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January 12, 2018 | Author: Anonymous | Category: Wissenschaft, Geowissenschaften, Geologie
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ÜBUNGEN ZU SYSTEM ERDE 1 ÜBUNGSBLOCK MINERALE UND GESTEINE Burkhard Schmidt Abteilung Experimentelle und Angewandte Mineralogie 3. OG, Raum 358, Tel.: 39-19900 Sprechzeiten: immer (wenn ich da bin) e-mail: [email protected] Tutoren: Björn Baresel, Jörn Wotzlaw Zeitumfang: 48 Stunden: - 23 Stunden als Einführung (= Vorlesung) - 25 Stunden als Bestimmungsübungen (Anwesenheitspflicht). Die Übungen werden in zwei Gruppen (A & B) durchgeführt. Termine siehe Zeitplan. Inhalte: Einführung in die gesteinsbildenden Minerale: Nomenklatur, Zusammensetzung, Eigenschaften, Struktur, Entstehung und Vorkommen. Einführung in die magmatischen, sedimentären und metamorphen Gesteine: Nomenklatur, Zusammensetzung, Mineralbestand und Entstehung. Vermittlung von Fertigkeiten: - Erkennen und Beschreiben von Mineralen und Gesteinen im Handstück - Erkennen und Mengenabschätzung von Mineralen im Gestein - Beschreibung von Gefügemerkmalen - Benennen von Gesteinen Skript: wichtige Abbildungen, wichtigste Fakten, Bestimmungstabellen ca. 90 S, Leistungsüberprüfung: 2 Quickies (5 Minuten Formeltests) im Verlauf der Veranstaltung (werden mit max. 10% auf die Klausur angerechnet) Klausur „Minerale und Gesteine“ (1.2.2007) mit theoretischem und praktischem Teil.

1

Zeitplan der Übungen Minerale & Gesteine, System Erde I Datum

Inhalt der Vorlesung

Vorlesung Übung 1 A + B, Raum MN01 Raum MN02 14.15-15.00 15.15-16.00 A

Übung 2 Raum MN02 16.15-17.00 B

Do 19.10.06

M & G 1, Einführung Gesteine

Di 24.10.06

M & G 2, Einführung Minerale M & G 3, Mineralbestimmung - diagnostische Eigenschaften,

14.15-16.00

16.15-17.00 B

17.15-18.00

A

Di 21.11.06

M & G 4, Minerale der Magmatite 1 - Spinelle, Olivine M & G 5, Minerale der Magmatite 2 - Pyroxene, Amphibole

14.15-16.00

16.15-17.00 A

17.15-18.00

B

Do 23.11.06

M & G 6, Minerale der Magmatite 3 - Schichtsilikate, SiO2-Modifikationen

14.15-15.00

15.15-16.00 A

16.15-17.00

B

Di 28.11.06

M & G 7, Minerale der Magmatite 4 - Feldspäte, Foide, 14.15-16.00 M & G 8, Minerale der Magmatite 5 - Minerale der Restkristallisation, Zeolithe, Oxide

16.15-17.00 B

17.15-18.00

A

Do 30.11.06

M & G 9, magmatische Gesteine 1 - Gefüge, chem. Einteilung

14.15-15.00

15.15-16.00 B

16.15-17.00

A

Di 5.12.06

M & G 10, magmatische Gesteine 2 - Plutonite

14.15-15.00

15.00-16.30 A

16.30-18.00

B

Do 7.12.06

M & G 11, magmatische Gesteine 3 - Vulkanite

14.15-15.00

15.15-16.00 A

16.15-17.00

B

Di 12.12.06

M & G 12, Restkristallisation, Ganggesteine,

14.15-15.00

15.00-16.30 B

16.30-18.00

A

Do 14.12.06

M & G 13, Wiederholung 1: magmatische Minerale & Gesteine

14.15-15.00

15.15-16.00 B

16.15-17.00

A

Di 19.12.06

M & G 14, Pyroklastische Gesteine M & G 15, Sedimentäre Prozesse und Minerale der Sedimente 1

14.15-16.00

16.15-17.00 A

17.15-18.00

B

Do 21.12.06

M & G 16, Klastische Sedimente

14.15-15.00

15.15-16.00 A

16.15-17.00

B

Di 9.1.07

M & G 17, Minerale der Sedimente 2 und anorganische Karbonatgest. M & G 18, Chemisch-biogene Sedimente

14.15-16.00

16.15-17.00 B

17.15-18.00

A

Do 11.1.07

M & G 19, Wiederholung 2: Sedimente

14.15-15.00

15.15-16.00 B

16.15-17.00

A

Di 16.01.07

M & G 20, Minerale der Metamorphite 1

14.15-15.00

15.00-16.30 A

16.30-18.00

B

Do 18.01.07

M & G 21, Minerale der Metamorphite 2

14.15-15.00

15.15-16.00 A

16.15-17.00

B

Di 23.01.07

M & G 22, metamorphe Gesteine 1

14.15-15.00

15.00-16.30 B

16.30-18.00

A

Do 25.01.07

M & G 23, metamorphe Gesteine 2

14.15-15.00

15.15-16.00 B

16.15-17.00

A

Di 30.01.07

M & G 24, Wiederholung 3: Metamorphite, Sedimente, Magmatite

14.15-16.00 A

16.15-18.00

B

Praxis A 15.15-16.00 A

Praxis B 16.15-17.00

B

Do 1.02.07

Theorie A+B 14.15-15.00

Klausur zu "Minerale und Gesteine "

2

Literaturübersicht W.A. Deer, R.A. Howie & J Zussman (1992) An Introduction to the Rock Forming Minerals. Longman, 696 Seiten [60 €] - Nachschlagewerk W. Maresch, O. Medenbach & H.D. Trochim (1996) Gesteine. Steinbachs Naturführer, Mosaik Verlag GmbH, München, 287 Seiten, vergriffen - Bestimmungsbuch für Gesteine, unveränderter Nachdruck der Auflage von 1987, sehr guter Gesteinsführer, leider vergriffen, Tipp: gebraucht übers Internet kaufen G. Markl (2004) Minerale und Gesteine: Eigenschaften - Bildung – Untersuchung. Elsevier, 367 S., [40 €] Einführung in die Grundlagen der Mineralogie und Petrologie einschließlich moderner Analytik, als begleitendes Buch zur Vorlesung/Übung aber nicht unbedingt zu empfehlen. M. Okrusch & S. Matthes (2005) Mineralogie – Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. Aufl., Springer, Berlin, 526 S. [40 €] - vollständige Überarbeitung des klassischen Lehrbuchs der Mineralogie, Empfehlung O. Medenbach & C. Sussieck-Fornefeld (1996) Mineralien. Steinbachs Naturführer. Mosaik-Verlag GmbH, München, 287 Seiten [13 €] - Bestimmungsbuch für Minerale F. Press, R. Siever, J. Grotzinger & T.H. Jordan (2003), Understanding Earth, 4th Ed, W.H. Freeman & Company, New York, 568 Seiten [58 €] In deutscher Übersetzung der 3. Auflage erschienen als Allgemeine Geologie, Spektrum AkademischerVerlag, Heidelberg 2003, 723 Seiten, [70 €] - Empfehlenswertes Standardwerk der Geologie, auch für andere Lehrveranstaltungen P. Rothe (2002) Gesteine, Entstehung – Zerstörung – Umbildung. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt, 192 Seiten (40 €, 30 € für Mitglieder) - prozeßorientiertes und sehr schön illustriertes Buch für den interessierten Laien und Studienanfänger; für die Gesteinsbestimmung aber nicht geeignet, als Lehrbuch nicht umfangreich genug. W. Schumann (2002) Der neue BLV Steine- und Mineralienführer. BLV Verlagsgesellschaft München, 383 Seiten [25.50 €] - Bestimmungsbuch für Minerale und Gesteine. R. Vinx (2005) Gesteinsbestimmung im Gelände. Elsevier, 439 Seiten, [42 €] - auf Mineral- und Gesteinsbestimmung mit einfachen Hilfsmitteln fokussiert, praxisorientiert, aber der mineralogische und petrologische Hintergrund ist (zu) knapp gehalten

