Phasendiagramm (Zustandsdiagramm) von Mantelperidotit. Die Buchstaben in den Feldern geben jeweils an, welche Minerale unter den gegebenen Druck- und Temperaturbedingungen stabil sind: Ol = Olivin, Opx = Orthopyroxen,
Cpx = Klinopyroxen, Spin = Spinell, Gt = Granat, Plag = Plagioklas.
Linie 1 ist der sogenannte "Solidus", d.h. bei tieferen Temperaturen ist der Peridotit vollständig fest, Linie 2 ist der "Liquidus", bei höheren Temperaturen ist der Peridotit vollständig aufgeschmolzen; in dem Feld zwischen den Linien 1 und 2 ist er teilweise aufgeschmolzen.

Bildung von Magmen

Der Erdmantel besteht - wie beschrieben - aus verschiedenen Mineralen. Ein solches Gemisch schmilzt nicht bei einer bestimmten Temperatur vollständig auf, vielmehr beginnt bei einer bestimmten Temperatur, der Solidustemperatur (die Temperatur, unterhalb von der sich die Substanz im festen Zustand befindet), die Schmelzbildung, die sich bei steigender Temperatur fortsetzt, so daß erst beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur, der Liquidustemperatur) das Gemisch vollständig aufgeschmolzen ist.

Im Erdmantel ist es jedoch schwer möglich, die Tempertur des Mantelperidotits zu erhöhen. Um zu verstehen, wie es dennoch zur Bildung von Magmen kommt, ist es notwendig ein sogenanntes "Phasendiagramm" des Mantelperidotits anzusehen. Ein Phasendiagramm zeigt den Zustand eines Gesteins bei bestimmten Temperaturen und Drucken. Die links gezeigte Abbildung zeigt nun, daß die Tempertur, bei der die Bildung von Schmelze beginnt, um so höher liegt, je höher der Druck ist. Das bedeutet, daß der Mantelperidotit nicht nur durch Erhöhung der Temperatur schmelzen kann (was ja schwerlich möglich ist), sondern auch durch Erniedrigung des Drucks (Pfeil) bei gleichbleibender Temperatur. Zu einer Druckerniedrigung kommt es, wenn Mantelperidotit aufsteigt. Dadurch ist Schmelzbildung durch Druckerniedrigung der wichtigste Prozess der Bildung von Magmen im Erdmantel!

Bei Kenntnis dieser Tatsache können wir nun das Konzept eines "hot-spots" verstehen. Dieser ist nicht durch eine Temperturerhöhung des Mantelperidotits "heiß", sondern dadurch, daß heißeres Mantelmaterial aus größeren Tiefen in kältere, höher liegende Bereiche aufsteigt. Solches aufsteigendes Mantelmaterial, das aus größeren Tiefen stammt und daher heißer als der umgebende Mantel ist, wird auch "Mantel Plume" genannt.

Mit dieser Information können wir uns versuchen, uns einen groben Überblick über die Magmenbildung auf unserem Planeten zu verschaffen.