Plagioklas bildet sich, wenn die Schmelze ausreichend angereichert ist. Plagioklas steigt in der Kammer nach oben, während die Mafite absinken. D) Plagioklasansammlungen werden weniger dicht als die darüber liegende Kruste und steigen als Kristallbrei-Plutone auf.E) Plagioklasplutone verschmelzen zu massiven Anorthositen, während granitoide Krustenschmelzen auch in flache Ebenen aufsteigen. Mafische Kumulate bleiben in der Tiefe oder lösen sich ab und sinken in den Erdmantel. Aus Ashwall (1993)

Anorthosite von geschichteten mafischen Komplexen
Geschichtete mafische Intrusionen reichen im Alter vom Archaikum bis zum Tertiär und enthalten häufig Anorthosite in unterschiedlichen Anteilen. In der Regel bilden sich Anorthosite an den Spitzen von modal abgestuften Schichten in einer Größenordnung von mehreren Metern bis zu 100 Metern oder mehr. Korngröße (typischerweise
Anorthosite in ozeanischen Gebieten
Kleine Mengen von Anorthositen wurden durch Baggerprogramme sowohl in mittelozeanischen Rücken als auch in Bruchzonen geborgen, insbesondere in der Karibik und im Atlantik und Indischen Ozean. Ophiolithische Anorthosite treten in der Regel als scharf begrenzte Schichten auf, wie sie auch in geschichteten mafischen Intrusionen vorkommen. Das Entstehungsalter der anorthositischen Ophiolithkomplexe reicht vom späten Kambrium bis zum frühen Eozän.
Anorthositeinschlüsse in anderen Gesteinsarten
Anorthosite kommen auch als Einschlüsse in anderen Eruptivgesteinen vor, die in ihrer Zusammensetzung von Kimberlit über Basalt bis hin zu Granit reichen. Einige sind nachweislich xenolithisch und stellen Fragmente anderer Anorthosit-Typen dar, die in aufsteigende Magmen eingebaut wurden. Andere hingegen sind verwandt und stellen Anreicherungen von Plagioklas aus ihren Wirtsmagmen dar.

Archean-Anorthosit mit Megakristallen aus kalzischem Plagioklas in einer mafischen Grundmasse, Pipestone Lake, Manitoba. Aus Ashwal (1993).

Kalziumreiche Plagioklas-Kristalle in einem Anorthosit (Larvikit). Foto von Ian Geoffrey Stimpson

Chromitit- und Anorthosit-Schichten in der Kritischen Zone, UG1 des Bushveld-Komplexes, im klassischen Mononono (ehemals Dwars) River-Aufschluss, in der Nähe von Steelpoort, Provinz Mpumalanga, Südafrika. Foto von: Kevin Walsh

Bibliographie

– Cox et al. (1979): The Interpretation of Igneous Rocks, George Allen and Unwin, London.
– Howie, R. A., Zussman, J., & Deer, W. (1992). An introduction to the rock-forming minerals (S. 696). Longman.
– Le Maitre, R. W., Streckeisen, A., Zanettin, B., Le Bas, M. J., Bonin, B., Bateman, P., & Lameyre, J. (2002). Igneous rocks. A classification and glossary of terms, 2. Cambridge University Press.
– Middlemost, E. A. (1986). Magmas and magmatic rocks: an introduction to igneous petrology.
– Shelley, D. (1993). Igneous and metamorphic rocks under the microscope: classification, textures, microstructures and mineral preferred-orientations.
– Vernon, R. H. & Clarke, G. L. (2008): Principles of Metamorphic Petrology. Cambridge University Press.

Foto

Plagioklaskristalle in einem Anorthosit (Adkumulat). XPL-Bild. 2x (Sichtfeld = 7 mm)	Plagioklas-Kristalle in einem Anorthosit (adcumulate). XPL-Bild. 2x (Sichtfeld = 7 mm)	Plagioklas-Kristalle in einem Anorthosit (adcumulate). XPL-Bild. 2x (Sichtfeld = 7mm)
Plagioklas- und Orhopyroxen-Kristalle in einem Anorthosit (adcumulate). XPL-Bild. 2x (Sichtfeld = 7mm)	Plagioklas- und Orhopyroxenkristalle in einem Anorthosit (adcumulate). XPL-Bild. 2x (Sichtfeld = 7 mm)	Plagioklas- und Orhopyroxen-Kristalle in einem Anorthosit (adcumulate). XPL-Bild. 2x (Sichtfeld = 7mm)
Plagioklas-Kristalle in einem Anorthosit (adcumulate). XPL-Bild. 2x (Sichtfeld = 7 mm)	Plagioklas-Kristalle in einem Anorthosit (adcumulate). XPL-Bild. 2x (Sichtfeld = 7 mm)	Plagioklas-Kristalle in einem Anorthosit (adcumulate). XPL-Bild. 2x (Sichtfeld = 7 mm)