Bestimmungstabellen für Minerale: R. Hochleitner, H. von Philipsborn, K.L. Weiner und K. Rapp (1996) Minerale. Bestimmungen nach äußeren Kennzeichen. Schweitzerbart, 3. Aufl., Stuttgart, 390 S. [50 €]

Kartenspiel: R. Stalder (2005) Bausteine der Erde, GZG, 36 Karten, [1.50 €] - zum spielerischen Erlernen der chemischen Formeln und Eigenschaften von wichtigen Mineralen

3

zu MINERALE und GESTEINE 1:

Einführung Gesteine

DEFINITIONEN: Kristalle sind stofflich einheitliche Festkörper, deren Bausteine (Atome, Ionen, Ionenkomplexe) dreidimensional periodisch geordnet sind.

Minerale sind natürlich vorkommende, stofflich einheitliche (homogene), feste, anorganische Bestandteile der Erdkruste.

Gesteine sind monomineralische oder polymineralische Aggregate/Gemenge von Mineralen (selten auch natürliche Gläser).

4

Gesteinsgefüge Das Gefüge beschreibt den inneren Aufbau eines Gesteins; man unterscheidet: • Textur, beschreibt die räumliche Anordnung der Gemengteile und deren Raumerfüllung. • Struktur, beschreibt die Größe, Gestalt und wechselseitige Beziehung (Verwachsungsform) der Gemengteile Die Struktur lässt sich am besten unter dem Mikroskop oder mit einer Lupe studieren, die Textur im Aufschluss oder auch an einem großen „Handstück". Achtung! Im Englischen haben beiden Begriffe die umgekehrte Bedeutung, d.h. structure entspricht der Textur, texture der Struktur. Besser den Überbegriff Gefüge benutzen

Texturelle Gefügemerkmale: • richtungslos • Fließgefüge • Parallelgefüge, Foliation • Schichtung

Strukturelle Gefügemerkmale: • kristallin – glasig (hyalin) • blasig • (gleich)körnig – porphyrisch (größere Kristalle in feinkörniger Matrix) • Korngröße: großkörnig: ∅ 33-10 mm grobkörnig: ∅ 10-3.3 mm mittelkörnig: ∅ 3.3-1 mm kleinkörnig: ∅ 1-0.33 mm feinkörnig: ∅ 0.33-0.1 mm dicht: ∅ 0.1-0.033 mm •

Gestalt der Mineralkörner: - idiomorph: Kristalle sind in ihrer Eigengestalt ausgebildet und vollständig von Kristallflächen begrenzt. - hypidiomorph: Die Eigengestalt der Kristalle ist nur teilweise ausgebildet - xenomorph: Es sind keine Kristallflächen vorhanden, die Eigengestalt ist nicht ausgebildet

Gesteine der Erdkruste nach RONOV & YAROSHEVSKY (1969) Magmatite 65 Vol% Metamorphite 27 Vol% Sedimentite 8 Vol%

5

Magmatite Entstehung an der Erdoberfläche

Vulkanite: Laven und Pyroklastika (z.B. Basalt-Lava, Rhyolith-Tuff)

Entstehung meist relativ oberflächennah Wurzelzonen der Vulkane

Subvulkanische Gesteine, meist Gänge und kleinräumige Intrusiva

Entstehung in einigen Kilometern Tiefe innerhalb der Erdkruste

Plutonite (z. B. Gabbro, Granit)

Sedimentite Klastische Sedimente und Sediment-gesteine (z. B. Sand, Sandstein)

Entstehung an oder nahe der Erdoberfläche durch Verwitterung, Erosion, Transport, Ablagerung und Diagenese

Biogene Sedimente und Sedimentgesteine (z.B. Globigerinenschlamm, die meisten Kalksteine, Kohlen) Pyroklastische Sedimente (z. B. vulkanische Aschen, Lapilli, Bomben) Chemische Sedimente (z. B. Salzgesteine, Tropfsteinkalk)

Metamorphite Entstehung in größeren Tiefen der Erdkruste (20km), in Ausnahmefällen bis in den Mantelbereich

Para-Gesteine, aus Sedimenten entstanden (z.B. Paragneis, Glimmerschiefer, Marmor) Ortho-Gesteine, aus Magmatiten entstanden (z.B. Orthogneis, Ortho-Amphibolit)

Gefügemerkmale der Gesteinsgruppen: Magmatite Plutonite

Vulkanite

richtungslos

porphyrisch

Sedimente

Metamorphite

geschichtet

geschiefert

körnig

Blastese

6

zu MINERALE und GESTEINE 2:

Einführung Minerale

Die Systematik der Minerale nach STRUNZ: Mineralogische Tabellen. 6 Auflage (1977) I. Klasse: II. Klasse: III. Klasse: IV. Klasse: V. Klasse: VI. Klasse: VII. Klasse: VIII. Klasse: IX. Klasse:

Elemente Sulfide und Arsenide Halogenide Oxide und Hydroxide Karbonate, Nitrate und Borate Sulfate, Chromate, Molybdate und Wolframate Phosphate, Arsenate und Vanadate Silikate Organische Substanzen

Häufigkeit der Elemente in der kontinentalen Erdkruste Element

Symbol

Wertigkeit

Gew.-%

Vol.-%

Sauerstoff

O

2-

46.6

93.8

Silizium

Si

4+

27.7

0.9

Aluminium

Al

3+

8.1

0.5

Eisen

Fe

2+, 3+

5.0

0.4

Calcium

Ca

2+

3.6

1.0

Natrium

Na

1+

2.8

1.3

Kalium

K

1+

2.6

1.8

Magnesium

Mg

2+

2.1

0.3

Titan

Ti

4+, 3+

0.44

Wasserstoff

H

1+

0.14

Total

99.08

(aus Okrusch & Matthes, 2005, Mineralogie)

7

100

Durchschnittzusammensetzung der Erde

SiO2 Al2O3 TiO2 FeO + Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O H2O CO2 Total

Erdmantel* [Gew %] 45.1 4.6 8.4 38.1 3.1 0.4 0.02 99.72

ozeanische Kruste § [Gew %] 48.6 16.5 1.4 8.5 0.2 6.8 11.3 2.6 0.4 1.1 1.4 98.8

kontinentale Kruste § [Gew %] 60.2 15.2 0.7 6.3 0.1 3.1 5.5 3.0 2.8 1.4 1.2 99.5

* Pyrolit, nach Ringwood, 1975 §

nach Ronov & Yaroshevsky, 1969

Mineralbestand der Erdkruste (aus Okrusch & Matthes, 2005, Mineralogie, nach Ronov & Yaroshevsky, 1969) Plagioklas Alkalifelspat Quarz Pyroxene Amphibole Olivin Glimmer Tonminerale Calcit, Aragonit, Dolomit Magnetit, Titanomagnetit Sonstige (Granat, Disthen, Andadalusit, Sillimanit, Apatit, usw.)

