mini|250px|Handstück eines Nephelinsyenits, wohl von Wausau, Wisconsin, USA
Foidsyenite (nach Foid und dem altägyptischen Fundort Syene) bilden eine eng miteinander verwandte Gruppe von Tiefengesteinen (Plutoniten), die reich an Feldspäten und (im Gegensatz zum Beispiel zu Graniten) quarzfrei sind. Darüber hinaus führen sie Foide, also Minerale, die nur in SiO2-untersättigten magmatischen Gesteinen, also nur bei Kieselsäuremangel, vorkommen. Je nach Vorherrschen des entsprechenden Foids (Feldspatoid, Feldspatvertreter) werden diese Gesteine als Nephelinsyenit, Sodalithsyenit, Cancrinitsyenit, Noseansyenit oder Analcimsyenit bezeichnet. Der weitaus häufigste Vertreter dieser Gruppe von Gesteinen ist der Nephelinsyenit.
Definition mini|Foidsyenit im QAPF-Diagramm
Foidsyenite sind intermediäre Plutonite. Ausschlaggebend für die petrologische Definition von Foidsyenit ist der Gemengteil an Foiden, der zwischen 10 und 60 Volumenprozent schwanken kann, und der Gehalt an Plagioklas, der nicht mehr als 10 Volumenprozent betragen darf. Dabei ist zu beachten, dass der Anteil des Plagioklases Albit zusammen mit den Gehalten der Kalifeldspäte in die Summe der Alkalifeldspäte eingeht.
Gemäß der IUGS-Klassifikationsnomenklatur bedeutet das, dass Foidsyenite mit 10 % < F / (F + A + P) < 60 % und P / (A + P) < 10 % (F – Foide, A – Alkalifeldspat und P – Plagioklas ohne Albit) definiert sind. Nach Albert Streckeisen (1974) liegen Foidsyenite somit im QAPF-Feld 11 (vgl. das nebenstehende QAPF-Diagramm). Gemäß Definition des Streckeisen-Doppeldiagramms sind Foidsyenite quarzfrei. Wenn der Gehalt an Foiden weniger als 10 % beträgt, wird das Gestein als „Foidführender Alkalifeldspat-Syenit“ (wozu auch der Pulaskit gehört) bezeichnet. Erreicht der Anteil an Plagioklas Werte > 10 %, liegen bei den entsprechenden Gesteinen „Foid-Monzosyenite (Plagifoyaite)“ vor, die mit den Foidsyeniten zur Familie der „Foid-Syenitischen Gesteine“ zusammengefasst werden können.
Foidsyenite sind mit Kieselsäure untersättigt und teilweise peralkalisch (sehr stark aluminiumuntersättigt und gleichzeitig mit Alkalien übersättigt). Charakteristisch ist der Gehalt an Foiden bzw. Feldspatoiden – worunter Minerale zu verstehen sind, die nicht mit Quarz koexistieren – vielmehr würden die Foide mit Quarz unter Bildung von Alkalifeldspat reagieren.
Makroskopische Aspekte, Struktur und Textur mini|250px|Nahaufnahme einer gesägten und polierten Probe eines Nephelinsyenits vom Ice River Complex im südöstlichen British Columbia, Kanada. Grünlichgrau = Nephelin; schwarz = Amphibol; gelblich = Titanit. Sichtfeld: 5,2 cm.
Makroskopisch ähneln Foidsyenite im Allgemeinen und Nephelinsyenit im Besonderen den Gesteinen der Granitgruppe (Granitoiden). Grundlegende Unterschiede sind das Vorhandensein von Foiden wie Nephelin und das Fehlen von Quarz. Der Gehalt an Biotit/Annit ist im Allgemeinen gering; die wichtigsten mafischen Minerale sind Klinopyroxen und Amphibole. Makroskopisch sind Foidsyenite etwas dunkler als Granitoide. Es existieren hochgradig metamorphe Gesteine aus Nephelinsyenit, die durch eine gneisartige Struktur bzw. Foliation gekennzeichnet sind. Solche Nephelinsyenitgneise oder Litchfieldite treten z. B. im namengebenden Fundort Litchfield in Maine/USA oder beim Dorf Canaã im brasilianischen Bundesstaat Rio de Janeiro auf.
