Der Nephelinsyenit ist ein holokristallines magmatisches Alkaligestein, das vorwiegend aus Nephelin und Alkalifeldspat besteht. Die Farbe ist meist blass, grau oder rosafarben und ähnelt der von Graniten, es sind jedoch auch dunkelgrüne Varietäten bekannt. Vulkanisches Äquivalent des Nephelinsyenits ist feinkörniger Phonolith. Im Vergleich zu anderen Magmatiten ist Nephelinsyenit ein seltenes Gestein.

Etymologie mini|hochkant=1.6|Nephelinsyenit vom Intrusionskomplex Tanguá, Rio de Janeiro, Brasilien

Nephelinsyenit ist eine Wortzusammensetzung aus dem Mineral Nephelin und dem Gestein Syenit. Nephelin leitet sich vom Griechischen νεφέλη ab – mit der Bedeutung „Wolke“. Syenit ist nach seiner Typlokalität Syene im Süden Ägyptens benannt.

Geschichtliches Nephelinsyenit wurde erstmals im Jahr 1877 von Karl Heinrich Rosenbusch wissenschaftlich beschrieben. Auch Albert Johannsen und Sergei Ivanovich Tomkeieff und Kollegen beschrieben das Gestein. Johann Reinhard Blum aus Heidelberg hatte bereits 1861 Nephelinsyenit noch als den Foidsyenit Foyait bezeichnet (nach dem Berg Fóia in Portugal).

Petrologie mini|Der Nephelinsyenit plottet als Foidsyenit im QAPF-Diagramm

Die leukokratischen Nephelinsyenite sind generell an Kieselsäure untersättigt (keine normative Komponente q) und einige sind peralkalisch (mit Al2O3/( K2O + Na2O) < 1) bzw. metaluminos (mit Al2O3/( K2O + Na2O + CaO) < 1 und Al2O3/( K2O + Na2O) > 1). Sie unterscheiden sich von Syeniten nicht nur durch die Anwesenheit von Nephelin, sondern auch durch andere Minerale, die reich an Alkalien, Seltenen Erden und anderen inkompatiblen Elementen sind.

Physikalische Eigenschaften Nur aus Nephelin, Albit und Mikroklin bestehende Nephelinsyenite besitzen einen hohen Weißgrad mit einem Y-Farbwert > 90. Kennzeichnend ist ferner ein niedriger Brechungsindex von 1,53 – 1,55 und eine hohe chemische Beständigkeit.

Die Dichte von Nephelinsyeniten schwankt zwischen 2,55 bis 2,76 g/cm³. Ihre Härte bewegt sich zwischen 6 und 6,5. Der Schmelzpunkt liegt zwischen 1200 und 1450 °C.

Definition Streckeisen (1978) definierte in der IUGS-Klassifikation Nephelinsyenit noch wie folgt mit den beiden Bedingungen: 10 % < F/(F + A + P) < 60 % und P/(A + P) < 10 %, wobei F Feldspatvertreter sind, A der Alkalifeldspat und P der Plagioklas (in Volumenprozent).

Mittlerweile wird Nephelinsyenit im QAPF-Diagramm dem Feld 11 des Foidsyenits zugeordnet (dessen häufigste Vertreter sie stellen), mit Nephelin als bedeutendstem Feldspatvertreter. Ist der Nephelingehalt geringer als 10 Volumenprozent, so wird von einem Alkalisyenit oder auch Pulaskit gesprochen. Ohne jeden Quarz und Nephelin von Alkalisyenit oder nur von Syenit. Die Feldspatvertreter machen 10 bis 60 Volumenprozent des Gesteins aus. Quarz fehlt. Alkalifeldspat stellt 90 Volumenprozent der gesamten Feldspäte.

mini|hochkant=1.6|Veraltetes TAS-Diagramm nach Wilson (1989). Der rote Punkt gibt die Zusammensetzung des Durchschnitts-Nephelinsyeniten wider.

Im TAS-Diagramm ist der Nephelinsyenit mit dem Feld U3 eines Tephriphonoliths identisch. Dieser besitzt an (Na2O + K2O) zwischen 9,3 und 14,0 Gewichtsprozent und sein SiO2-Gehalt variiert zwischen 48,4 und 57,6 Gewichtsprozent.

Im veralteten TAS-Diagram von Wilson (1989) beginnen (Na2O + K2O) erst bei 11,5 Gewichtsprozent und reichen bis etwa 16 Gewichtsprozent, der SiO2-Gehalt erstreckt sich hier von etwa 48 bis 62 Gewichtsprozent.

Mineralogie Bedingt durch die Anwesenheit von Feldspatvertretern ist Nephelinsyenit ein ausgesprochen typisches Alkaligestein. Nephelin ist ein Feldspatvertreter, der nicht mit Quarz koexistiert. Auch Orthopyroxen fehlt im Nephelinsyenit. Vielmehr wird Nephelin unter Bildung von Alkalifeldspat mit Quarz reagieren.