39 Vol.-% 12 Vol.-% 12 Vol.-% 11 Vol.-% 5 Vol.-% 5 Vol.-% 3 Vol.-% 4 Vol.-% 2 Vol.-% 2 Vol.-% 5 Vol.-% 100 Vol.-%

8

Einteilung der Silikate Gruppe

Anion

Tetraederanordnung

Verhältnis Si : O

Beispiel

Neosilikate = Inselsilikate

isolierte Tetraeder

[SiO4]4-

1:4

Olivin: (Mg,Fe)2[SiO4]

Sorosilikate = Gruppensilikate

Doppeltetraeder

[Si2O7]6-

2:7

Gehlenit: Ca2Al[(Si,Al)2O7]

Cyclosilikate = Ringsilikate

ringförmiger Zusammenschluss von 3, 4 oder 6 Tetraedern

1:3

Beryll: Be3Al2[Si6O18]

Inosilikate = Kettensilikate bzw.

1-dimensional unendliche Tetraederkette bzw.

[Si2O6]4-

1:3

Pyroxene: (Ca,Mg,Fe)2[Si2O6]

= Bändersilikate

Doppelkette

[Si4O11]6-

4 : 11

Amphibole: (Ca,Mg,Fe)7[Si8O22](OH)2

Phyllosilikate = Schichtsilikate

2-dimensional unendliche Tetraederschichten

[Si4O10]4-

2:5

Glimmer, z.B. Muskovit: K2Al4[Si6Al2O20](OH)4

Tektosilikate = Gerüstsilikate

3-dimensional unendliches Tetraedergerüst

[SiO2]±0 [(Si,Al)O2]-x

1:2

Quarz: SiO2 Alkalifeldspat: (Na,K)AlSi3O8

[Si3O9]6[Si4O12]8[Si6O18]12-

9

zu MINERALE und GESTEINE 3

A)

-

Diagnostische Eigenschaften von Mineralen

Optische Eigenschaften

1) Farbe Bei idiochromatischen (eigengefärbten) Mineralen konstant, daher als Bestimmungsmerkmal verwendbar, z.B. Olivin: grün Bei allochromatischen (fremdgefärbten) Mineralen durch Verunreinigungen (in Spuren) verursacht, z.B. Quarz: farblos, weiß, violett, gelb, dunkelbraun 2) Strichfarbe Pulverfarbe eines Minerals. Ist viel charakteristischer zur Mineralbestimmung als die Mineralfarbe. Farbe und Strichfarbe sind häufig nicht identisch. 3) Glanz Art und Intensität , mit der das Licht von der Oberfläche eines Minerals reflektiert wird. Unterscheidung von metallischem und nichtmetallischem Glanz. Typen von Glanz: • Metallglanz: • Diamantglanz • Glasglanz: • Fettglanz: • Perlmuttglanz: • Seidenglanz:

Erze, z.B. Pyrit, Hämatit z.B. bei Quarz auf Kristallflächen z.B. bei Quarz auf Bruchflächen z.B. Aragonit von Muscheln, weist auf Lagenbau der Minerale z.B. Asbest, weist auf Faserbau der Minerale

4) Durchsichtigkeit Durchlässigkeit des Lichts: • durchsichtig: z.B. Quarz, Calcit, Biotit • durchscheinend: z.B. Feldspat • opak (undurchsichtig, lässt kein Licht durch, auch nicht in dünnen Schichten): z.B. Magnetit, Pyrit

B)

Festigkeitsverhalten

5) Härte Tabelle 1.1. Mohs´sche Härteskala, Ritzhärte (nach dem Mineralogen Friedrich Mohs 1812). Relative Skala! HärteGrad 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

StandardMineral Talk Gips Calcit Fluorit Apatit Orthoklas Quarz Topaz Korund Diamant

chemische Formel

Eigenschaften, Prüfkörper

Mg6[Si8O20](OH)4 CaSO4 * 2 H2O CaCO3 CaF2 Ca5(PO4)3Cl KAlSi3O8 SiO2 Al2SiO4 (F)2 Al2O3 C

leicht mit dem Fingernagel ritzbar mit dem Fingernagel ritzbar leicht mit Messer ritzbar mit dem Messer ritzbar noch mit dem Messer ritzbar ritzen Fensterglas ritzen Fensterglas ritzen Fensterglas ritzen Fensterglas ritzen Fensterglas

10

6) Tenazität Verhalten eines Minerals beim Zerbrechen, Ritzen oder Biegen: spröde, mild, schneidbar, geschmeidig (duktil), elastisch, unelastisch

7) Spaltbarkeit, Bruch Spaltbarkeit: Eigenschaft eines Minerals sich bei mechanischer Beanspruchung nach ebenen Flächen zu teilen oder spalten Maß der Spaltbarkeit Bezeichnung

Abkürzung

Beispiel

höchst vollkommen

hv

Glimmer

sehr vollkommen

sv

Calcit

vollkommen

v

Feldspat

deutlich

d

Gips

unvollkommen

uv

Quarz

Bruch: Unregelmäßiges Zerbrechen eines Minerals Beispiel: muscheliger Bruch beim Quarz

8) Dichte Exakte Bestimmung z.B. nach der hydrostatischen Methode (Wägung in Luft und in Flüssigkeit) Grobe Abschätzung durch Test wie schwer sich ein Mineral anfühlt. sehr hohe Dichte hohe Dichte mittlere Dichte niedrige Dichte

D>6 D=4-6 D=2.8-4 D Na, sollte infolge der fehlenden Entmischung zumindest partienweise klar durchsichtig sein; in schnell abgekühlten Vulkaniten zu finden Mikroklin = K > Na; Tieftemperatur-Alkalifeldspat; Kristallsystem = triklin (Klasse 1); Al und Si weitgehend geordnet; in Plutoniten und Metamorphiten; Amazonit ist grüner Mikroklin; Orthoklas = K > Na; Al und Si sind teilweise geordnet; Kristallsystem = morphologisch monoklin (Klasse 2/m), strukturell eigentlich triklin; gebildet bei mittleren Temperaturen oder aus Sanidin bei langsamer Abkühlung entstanden; in Plutoniten und Metamorphiten Adular ist ein meist hydrothermal gebildet und oft wasserklarer KAlSi3O8

Natriumfeldspat: Monalbit = Hochtemperatur (>1000°C), monoklin, Al/Si ungeordnet, Na+ Ion schwingt so stark, dass es ein größeres Ion vortäuscht. Analbit = zwischen 1000 und 500°C, triklin, Al/Si ungeordnet, Na schwingt weniger Æ Si/Al Gerüst klappt um Albit = triklin, Al/Si geordnet

