Kristall Mineral Gestein

Kristall
Mineral
= Festkörper chem. Substanzen mit regelmäßiger,
3-dimensional-periodischer Anordnung der atomaren
Bausteine (Kristallgitter)
= natürlich entstandene Festkörper, physikalisch und
chemisch weitestgehend homogen
Gestein
= vielkörnige Mineralaggregate best. Zusammensetzung und Gefüges (heterogen)
Quarz (SiO2), Kristalle
Kristallgitter
polymineralisch (z.B. Granit aus Qz, Fsp, Gl)
Quarz, Var. Chalcedon (SiO2), mikrokristallin
Kristalle: i.R. ebene, regelmäßige Flächen
monomineralisch (z.B. Marmor aus Cc)
Bsp. Halit - NaCl
Opal (SiO2•nH2O) (weiß), amorph
Mineraleigenschaften
1. physikalische Eigenschaften
1.1.
mechanische Eigenschaften: Härte (Ritz-, Schleif-, Druck-), Spaltbarkeit , Bruch
1.2.
morphologische, kristallographische Eigenschaften (Kristallsystem, Zwillinge)
1.3.
optische Eigenschaften: Farbe, Glanz, Lichtbrechung, Doppelbrechung, Absorption, Lumineszenz
1.4.
Dichte
1.5.
magnetische Eigenschaften
1.6.
elektrische Eigenschaften
1.7.
thermische Eigenschaften: Wärmeleitfähigkeit, thermische Ausdehnung, Schmelzen
2. chemische Eigenschaften
2.1.
Zusammensetzung
2.2.
chemische Bindung
2.3.
Reaktion (mit Wasser, mit HCl)
1. Mechanische Eigenschaften
Härte:
Bruch:
•
muschelig – (bei dichten Aggregaten und amorphen Materialien)
gleicht dem runden Abdruck einer Muschel (z. B. Quarz, Flint)
•
uneben
•
glatt
•
faserig (z.B. Kyanit)
•
hakig (vorw. bei Metallen, die sich zäh verformen lassen -z. B. Gold,
Silber, Kupfer, Platin)
•
splitterig (Chrysotil)
•
erdig
Zähigkeit:
= Sprödigkeit, Dehnbarkeit, Elastizität:
Spaltbarkeit:
Bezeichnung
höchst
vollkommen
vollkommen
gut
deutlich
undeutlich
keine
Spalteigenschaft
feinste Blättchen
abspaltbar
beim Zerschlagen erhält
man immer Spaltkörper
auf Bruchstücken sowohl
Spalt- als auch unebene
Bruchflächen beobachten
auf Bruchflächen untergeordnet ebene Spaltablösungen vorhanden
neben unregelmäßigen
Bruchflächen nur
ausnahmsweise glatte
Flächen
siehe Bruch (Mineral)
Beispiele
Gips, Glimmer
Calcit, Halit, Fluorit,
Galenit
Amphibole,
Feldspäte, Orthoklas,
Pyroxene
Apatit, Kassiterit,
Schwefel
Korund, Magnetit
Diamant (senkrecht
zur Oktaederfläche),
-
spröde (Ritzstaub spring weg, die meisten Minerale)
-
mild (Ritzstaub bleibt liegen, z.B. Bleiglanz),
-
schneidbar (kein Ritzstaub entsteht, z.B. Wismut),
-
geschmeidig (hämmerbar, z.B. Gold),
-
elastisch (Glimmer),
-
biegsam (Gips, Chlorit)
2. Morphologische Eigenschaften
Kristallform, Kristallsysteme (7):
Tracht:
= äußere Form eines Kristall
kann aus einer einzigen oder aus einer Kombination
mehrerer Grundformen bestehen:
kubisch: α = β = µ
rhombisch: α = β = µ ≠ 90°
a=b=c
a=b=c
hexagonal: α = β = 90 °
µ ≠ 120°
a=b≠c
tetragonal: α = β = µ = 90°
a=b≠c
(Bsp. Pyrit)
Habitus:
= Größenverhältnisse der Kristallflächen
orthoα = β = µ = 90°
rhombisch:
a≠b≠c
monoklin: α = µ = 90°,
β ≠ 90°
a≠b≠c
triklin: α ≠ β ≠ µ ≠ 90
a≠b≠c
Achsenlänge:
Zwillingsbildung:
Durchwachsungs-,
Penetrationszwillinge
(Fluorit)
würfeliger Habitus
Berührungs-, Kontaktzwillinge
(Spinell)
polysynthetische
Zwillinge
(Albit)
oktaedrischer Habitus
Nr. / Name
Härte
Farbe
Spaltbarkeit
Bruch
Strich
Glanz
muschelig
farblos
Glas- auf Prismenfl.
Fett- auf Bruchflächen
1
Quarz
7
–
2
Orthoklas
6
farblos
3 Plagioklas
4 Dunkelglimmer
(Biotit)
5 Hellglimmer
(Muskovit)
6 Amphibol
(Hornblende)
7 Pyroxen
(Augit)
6
vollkommen nach {001}
deutlich nach {010}
2,5 – 3
v vollkommen
farblos
Perlmutt- auf
Spaltflächen
2 – 2,5
v vollkommen
farblos
ja, aber ?
5–6
vollkommen
farblos
5,5 – 6
unvollkommen bis
wechselnd deutlich
muschelig, spröde
farblos
muschelig
farblos
farblos
8
Olivin
6,5 – 7
deutlich
9
Calcit
3
vollkommen {10-11}
farblos
10 Gips
2
v vollkommen {010}
deutlich {100}
farblos
11 Steinsalz
2
12 Hämatit
5,5 – 6,5
vollkommen {100}
muschelig, spröde
bei dünntafelig-blättrigem
muschelig, spröde
Hämatit (Ablösung)
farblos
kirschrot bis
rotbraun
häufig Perlmutt- auf
Spaltfl.
Glas- bis halbmetall. auf
x- und Spaltflächen
matt auf Spalt- und Xflächen
Glas- auf X-flächen
Fett- auf Bruchflächen
Perlmutt(010) Perlmutt(100) Glas(-111) Seiden?
Metall-
Metamorphite
>> Umwandlung magmatisch oder sedimentär gebildeter Minerale bei
geänderten p-T Bedingungen

metamorphe Gesteine mit neuen Mineralgleichgewichten,
Gefügen und Eigenschaften
Kontaktmetamorphose
Überwiegend Temperatur
Bildungsmilieu
Umgebung magmatischer
Gesteine in der Erdkruste
oder an der Oberfläche
Typische
Gesteine
Hornfels
Kontaktschiefer
Greisen
Skarne
Regionalmetamorphose
Druck und
Temperatur
Tief versenkte
Gesteinskomplexe in
Subduktionszonen und
Kollisionsbereichen (Orogene)
Gneis
Glimmerschiefer/Phyllit
Marmor
Quarzit
Metamorphe Minerale (Beispiele)
1. Granat (Mg, Fe)3Al2(SiO4)3
rot bis braun, häufig idiomorphe
dodekaedrische Kristalle
aus Okrusch 2005
2. Aluminiumsilikate Al2SiO5
Disthen (Cyanit):
Sillimanit
Andalusit
Hochdruckmineral,
blau
hell, stark glänzend
nadlig, stenglig
3. Chlorit
kompliziert zusammen-gesetztes Glimmer-mineral, grün,
blättrig, enthält Mg, Fe, Al, Si und OH-Gruppen
4. "Kalksilikate" (Epidot, Zoisit; Wollastonit)
häufig grüngefärbt oder farblos, wichtige Minerale in
Skarnen und Grünschiefern, meist nicht als Einzelminerale
erkennbar
Epidot
Zoisit
5. Serpentin Mg6Si4O10 . 8H2O
grün, weich, durchscheinend, entsteht bei der
Metamorphose basischer und ultrabasischer
Magmatite
6 Cordierit
grau bis gelblich, blassgrau
Wollastonit
Gefüge metamorpher Gesteine
1. Granoblastisch:
mehr oder weniger gleichzeitiges Wachstum von Mineralen, häufig Tendenz zur
Idiomorphie bei Granat, Disthen, Epidot, Andalusit
==> keine Bewegung während der Kristallisation (statisch)
2. Schieferung/Foliation
Kristallisationsschieferung:
flächiges Wachstum oder Einregeln von Mineralen unter Druck: Plattenquarze,
Muskovitlagen ==> häufig Bewegung (duktiles Fließen)
Bruchschieferung:
Bruch über die Korngrenzen, Wachstum von Glimmern in den neuen Flächen
==> Bewegung wird spröd umgesetzt
Schieferung
durch 3 Deformationsmechanism.:
- Einregelung existierender
Minerale mit anisotropen Formen
(Plättchen: Glimmer; Stängel:
Amphibole, Pyroxene; Tafeln:
Feldspäte)
- Formänderung ("Plättung")
präexistenter Minerale
- Drucklösung und damit verbundener Konzentration geringer drucklöslicher Minerale (z.B. Glimmer)
Korngröße und –form
granoblastisch
lepidoblastisch
porphyroblastische
Granate in einer Matrix aus
lepidoblastischen Glimmern
nematoblastischlepidoblastisch:
Stengelige Ausbildung von
Aktinolith in lepidoblastischer Chlorit-Matrix
Poikiloblasten: von Einschlüssen durchsetzte Porphyroblasten
Idioblasten: sind "eigengestaltig", d.h. sie haben eine ideale Kristallform (in Metamorphiten deutet dies auf
ein spätes Wachstum hin!)
Xenoblasten: „fremdgestaltig
(Skript S.F-24)
Chemische Aspekte der Metamorphose
allochem
<===>
= chemische Zusammensetzung
ändert sich
(Elementabfuhr oder - zufuhr
durch Fluide)
isochem
= chemische Zusammensetzung
bleibt gleich
(meist nur in kleinen Bereichen)
Kontaktmetamorphose
1. isochem
Endokontakt:
Hornfelse:
meist dunkel, dicht, seltener Lagenstruktur, massig,
splittrig, in dünnen Scherben durchscheinend
Exokontakt:
Sandstein
Kalkstein
Tonstein
Schiefer
Kohle
==> Quarzit (fast 100%Quarz, hell)
==> Marmor (grobspätiger Calcit, rosa, weißlich,
kristalline Struktur, HCl-Test!)
==> Erdbrandgesteine (Porzellanit), wie Keramik
oder gebrannte Ziegel
==> Fruchtschiefer, Knotenschiefer
==> Naturkoks
2. allochem
Skarne
==>aus Kalkstein durch Fluida-Einwirkung, massige
dunkle Gesteine, manchmal auch grün oder weiß
Minerale: Px, Granat, Wollastonit, Epidot, Zinkblende, Magnetit
Greisen ==> aus silikatischen Gesteinen durch Fluida-Einwirkung,
massige, helle Gesteine, >80% Quarz, Feldspäte meist
aufgelöst
Minerale: Qu, Topas, Muskovit, Zinnstein, Wolframit
Markl (2008)
Regionalmetamorphose:
in Zusammenhang mit Gebirgsbildung, regional ausgeprägt
- Tief-T- Hoch-P: typisch für Subduktionszonen [C]
- Mittel-T-Mittel-P: Typisch für kontinentale Regionalmetamorphose [B]
- Hoch-T-Niedrig-P: geringe Tiefe und Temperatur-Anomalie, Bsp. Riftzone [A]
Kontaktmetamorphose:
Erwärmung durch Kontakt mit
Magmatiten, nur lokale Verbreitung,
bei Vulkaniten sogar nur im cmBereich - Hoch-T-(sehr)Niedrig-P
Regionalmetamorphose
< Reibungswärme
p↑
1. Konvergente Plattengrenzen - Subduktionszonen:
 Hochdruck-Metamorphose bei relativ geringer Temperatur: ->
abtauchende ozeanische Kruste (Versenkungsmetamorphose)
Blauschiefer (Glaukophan), Eklogit
Serpentinite (aus basischer ozeanischer Kruste)
 Niedrigdruckmetamorphose bei hoher Temperatur: ->
Inselbogen (Krustenverdickung durch Faltung und
Deckenüberschiebung ==> Druck, aufsteigende Granit- und
Granodiorit-Plutone ==> Aufheizung)
Phyllite, Glimmerschiefer
Gneise
Quarzite, Marmor
Kontinent II
Kontinent I
2. Kontinent-Kontinent-Kolissionen
 Hochdruck-Hochtemperatur-Metamorphose: ->
extreme Krustenverdickung, starke Aufheizung durch Umwandlung
kinetischer Energie in Wärme-Energie
Gneise, Glimmerschiefer
Granulit,
Eklogit
wichtiges Merkmal:
 weiträumige Deckenverschiebungen, Verzahnung
unterschiedlicher Krustenanteile, hohe Metamorphose
Wie kommen metamorphe Gesteine an die
Erdoberfläche ?