Foidsyenite sind holokristallin, im Allgemeinen gleichkörnig und mit einer Korngröße von 2 – 5 mm grob- bis mittelkörnig, in manchen Fällen ausgesprochen grobkörnig oder sogar porphyrisch. Da Nephelin bei flüchtiger Betrachtung mit Quarz verwechselt werden kann, können Nephelinsyenite bestimmten Granitoiden zum Verwechseln ähnlich sehen. Wie in Granitoiden überwiegt in Foidsyeniten ein hypidiomorph-körniges Gefüge. Die Feldspäte sind meist zumindest teilweise idiomorph entwickelt. In seltenen Fällen enthält das Gestein alkalische Feldspat-Phänokristalle mit Längen von 2 – 5 cm und Dicken von 5 mm bis 2 cm. Die Phänokristalle sind orientiert und zeigen eine kumulative Textur.
Physikalische Eigenschaften Die physikalischen Eigenschaften von Foidsyeniten hängen von ihrem Mineralbestand ab. Foidsyenite sind meist hell gefärbt, weiß oder gelblich, grünlich und bräunlich. Selten (beim Vorhandensein größerer Mengen mafischer Minerale wie zum Beispiel beim Shonkinit) erscheint das Gestein auch dunkel. Wenn unter den Foiden Sodalith und/oder Cancrinit vorliegen, kann das Gestein auch blau und/oder gelb gefärbt sein, beim Vorliegen von Eudialyt auch rosa bis rot. Nur aus Nephelin, Albit und Mikroklin bestehende Nephelinsyenite besitzen einen hohen Weißgrad mit einem Y-Farbwert > 90.
Foidsyenite ohne mafische Gemengteile, die nur aus Nephelin und Feldspäten bestehen, sind aufgrund der geringeren Werte für die Dichte dieser Minerale leichter als Granite. Die Dichte für einen aus Nephelin, Albit und Mikroklin bestehenden Nephelinsyenit wird mit 2,6 g/cm³ angegeben. Ihre Mohshärte entspricht der ihres Mineralbestands und beträgt 6. Kennzeichnend ist ferner ein niedriger Brechungsindex von 1,53–1,55 und eine hohe chemische Beständigkeit.
Mineralbestand links|mini|250px|Nephelinsyenit im Dünnschliff unter dem Polarisationsmikroskop bei gekreuzten Polaren. Intrusivkomplex Tanguá, Rio de Janeiro, Brasilien. Ne: Nephelin, Af: Alkalifeldspat: Amp: Amphibol. mini|250px|Naujait mit idiomorphem Sodalith (isotrop) in Eudialyt (grau). Der Sodalith ist von Cancrinit (hohe Interferenzfarben) umhüllt. Ilímaussaq, Grönland. Gekreuzte Polare. Bildbreite: 2 mm.
Dominierende Bestandteile der Foidsyenite sind Alkalifeldspäte und Foide. Unter den Alkalifeldspäten herrschen meist Orthoklas und Perthit mit Albit in Form von Entmischungslamellen vor. Andere Kalifeldspäte sind Mikroklin, Sanidin oder Kalsilit. In einigen Gesteinen überwiegt Kalifeldspat, in anderen Natronfeldspat. Frischer, klarer Mikroklin ist für einige Arten von Foidssyeniten sehr charakteristisch. Typische Nephelinsyenite enthalten 48–54 % Albit, 18–23 % Mikroklin und 20–30 % Nephelin sowie Hornblende oder andere Amphibole, Klinopyroxene, Biotit und Magnetit als akzessorische Minerale. Nephelinsyenite bestehen im Wesentlichen aus Alkalifeldspat (ca. 70 %) und Nephelin (ca. 20 %) mit geringen Anteilen an mafischen Mineralen wie natriumhaltigem Pyroxen, natriumhaltiger Hornblende oder Biotit.
Unter den Foiden ist meist Nephelin vorherrschend, der durch Entmischung der Kalsilit-Komponente grau oder durch Einschlüsse von Hämatit rötlich gefärbt ist und sich durch seinen charakteristischen Fettglanz auszeichnet. Verbreitet ist eine sekundäre Umwandlung des Nephelins in ein Haufwerk aus Natrolith und anderen Zeolithen und Cancrinit. Andere Foide können Sodalith, Cancrinit, Haüyn, Nosean, Vishnevit, „Pseudoleucit“ (Gemenge von Kalifeldspat und Nephelin nach idiomorphem Leucit) und Analcim sein. Sodalith, im Dünnschliff bei parallelen Polaren farblos und transparent, im Handstück aber häufig blass- bis tiefblau, ist neben Nephelin der wichtigste Feldspatvertreter in Foidsyeniten. Foidsyenite können alkalische ferromagnetische Minerale wie grün, braun oder blau gefärbte Amphibole (Riebeckit, Arfvedsonit, Barkevikit, Aenigmatit) oder einen meist natriumdominanten, grüne Klinopyroxene (Variation von Diopsid und Hedenbergit über Aegirin-Augit bis Aegirin) enthalten, wobei alkalische Klinopyroxene und Amphibole Charakteristika typischer Alkaligesteine sind. Schließlich kann dunkelbrauner Biotit (Lepidomelan) bzw. Annit mit einem hohen Fe/Mg-Verhältnis auftreten. Extrem eisenreicher Olivin ist selten, kommt aber in einigen Nephelinsyeniten vor.