Mischkristalle der Alkalifeldspäte vollständige Mischbarkeit zwischen Ab und Or nur bei hohen Temperaturen, während der Abkühlung Entmischung in Na-reiche und K-reiche Feldspäte Perthit = Beim langsamen Abkühlen entstandener, entmischter Kristall eines ursprünglich homogenen, K-reichen Alkalifeldspats: Matrix (Wirt) = Orthoklas oder Mikroklin, Lamellen oder Adern (Gast) = Albit Antiperthit = wie Perthit, jedoch aus einem ursprünglich Na-reichen homogenen Alkalifeldspat entstanden: Matrix = Albit, Lamellen oder Adern = Orthoklas oder Mikroklin Mesoperthit = wie Perthit, aber aus einem Ausgangskristall mit Na ≈ K entstanden

25

Plagioklase Mischkristalle zwischen Albit und Anorthit (Kristallsystem = triklin). Der Name der einzelnen Mischkristallglieder richtet sich nach dem Gehalt an Anorthitkomponente (An): Albit Oligoklas Andesin Labradorit Bytownit Anorthit

0 – 10 Mol.% An 10 – 30 Mol.% An 30 – 50 Mol.% An 50 – 70 Mol.% An 70 – 90 Mol.% An 90 – 100 Mol.% An

Zwillingsbildung bei den Plagioklasen: Plagioklase bilden Zwillinge (gesetzmäßige Verwachsung zweier Mineralindividuen gleicher Art und Ausbildung). Dabei werden viele dünne Zwillinge nebeneinander abgeschieden. Æ polysynthetische Zwillinge (einzelne „Scheiben" sind im Vergleich zur Länge sehr dünn) Diese dichte Wiederholung feinster Linien, die wie mit dem Lineal gezogen sind, ist das wichtigste Erkennungsmerkmal für Plagioklase. Die Streifen der polysynthetischen Verzwilligung sind immer eng und exakt parallel. Sie haben keine Eigenfarbe und sie sind nur auf den spiegelnden Flächen zu sehen.

Unterscheidung zu den perthitischen Entmischungen: Perthitische Entmischungen in den Alkalifeldspäten haben immer eine Eigenfarbe, sind nie so gerade und eher kurz. Die hellen Spindeln dort sind Albit in Alkalifeldspat Æ zwei Feldspäte mit je eigener Farbe ineinander. Polysynthetische Zwillinge dagegen sind Strukturen innerhalb eines Feldspats. Entmischungen in Alkalifeldspäten können in jeder Lage des Handstücks erkannt werden, die Plagioklaszwillinge nur in Reflexionsstellung. Æ eigentlich unverwechselbar

polysynthetischer Zwilling 26

Allgemeine Kennzeichen der Feldspäte: Kristallsystem: Ausbildung: Bruch: Härte:

monoklin oder triklin (siehe oben) gut ausgebildete Kristalle sind selten; sie haben eine prismatische oder tafelige Form zwei gute Spaltbarkeiten; Winkel nahezu 90° 6

Farbe: farblos bis weiß, rötlich (Alkalifeldspäte, hervorgerufen durch feinste Hämatitabscheidungen), Plagioklas, Mikroklin und Orthoklas meist undurchsichtig; durch Einschlüsse und orientierte Entmischungen etc., auch Farbschiller (Mondstein, Labradorit) Farbverteilung bei Feldspäten: Faustregel: Von zwei Feldspäten ist der Alkalifeldspat meist kräftiger gefärbt (rötliche, gelbliche oder braune Farbtöne), die sie begleitenden Plagioklase sind in der Regel blasser. Zwillinge: (gesetzmäßige Verwachsung zweier Mineralindividuen gleicher Art und Ausbildung). Zwillingsbildungen sind weit verbreitet; Zwillinge nach den Karlsbader, Manebacher bzw. Bavenoer Gesetzen bei allen Feldspäten auftretend; polysynthetische Zwillingslamellen nach dem Albit-Gesetz und dem Periklingesetz Plagioklasen

Karlsbader Zwilling

Vorkommen: häufigstes Mineral in der Erdkruste; in den meisten Vulkaniten und Plutoniten; in Metamorphiten; auch Neubildung bei der Diagenese Verwendung: in der keramischen Industrie (Porzellan, Glasuren)

Bestimmungsmerkmale von Plagioklas und Kalifeldspäten (nach Vinx, 2005)

Farben

Zwillinge

Entmischung

Alteration

Orthoklas, Mikroklin ziegelrot, blassrot, weiß, grau, gelblich, braun, orange, grün, blass bläulich nur einfache Zwillinge aus 2 ca. gleich großen Individuen, oft unregelmäßige Verwachsungsnähte

Sanidin

Plagioklas

farblos transparent, gelblich weiß, rauchig getönt

perthitische Entmischung häufig, Lamellierung unebenflächig, subparallel weitgehend unempfindlich gegen Alteration, z.T. Kaolinitisierung

keine Entmischung

weiß, grau, farblos, grauviolett, braunviolett, graubraun, blassbläulich, gelb, selten rot, grünlich (s.u.) polysynthetische Zwillinge = Viellinge in lamellarer Anordnung, Lamellierung geradlinig-parallel, daneben einfache Verzwilligung, in Metamorphiten z.T. nicht verzwillingt keine Entmischung makroskopisch sichtbar

nur einfache Zwillinge aus 2 ca. gleich großen Individuen

z.T. Kaolinitisierung

27

oft grünliche Sekundärbildungen: Verlust von Spaltbarkeit und Zwillingslamellierung, oft verstärkt im Kernbereich

zu MINERALE und GESTEINE 8

Minerale der Magmatite 5

Ergänzende Minerale Foide (Feldspatvertreter) Nephelin NaAlSiO4 (meist eher Na3K(AlSiO4)4) Kristallsystem: hexagonal (Klasse 6) Ausbildung: In Vulkaniten oft gut ausgebildete Kristalle, (hexagonale Prismen ergeben sechseckige oder rechteckige Schnittfiguren); in Plutoniten meist ohne Kristallflächen Glanz: Glasglanz, fettig (wie Quarz) Härte: 5 – 6 Bruch: sehr unvollkommene Teilbarkeit, muscheliger Bruch Farbe: grau, grünlich, bräunlich, rötlich Vorkommen: magmatisch; vertritt Albit bei SiO2-Untersättigung

Leucit KAlSi2O6 Kristallsystem: Hochtemperaturmodifikation: kubisch (Klasse m3m), Tieftemperaturmodifikation: tetragonal (Klasse 4/m). Es liegen Paramorphosen von tetragonalem Tief-Leucit nach kubischem Hoch-Leucit vor. Ausbildung: fast immer Ikositetraeder (24-Flächner), auch „Leucitoeder“ genannt (siehe Abbildung); es ergeben sich achteckige und „rundliche“ Querschnitte Härte: 51/2 – 6 Farbe: weiß bis grau Bruch: keine Spaltbarkeit, muscheliger Bruch Vorkommen: vulkanisch, subvulkanisch

Analcim NaAlSi2O6*H2O eigentlich ein Zeolithmineral, nimmt aber oft die Rolle eines Feldspatvertreters ein Kristallsystem: kubisch Ausbildung: oft Ikositetraeder (24-Flächner), siehe Leucit; Farbe: weiß bis grau, rötliche, grünliche Tönung Glanz: Glasglanz Härte: 5 – 5.5 Bruch: keine Spaltbarkeit, unebener, muscheliger Bruch Vorkommen: vulkanisch, gesteinsbildend in basaltischen, phonolitischen Gesteinen zusammen mit Nephelin oder anderen Foiden