Konzept der Isostasie: verdickte kontinentale Kruste sinkt zum
Teil in den weichen oberen Mantel ein, bei weiterer Verdickung
erfolgt Aufstieg (Eisberg-Modell)
bestätigt durch Nachweis der Gebirgswurzeln
 mechanische Eigenschaften der metamorphen Gesteine
begünstigen Auseinanderfließen des Krustenstapels:
- in Oberflächennähe: Abschiebungen
- in der Unterkruste: duktiles Fließen (befördert durch
Schmelzen)
Regionalmetamorphite: Edukte vs Produkte:
Edukt
==> schwache Met.
==> starke Metamorphose
Tonschiefer
Grauwacke
Qu-Sandstein
Kalkstein
Mergel
Diabas
Basalt
Granit
Rhyolith
==>
==>
==>
==>
==>
==>
==>
==>
==>
==> Glimmerschiefer
==> Gneis
==> Quarzit
==> Marmor
==> Amphibolit
==> Amphibolit
==> Amphibolit
==> Gneis
==> Gneis
Phyllit
Serizitgneis
Quarzit
Marmor
Kalkphyllit
Grünschiefer
Grünschiefer
Serizitgneis
Serizitgneis
• Grünschiefer, Amphibolite und Eklogite = Metabasalte.
• Tonschiefer, Phyllite, Glimmerschiefer + manche Paragneise = Metapelite.
• Alle aus Sedimenten entstandenen Metamorphite (also z.B. Metapelite aber
auch Marmore und Quarzite) = Metasedimente.
Hochdruck-Hochtemperatur-Metamorhose
Granulit (aus sauren und intermediären Magmatiten und Sedimentiten): Fsp,
Qz, Px, Granat, Disthen, (Biotit)
Eklogit (aus basischen und ultrabasischen Magmatiten): Pyroxen, Granat
==> wasserfreie Minerale, sonst Aufschmelzung ab 600°C!
Anatexis
Aufschmelzung von Metamorphiten, die nicht nur wasserfreie Minerale
enthalten, bei fortschreitender Metamorphose
==> Migmatite ("eingefrorene" Schmelzenbildung)
1) Tonschiefer
2) Glimmerschiefer: grobschuppiger Muskovit oder Biotit, Quarz, (Granat),
deutliche Schieferung
Phyllit: feinkörniges, stark geschiefertes Gestein, hell, silbriger oder seidiger
Glanz auf den Spaltflächen durch feinkörnige Glimmer, häufig gefaltet, teilweise
mit "Quarzknauern"
Grünschiefer: wie Phyllit, aber grün gefärbt (Chlorit, Epidot, Aktinolith)
3) Gneis: flasriges - geschiefertes Gestein mit Fsp (>20%), Qz und Glimmer,
(Granat, Disthen, Sillimannit...), sehr viele unterschiedliche Typen (Korngröße)
Augengneis: -> geregeltes Gefüge, = Biotitgneis mit Kfsp (Augen, einfache
Zwillinge!) und Qz (in Zwickeln)
4) Hornfels
5) Frucht-/Garbenschiefer: stengelige Andalusite (Knotenschiefer – Cordierit),
aus Phyllit durch Biotit-Blastese (Glänzendes = Biotit)
6) Skarn: aus Kalkstein, CO3 weg, Ca in Kalksilikate, Granat (Grossular, grün,
Ca3Al2(SiO4)3), Magnetit (Fe3O4, schwarz, magnetisch), Vesuvian? (rot,
Ca10Mg2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4) ev. Zoisit, Epidot
7) Serpentinit mit Magnetit oder Chromit (schwarz, magnetisch?), eventuell
wechselnd Talk und Serpentin
> Talk meist sekundär durch Umwandlung von Aluminiumoxidfreien bzw. -armen Mineralen
(Olivin, Enstatit), aber auch aus metamorphen Gesteinen bis etwa 500 °C (Marmor, MetaUltrabasiten, Dolomit) oder hydrothermal in Gängen
> Serpentin = sekundär bei Umwandlung Mg-reicher Orthopyroxene oder Olivine in
Peridotiten (meist Tiefengesteine in Subduktionszonen zu Serpentiniten umgewandelt.)
sowie bei niedriggradiger Metamorphose (in der Grünschieferfazies) oder hydrothermaler
Metasomatose (auf dem Ozeanboden in olivinhaltigen Vulkaniten) durch Einwirkung von
Wasser auf Olivine.
8) Amphibolit: (aus Mergeln und Basalten), schwarz, feinkörnig,
schiefrig/Gneis, aus Amphibolen und Plagioklas, selten Granat und Epidot
(Übungsstück)
9) Eklogit: (Subduktion basischer Gesteine bei 900-1000°, trocken), schwarz
bis grün, sehr schwer, aus Pyroxenen (Omphazit grün) und roten bis braunen
Granaten, Qz, Hellglimmer (letzteres retrograd entstanden)
10) Granulit: (aus sauren und intermediären Magmatiten und Sedimentiten),
meist hell (Weißstein), feinkörnig, schiefrig, jedoch oft ohne deutliche Foliation,
Qz-Fsp.-Gestein, Pyroxen-reich, mit Granat (braun) und Disthen (blau),
wasserfreie Minerale-> >1000°,30kb, meist Gesteine der Unterkruste
11) Marmor: hell, grobspätiger Calcit
12) Quarzit: massig, ausschließlich Quarz, manchmal schiefrig
Migmatit: Metamorphit, der teilweise aufgeschmolzen war
Aufgabe 1
Stellen Sie folgende Stoff-Mischungen im ternären MSZ - Diagramm (Mehl - Salz - Zucker) und EZM
(Eier-Zucker-Mehl)- Diagramm dar!
Eier:
Mehl:
Zucker:
Salz:
Milch:
Wasser:
Hefeteig
5%
60%
15%
5%
15%
0%
Salzteig
0%
70%
0%
25%
0%
5%
Biskuitteig
59%
15%
25%
1%
0%
0%
Mürbeteig
33%
33%
33%
1%
0%
0%
Eierkuchenteig
20%
50%
0%
0,5%
29,5%
0%
Die Systematik der Minerale
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
Mineralbestand der Erdkruste
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Plagioklas
Alkalifelspat
Quarz
Pyroxene
Amphibole
Glimmer
Olivin
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.-%
┐
│
│
│
├> Silikate
│
│
┘
S
Silikate
Inselsilik
kate (Neo
osilikate))
-
isolie
erte SiO4-T
Tetraeder
G
Gruppen
silikate (Sorosili
(
kate)
-
je zw
wei SiO4-K
Komplexe sind
s
über ein
e
Saue
erstoffatom
m zu Doppeltetraedern verbund
den
R
Ringsilik
kate (Cyc
closilikate)
-
In Ringsilikate
R
sind die SiO4-Tetrae
S
eder zu iso
olierten Dre
eier-, Viere
er- und
Sech
hserringen
n gruppiert
K
Kettenu Band
und
dsilikate (Inosilik
kate)
1) Einfaachketten: dabei
gehö
ören je zwe
ei der
Saue
erstoffione
en
gleicchzeitig zw
wei
Tetra
aederkomp
plexen
an, woraus
w
sicch ein Si:OVerh
hältnis von 1:3 ergibt 2) Bändder: es sinnd zwei Kettten
seitlich über Brückensaue
erstoffe verbunden.
S
Schichts
ilikate (P
Phyllosiliikate)
-
Schiichtstrukturen aus SiO4-Tetrae
edern.
G
Gerüstsil
likate (Te
ectosilik
kate)
-
Dreidimension
nale Netzwerkstrukkturen: jedes Sauersstoffion
gehö
ört gleichze
eitig zwei
bena
achbarten Tetraedern an
(jede
er Tetraeder ist über seine
Ecke
en mit Nacchbartetrae
edern
verkknüpft).
Gesteinsbildende Minerale – Silikate
1. Quarz
SiO2
< 573° C: Tiefquarz (α-Quarz)
> 870° C: Hochquarz (β-Quarz)
trigonaler Tiefquarz
Glanz:
hexagonaler Hochquarz
Fettglanz auf Bruchflächen
Glasglanz auf Kristallflächen
Farbe:
farblos, grau (im Gestein meist farblos glasig),
viele Farbvarietäten durch Einfärbung mit Metallionen möglich
Härte:
7, spröde
Bruch:
muschelig, uneben
Spaltbarkeit: Varietäten:
Farbvarietäten, z.B.:
• Bergkristall = klare, gut ausgebildete Kristallflächen
• Amethyst = violett (Spuren von Fe3+ , ± Ti, + ionisierende Strahlung)
• Rosenquarz = rosa, grobkristallin, (geringe Ti- oder Mn-Gehalte)
• Rauchquarz = gelb - braun - fast schwarz (ionisierende Strahlung)
mikro-kryptokristalline Varietäten:
• Chalcedon = faserig
• Achat = lagig gebändertes Aggregat aus Chalcedon;
• Karneol = roter Chalcedon (Färbung durch Eisenoxide)
feinkörnige Varietäten:
• Feuerstein, Flint, Chert = feinkörnig, Konkretion oder lagige Abscheidung in Kalk
• Jaspis = mikrokristallin, feinkörnig, makroskopisch derb, braun oder rot gefärbt durch
Hämatitabscheidung
2. Feldspäte
häufigste gesteinsbildende Minerale (mehr als 40 % aller Minerale in der Erdkruste sind
Feldspäte)
1. Alkalifeldspäte:
2. Plagioklase:
Kalifeldspat
K [Al Si3O8] (Orthoklas Or)
Sanidin
K,Na [Al Si3O8]
lückenlose Mischungsreihe aus
Anorthit (An)
Ca[Al2 Si3O8]
und
Albit (Ab)
Na[Al Si3O8]
Mischungs-Dreieck Feldspäte
Orthoklas (Kalifeldspat)
(K, Na) Al Si3O8
Kristalle:
prismatisch, schiefe Flächen (monoklin)
Farbe:
hellrosa bis fleischfarben, weiß, grau, farblos, gelblich
Glanz:
Glasglanz
Härte:
6 (wird von Quarz geritzt), spröde
Bruch:
uneben, gestuft, splittrig
Spaltbarkeit: sehr gut
Plagioklase (Kalk-Natron-Feldspäte)
(Na, Ca) Al1-2 Si2-3O8
etwa gleiche Eigenschaften, überwiegend weiß
(niemals rötlich)
Plagioklase enthalten weniger Silizium und weniger Sauerstoff als Kalifeldspäte.
Sie sind vor allem für "basische" Gesteine typisch.
3. Glimmer
= Schicht-Silikate (ausgeprägte
Spaltbarkeit in einer Ebene)
1. Muskovit (Hellglimmer)
KAl2[(OH,F)2/AlSi3O10]
Farbe:
durchsichtig, farblos
Glanz:
Glasglanz, Spaltflächen Perlmutt-Glanz
Spaltbarkeit: sehr gut in einer Ebene
Kristallform: meist sechseckige, flache Täfelchen
Härte:
2-3, elastisch biegsam
2. Biotit (Dunkelglimmer)
K(Mg,Fe)3[OH,F)2/AlSi3010]
Farbe:
dunkelbraun bis schwarz, durchscheinend bis undurchsichtig
Glanz:
starker Glasglanz
Spaltbarkeit: sehr gut in einer Ebene
Kristallform: meist sechseckige, flache Täfelchen
Härte:
2-3, elastisch biegsam
4. Amphibole (Hornblenden):
häufige gesteinsbildende Minerale in
Magmatiten und Metamorphiten
= Kettensilikate mit OH-Gruppen
durch die Austauschbarkeit der
Metallionen sehr viele Variationen
möglich!
Beispiele:
"gemeine" Hornblende
Ca2Na(Mg,Fe)4(AlFe)[(SiAl)4O11]2[OH]2
Aktinolith
