Xenoliet en xenokristal: definitie, ontstaan en belang voor de mantel

Xenoliet & xenokristal: definitie, ontstaan en waarom deze vreemde fragmenten cruciaal zijn voor inzicht in de samenstelling van de aardmantel.

Een xenoliet (letterlijk: vreemd gesteente) is een rotsfragment dat volledig door een ander gesteente wordt omgeven. Meestal ziet men xenolieten in stollingsgesteenten: een stuk oudere of verkokte wand kan losgerukt worden en ingebed raken in jong magma of lava. Een xenokristal is hetzelfde begrip maar dan voor een enkel vreemd kristal in een stollingslichaam.

Ontstaan en transport

Xenolieten ontstaan wanneer vloeiend magma of lava langs bestaande, vastere gesteenten stroomt en daar stukken afbreekt of meeneemt. Dat kan gebeuren in verschillende situaties:

• In magmakamers kunnen fragmenten van de wand of van oudere intrusies losraken en in het magma zweven.
• Bij uitvloeiing op het aardoppervlak kan stromende lava stukken gesteente oppikken langs de stroombodem of van de wanden van een lavastroom.
• Snel opstijgende, explosieve erupties (zoals kimberlietdiatremes) kunnen diepe gesteenten uit de mantel naar het oppervlak meevoeren.

Xenokristallen zoals kwartsen in silica-arme lava of diamanten in kimberlietdiatremes zijn individuele kristallen die tijdens het opstijgen of bij de opbouw van het stollingslichaam zijn opgenomen.

Waar komen ze voor?

Hoewel de term meestal geassocieerd wordt met stollingsinclusies, kan een brede definitie ook rotsfragmenten omvatten die in sedimentair gesteente zijn ingekapseld. Xenolieten worden soms zelfs in meteorieten aangetroffen, waar ze informatie geven over verschillen binnen het ouderlichaam.

Veel vulkanische gesteenten die hun bron in de bovenste mantel hebben, bevatten xenolieten of xenokristallen. Bijvoorbeeld Basalten, kimberlieten, lamprofielen en lamprofeeën kunnen fragmenten en kristallen naar het oppervlak brengen die normaal diep in de aardmantel zitten.

Wat vertellen xenolieten en xenokristallen ons?

Xenolieten zijn waardevolle natuurlijke monsters van diepten die anders ontoegankelijk zijn. Ze geven directe aanwijzingen over:

• Samenstelling — de minerale samenstelling (bijv. olivijn, pyroxeen, garnet, spinel) laat zien welke mineralen in de mantel aanwezig zijn.
• Druk en temperatuur — met thermobarometrische methoden kan men de PT-condities reconstrueren waaronder het gesteente gevormd is, wat helpt de diepte en warmte van de mantel te schatten.
• Procesgeschiedenis — tektonische ontruiming, partiële smelting, metasomatose (chemische wijziging door vloeistoffen) en latere hydrothermale alteratie kunnen worden herkend.
• Isotopische en chemische signalen — trace-elementen en isotopen (Sr, Nd, Pb, Os e.d.) onthullen informatie over ouderdom, bronreservoirs en interacties tussen mantel en korst.

Met zulke gegevens kunnen geologen reconstructies maken van de textuur en chemie van de lithosfeer, variaties in samenstelling onder continenten en oceanen, en de aanwezigheid van primaire lagen in de bovenmantel.

Veelvoorkomende typen en voorbeelden

• Peridotiet-xenolieten: rijk aan olivijn en pyroxeen; representatief voor het convectieve of rest-mantelmateriaal.
• Eclogiet-xenolieten: hoge-druk assemblages met garnet en pyroxeen; wijzen op subductie- of diepere mantelprocessen.
• Kristallen als xenokristallen: diamant (kimberliet), zirkoon (oud korstmateriaal opgenomen in jong magma), kwartskristallen in silica-arme lava’s.
• Grotere blokken (decimeters tot meters) tot microskopische inklusies — xenolietgrootte varieert sterk en bepaalt vaak hoe goed informatie bewaard blijft.

Belang voor de geologie en mijnbouw

Xenolieten en xenokristallen zijn essentieel bij onderzoek naar de samenstelling van de mantel en de dynamiek van de lithosfeer. Praktisch nut omvat ook:

• Exploratie naar diamanten: kimberlietxenolieten en de bijbehorende xenokristallen zijn leidend bij het vinden van diamantafzettingen.
• Begrip van vulkanische processen en eruptiegeschiedenis door het bestuderen van inclusies in lava’s en intrusies.
• Modelleerdata voor aardwarmte en chemische differentiatie van de aarde, wat relevant is voor geodynamica en grondstoffenonderzoek.

Beperkingen en voorzichtigheden

Interpretaties op basis van xenolieten vereisen voorzichtigheid omdat:

• Het transport naar het oppervlak gevaarlijke veranderingen kan inleiden: herverhitting, gedeeltelijke smelting of metasomatische overprinting kunnen oorspronkelijke kenmerken wijzigen.
• Niet elk gevonden fragment is representatief voor brede mantelgebieden; sommige zijn lokale of gemetamorfoseerde stukken.
• Chronologie kan complex zijn: ouderdomsbepalingen van xenolieten kunnen afwijken van die van het omliggende vulkanische gesteente.

Samengevat: xenolieten en xenokristallen zijn “vensters” naar dieptes onder het aardoppervlak. Door hun mineralogie, chemie en fysische staat kunnen ze cruciale informatie leveren over de samenstelling, temperatuur en geschiedenis van de mantel — maar interpretatie vraagt om zorgvuldige analyse vanwege mogelijke verandering tijdens het transport.

Vragen en antwoorden

V: Wat is een xenoliet?

V: In welk type gesteente komt xenolith het meest voor?

V: Hoe ontstaat xenolith in stollingsgesteente?

V: Waar kan xenolith in stollingsgesteente gevonden worden?

V: Wat is een xenokristal?

V: Wat zijn de voorbeelden van xenocrysten?

V: Wat levert de aanwezigheid van xenolieten en xenocrysten op?

Zoek op letter