28

Sodalithgruppe Feldspatvertreter mit den Gliedern: Sodalith Nosean Hauyn Lasurit

Na8(AlSiO4)6 Cl2 Na8(AlSiO4)6 (SO4) (Na,Ca)8–4(AlSiO4)6 (SO4)2–1, (Na,Ca)8 (AlSiO4)6 (S,SO4,Cl),

Merkhilfe:

(6 NaAlSiO4 * 2 NaCl) (6 NaAlSiO4 * Na2SO4)

die begrenzte Mischkristallbildung aufweisen Kristallsystem: kubisch (Klasse 43m) Ausbildung: in Vulkaniten oft gut ausgebildet, in Plutoniten derb Glanz: Glasglanz bis Fettglanz Härte: 5 – 6 Farbe: Sodalith, Hauyn farblos bis tiefblau; Nosean meist grau,trüb, auch bräunlich Bruch: Spaltbarkeit wechselnd deutlich in 6 Richtungen, auch uneben Vorkommen: Nosean, Hauyn nur in Alkalivulkaniten und entsprechenden Auswürflingen; Sodalith in Alkaliplutoniten und entsprechenden Pegmatiten, in Alkalibasalten

Zeolith-Gruppe Gerüstsilikate, die chemisch mit Feldspäten und Feldspatvertretern verwandt sind, zusätzlich jedoch H2O enthalten (Na, K, Ca, Al, Si, H2O). Oft bilden sich Zeolithe bei der tieftemperierten Umwandlung von Feldspäten und Foiden. Nach der Kristallform unterscheidet man: Faserzeolithe (z.B. Natrolith (rhombisch, Klasse mm2)), Blätterzeolithe (z.B. Heulandit (monoklin, Klasse 2/m)), Würfelzeolithe (z.B. Chabasit (trigonal, Klasse 3m)) Vorkommen: hydrothermal, sedimentär und metamorph (nur bei tiefen Temperaturen) Verwendung: synthetisch hergestellte Zeolithe spielen als Ionenaustauscher („Molekularsieb“), als Katalysatoren und als Adsorbentien in der Petroleumindustrie eine wichtige Rolle;

29

Oxide Rutil TiO2 Kristallsystem: tetragonal (Klasse 4/mmm) Ausbildung: stängelige Kristalle, manchmal verzwillingt (Kniezwillinge, Herzzwillinge); Streifung auf den Flächen Härte: 6 – 61/2 Bruch: eine mäßig gute Spaltbarkeit Farbe: (rot)braun bis schwarz Glanz: halbmetallisch Dichte: 4.2 Vorkommen: metamorph; detritisch in Sedimenten (Schwermineral) Verwendung: wichtiger Rohstoff (v.a. Rutil aus Seifenlagerstätten) für die Gewinnung des Leichtmetalls Ti; reines TiO2 als weißes Pigment (Farbenindustrie) Korund Al2O3 Kristallsystem: trigonal (Klasse 3m) Ausbildung: tafelige bis säulige Kristalle mit sechseckigem Querschnitt; oft tonnenförmig Härte: 9 Bruch: keine Spaltbarkeit; infolge Zwillingsbildung tritt jedoch oft eine rhomboederartige Teilbarkeit auf Farbe: oft grau bis weiß; rot (Varietät Rubin, Cr), blau (Varietät Saphir, Fe,Ti); manchmal auch grünlich Dichte: 4.0 Vorkommen: metamorph Verwendung: Rubin und Saphir als Edelsteine; Korund als Schleifmittel, in der Feuerfestindustrie; viel Korund wird synthetisch hergestellt Hämatit Fe2O3 (isotyp mit Korund), auch Eisenglanz genannt Kristallsystem: trigonal (Klasse 3m) Ausbildung: oft schuppige Massen (Eisenglimmer); blättrige Kristalle, die zu Rosetten aggregiert sein können; manchmal auch faserig in radialstrahligen Aggregaten („Roter Glaskopf“); derb Härte: 61/2 Bruch: keine Spaltbarkeit, aber eine Teilbarkeit (wie Korund) Farbe: rotbraun bis schwarz Strichfarbe: rot bis rotbraun Glanz: metallisch bis matt Dichte: 5.3 Vorkommen: metamorph; in hydrothermalen Gängen Verwendung: wichtiges Eisenerz Ilmenit FeTiO3 Kristallsystem: trigonal (Klasse 3) Ausbildung: tafelige Kristalle oder derb Farbe: schwarz (violetter Farbstich) Strichfarbe: schwarz; Glanz: metallisch bis halbmetallisch Härte: 51/2 – 6 Dichte: 4.7 Vorkommen: magmatisch, metamorph Verwendung: als Rohstoff zur Herstellung von TiO2 (weißes Pigment) und Ti 30

zu MINERALE und GESTEINE 9

Magmatische Gesteine 1

Einteilung der magmatischen Gesteine durch die CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG FELSISCH



SiO2:

66 wt%

INTERMEDIÄR



MAFISCH

52 wt%

aus Tarbuck & Luttgens, EARTH, 2005

31

-

ULTRAMAFISCH

45 wt%

zu MINERALE und GESTEINE 10+11

Magmatische Gesteine 2+3

Klassifikation der magmatischen Gesteine nach Streckeisen basiert auf dem modalen Mineralbestand in Vol% (= vorhandene, beobachtbare Mineralbestand)

Gabbro: An > 50% Diorit: An < 50%

M=90%

32

Einteilung der plutonischen Ultramafitite

M>90

33

Streckeisennomenklatur der Vulkanite

Andesit: SiO2 > 52 Gew.% Basalt: SiO2 < 52 Gew.%

Vulkanische Ultramafitite, M > 90 Melilithe Mischkristallreihe zwischen: Akermanit Ca2[MgSi2O7] und Gehlenit Ca2[Al2SiO7] Durch gekoppelte Substitution von Ca+Al ↔ Na+Si ergibt sich die allgemeine Zusammensetzung der Melilithe: (Ca,Na)2[(Mg,Al,Si)3O7] 34

Abgeschätzte Häufigkeit magmatischer Gesteine nach Streckeisen, 1967

35

CIPW Norm (Cross, Iddings, Pirsson & Washington): Wegen der Feinkörnigkeit (und der Glasanteile) von Vulkaniten kann der modale Mineralbestand nicht immer ermittelt werden Æ Berechnung eines normativen (hypothetischen) Mineralbestands (CIPW Norm) aus einer chemischen Analyse (z.B. EMPA, RFA, ICP) nach genau festgelegten Regeln. Diese errechneten Mineralanteile werden dann benutzt um das Gestein zu klassifizieren (QAPF Diagramm, Basalt Tetraeder)

TAS Diagramm (Total Alkali vs Silica), nach LeMaitre 1989

innerhalb gepunkteter Linie liegen mehr als 50% aller zugänglichen Gesteine. chemische Zusammensetzung (Gew%) auf volatil-freier Basis

36

IUGS Feldnomenklatur Plutonite

Vulkanite

QAPFM Diagramm (aus Vinx, 2005)