Ca2(Mg,Fe)5[(OH,F)/Si4O11]2
Farbe:
schwarz, dunkelgrün, schwarzbraun, undurchsichtig
Glanz:
Glasglanz, halbmetallisch
Härte:
5-6
Bruch:
rauh
Dichte:
2.9 – 3.2 g/cm3
Spaltbarkeit: sehr gut nach dem Prisma
Erkennung: leicht mit Pyroxenen zu verwechseln
(anderes Kristallsystem, sonst äußerlich gleich)
5. Pyroxene
sehr verbreitet in magmatischen Gesteinen (eisen- und
magnesiumreich, siliziumarm)
= Kettensilikate ohne OH-Gruppen
einfacher zusammengesetzt als Hornblenden,
aber gleiche Elemente
Beispiele:
Diopsid
CaMg[Si2O6]
Augit
Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)2O6]
Hypersthen
(Fe,Mg)2[Si2O6]
Farbe:
schwarz oder schwarzgrün, undurchsichtig
Glanz:
Glasglanz
Härte:
5-6
Bruch:
muschlig, rauh
Dichte:
3.1 – 3.5 g/cm3
Spaltbarkeit: gut in Richtung der Prismenflächen
Erkennung: schwierig von Hornblenden zu unterscheiden
bei Kristallen: Winkel der Spaltflächen
Amphibol-Gruppe:
Allgemeine Formel:
A0–1X2Y5[(Si,Al)8O22(OH,F,Cl)2]
mit A = K, Na
X = Na, Ca, Mg, Fe2+, Mn
Y = Mg, Fe2+, Mn, Fe3+, Al, Ti
"gemeine" Hornblende“
Ca2Na(Mg,Fe)4(AlFe)[(SiAl)4O11]2[OH]2
Aktinolith:
Ca2(Mg,Fe)5[(OH,F)/Si4O11]2
Pyroxen-Gruppe Allgemeine Formel:
AB[(Si,Al)2O6]
mit A = Na, Ca, Mg, Fe2+, Mn
B = Mg, Fe2+, Mn, Fe3+, Al, Ti, Cr
Diopsid
CaMg[Si2O6]
Augit
Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)2O6]
Hypersthen
(Fe,Mg)2[Si2O6]
Ca2Si2O6 gibt es in der Natur als Pyroxen nicht
Aus Okrusch & Matthes 2009
Aus Markl 2004
Aus Matthes 2001
6. Olivin
(Mg,Fe)2[SiO4]
Olivin ist ein typisches Mineral des oberen Erdmantels, es kommt nur in basischen und
ultrabasischen magmatischen Gesteinen vor
Mischkristalle aus:
Forsterit
&
Mg2[SiO4]
Struktur:
Fayalit
Fe2[SiO4]
isolierte SiO4-Tetraeder (keine Ketten, Ringe oder
Gerüste,
sondern Inselsilikat)
Kristalle:
orthorhombisch
Farbe:
(Bier-)flaschengrün, bräunlich, durchsichtig!
Glanz:
Glasglanz, Bruchstellen: Fettglanz
Härte:
6-7
Bruch:
muschelig
Spaltbarkeit: gut
Dichte:
3,2 – 4,3 g/cm3
Erkennung: kaum zu verwechseln, isometrische Kristalle
Ausbildung: meist in derben Kristall-Massen (Einschlüsse von Mantel-Gesteinen)
oder sehr feinkörnig,
Vorkommen: kristallisiert bei hohen T direkt aus Schmelzen (Frühkristallisat)
7. Karbonate
Calcit (CaCO3)
Kristalle:
trigonal, stark doppelbrechend!
Farbe:
weiß, gelb, farblos, rosa, durchscheinend
Glanz:
Glasglanz, Perlmuttglanz
Härte:
3
Spaltbarkeit: 3 vollkommene Spaltb., die im Winkel von 75 ° bzw. 105 ° schneiden
Dichte:
2,7 g/cm3
Erkennung: reagiert heftig mit verdünnter HCl
Vorkommen: sedimentär, metamorph, selten magmatig in Karbonatiten
8. Sulfate
Gips (CaSO4 x 2H2O)
Kristalle:
monoklin
Farbe:
farblos durchsichtig (Marienglas),
weiß bis grau
Glanz:
Glasglanz, Perlmuttglanz
Härte:
2
Bruch:
1 vollkommene und 2 mäßig gute
Spaltbarkeiten
Dichte:
2.3 g/cm3
Ausbildung: derb; faserig; tafelige Kristalle
Vorkommen: sedimentär in Evaporiten; auch durch Wasseraufnahme aus
Anhydrit
Baryt (BaSO4)
Kristalle:
orthorhombisch
Farbe:
farblos, weiß, hellrosa, hellblau, hellgelb
Bruch:
1 vollkommene und 1 gute Spaltbarkeit
Härte:
3 – 31/2
Dichte:
4.5 g/cm3
Ausbildung: tafelige Kristalle; blättrige Rosetten; körnig-derb
Vorkommen: in hydrothermalen Mineralisationen; sedimentär
9. Halit (NaCl)
Kristalle:
kubisch
Farbe:
farblos durchsichtig, weiß, rötlich (feinste
Einlagerungen von Hämatit); selten blau
(Strahlungsverfärbung)
Glanz:
Glasglanz
Härte:
21/2
Bruch:
3 vollkommene Spaltbarkeiten (Spaltwürfel)
Dichte:
2.2 g/cm3
Besonderheit: schmeckt salzig (Speisesalz); löst sich in Wasser
Ausbildung: meist derbe Massen; würfelige Kristalle
Vorkommen: sedimentär in Evaporiten
10. Hämatit (Fe2O3)
Kristalle:
trigonal
Farbe:
rotbraun bis schwarz
Strichfarbe: rot bis rotbraun!
Bruch:
keine Spaltbarkeit, aber eine Teilbarkeit
Glanz:
metallisch bis matt
Härte:
61/2
Dichte:
5.3 g/cm3
Ausbildung: oft blättrige Kristalle, die zu Rosetten aggregiert sein können;
manchmal auch faserig in radialstrahligen Aggregaten („Roter
Glaskopf“); derb
Vorkommen: metamorph; in hydrothermalen Gängen
Magmatite
>> entstehen durch Abkühlen und Verfestigung eines Magmas
Magma: = Schmelze mit hohem Anteil gelöster, leichtflüchtiger
Stoffe (Fluida) sowie mit Kristallen oder Kristallaggregaten
Die meisten Schmelzen sind silikatisch1, d.h. bestehen ganz
überwiegend aus SiO2 (40 – 75 Gew.%)
 basische (oder mafische) Schmelzen :
geringe SiO2-, höhere MgO-, FeO-, CaO-Gehalte
 saure (oder felsische) Schmelzen
hohe SiO2-, niedrigere MgO-, FeO-, CaO-Gehalte
daneben aber auch karbonatische, sulfidische, oxidische und phosphatische
Schmelzen
1
A. Bildung magmatischer Gesteine
Kristallisationsdifferentiation ~1000° C (Bowen-Schema)
Kristallisation nach dem Schmelzpunkt (stark beeinflusst vom Fluid-Gehalt)
a.) Frühkristallisation (1200-900°C)
1. Erzminerale (z.B. Chromit, Magnetit, Zirkon)
b.) Hauptkristallisation (900-650° C)
diskontinuierliche Reihe
kontinuierliche Reihe
2. Olivin
3. Pyroxene
Plagioklas (An)
4. Amphibole
||
5. Biotit
V
6. Muskovit
Plagioklas (Ab)
7. Quarz
Orthoklas
Ca
Na
während der Kristallisation ändert das Magma seinen Chemismus
("basisch" zu "sauer")!
c.) Restkristallisation (650-450°C)
9. Pegmatite (grobkörniger Feldspat, Quarz, Glimmer, Beryll,
Turmalin...)
unter 450° nimmt der Einfluss der fluiden Bestandteile deutlich zu, die
Minerale werden hauptsächlich aus der Dampf- und Lösungsphase
ausgeschieden
450-374°C: pneumatolytische Bildungen (Abscheidung der
Minerale aus der Gasphase, häufig Mineralumwandlungen)
<374°C: hydrothermale Phase (Abscheidung aus Lösungen,
Erzgänge, Quarzgänge…)
Platznahme magmatischer Schmelzen
Interndruck/Dampfdruck der Schmelze
lithostatischer Druck des überlagernden Materials
Spannungszustand der Erdkruste
"ballooning"
Dichte-Unterschied zwischen überlagernder Kruste und
Schmelze
isostatischer Aufstieg der Schmelze
"Nachbrechen des Daches"
Bereiche des Daches brechen ab und Sinken nach unten
teilweise Assimilation der Schollen (Xenolithe)
"Öffnung von Spalten"
in Richtung der geringsten Spannung
sich öffnender Raum wird durch Schmelzen besetzt
B. Gliederung magmatischer Gesteine
1. nach Chemismus:
sauer
> 65%
intermediär
>55%
basisch
>45%
ultrabasisch
>35%
SiO2
>> Unterscheidung: Mineralbestand
SiO2 nimmt zu
——–―—–―—–―――――――――――――>>
<<—–―――――――――――― Gesteine werden zunehmend dunkler
2. nach Bildungsmilieu/Gefüge:
Plutonite: in der Erdkruste erstarrt
Vulkanite: subaerisch kristallisiert
Ganggesteine: in Spalten nahe der
Erdoberfläche erstarrt
>> Unterscheidung: Gefüge und
Kristallgröße
Gefüge magmatischer Gesteine:
Plutonite: richtungslos-körnig (holokristallin), grobkörnig, feinkörnig,
mikrokörnig,
holokristallin:
xenomorph-körnig
hypidiomorph-körnig
idiomorph-gleichkörnig hypidiomorph-tafelig
monomineralisch
Vulkanite: porphyrisch, vitrophyrisch, hyalin, intersertal, schaumig(blasig),
sphärolithisch, ignimbritisch, fluidal, amygdoidal
Holokristallin – hypokristallin
ophitisch
intergranular-intersetal porphyrisch
glomerophyrisch
trachytisch
glasig-mikrolithisch
Hypokristallin-hyalin
vitrophyrisch
glasig-perlitisch
Ganggesteine: Durchdringungsgefüge (graphophyrisches Gefüge),
richtungslos-körniges Gefüge (mikrokristallin)
3. Gliederung nach dem Mineralbestand
Ermöglicht die Klassifikation anhand von Streckeisen-Diagrammen
Nomenklatur der mafischen Plutonite
Nomenklatur der ultramafischen Plutonite
Leitfaden Gesteinsbestimmung
(magmatische Gesteine)
1. Mineralbestand
Arten
Mengenanteile
Kristallformen
2. Gefüge
Ausscheidungsfolge
Verwachsungen
Körnigkeit (Größe der Minerale)
Struktur (Anlagen verwenden)
3. Genese:
Plutonit
Vulkanit
Ganggestein
4. Chemismus:
felsisch
intermediär
mafisch
leukokrat
ultramafisch
melanokrat
5. Name:
Verwechslungsmöglichkeiten einkalkulieren!
6. Entstehung: (Abkühlrate, wahrscheinliche Herkunft und
Zusammensetzung der Schmelze)
7. Vorkommen: (geotektonische Position)
MAGMATISCHE GESTEINE
(Plutonite)
Granit
wichtigstes saures Intrusivgestein ! (44 % aller plutonischen Gesteine)
Mineralbestand:
Feldspat (Orthoklas>Plagioklas), Quarz, Glimmer (Muskovit und/oder
Biotit), ferner auch Hornblende, seltener Augit
Farbe:
hell (rosa, hellgrau)
Gefüge:
richtungslos-körnig, hypidiomorph (idiomorphe Feldspäte, Albit und Quarz
xenomorph in Zwickeln), gleichkörnig als auch ungleichkörnig, seltener
Einströmgefüge (Gefügeregelung als Folge von Fließbewegungen des zähen "Breis" aus
vielen Kristallen und Schmelze kurz vor dem kompletten Erstarren des Gesteins)
 Rapakivi-Granit. Große, ovoidale, rosa Kalifeldspatkristalle von schmalen grauen Säumen aus