Im Nephelinsyenit dominiert neben Nephelin (ca. 20 Volumenprozent) eindeutig der Alkalifeldspat (ca. 70 Volumenprozent) – meist Orthoklas – Nephelinsyenit enthält aber auch Perthit (Anorthoklas) bzw. dessen herausgelöste, sehr reine Albitlamellen. Generell ist der Alkalifeldspat nicht rein kaliumhaltig, sondern vermischt natrium-kaliumhaltig. So hat in manchen Nephelinsyeniten die Kalium-, in anderen die Natriumkomponente das Übergewicht. Manche Nephelinsyenite zeichnen sich auch durch frischen und klaren Mikroklin aus. Primärminerale sind ferner Klinopyroxen (natriumhaltig), Amphibol (natriumhaltige Hornblende) und der Glimmer Biotit. Typische Nephelinsyenite enthalten 48–54 Volumenprozent Albit, 18–23 Volumenprozent Mikroklin und 20–30 Volumenprozent Nephelin.

Akzessorisch treten Sphen, als Xenokristall recht seltener Zirkon (aus Nephelinsyeniten hervorgegangene Gneise enthalten aber reichhaltig Zirkonkristalle), Apatit, der Granat Melanit, Eisenoxide wie Magnetit, ferner Ilmenit, Beryll, Korund, Eudialyt, Andradit, Perowskit, Fluorite und Sulfide in Erscheinung. In Hohlräumen können sich Drusen mit Astrophyllit und dem Zeolith Pektolith bilden.

Nephelin ist der dominierende Feldspatvertreter und kann idiomorph in kurzen Prismen auftreten, kann aber auch xenomorph und sogar poikilitisch sein. Seine Farbe ist aufgrund der Entmischung der Kalsilit-Komponente meist grau oder durch Einschlüsse von Hämatit rötlich gefärbt. Er zeichnet sich ferner durch einen charakteristischen Fettglanz aus. Zusammen mit Alkalifeldspat bildet Nephelin eine Porphyrstruktur, in der es als Phänokristalle vorliegt. Gewöhnlich zeigt Nephelin eine teilweise sekundäre Umwandlung in ein Haufwerk aus Natrolith und Cancrinit.

Als weitere Feldspatvertreter sind manchmal auch Cancrinit, Haüyn, Leucit, Sodalith und Vishnevit vorhanden.

Die Klinopyroxene sind natriumhaltig und variieren zwischen Aegirin (Akmit), Hedenbergit und Aegirin-Augit. Sie legen oft Resorption ihrer Kristalle an den Tag. Als Reaktionssaum können hierbei die Minerale Amphibol und/oder Biotit beobachtet werden. Das Amphibol hat seinerseits einen hohen Alkaligehalt und besteht aus Alkalihornblende, Arfvedsonit, Eckermannit und Riebeckit. Alkaliklinopyroxene und Alkaliamphibole sind charakteristisch für typische Alkaligesteine. Beim Biotit handelt es sich um einen Annit, dessen Eisen/Magnesium-Verhältnis sehr hoch ist.

Sodalith, der im Dünnschliff farblos und durchsichtig erscheint, in Handstücken aber oft blassblaue Farben an den Tag legt, ist neben Nephelin der hauptsächliche Feldspatvertreter. Er tritt vorwiegend an hydrothermalen Bruchzonen auf. Oft zu beobachten ist auch rotbrauner bis schwarzer Aenigmatit. Äußerst eisenreicher Olivin ist selten, kommt aber gelegentlich in Nephelinsyeniten vor. Auch Cancrinit kann in einigen Nephelinsyeniten vorhanden sein. Aus Nephelinsyeniten und den sie durchschlagenden Pegmatiten konnten bisher eine große Zahl von interessanten und auch seltenen Mineralen berichtet werden. Sehr seltene Mineralien wie Phlogopit, Carletonit, Poudrettit (in Brekzien), Rinkit, Villiaumit und Vesuvianit (Idokras) sind oft an Pegmatite gebunden.

Umwandlungsreaktionen Laut Blatt und Kollegen (2006) finden in Nephelinsyeniten folgende Umwandlungsreaktionen (Alterationen) statt: so zerfällt beispielsweise Biotit zu Serizit, oder Nephelin kann zu Cancrinit, Natrolith, Serizit, Sodalith, Calcit und Analcim zerfallen. Ähnlich Sodalith, der zu Analcim, Cancrinit oder Calcit degradiert. Der Alkalifeldspat wandelt sich seinerseits wiederum zu Nephelin, Kaolinit, Sodalith, Serizit und Calcit um.

Chemische Zusammensetzung mini|hochkant=1.6|Dünnschliff eines Nephelinsyenits aus dem Intrusivkomplex von Tanguá, Rio de Janeiro, Brasilien

Die chemischen Besonderheiten von Nephelinsyeniten sind recht deutlich. Sie sind sehr reich an Alkalien (Natrium und Kalium) und an Aluminium – daher auch ihr Reichtum an Feldspatvertretern und Alkalifeldspäten. Ihr SiO2-Gehalt schwankt hierbei meist zwischen 50 und 56 Gewichtsprozent. Die Konzentrationen von CaO, MgO und FeO sind schwankend, jedoch nicht allzu hoch.