37

Basaltische Gesteine Basalt Tetraeder (Yoder und Tilley, 1962) Basalt ist nicht nur der am meisten verbreitete Gesteinstyp, basaltisches Magma nimmt auch eine Schlüsselrolle für die Entstehung anderer magmatischer Gesteine ein Æ magmatische Differentiation, Bowen's Kristallisationsschema Basalte sind eine so große Gesteinsgruppe, dass sie noch feiner unterteilt werden. Gliederung nach dem normativen (berechneten) Mineralbestand (CIPW-Norm) Normminerale: Quarz (Qz), Nephelin (Ne), Olivin (Ol), Klinopyroxen Diopsid (Cpx Di), Orthopyroxen Hypersten (Opx Hy), Plagioklas (Albit-Komponente Ab)

Zwei Haupttypen von Basalten normativ

modal

tholeiitische Basalte: Qz-Tholeiite (rechts) Ol-Tholeiite (Mitte)

Hyp

2 oder 3 Pyroxene: diopsidischer Cpx + Opx und/oder Ca-armer Cpx (Pigeonit) [+ Plagioklas]

Alkali(-Olivin)-Basalte

Ne

1 Pyroxen: diopsidischer Cpx [+ Plagioklas]

(links)

Trotz möglicher Normminerale wie Qz oder Ne oder Hy : die beiden Hauptgemengteile der Basalte sind stets (Ca-reicher) Plagioklas und (diopsidischer) Clinopyroxen !!

38

MINERALE und GESTEINE 12

Ganggesteine, Pegmatite, Restkristallisate

Ganggesteine 1. Aplite: sehr feinkörnig - feinkörnig gleichkörnig allotriomorph (zuckerkörnig) bis hypidiomorph

helle Minerale: Quarz, Ab-reicher Plagioklas, Alkalifeldspat

Muttergesteine: Granite, Granodiorite, Syenite, Diorite, Foidgabbros. Aplitgänge gehören zur Spätphase magmatischer Intrusionen Genese: Aplite sind Spätkristallisate (kristallisierte Restschmelzen). Das aplitische Gefüge spricht für schnelle und gleichzeitige Kristallisation seiner Minerale. Als Ursache der schnellen Kristallisation wird die plötzliche Druckentlastung in Dehnungsfugen angesehen

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2. Lamprophyre dunkle Gesteine Einsprenglinge mafischer Minerale. Bt, Amp variantenreich unterschiedliche Bildungsbedingungen (noch nicht richtig verstanden) Einfluß einer fluiden Phase: H2O, CO2, S, P2O5 (Volatilanreicherung)

Pegmatite grob – riesenkörnige Plutonite Spätkristallisate von Granitoiden (Restschmelzen) Anreicherung an Fluiden und inkompatiblen Elementen meist normale granitische Minerale: Alkalifeldspat, Plagioklas, Quarz, Glimmer, (Turmalin) treten in Gängen oder im Deckenbereich von Plutonen auf meist zonare Anordnung mit Qz im Zentrum

Pegmatitgang, Mursinka, Ural, Gangbreite ca 2m aus Matthes 2001 40

pegmatitisch 600-500°C Schmelze

-

pneumatolytisch 500-400°C Gasphase (überkrit.)

-

hydrothermal 400-100°C wässrige Lösung (unterkrit.)

Pegmatitische Bildungen Neben Quarz Mikroklin (-perthit) ± Albit Muskovit ± Biotit z.T. auch Li-Minerale, wie Lepidolith + Zinnwaldit (Li Glimmer), Spodumen P-Minerale, wie Apatit (Ca5[PO4]3(F,OH,Cl)), Monzanit (Ce[PO4]) F-Minerale wie Topas (Al2SiO4(F,OH)2), Fluorit (CaF2) B-Minerale wie Turmalin (NaMg3Al6[Si6O18](BO3)3(OH)4) Be-Minerale wie Beryll (Al2Be3[Si6O18]

Pneumatolytische Bildungen Zinnstein (SnO2) Wolframit (Fe,Mn)WO4 Molybdänglanz MoS2 Topas Turmalin Hydrothermale Bildungen Kupferglanz Kupferkies Bleiglanz Zinkblende

Cu2S CuFeS2 PbS ZnS

41

zu MINERALE und GESTEINE 14

Pyroklastika

Pyroklastische Gesteine (Pyroklastika, Pyroklastite) Lockere Pyroklastite werden zusammenfassend als Tephra (griech. Asche) bezeichnet. Verfestigte Pyroklastite werden zusammenfassend als vulkanische Tuffe bezeichnet Die weitere Einteilung erfolgt nach der Fragmentgröße Fragmentgröße > 64 mm Ø 64 – 2 mm Ø < 2 mm Ø

lockere Pyroklastite Blöcke, Bomben Lapilli Asche

verfestigte Pyroklastite Blocktuff (pyroklastische Breccie) Lapillituff (Lapillistein) Aschentuff (Tuff i. e. S.)

Klassifizierung pyroklastischer Festgesteine nach Fragmentgröße:

nach der Art der Komponenten:

nach Füchtbauer & Müller (1970)

nach Pettijohn (1957)

Umwandlung von lockeren Pyroklastika zu festen Gesteinen durch: - Zusammenschweißen der noch heißen Fragmente (Æ welded Tuff) - nachträgliches Verkitten der Fragmente durch Quarz, Calcit, Zeolithe, etc. Ignimbrite:

Ablagerungen von Glutlawinen

Bims:

aufgeblähte, hochporöse und glasig erstarrte Lava(fetzen)

Tuffite:

umgelagerte Pyroklastika mit mehr als 50% Zumengung von Fremdgestein.

42

zu MINERALE und GESTEINE 15

Sedimente 1

Schichtung: Folge von Gesteinslagen die sich a) in ihrer Zusammensetzung und / oder

b) in der Korngröße unterscheiden:

1) Horizontalschichtung Schichten spiegeln Änderungen im Ablagerungsmilieu wieder.

Folge von dünnen Lagen: laminierte Schichtung Bsp: hell – dunkel Schichtung in Gletscherseen Æ Warven

Gradierte Schichtung (allmähliche Änderung der Korngröße)

unten: grobe Partikel oben: feine Partikel

2) Schrägschichtung

Wechsel der Transportrichtung Æ Flüsse; Wattenmeer, Dünen

Einteilung der Sedimente nach unterschiedlichen Bildungsbedingungen klastische Sedimente

chemisch-biogene Sedimente biogene, organogene chemische Sedimente Sedimente

Konglomerate Breccien Sandsteine (Arkosen, Grauwacken) Siltstein Tonstein Verwitterung, Abtragung bestehender Gesteine, Transport, Ablagerung, Verfestigung

Karbonate kieselige Sedimente (Cherts) Phosphate Kohle

Karbonate kieselige Sedimente Evaporite Fe-reiche Sedimente

Organismen sind beteiligt

chemische Fällung von Mineralen

43

Minerale der Sedimente 1

SiO2 Modifikationen

Quarz Chalcedon Opal

SiO2 SiO2 SiO2*nH2O

mikrokristalliner, faseriger Qz amorph, geringe Dichte

Feldspäte: Orthoklas (K-Fsp) Albit (Na-Fsp) Anorthit

KAlSi3O8 NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8

Glimmer: Muskovit

Tonminerale:

K2Al4[Si6Al2O20](OH)4 Schichtsilikate

Verschiedene Tonmineralgruppen (2-Schicht, 3 Schicht, Di-oktaedrisch, Tri-oktaedrisch) sehr feinkörnig, (50%) Mineralund Gesteinsbruchstücken (>2 mm), schlecht sortiert, Matrix kann sandig-siltig-tonig sein. Breccien: bestehen hingegen aus überwiegend eckigen Komponenten > 2 mm, schlecht sortiert. Sie sind i.d.R. schneller abgelagert als Konglomerate. Sandsteine (0.063-2 mm): bestehen überwiegend aus Quarzkörnern (neben Feldspäten und Gesteinsbruchstücken). Die Körner sind noch mit blossem Auge erkennbar. Siltsteine (0.063-0.002 mm) stellen eine Übergangsgruppe dar. Die kleinen Körner werden meist als Schwebfracht transportiert. Die Körner lassen sich noch mit der Lupe erkennen, beim unverfestigten Sediment lassen sich Körner beim Zerreiben zwischen den Fingern spüren. Tonsteine ( 80 % aus Quarz. c) Marmore bestehen aus Calcit und/oder Dolomit. Kalksilikat-Marmore enthalten > 50 % Karbonate und darüber hinaus Kalksilikate. d) Serpentinite sind feinkörnige oder feinfaserige Gesteine, die überwiegend aus SerpentinMineralen bestehen; sie können auch schiefrig ausgebildet sein. e) Amphibolite sind mittel- bis grobkörnige Gesteine, die vor allem Hornblende und Plagioklas enthalten. Teilbarkeit meistens schlechter als bei den Schiefern und Gneisen; die lagige / schiefrige Ausbildung kann auch fehlen. f) Granulite sind hoch temperierte Metamorphite der „Granulitfazies“, die überwiegend aus „trockenen“ Mineralen bestehen. Überwiegend fein- bis mittelkörnige Gesteine mit nicht immer vorhandenem feinschiefrigen Gefüge. Helle Granulite wie Charnockite bestehen wie die Gneise überwiegend aus Feldspäten und Quarz (manchmal lamellar ausgeplättet), sie enthalten jedoch keinen Muskovit; auch die dunklen Gemengteile sind überwiegend (OH)-frei: Granat und Hypersthen, welcher diagnostisch ist. Dunkle Granulite wie Pyriklasite enthalten neben Plagioklas als Hauptgemengteile vor allem Pyroxene (Opx und/oder Cpx) und Granat. g) Eklogite sind sind mittel- bis grobkörnig, meist massig erscheinende Gesteine, die aus grünen Pyroxenen (Omphacit) und rotem Granat (Pyrop-reich) bestehen. Produkte der Hochdruckmetamorphose basischer Gesteine iii) Kataktastische Gesteine sind überwiegend mechanisch zerscherte und zermahlene Gesteine wie z. B. tektonischen Brekzien, Kataklasite, Mylonite (auch Ultramylonite, Phyllonite, Blastomylonite) und Pseudotachylite.

69

Ausgangsgesteine und ihre Produkte bei der Regionalmetamorphose

Vinx (2005)

Leukokrater Granulit Genese: hochgradige Metamorphose von granitischen = sauren Ausgangsgesteinen in Abwesenheit von H2O Aussehen: helles Gestein, meist feinkörnig oftmals ist eine Foliation vorhanden, die aber weniger auffällig ist als bei Gneisen. Sie entsteht durch planare Einregelung der dunklen Minerale und durch plattig ausgewälzte Quarze (Plattenquarze) Mineralbestand (wegen Feinkörnigkeit makroskopisch schwer zu bestimmen): Quarz, Feldspat, daneben Granat, u.U. Disthen, Sillimanit, Pyroxene,

Quarzit Genese: Regional- oder Kontaktmetamorphose von kieseligen Sandsteinen oder Kieselschiefern bei allem Metamorphosegraden Mineralbestand: >80% Quarz, enthält oft Hellglimmer, aber auch Feldspat, Chlorit, Magnetit, Granat, Disthen, Sillimanit Aussehen: helles Gestein, weiß, grau, gelblich, rötlich (Rotfärbung durch fein verteilten Hämatit) Gefüge: sehr festes Gestein durch intensive Verzahnung der Quarzkörner

70

Sepentinit Genese: niedrig- bis mittelgradige Regionalmetamorphose (Subgrünschiefer- bis untere Amphibolitfazies) von ultramafischen Ausgangsgesteinen (Peridotite, Dunite, Orthopyroxenite) Umwandlung von Olivin, OPX in Serpentin (Serpentinitisierung), Fe aus Olivin und OPX wird zu Magnetit umgewandelt, der fein verteilt ist und der das Gestein dann dunkel(grün) bis schwarz färbt Mineralbestand: überwiegend Serpentinminerale: Antigorit, Lizardit, Chrysotil (Mg6[Si4O10](OH)8) Aussehen: hellgrün – dunkelgrün – schwarz, feinkörnig bis dicht, meist massig, manchmal faserig oder blättrig matter bis ölig erscheinender Glanz, relativ weich (Antigorit Härte 3-4)

Marmor Genese: Regional- oder Kontaktmetamorphose von Kalkstein oder Dolomit bei allem Metamorphosegraden Unterscheidung in: - reiner Marmor: >95% Karbonat (Calcit, Dolomit) - Marmor: überwiegend Karbonat (Calcit, Dolomit) wenn Calcit >50% vom Karbonatanteil = Calcitmarmor wenn Dolomit >50% vom Karbonatanteil = Dolomitmarmor - Silikatmarmor (unreiner Marmor): 5-50 Vol% Silikatminerale Aussehen: gleichkörniges, mittel- bis grobkörniges Gestein mit glänzenden Spaltflächen der Karbonatkristalle in reinem Zustand weiß, oft durch Verunreinigungen gefärbt: gelb-braun (Limonit), rot (Hämatit), grün (Chlorit, Serpentin), grau-schwarz (Graphit, kohlige Substanzen) Marmorierung: schlieriges Aussehen durch tektonisch bedingte, ungleichmäßige Verteilung von unterschiedlichen farbigen Anteilen granoblastisches Gefüge, Korngrenzen sind wenig verzahnt Deformation der Karbonatkristalle führt zu polysynthetischer Zwillingslamellierung =Druckzwillingslamellierung: Zwillingslamellen auf den Rhomboederflächen.

Kalksilikatgesteine (Kalksilikatfelse) Genese: Regional- oder Kontaktmetamorphose von unreinen Kalksteinen (kieselige Karbonate: Kalksandsteine, Mergel) Viele Mineralreaktionen, insbesondere wenn Dolomit vorhanden ist (Dol Æ Mg-Quelle); oder wenn das Karbonat mergelig ist (Tonminerale Æ Al-Quelle). Je nach Ausgangsgestein ist eine Vielzahl von Gesteinen möglich, die von fast reinem Marmor über Silikatmarmor zu Kalksilikatgestein führen können kieseliger Kalkstein (ohne Dolomit):

Marmor mit Wollastonit

kieseliger Kalkstein (Cc + Dol):

Marmor mit Cc, Dol, Talk, Tremolit, Diopsid, Forsterit, etc Æ Ca,Mg Silikate

mergeliger Kalkstein:

Marmor mit Cc, Zoisit, Grossular, Anorthit, Vesuvian, etc. Æ Ca,(Mg)-Al Silikate 71

Aussehen: mehrfarbig mit lagig streifiger oder fleckiger Farbverteilung häufigste Farben: außer weiß vor allem helle Tönungen von grau, grün, gelb, braun granoblastische Gefüge Granat, Vesuvian: isometrische Porphyroblasten, z.T. idiomorph Wollastonit: feinfaserige Aggregate Tremolit: leistenförmig-langgestreckt, idiomorph

Skarn Vererztes Kalksilikatgestein Genese: kontaktmetamorph bzw. kontaktmetasomatisch = Zufuhr von fluiden Phasen, die reich an Si, Fe, Al, Pb, Zn, Cu, S, F, Cl, etc sind (pneumatolytische oder hydrothermale Lösungen) Æ Bildung von Metallsulfiden, Metalloxiden aber auch Bildung von Silikaten: Granat, CPX (Diopsid), Amphibole, Epidot, Vesuvian etc.