Oligoklas umgeben (Orbikulartextur) = durch konzentrische Kristallisation mit wechselnder
Mineralzusammensetzung oder Korngröße um einen Fremdeinschluss oder anderen Keim in der
Schmelze
Ähnlich sind sog. Kugelgranite (in ihrer Zusammensetzung allerdings eher Granodiorite bis
Diorite)
Vorkommen: - Gebirge (Orogene)
- Plattengrenzen (heutige und frühere)
- selten auf kontinentalen Tafeln (Differentiationsprodukte basischer Magmen,
vergesellschaftet mit Gabbros und anderen basischen Gesteinen)
Entstehung:
= verbreitetste plutonitische Gesteine der oberen Erdkruste
I. i.A. granitische Magmen durch teilw. Aufschmelzung von wasserreichen
Krustengesteinen bei hochgradiger Regionalmetamorph. (Anatexis ->
siehe Migmatite).
II. Unterscheidung I-Typ und S-Typ Granite: aus magmatischem (I = igneous,
eher Hbl-führend) bzw. sedimentärem (S = sedimentary, eher Musc-reich)
Ausgangsgestein
Granodiorit
(weil als Zwischenglied zwischen Granit und Diorit aufgefasst)
Mineralbestand:
Plagioklas > Alkalifeldspat, Quarz, Biotit und Hornblende
(Mit Erhöhung des Volumenanteils von Plagioklas nimmt auch der Gehalt an dunklen Gemengteilen zu [Bio u/o Hbl, seltener Aug]. Da fließende Übergänge zu Granit ist eine makroskopische
Zuordnung zwischen Granit und Granodiorit nicht immer eindeutig).
Farbe:
hell- bis dunkelgrau
Gefüge:
siehe Granit
Syenit
Mineralbestand:
Alkalifeldspat (Orthoklas) 50 - 90 % und Amphibol < 20 %.
Untergeordnet treten auch Plagioklas, Pyroxen, Biotit und Quarz (stets weniger als 5%)
auf, mitunter auch Foide (Nephelin).
Farbe:
grau bis dunkelgrau, graurot, rot, bräunlichgrau, grünlichgrau
Gefüge:
siehe Granit
Unterscheidung Diorite und Gabbros nach durchschnittlichen Anorthitgehalt des
Plagioklases (An < 50 Diorite, An > 50 Gabbros). Dieses Kriterium ist unpraktisch, da sich
der durchschnittliche An-Gehalt der Plagioklase meist nicht feststellen läßt.
Für Gesteine, die ganz überwiegend aus Plagioklas, Pyroxenen, Olivin und Hornblende
bestehen, gelten andere Dreiecksdiagramme.
Gabbros
Mineralbestand:
Plagioklas (Labradorit, Bytownit, 80 - 100 % aller Feldspäte); Alkalifeldspat
(Orthoklas, 0 - 10 % aller Feldspäte); Quarz (0 - 5 % des Quarz-FeldspatVolumens). Wichtigstes dunkles Mineral ist Klinopyroxen (Diopsid bzw.
Augit).
Bei Quarzgehalten zwischen 5 % und 20 %: Quarzgabbro. Ohne Quarz mit 0 - 10 %
Foiden = Foid-führender Gabbro.
Gesteine der Gabbrofamilie anhand ihres unterschiedlichen Gehalts an
Kpx, Opx und Ol unterschieden (Diagramme):
Weitere Bestandteile neben Opx und Ol (nie mit Qz zusammen) sind Hbl,
Bio, Magnetit, Ilmenit.
Farbe:
hell- bis dunkelgrau, hellgrün, graugrün, smaragdgrün (Vergrünung" = Folge von
Umwandlungserscheinungen der Primärminerale, entweder beim Abkühlen des Gesteins
(auch Diaphthorese genannt) oder als erstes Anzeichen einer überprägenden
aufsteigenden Metamorphose)
Gefüge
meist kleinkörniges gesprenkeltes bis grobkörnig geflecktes, z.T. auch
großkörniges, Pegmatit-ähnliches Gestein, meist massig, gelegentlich Bänderung
(wenn Plagioklase oder Aggregate von dunklen Mineralen eine Paralleltextur
aufweisen bzw. Korngröße rhythmisch wechselt),
1) sehr häufig weder Plagioklas noch Klinopyroxene idiomorph (gleichkörnig, mit einfachen, aber
unregelmäßigen Korngrenzen verwachsen).
2) Plagioklas kann Netzwerk von tafeligen Kristallen bilden, zwischen denen dann der Pyroxen die
Zwickel füllt (ophitisch).
3) Kumulusstrucktur: wenn überwiegend eine bestimmte Kristallart (Pl oder Cpx) durch Absinken
am Boden einer Magmenkammer sammelt (lagiges Anreichern), später Ausfüllung der noch mit
Schmelze gefüllten Zwischenräume durch andere Mineralarten
Entstehung:
Primäre Magmen, die im Erdmantel entstehen = überwiegend gabbroide
Zusammensetzung, bilden aber vergleichsw. selten Gabbro-Plutonite, sondern
gelangen aufgrund geringe Viskosität eher zur Erdoberfläche (volumenreiche
Balsaltvorkommen) (Im Gegensatz zu den granitischen Gesteinen, bei denen
Plutonite häufiger, aber die aus zähfließenden, hochviskosen Schmelzen
entstandenen Rhyolithe und Dacite selten sind).
Gesteine mit M > 90 = Ultramafitite
Benennung nach der Art der mafischen Gemengteile (in gesondertem Dreieck):
Ultramafische Plutonite, die vorwiegend aus Ol, Kpx und Opx bestehen = Pyroxenite (Ol < 40)
und Peridotite (Ol > 40) gegliedert
Pyroxenite =
Orthopyroxenite bzw. Olivin-Orthopyroxenite,
Klinopyroxenite bzw. Olivin-Klinopyroxenite sowie
Websterite bzw. Olivinwebsterite (beide Pyroxene sind vorhanden).
Peridotite =
Dunite (Ol > 90),
Harzburgite (überwiegend Ol + Opx; Cpx < 5%),
Wehrlite (überwiegend Ol + Cpx; Opx < 5%) und
Lherzolithe (Ol + Opx + Cpx).
(Dunit = häufig Olivinnester im Basalt –xenolithithisch)
Entstehung Peridotit: (oberer Erdmantel hauptsächlich aus Peridotit)
1) aus (diesen) Mantelgesteinen -> basaltischen und gabbroide Schmelzen -> wenn schnell
genugtes Durchschlagen an Erdoberfläche – Mitführen von Fragmente von Peridotiten
2) (basaltische Kruste der Ozeane relativ dünn und direkt auf Mantelgestein): bei
Kollisionsprozessen zwischen Krustenplatten werden oft Teile dieser dünnen ozeanischen
Kruste zusammen mit ihrem peridotitischen Unterlager auf die Kontinentalränder
aufgeschuppt, wo sie als sog. Ophiolithe bilden
3) können auch als feste Körper entlang tiefer Brüche oder als plastische heiße Massen
diapirartig nach oben gelangen.
4) in geschichteten gabbroiden Intrusivkörpern, wenn Olivin als erste Kristallart aus der
Schmelze hervorgeht, absinkt und am Boden der Magmenkammer Lagen (Kumulate) von
Olivin-reichen Gesteinen bildet.
Treten zu genannten Mineralen noch Plagioklas, Spinell oder Granat in Anteilen < 20 Vol.%
hinzu, so werden diese Minerale dem Gesteinsnamen vorangestellt, also z.B. Spinell-GranatLherzolith oder Granat-Olivin-Klinopyroxenit. (Dreieck b zeigt Nomenklatur, wenn zusätzlich
Hornblende enthalten).
Handelt es sich bei den mafischen Mineralen überwiegend um Karbonate, so heißt der Plutonit
Karbonatit.
MAGMATISCHE GESTEINE
(Vulkanite)
Unterscheidung nach Art der Förderung:
1. Ergussgesteine (Laven) und zugehörige subvulkanische Gesteine
- durch Verfestigung des an Oberfläche austretenden oder in geringer Tiefe erstarrten
Magmas
2. Pyroklastische Gesteine