Charakteristisch für Nephelinsyenite ist ihr hohes Verhältnis von (Na2O + K2O)/SiO2 und von (Na2O + K2O)/Al2O3. Dies drückt sich in der Gegenwart von Nephelin und in alkalischen mafischen Mineralen aus. Deswegen wird Nephelinsyenit geochemisch auch als Alkaligestein klassifiziert. Die niedrigen Eisen- und Magnesiumgehalte (insgesamt etwa 3 Gewichtsprozent) lassen das Gestein als felsisch erscheinen. Aufgrund des oft bis zu 62 Gewichtsprozent variierenden, nicht allzu hohen SiO2-Gehalts entspricht der Nephelinsyenit jedoch viel eher einem intermediären Gestein – äquivalent zu Andesit und/oder Diorit. Leichte Seltene Erden (LREE) sind sehr stark angereichert und geben zu erkennen, dass das Magma zu einem hohen Grad differenzierte.

Nephelinsyenite enthalten oft die inkompatiblen Elemente Niob, Thorium, Titan und Uran.

Es folgt eine Auflistung eines weltweiten Durchschnitt-Nephelinsyenits durch Barker (1983), in der die Oxide in Gewichtsprozent aufgeführt sind. Sodann eine Analyse des kommerziellen Nephelinsyenits des Unternehmens Sibelco (Norwegen). Zum weiteren Vergleich zwei Canadite (grobkörnige Nephelinsyenite) aus der Ukraine, zwei Nephelinsyenite aus Malawi, zwei Proben aus dem Oslograben in Norwegen und eine Probe vom Nephelinsyenithbatholihen von Itarantim in Brasilien.

OxidGew. % Durchschnitt Sibelco Canadit, Ukraine Canadit, Ukraine Chaone, Malawi Junguni, Malawi Norwegen Norwegen, Gang Itarantim, Brasilien SiO2 54,99 55,70 49,60 53,92 61,36 54,19 55,10 53,45 56,60 TiO2 0,60 – 0,08 0,47 0,78 0,33 0,55 1,15 0,21 Al2O3 20,96 24,50 19,17 17,14 18,95 23,53 20,16 17,90 21,60 Fe2O3 2,25 0,10 tot 1,36 1,53 2,94 tot 2,16 tot 2,43 3,88 0,86 FeO 2,05 – 4,90 6,19 – – 1,48 3,16 1,10 MnO 0,15 – 0,10 0,08 0,11 0,08 0,19 0,21 0,14 MgO 0,77 – 2,00 2,02 0,76 0,07 0,68 1,82 0,07 CaO 2,31 1,10 6,02 3,50 1,43 0,76 3,50 6,20 5,50 Na2O 8,23 8,20 7,34 6,42 6,37 12,26 7,35 6,23 6,00 K2O 5,58 8,80 2,97 4,49 6,32 5,51 4,87 2,46 3,90 P2O5 0,13 – 0,45 0,64 0,23 0,05 0,17 0,47 0,05 Al2O3/( K2O + Na2O) 1,07 1,06 1,25 1,11 1,09 0,90 1,16 1,38 1,53 Al2O3/( K2O + Na2O + CaO) 0,88 0,98 0,73 0,79 0,95 0,86 0,85 0,74 0,90

Der Durchschnitts-Nephelinsyenit enthält normativ ungefähr 22 Gewichtsprozent Nephelin und 66 Gewichtsprozent Feldspat.

Der kommerzielle Nephelinsyenit aus Norwegen führt 48,5 Gewichtsprozent Mikroklin, 39,8 Gewichtsprozent Nephelin, 11,0 Gewichtsprozent Albit und 0,6 Gewichtsprozent Analcim.

Die Proben sind alle metaluminos (bis auf die Probe von Junguni in Malawi, die peralkalisch ist).

Für Nephelinsyenite existieren mehrere Gesteinsstandards (geochemische Standardproben), welche die durchschnittliche chemische Zusammensetzung des jeweiligen Gesteins wiedergeben. 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).

Äußere Erscheinung mini|hochkant=1.6|Nephelinsyenit vom Beemerville Complex im Norden New Jerseys – unverwittert (links) und verwittert (rechts)

Nephelinsyenite ähneln in ihrer äußeren Erscheinung Graniten, wobei der wesentliche Unterschied im Auftreten vom Feldspatvertreter Nephelin und dem Fehlen von Quarz begründet liegt. Biotit hat generell recht niedrige Gehalte und die hauptsächlichen mafischen Minerale sind (±) Klinopyroxen und (±) Amphibol. Ihre gewöhnliche graue Farbe ist etwas dunkler als bei Graniten. Recht seltener, hochgradig metamorphosierter Nephelinsyenit mit Gneistextur (Nephelinsyenitgneis) wird als Litchfieldit bezeichnet. Ein Beispiel hierfür findet sich bei Canaã, Rio de Janeiro, in Brasilien.

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