Kontaktmetamorphose von Tonstein / Tonschiefer Bei Kontaktmetamorphose: Kornwachstum ohne Deformation

Intrusion

1 2

Zone 1: Höchste Temperatur: Bildung von Hornfelsen

T nimmt ab

Æ massige, feinkörnige Gesteine dicht, hart, unregelmäßiger Bruch, keine Schieferung

Bei sehr hohen Intrusionstemperaturen (z.B. Basalt), kann teilweise Aufschmelzung erfolgen Æ gefritteter Ton: Porzelanjaspis (Frittung = Zusammenbacken) Zone 2: Knotenschiefer Gesteine: Fleck-, Knoten-, Frucht-, Garbenschiefer Æ unvollständige Umkristallisationsprodukte Porphyroblasten bzw. Poikiloblasten von Cordierit, Andalusit, Biotit in Form von: - Flecken: - Knoten: - Frucht: - Garben:

2-dimensionell ausgebildet 3-dimensionell, kugelig ausgebildet 3-dimensionelles, langgestrecktes Ellipsoid (Getreidekorn) büschelartig (Andalusit, Chiastolith)

Flecken, Knoten und Früchte sind durch Einschlüsse von kohligen Substanzen meist dunkel gefärbt.

- ENDE 72

ANHANG

WICHTIGE MINERALFORMELN

SILIKATE Inselsilikate Olivin Forsterit Fayalit

(Mg,Fe)2SiO4 Mg2SiO4 Fe2SiO4

Aluminosilikate Andalusit Kyanit / Disthen Sillimanit

Al2SiO5 Al2SiO5 Al2SiO5

Granate Pyralspite Pyrop Almandin Spessartin

Mg3Al2Si3O12 Fe3Al2Si3O12 Mn3Al2Si3O12

Ugrandite Uvarovit Grossular Andradit

Ca3Cr2Si3O12 Ca3Al2Si3O12 Ca3Fe2Si3O12

Staurolith Zirkon Titanit Topaz

(Fe,Mg)4Al18Si7.5O44(OH)4 ZrSiO4 CaTiSiO5 Al2SiO4(OH, F)2

Gruppensilikate Melilithe Gehlenit Akermanit

Ca2Al[AlSiO7] Ca2Mg[Si2O7]

Zoisit Epidot Vesuvian

Ca2Al3[Si3O12](OH) Ca2(Al,Fe3+)3[Si3O12](OH) Ca10(MgFe)2Al4Si9O34(OH)4

Ringsilikate Beryll Turmalin Cordierit

Al2Be3[Si6O18] NaMg3Al6[Si6O18](BO3)3(OH)4 (Mg,Fe)2Al4Si5O18

73

Kettensilikate Wollastonit

CaSiO3

Pyroxene

(Ca,Mg,Fe)2[Si2O6]

Orthopyroxene [Opx]: Enstatit Hypersthen Ferrosilit

Mg2[Si2O6] (Mg,Fe)2[Si2O6] Fe2[Si2O6]

Klinopyroxene [Cpx]: Diopsid Hedenbergit Augit Jadeit Omphazit

CaMg[Si2O6] CaFe[Si2O6] Ca(Mg,Fe2+,Fe3+,Al)[(Si,Al)2O6] NaAl[Si2O6] (Na,Ca)(Mg,Fe,Al)[Si2O6]

Amphibole, vereinfacht:

(Ca,Mg,Fe2+)7[Si8O22](OH)2

Anthophyllit Grünerit Cummingtonit

Mg7[Si8O22](OH)2 Fe7[Si8O22](OH)2 (Mg,Fe2+)7[Si8O22](OH)2

Tremolit Aktinolith Hornblende (vereinfacht) Glaukophan

Ca2Mg5[Si8O22](OH)2 Ca2(Mg,Fe)5[Si8O22](OH)2 Ca2(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)8O22](OH)2 Na2(Mg,Fe2+)3Al2[Si8O22](OH)2

Schichtsilikate Kaolinit

Al4[Si4O10](OH)8

Montmorillonit

(Na,Ca0.5)xMgxAl4-x[Si8O20](OH)4 * nH2O Durchschnitt: x=0.7

Illit

K1-1.5Al4[Si7-6.5Al1-1.5O20](OH)4

Serpentine Antigorit / Chrysotil / Lizardit

Mg6[Si4O10](OH)8

Pyrophyllit

Al4[Si8O20](OH)4

Talk

Mg6[Si8O20](OH)4

Chlorit

(Mg,Fe,Al)12(Si,Al)8O20(OH)16

Muskovit

K2Al4[Al2Si6O20](OH)4

Biotit

K2(Mg,Fe)6[Al2Si6O20](OH)4

74

Gerüstsilikate Feldspäte Anorthit (An) Monalbit – Analbit - Albit (Ab) Sanidin – Mikroklin - Orthoklas Kalifeldspat (Or)

CaAl2Si2O8 NaAlSi3O8 KAlSi3O8

Plagioklas: Alkalifeldspat

Albit-Anorthit Mischkristalle Albit-Orthoklas Mischkristalle (bei hohen T)

Foide Nephelin Leucit

NaAlSiO4 KAlSi2O6

Sodalith Reihe Sodalith Nosean Hauyn Lazurit

Na8(AlSiO4)6 (Cl)2 = 6 NaAlSiO4 * 2 NaCl Na8(AlSiO4)6 (SO4) = 6 NaAlSiO4 * Na2SO4 (NaCa)8-4(AlSiO4)6 (SO4)1-2 (NaCa)8 (AlSiO4)6 (Cl, S, SO4)1-2

Cordierit

(Mg,Fe)2Al4Si5O18

OXIDE / HYDROXIDE Quarz Chalcedon (mikrokristallin) Opal (amorph):

SiO2 SiO2 SiO2 * nH2O

Magnetit Hämatit

Fe3O4 Fe2O3

Limonit-Minerale

FeOOH

Bauxit-Minerale Gibbsit Böhmit / Diaspor

Al(OH)3 AlOOH

Rutil Ilmenit Chromit

TiO2 FeTiO3 FeCr2O4

75

KARBONATE Calcit / Aragonit Magnesit Siderit Dolomit

CaCO3 MgCO3 FeCO3 CaMg(CO3)2

CHLORIDE Halit Sylvin

NaCl KCl

SULFIDE Bleiglanz Zinkblende Kupferkies Pyrit

PbS ZnS CuFeS2 FeS2

SULFATE / PHOSPHATE Baryt Anhydrit Gips

BaSO4 CaSO4 CaSO4 * 2H2O

Apatit

Ca5[PO4]3(F,OH,Cl)

76

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