- durch explosive vulkanische Tätigkeit aus dabei geförderten Lockermaterialien
(Schmelzpartikel, Bruchstücke älterer magmatischer Gesteine und des
Vulkanuntergrunds)
Ergussgesteine Gefüge
= feinkörnig – dicht, Mineralbestand mit bloßem Auge schlecht bis gar nicht erkennbar,
- im Extremfall tlw. oder vollständig glasige Gesteine
- daneben auch ausgeprägt porphyrische Gesteine mit deutlich identifizierbaren
Einsprenglingsmineralen
Klassifikation der Vulkanite:
 im Doppeldreieck nach Streckeisen
 normalerweise auch Klassifikation von Vulkaniten mittels der Gehalte an SiO2 und
der Alkalien* (TAS-Diagramm).
_________
*
Liegen keine chemische Daten vor: Einteilung nach den erkennbaren Mineralen (u.U. auch
Einsprenglinge allein)
->exakte Namengebung nach Streckeisen dann oft nicht möglich, aber:
Gewisse Hilfe bei Identifizierung u.U. das
 Diagramm Chemismus – Mineralbestand (Anteile von Mineralen ändern sich mit der
Änderung des SiO2-Gehaltes: mafische Vulkaniten und Plutonite mit überw. Olivin und
Pyroxen, saure Gestine mit überw. Quarz und Alkalifeldspäte)
 TAS-Diagramm mit projizierten häufigen Einsprenglingen in Vulkaniten.
Rhyolith = allgemeine Bezeichnung für saures Ergussgestein
Pluton. Äquivalent = Granit
Einsprenglinge:
Quarz, Alkalifeldspat, Plagioklas und Biotit
-
Obsidian = Rhyolith, der (fast) vollständig glasig ausgebildet ist; Glas ist dicht und
dunkelgrau bis schwarz (muscheliger Bruch). Ist das Glas schaumig und hell, so spricht man
von Bims oder Bimsstein. Handelt es sich um ein porphyrisches Ganggestein (Subvulkanit)
mit zahlreichen größeren Einsprenglingen, spricht man oft auch von einem Granitporphyr.
Dazit = intermediäres Ergussgestein
Pluton. Äquivalent = Granodiorit.
Einsprenglinge:
Quarz, Plagioklas + dunkle Gemengteile (vorw. Biotit + Hornblende)
Trachyt = intermediäres Ergussgestein
Pluton. Äquivalent = Syenit
Einsprenglinge:
Alkalifeldspat-reich (v.a. Sanidin, teils cm groß), evtl. wenig
Plagioklas + meist kleine mafische Minerale (Augit, Hbl., Bio) in
weißl. bis gelbl. Grundmasse
- in geol. jungen (nicht metamorph beeinflussten) Trachyten oft farbloser Sanidin
(glasklar, eggescharte parallele Risse aufgrund schneller Abkühlung, in Vulkaniten
erhalten, da Hoch-T-Bildung)
- in trachytischen Subvulkaniten und geol. älteren Trachyten eher Orthoklas (weißlichrötlich, keine Transparenz) oder Anorthoklas (letzterer typ. Rhomenförmige
Querschnitte bei ideomorphen Kristallen)
Latit = intermediäres Ergussgestein
Pluton. Äquivalent = Monzonit
Einsprenglinge:
sowohl Plagioklas als auch Alkalifeldspat oder Anorthoklas sowoie
meist kleine mafische Minerale (vorw. gedrungenere Pyroxene, Hbl, Bio)
 z.B. Rhombenporphyre: typ. Rhombenförmige Einsprenglinge -> zonar gebaut,
äußerer Rand = Kalifeldspat
Andesit =intermediäres Ergussgestein
Pluton. Äquivalent = Diorit
Einsprenglinge:
Plagioklas + mafische Minerale (Pyroxene, Hornblende, Biotit) in
dunkler bis heller Grundmasse
- ! tendenziell Andesit reicher an Plagioklaseinsprenglingen als Basalt
Basalt = basisches Ergussgestein
Einsprenglinge:
u.U. Olivin und Plagioklas in dunkler, of schwarzer Grundmasse, die
feinkörnig bis dicht, teils auch porphyrisch ausgebildet sein kann
Pluton. Äquivalent = Gabbro
-
Dolerit = grob- bis mittelkörniger Basalt, oft als Ganggestein. Melaphyr = dichtes, selten
auch porphyrisches, i.d.R. rötlich-grünliches basaltisches Gestein, durch tieftemperierte
metamorphe Prozesse überprägt (Der Begriff Melaphyr wird nur noch selten gebraucht)
Phonolith = helles bis graues Ergussgestein,
pluton. Äquivalent =Foidsyenit
Einsprenglinge:
Alkalifeldspat (Sanidin) und Feldspatvertretern (meist nur als
unscheinbare Einspr. Oder nur in GM, Nephelin, Leucit [annähernd
kreisrunde Querschnitte], Sodalith [blau-blaugrau], etc.) + geringe
Mengen meist kleiner mafischer Minerale = leistenförmige
schw.grüne Pyroxene , daneben teils Biotit, Amphibol, oft nur sehr
kleine und kaum Einsprenglinge, teils auch cm-große Sanidine
- ! oft dünnplattige Teilbarkeit – schieferungsähnlich wirkende plattige Gliederung und
Teilbarkeit + grünlichgraue Farbe der GM + Vorkommen grünlichgrauer
leistenförmiger Mafitkristalle
Tephrit = dunkles bis helles Ergussgestein, allgemein basaltähnliches Aussehen
Einsprenglinge
wenn Einsprenglinge, dann idiomorphe Augite, eventuell geringe
Mengen Olivin, selten Amphibole und Biotit, gelegentlich helle
Minerale (Nephelin, Leucit, Analcim, Sodalith)
- ! GM nicht selten von Poren durchsetzt, die durch Zeolithminerale ausgekleidet sein
können,
- ! typ. Arm an Olivin als auch Plagioklas, keine peridoditischen Xenolithe, zusätzlich
manchmal Feldspatvertreter
Bei zunehmenden Olivingehalt (> 10 %) ->
Basanit = weiteres basaltähnliches (also dunkles) Ergussgestein
Einsprenglinge:
u.U. Olivin + Augit (SiO2-ärmer als Basalt, aber SiO2-reicher als
Nephelinit)
Phonolithische Tephrite und tephritische Phonolithe heller als Tephrit, dunkler als
Phonolith
Nephelinit = Foidit, d.h. mafisches bis ultramafisches Ergussgestein (makroskopisch oft
nicht von einem Basalt zu unterscheiden),
Einsprenglinge:
u.U. Klinopyroxe (meist schwarzer bis schwarzgrüner Augit) + Olivin.
Nephelin ist in der feinkörnigen Grundmasse.
Pikrit = mittel- bis feinkörniges, gelegentlich porphyrisches, dunkles Erguss- oder
Ganggestein,
Einsprenglinge:
überwiegend aus Olivin und Augit
Vulkanische Gläser
Aus schneller Abkühlung -> kein Kristallwachstum
Als Effusivgesteine oder als Anteil von pyroklastischen Ablagerungen
- Saure Schmelzen neigen viel mehr zur glasigen Erstarrung als basische Schmelzen > vulkanische Gläser häufig rhyolit., trachyt., dazit. oder phonolit. Zusammensetzung
- Bei Alteration oder begünstigt durch lange Zeiträume und erhöhte T in festen Zustand
partiell oder vollständige Auskristallisiseren (Entglasung)
Obsidian: schwarz, typisches Glas, vorw. rhyolit., seltener dazit. und trachytisch
 Durch Wasseraufnahme zu Pechstein: = wachs- oder harzartiger bzw. wässriger
Glanz, kann Fsp. und Quarz-Einsprenglinge haben
Perlite: konzentrische Sprünge („weißfarbig“ dadurch), Entstehen bei Volumenzunahme
durch Wasseraufnahme
Bims: Gasentmischung d. Schmelze kurz vor Erstarrung („aufgeschäumtes“ Glas)
Ganggesteine