Zu den in Foidsyeniten auftretenden Akzessorien zählen Apatit, Titanit, Fluorit, Granat (Melanit) und Zirkon sowie opake Oxide wie Magnetit und Ilmenit. Dazu kommen eine Reihe anderer, seltener Minerale, die reich an Alkalien, Seltenerdelementen und anderen inkompatiblen Elementen sind (Villiaumit, Eudialyt). Aus Nephelinsyeniten und den sie durchsetzenden Pegmatitgängen ist eine große Anzahl interessanter und seltener Minerale nachgewiesen worden. Quarz und Orthopyroxene fehlen.
mini|250px|Die Position des Nephelinsyenits im TAS-Diagramm der Plutonite zeigt, dass dieses Gestein zu den alkalireichsten Plutoniten gehört und hinsichtlich seines SiO2-Gehaltes intermediär oder sogar basisch ist. Die Position des roten Symbols gibt einen weltweiten Mittelwert für Nephelinsyenite an. In der Praxis soll, wann immer dies möglich ist, die Bezeichnung „Foidsyenit“ durch Nennung des vorkommenden Feldspatvertreters präzisiert werden. Der häufigste Feldspatvertreter definiert dabei die Unterarten der Foidsyenite. Ist Nephelin das häufigste Foid, handelt es sich um einen Nephelinsyenit. Entsprechend wird bei Sodalith, Cancrinit, Vishnevit, Analcim oder „Pseudoleucit“ (Gemenge aus Nephelin und Orthoklas in Pseudomorphosen nach Leucit) als häufigstem Foid verfahren: in diesen Fällen liegen Sodalithsyenit, Cancrinitsyenit, Noseansyenit, Vishnevitsyenit, Analcimsyenit oder Pseudoleucitsyenit vor.
Foidsyenit ist chemisch identisch mit dem vulkanischen Phonolith und stellt dessen in der Erdkruste erstarrtes Äquivalent dar.
Chemische Zusammensetzung Foidsyenite und Nephelinsyenite weisen – ihrem exotischen Mineralbestand entsprechend – ausgeprägte chemischen Besonderheiten auf. Sie besitzen hohe Gehalte an Alkalien und Al2O3 (was aus der fast ausschließlichen Zusammensetzung aus Foiden und Alkalifeldspaten resultiert), und vergleichsweise geringe Gehalte an SiO2, die zwischen 50 % und 56 % variiert. CaO, MgO und Eisen (Fe2O3 + FeO) sind nie in großer Menge vorhanden. Die von Daniel S. Barker berechneten Durchschnittsgehalte der Hauptelementgehalte von Nephelinsyeniten aus weltweiten Vorkommen sind in der nebenstehenden Tabelle aufgeführt. Der normative Mineralbestand dieser Durchschnittszusammensetzung besteht zu 22 % aus Nephelin und zu 66 % aus Feldspat.
Nephelinsyenite und andere Foidsyenite sind durch hohe Verhältnisse von (Na2O+K2O)/SiO2 und (Na2O+K2O)/Al2O3 gekennzeichnet, was durch die Anwesenheit von Nephelin (bzw. anderen Foiden) und alkalischen mafischen Mineralen bedingt ist. Im geochemischen Sinne handelt es sich bei diesen Gesteinen um Alkaligesteine. Kennzeichnend sind geringe SiO2-Gehalte, die intermediären Gesteinen entsprechen, und niedrige Gehalte an MgO und Eisen. Leichte Seltenerdelemente (SEE) sind oft stark angereichert, was auf ein stark differenziertes Magma hinweist. Für Nephelinsyenite existieren mehrere Gesteinsstandards (geochemische Standardproben), welche die durchschnittliche chemische Zusammensetzung des jeweiligen Gesteins wiedergeben (siehe die nebenstehende Tabelle). Dazu gehören der „Nephelinsyenit STM-1“ (Table Mountain, Oregon, USA) des USGS, der „Nephelinsyenit CHC-2“ (unbenannte Lokalität in der damaligen Sowjetunion) und der „Nephelinsyenit Len X“ der Universität Leningrad, Lehrstuhl für Mineralogie (Durchschnittsprobe aus dem Chibinen-Massiv).
Die folgende Tabelle mit chemischen Gesamtgesteinsanalysen verschiedener Foitsyenite soll die Variabilität foitsyenitischer Magmen verdeutlichen.