V16

Kapitel 16

Gesteine 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5

Teilgebiete der Mineralogie Gesteinskreislauf Magmatite Geochemie Mineralische Rohstoffe

Teilgebiete der Mineralogie I (ohne Kristallographie)

• Die Petrologie (Gesteinskunde) widmet sich Mineralbestand, Gefüge, Chemismus, Genese und Vorkommen der Gesteine. ( Der Begriff Petrographie ist enger gefaßt.) • Die Geochemie untersucht die Verteilung der chemischen Elemente und Isotope in den Mineralen und Gesteinen. • Die Lagerstättenkunde widmet sich Bildung, Verteilung, Prospektion und Exploration von Lagerstätten.

Teilgebiete der Mineralogie II (ohne Kristallographie)

• Die spezielle Mineralogie umfaßt die Mineralsystematik. • Industrielle Anwendungen sind Gegenstand der technischen/angewandten Mineralogie. • Die Biomineralogie behandelt Vorgänge, bei denen mineralische Stoffe in Lebewesen gebildet oder abgeschieden werden (u.a. Korallen, Kieselalgen, Kakteen, Nierensteine, Zähne, Asbestose, Sklerodermie)

Teilgebiete der Mineralogie III (ohne Kristallographie)

• Die Archäometrie untersucht historische mineralische Werkstoffe (u.a. Keramiken, Gläser, Münzen, Pigmente, Schmuck). • Die Meteoritenkunde beschäftigt sich mit Herkunft und Zusammensetzung der auf die Erde treffenden Himmelskörper.

• Die Gemmologie (Edelsteinkunde) umfaßt Methoden der Bestimmung, Synthese, Gewinnung und Bearbeitung von Schmucksteinen.

Der Kreislauf der Gesteine Verwitterung

Magma

Aufschmelzen

Gesteinsgruppen Nach ihrer Genese werden drei Gesteinsgruppen unterschieden: 1. Magmatische Gesteine (Magmatite) 2. Sedimentgesteine

(Sedimentite)

3. Metamorphe Gesteine (Metamorphite)

65 Vol.% 8 Vol.% 27 Vol.%

Sie sind über den Gesteinskreislauf miteinander verbunden !

Gesteinsbildende Minerale Von der IMA (International Mineralogical Association) waren 1990 ca. 3300 Minerale anerkannt. Nur wenige davon sind häufig bzw. gesteinsbildend. In der Erdkruste am häufigsten (in Vol.%) sind: Plagioklas Alkalifeldspat Quarz Pyroxene Amphibole Glimmer

39 % 12 % 12 % 11 % 5% 5%

Olivin Tone (+ Chlorit) Calcit (+Aragonit) Magnetit (+Ti-Magnetit) Dolomit andere M.

3 % 4,6 % 1,5 % 1,5 % 0,5 % 4,9 %

(u.a. Granat, Disthen, Andalusit, Apatit, ...)

Gliederung der Erde Erdkruste Erdmantel Erdkern

Vol.% 0,8 83,0 16,2

innerer Erdkern: äußerer Erdkern: unterer Erdmantel: Übergangszone:

oberer Mantel:

Erdkruste:

Masse% 0,4 67,2 32,4

Dichte 2,8 4,5 11,0 Ø5,52

(g/cm3)

feste Fe-Ni-Legierung flüssige Fe-Ni-Schmelze MgO, FeO, Korund, Stishovit, (Perowskit) zahlreiche Hochdruckmodifikationen: u.a. Olivin (Mg1.8Fe0.2SiO4) in Spinellstruktur Granat in Ilmenitstruktur Peridotit-Zusammensetzung, z.B. in Kimberlit-Pipes: 64 Vol.% Olivin 27 Vol.% Orthopxroxen 3 Vol.% Klinopyroxen 6 Vol.% Granat (Pyrop) gesteinsbildende Minerale

Magmatite Magmatite (auch. Eruptivgesteine, engl. igneous rocks) sind Kristallisationsprodukte aus silikatischen (seltener sulfidischen, karbonatischen) Schmelzen, dem sog. Magma. Man unterscheidet zwei Arten: Plutonite (mittel- bis grobkörnige Tiefengesteine)

und

Vulkanite

(feinkörnigere bis glasige vulkanische Gesteine)

Magmatite Helle Minerale/Gesteine nennt man felsisch. Dunkle Minerale/Gesteine nennt man mafisch (Mafite), z.B. Biotit, Amphibol, Pyroxen, Olivin. Opake Minerale sind lichtundurchlässig, z.B. Magnetit, Ilmenit.

Es gibt ca. 900 Gesteinsnamen für Magmatite. Die Übergänge sind oft fließend.

Plutonite Quarz Dioritoide Gabbroide Anorthosite Granitoide Alkalifeldspäte Q-A-P-F-Diagramm (vereinfacht): nach Streckeisen 1976 bzw. IUGS

Syenitoide

Plagioklase

Foidolithe

Foide: u.a. Nephelin,

Leucit, Sodalith, Nosean, ...

Vulkanite Quarz

Basaltoide Andesitoide DaciRhyolitoide toide Alkalifeldspäte Q-A-P-FDiagramm (vereinfacht): nach Streckeisen 1976 bzw. IUGS

Trachytoide Phono- Tephrilitoide toide

Foiditoide Foide

Plagioklase

Granit

Schriftgranit, runitische Verwachsung von Mikroklin als Wirtskristall und Quarz, Bodenmais, Bayerischer Wald, nach Matthes.

Magmatische Differentiationsreihe basisch

intermediär

100

sauer Quarz

Pyroxen Vol% Plagioklas felsisch

Alkalifeldspat

Amphibol mafisch Olivin 0

Biotit Gabbro

Diorit

Granit

Basalt

Andesit

Rhyolith

Dreistoffsysteme

Hydrothermales Stadium T = 400 - 100 °C

Beispiel - Erzgang aus der Freiberger Edlen Braunspatformation: Nebengestein: Gneis, Zinkblende (schwarz), Arsenkies (längsgestreift), Quarzsäulen, Rhodochrosit (zonar), Bleiglanz (gekreuzt), Kupferkies (punktiert) und Calcit (weiß).

Geochemie

Teilgebiete

• Isotopengeochemie •Geochronologie • HauptelementGeochemie • SpurenelementGeochemie • REE-Geochemie • Kosmochemie • Umweltgeochemie z.B. Radiocarbonmethode (14C: 5700 a HWZ,

in Atmosphäre: 12C:14C=10:1)

Geochemie Die 8 häufigsten chemischen Elemente der Erdkruste: (nach B. Mason, Principles of Geochemistry)

O Si Al Fe Ca Na K Mg

Masse%

Atom%

Volumen%

46,60 27,72 8,13 5,00 3,63 2,83 2,59 2,09

62,55 21,22 6,47 1,92 1,94 2,64 1,42 1,84

93,77 0,86 0,47 0,43 1,03 1,32 1,83 0,29

Mineralische Rohstoffe Minerale finden als Roh- und Werkstoffe vielfältige Anwendung. Besondere industrielle Bedeutung haben sie : • im Bergbau • im Hüttenwesen • in der keramischen Industrie • in der Feuerfestindustrie • in der Zementindustrie • in der Baustoffindustrie • in der optischen Industrie • in der Düngemittelindustrie • in der chemischen Industrie • in der Schleifmittel- und Hartstoffindustrie • als Werksteine • als Schmuck- und Edelsteine.

Ende •