! Zwitterstellung zwischen Vulkaniten und Plutoniten
Aber: hinsichtlich Gefüge und Mineralzusammensetzung verschieden zu Plut. und Vulk.:
-
beim Eindringen des Magmas in rel. kaltes Nebengestein kühlen Randbereiche rasch
ab, während innere Bereiche langsam abkühlen  variables Gefüge innerhalb eines
Ganges (-> Generell: Rand feiner, innen gröber)
 Leukokrate (helle) magm. Ganggesteine enthalten häufig Mikroklin mit oder ohne
Plagioklas, Quarz, Muskovit und Turmalin, darüber hinaus auch Nephelin und
verschiedene Akzessorien (u.a. Aplite und Pegmatite).
o Aplit = sehr fein- bis mittelkörniges Gefüge, meist hypidiomorphe Minerale
o Pegmatite = groß- bis riesenkörniges Gefüge + häufig idiomorphe Minerale
(aufgrund langsamer Abkühlung in Erdkruste);
o Schriftgranit kann eine graphische Verwachsung von Quarz und den
Kalifeldspäten erkannt werden
 Mesotype bis melanokraten Ganggesteine = Lamprophyre (u.a. Vogesit,
Kersantit und Spessartit); helle Gemengteile - A-Fsp und Plag., dunkle
Gemengteile - Biotit, Hbl, Ol und Augit
Alternativ: Vorsilbe „Mikro-“ + entsprechender Name nach Streckeisen.
Problem: alle möglichen Übergänge-> eindeutige Klassifikation nicht immer möglich
Pyroklastische Gesteine (Pyroklastika)
! mafische - intermediäre Ergussgesteine weit verbreitet; weniger saure Vulkanite:
- saure Magmen trotz hohem Wassergehalt deutl. zähflüssiger -> Entgasung erst im höchsten
Krustenniveau in den Vulkanschloten
 explosionsartige Ausbrüche (oft auch durch Kontakt von Grundwasser mit
aufsteigendem Magma) -> Zerfetzen des Magmas -> Magmenfetzen + Gesteinsfragmente (Xenolithe) von Schlot- und Kraterwänden oder vom Untergrund = Pyroklastite
Einzelfragmente = Pyroklasten
nach Herkunft: • Juveniles Material = Teil der eruptierten Magmas (bei Lostrenng. flüssig)
• Akzidentelles Mat. = Teil d. Vulkans oder d. Kruste i. Untergrund (bei
Lostrennung fest)
nach ihrer Größe: Aschenkörner (Ø < 2 mm)
Lapilli (Ø = 2 – 64 mm) oder
Bomben (juvenil) bzw. Blöcke (akzidentell; Ø > 64 mm)
-
-
unverfestigte pyroklastische Ablagerungen = allg. Tephra
verfestigte pyroklastische Ablagerung = Tuff
(vorwiegend aus Aschekörnern und/oder Lapilli - Aschentuff, Lapillituff)
o nach Art der Pyroklasten außerdem ->lithische Tuffe (überw.
Gesteinsfragmente), ->Glastuffe (überw. Glasfragmente), ->Kristalltuffe
(überwiegend Mineralfragmente).
o Palagonittuff = Glastuff, bei dem Glas durch Wechselwirkung mit Wasser in
gelbe bis gelbbraune Substanzen (Palagonit) umgewandelt
V.a. aus Bomben u Blöcken bestehend = Agglomerate (vorw. verschweißte Bomben)
oder vulkanische Brekzien (vorw. Blöcke).
-
Ignimbrit = Pyroklastit aus Glutwolkenausbrüchen (Suspension aus heißen Gasen,
Schmelzpartikeln und akzidentellen Komponenten)
> bei Ablagerung noch plastische Schmelzpartikel -> können verschweißt sein (=
schlecht sortierte, heterogene Gruppe: Asche + Lapilli + Blöcke)
- Lahar = Schlammstrom-Ablg. (= Asche, evtl. mit grobkörnigeren Pyroklasten +
Fremdmaterial vermischt -> nach Wasserzutritt als Schlammstrom hangabwärts)
Tuffit = umgelagerter Tuff (enthält eventuell auch sedimentäres Material)
 Zwischenstellung zwischen Vulkaniten und Sedimenten!
Sedimente
>>
entstehen
aus
Verwitterungsprodukten
präexistenter
Gesteine und/oder durch biogen-chemische Ablagerungen
Verwitterung:
(1) mechanischer Verwitterung = Auseinanderbrechen
eines Gesteins in kleinere Fragmente (Gesteins- und
Mineralbruchstücke) (z.B. Frost-, Salz-, thermische Verw.)
(2) Chemische Verwitterung = chem. Zerlegung von
Mineralen unter Einfluss der Atmosphäre oder Hydrosphäre
(Auslösung chem. Komponenten, Mineralneubildung)
Erosion +Transport: Schwerkraft, Wasser, Wind, Eis
Ablagerung:
am Fuß von Gebirgen (Schuttfächer, Schuttkegel), in
Flusstälern, Seen sowie in natürlichen Senken,
Kontinentalschelf, Tiefseegräben- und –ebenen
siehe Skript Ringvorlesung, S. D-5, D-6
Einteilung der Sedimente: Bildungssystem
Einteilung der Sedimente: Entstehungsprozess
1. Klastische Sedimente
= Akkumulation und Verfestigung von Gesteins- und
Mineralbruchstücken + bei Verwitterung neu gebildeten Mineralen)
2. Biogen-chemische Sedimente
= Ansammlungen organogener Bestandteile [z.B. Muschelschalen, als
fossile Riffbauten] und/oder durch chemische Ausfällungen aus
wässrigen Lösungen [z.B. Salze].
> die meisten Sedimente = Übergangsglieder zwischen beiden Gruppen
! Zusätzliche gesteinsbildende
Minerale in Sedimenten
Tonminerale: Kaolinit, Illit, Smektit
Entstehung durch Hydratation von Silikaten
(Olivin, Pyroxene, Amphibole, Feldspäte, ..)
Merkmale: sehr geringe Korngröße (mit Lupe
nicht auflösbar), teilweise quellfähig,
weich (kein Knirschen beim Kauen)
Pyrit, Hämatit, Limonit, Aluminiumhydroxide
Quarz, Opal, Chalcedon
Glaukonit
Apatit (Phosphorit)
Calcit, Aragonit, Dolomit
Anhydrit, Gips
Halit, Sylvin, Carnallit
KLASTISCHE SEDIMENTE
Einteilung (nach der Korngröße)
Eigenschaften
Korngröße (s.o.)
Sortierung
Rundung und Spärizität
Detritusbestand
Vom Sand zum Sandstein – Diagenese
Wichtigste Faktoren: Temperatur, Druck, Zeit
Lithifikation
= Umwandlung von Locker- in Festgesteine (Kompaktion + Zementation)
Ton → Tonstein, Sand → Sandstein, Gerölle → Konglomerat, Kalkschlamm → Kalkstein
Kompaktion: dichtere Packung der Komponenten, Einregelung bei Tonmineralen
 Wasserabgabe, Dichteerhöhung
Zementation: Bildung neuer Minerale im Porenraum (z.B. Calcit),
Wachstum vorhandener Minerale in den Porenraum (Cc, Qz)
 Hauptursache für Gesteinsfestigkeit
Lösung:
teils bereits unmittelbar nach Ablagerung (Karbonat-Klasten)
Hydrolytische Verwitterung von Fsp, Ol, Pyx
 Vereinfachung der Mineralogie (lithisch. Sandstein → Qz-Sst.)
Rekristallisation (Volumen bleibt erhalten)
Umwandlung instabiler Mineralphasen (Aragonit -> Calcit)
Sammelkristallisation: Wachstum größerer Minerale auf Kosten kleiner
Bildung von Konkretionen:
Fällungs- und Verdrängungsprozesse im Sediment (Pyritknollen, Lößkindl)
Änderungen der Eh- + pH-Bedingungen im Sediment (z.B. Fäulnis organ. Substanz)
1. Psephite
Korngrößenbereich: Klasten > 2mm
Brekzien und Konglomerate: Kriterium Rundung (fließende Übergänge!),
Brekzien nur eckige Komponenten (häufig nicht
sedimentär)
Komponenten: Gesteinsbruchstücke (Gerölle)

monomikt (eine Gesteinsart),

oligomikt wenige Gesteinsarten, vorherrschende Gesteinsarten)

polymikt (viele Gesteinsarten)
Intraklasten vs. Extraklasten
Gefüge: Kornkontakte

matrixgestützt (schwimmen in einer
feinkörnigen Grundmasse),
(= Ablagerungen von Schlammströmen, Moränen)

korngestützt (Ablagerung durch
strömendes Wasser)
! Eigenschaften:
Gefüge
Korngrößen, Sortierung
Rundung und Gestalt der Gerölle
Geröllorientierung (z.B. Dachziegellagerung)
Geröllzusammensetzung
2. Psammite
0,063 - 2 mm (fein-, mittel-, grob-) Sand
- Quarz-Sandsteine (überwiegend Quarz)
- Arkosen (Feldspat, Quarz, [Lithoklasten])
- Litharenite (Quarz, [Feldspat], Lithoklasten)
- Grauwacken (Quarz, Fsp, Gesteinstrümmer, Pelit-Matrix)
Bildungsräume:
- sehr weit verbreitet, alle Klimazonen
- physikalische Verwitterung älterer Gesteine
- Transport (Sortierung nach Korngröße, chemische Auslese, Rundung,
weitere Zerkleinerung)
- Absatz (nachlassende Transportenergie, Schichtung)
Typ
Voraussetzung
Vorkommen
Quarzsandsteine
- quarzreiches Ausgangsgestein
- humides Klima (chemische Verwitterung von
Fsp, Hbl, Px, Ol + Gli: ->
Quarz als chemisch
beständigstes Mineral
bleibt übrig)
an strömungsreiches Medium gebunden
im Wasser (marin, fluviatil, limnisch):
- Flüsse (Sandbänke, Gleithänge,
Deltas, Überflutungsauen)
- Strände von Seen und Meeren (Wellen
und Strömungen)
- Schelf (Strömungen und Gezeiten)
- Tiefsee (ozeanische Strömungen)
an der Luft(terrestrisch, äolisch):
- Wüsten (Sanddünen)
- Strand (Sanddünen, Aufwehungen)
Arkosen
- feldspatreiches Ausgangsgestein
- arides Klima (keine
Hydrolyse der Fsp)
1. Wüsten (Rinnen von periodischen
Flüssen, Dünen, Schuttfächer,
Verwitterungsgrus von Graniten)
Grauwacken, - variable AusgangsLitharenite
gesteine
- geringer Zeitraum
zwischen Verwitterung
und Sedimentation
- beliebige Klimate
- Kontinentalränder (tiefmarin, Turbidite)
- Wüsten (terrestrisch, arid-fluviatil)
fossil: Flysch (synorogene Sedimente),
! Eigenschaften:
Gefüge
Korngrößen, Sortierung
Rundung und Kugeligkeit
Zusammensetzung (Feldspat, Quarz, Lithoklasten, Matrix)
Zement
3. Pelite
< 0,002 - 0,063 mm
- Schluff (Silt): teils überwiegend Quarz, > 0,002 mm
- Ton: überwiegend Tonminerale, < 0,002 mm
- Kaolinit: Al2[(OH)4/Si2O5]
- Illit
(K, H3O)Al2[(OH2/AlSi3O10]
- Smektit (z. B. Montmorillonit)
Bildungsräume:
- sehr weit verbreitet, überwiegend humide Klimazonen
- chemische Verwitterung von Fsp, Gli, Am, Px
- Transport (Sortierung nach Korngröße, chemische Veränderung,
Wasseraufnahme)
- Absatz im Stillwasser (nachlassende Transportenergie, Schichtung)
Typ
Vorraussetzung
Vorkommen
Siltsteine
- intensive physikalische
Verwitterung (Zerkleinerung)
- lange Transportwege
(Sonderung von Geröllen
und Sand)
- nachlassende Strömungsenergien
im Wasser (marin, fluviatil, limnisch)
1. Flüsse (Gleithänge, Deltas, Flußauen,
Altwässer)
2. Schelf (tieferes Wasser, Wattbereiche)
4. Tiefsee (äolischer Staub)
an der Luft (terrestrisch, äolisch)
5. Wüsten (Staubdünen)
6. Löß (periglaziale Ebenen, Gebirge in
ariden Gebieten)
Tonsteine
- sehr weit verbreitete Sedimente im
marinen Bereich
- Verwitterungsdecken auf feldspatreichen Gesteinen
- Stillwasser in Flüssen und Seen
pelitische Mischgesteine
Mergel: Ton und Kalk (meist plastisch)
Lehm: Ton, Schluff und Sand
Korngröße, Kornform, Gefüge und hydrodynamischem Regime
Sedimentstrukturen
1. Auf den Schichtflächen
Erosionsstrukturen:

Rinnen

Kolkmarken („flute casts“)

Gegenstandsmarken („tool marks“)
Ablagerungsstrukturen:


Strömungsstreifung
Rippeln (Wellenrippeln, Strömungsrippeln)
Marken:

Trockenrisse

Regentropfen-Marken

Steinsalz-Kristallmarken

Spuren (Fährten, Bohrungen, Grabspuren)
TUCKER 1993
Sedimentstrukturen:
2. Interne Sedimentgefüge
nach Collinson &Thompson, 1989
Schichtungsgefüge:
 Lamination, ebene Schichtung
 Schrägschichtung (Trogschrägschichtung,
Planare Schrägschichtung)
 Rippelschichtung (Flaserschichtung,
Linsenschichtung)
 Flachwinklige Schrägschichtung
(Strandschichtung)
 Gradierung/inverse Gradierung
(Reineck & Singh, 1980)
Sedimentstrukturen:
2. Interne Sedimentgefüge
Deformationsgefüge:
 Rutschungsgefüge (slumps)
 Entwässerungsgefüge (dish structures, Sandsteingänge)
 Bioturbation (Lebensspuren, Wurzelböden)
 Haloturbation (Einengungsstrukturen: Ausfällen und Lösen von Salzen)
 Kryoturbation (Einengungsstrukturen: Tauen und Gefrieren von Wasser)
slumping structures (TUCKER 1993)
flame structures (TUCKER 1993)
Kryoturbationsgefüge (http://www.geosite.uni-greifswald.de
)
dish structures
Sedimentstrukturen:

Konkretionen






3 Diagenetische Gefüge
Kugelig, knollig, linsenförmig oder plattig bis unregelmäßig geformt
in Zusammensetzung vom Sedimentgestein, in dem sie auftreten, abweichend
Bildung durch zirkulierende Lösungen, die ihren Lösungsinhalt in
Gesteinspartien, an denen bestimmte, für Fällungsprozesse günstige
Bedingungen herrschen, ausscheiden.
Bsp. Lößkindel, Septarien, Feuersteinknollen, Pyritknollen
Bodenbildung
Diercke
Kompaktionsstrukturen
Nach Ziegler 1972

Stylolithen (Drucklösung in Karbonaten)

Syneräse-Risse
CHEMISCH-BIOGENE SEDIMENTE
1. Evaporite (Eindampfungsgesteine)
Minerale (Salze): Anhydrit (CaSO4)
Gips (CaSO4 x 2H2O)
Halit (NaCl)
Sylvin (KCl)
Voraussetzung:
Abscheidung in Abhängigkeit von der Löslichkeit aus der wässrigen
Lösung
arides Klima (Verdunstung > Niederschlag)
Vorkommen:
terrestrisch (Salzseen = Salare)
marin (abgeschnürte Meeresbereiche)
2. Ausfällungsgesteine
1 Kalkstein ohne Mitwirkung von Organismen
Voraussetzung: chemisches Gleichgewicht:
CaCO3 + H2O + CO2 <═════> Ca2++2HCO3>> Kalkfällung durch Entzug von CO2 bei:
1) Temperaturerhöhung (Bsp. Quellsinter, Wasserkessel)
2) Druckerniedrigung
3) Assimilation der Wasserpflanzen (CO2 + 2H2O ═Licht═> CH2O + H2O + O2)




Kalksinter (u.a. Tropfsteine)
Krustenkalke, Calcretes
Oolithische Kalke ("Rogenstein")
Dichte Kalke und Mergel
2 Dolomit CaMg[CO3]2
» primäre Bildung = selten
» sekundäre Bildung = Umwandlung von primären Kalziten -> Ionen-
austausch mariner Porenwässer aus Kalkstein
» überwiegend aride Gebiete und Diagenese
Karbonate – Organisch
für die Mehrzahl aller Karbonate wurde die Mitwirkung von Organismen belegt





Stromatolithe
Riffkalk
Schillkalke, Fossilkalke
Kreide/Coccolithenkalk
Travertin/Kalktuff
Vorkommen: sehr weit verbreitet,
überwiegend warme Klimazonen,
geringer terrigener Eintrag
 95 % im marinen Milieu (Karbonatplattformen mit Riffkalken, Riffschutt- und
Lagunenkarbonaten, Schilllagen in Schelfsedimenten, landferne pelagische
Karbonate)
 4% in ariden Seen(meist wenig verschiedene Organismen, häufig
Stromatolithe)
 1% Süßwasserkalke (Ausfällung um Pflanzen aus kalkreichen Gewässern
2. Ausfällungsgesteine
Karbonate – Anorganisch
1 Kalkstein ohne Mitwirkung von Organismen
Voraussetzung: chemisches Gleichgewicht:
CaCO3 + H2O + CO2 <═════> Ca2++2HCO3>> Kalkfällung durch Entzug von CO2 bei:
4) Temperaturerhöhung (Bsp. Quellsinter, Wasserkessel)
5) Druckerniedrigung
6) Assimilation der Wasserpflanzen (CO2 + 2H2O ═Licht═> CH2O + H2O + O2)
Kalksinter (u.a. Tropfsteine)
» bei CO2-Entgasung kalkhaltigen Wassers (Erwärmung und Druckentlastung)
Krustenkalke, Calcretes
» pedogene Kalkanreicherungen in wechselfeuchtem, semiaridem Klima
Oolithische Kalke ("Rogenstein")
Wie Fischrogen aus zahlreichen kleinen Körnern mit konzentrisch umwachsenden Kernen
» in warmen, sehr flachem Wasser (1-2 m): marin, lakustrin-hypersalinar, heiße Quellen
Dichte Kalke und Mergel
» i.A. aus Kalkschlamm in ruhigen Flachmeerbereichen bzw. in Tiefsee oberhalb der CCD,
direkte Fällung aus übersättigter Lösung oder durch Zufuhr von kalkigem Feindetritus
2 Dolomit CaMg[CO3]2
» primäre Bildung = selten und unter exotischen Bedingungen (z.B. in
hypersaline Lagunen und unter der Beteiligung von anaeroben
Mikroorganismen)
» sekundäre Bildung = Umwandlung von primären Kalziten -> Ionen-
austausch mariner Porenwässer aus Kalkstein:
Seewasser = dolomitisierende Lösung bei entsprechender Reaktionskinetik
(erhöhte Aktivität der Mg-Ionen gegenüber den Ca-Ionen), d.h. bei Evaporation
des Seewassers und Ausfällung von Gips (CaSO4 . 2H2O) -> Entfernung von Ca aus
der Lösung
» überwiegend aride Gebiete und Diagenese
2. Ausfällungsgesteine
Karbonate – Organisch
für die Mehrzahl aller Karbonate wurde die Mitwirkung von Organismen belegt
1. Beispiele
Stromatolithe:
unterschiedlich gefärbte, lagig strukturierte Kalksteine (häufig Kuppelstrukturen)
» aride Flachwasserkarbonate in hypersalinaren Gebieten, gebildet durch
photoautotrophe1 Bakterien ("Blaualgen")
Riffkalk
massige, meist weiße oder hellgraue Kalke aus gerüstbildenden
Organismen, die aufeinander aufwachsen (z. B. Korallen)
» Flachwasser in warmen Gebieten, normaler Salzgehalt des Meerwassers
Schillkalke, Fossilkalke
meist dünne Kalksteinlagen, die überwiegend (>50 %) aus Schalentrümmern
bestehen (z.B. Muscheln, Brachiopoden, Trilobiten, Korallen, Kalkalgen)
» hohe Strömungsenergie, Flachwasser oder Strand (Sturmlagen oder Spülsäume),
aus Biocoenosen (Lebensgemeinschaften) oder Taphocenosen (Grabgemeinschaften)
Kreide/Coccolithenkalk
feinkörnige, reinweiße Kalke, die abfärben und porös sind (Schreibkreide)
oder dicht und massig vorliegen (Coccolithenkalk), bestehen überwiegend
aus den Gehäusen mikroskopisch kleiner Algen und Foraminiferen
» Tiefwasser (rezente Globigerinen-Schlämme), landfern
Travertin/Kalktuff:
poröses, leicht abfärbendes Gestein mit erkennbaren Pflanzenstrukturen
(Äste, Moos, Blätterlagen)  Kalktuff, oder leicht poröses, meist gelbliches
Gestein mit knolliger Lagenstruktur  Travertin
» Süßwasserkalke in humiden Gebieten, Fällung aus CaCO3-gesättigtem Wasser
durch Erwärmung und CO2-Entzug (Algen) beim Austritt von Quellen, häufig
Inkrustation von Pflanzen und anderen Organismen (Schnecken)
1
Nutzen Licht als Energiequelle
2. Bildungsräume für biogene Karbonate:
sehr weit verbreitet, überwiegend warme Klimazonen
geringer terrigener Eintrag
zu 95 % im marinen Milieu (Rest: 4% aride Seen, 1%
Süßwasserkalke)
Vorkommen:
marin:
1.
meist in großen, ausschließlich karbonatischen Einheiten
(Karbonat-Plattformen) - Verknüpfung von Riffkalken mit
Riffschutt- und Lagunen-Karbonaten (Stromatolithenkalke,
dichte Kalke) - Beispiel: Nördliche Kalkalpen
2.
als dünne Lagen in Schelfsedimenten (bei Stürmen vom
Strand umgelagert)
3.
als massige, landferne Schichtenfolgen (pelagische,
feinkörnige Kalke - z. B. Schreibkreide)
terrestrisch:
1.
in ariden Seen (meist wenig verschiedene Organismen, häufig
Stromatolithe)
2.
in humiden Gewässern (Ausfällung um Pflanzen aus kalkreichen
Gewässern)
Karbonate
Kalkrudit:
Kalkarenit:
Kalksiltit:
(Mikrit
> 2 mm
(entspricht Psephit)
0,063 – 2 mm
(entspricht Psammit)
< 0,063 mm (entspricht Pelit)
<0,004 mm)
Folk-Klassifikation
2. Weitere Ausfällungsgesteine
Anorganisch
Eisenoxide & Manganoxide
Sumpf- und See-Erze
-
Lösung des Eisens durch Komplexbildung mit
Huminsäuren (braune Wässer)
-
Ausfällung bei Änderungen der pH-Werte und
Redoxverhältnisse
oolithische Eisenerze
-
flachmariner Bereich
-
Abscheidung aus eisenhaltigen Lösungen durch
Kontakt mit dem Meerwasser (Salze)
Kieselgesteine
-
Kieselsinter (Geysirite)
-
Kieselschiefer (submariner Vulkanismus)
Biogene Kieselgesteine
- Kieselschiefer/Radiolarit: sehr festes, splittrig brechendes
Kieselgestein, meist schwarz, rot oder grün, häufig
laminiert, besteht aus den umkristallisierten SiO2Gehäusen von Amöben (Radiolarien, selten als
kleine Punkte erkennbar)
- Kieselgur/Diatomit: weißes bis hellgraues, poröses Sedimentgestein
aus den Gehäusen von Kieselalgen,
leicht zu verwechseln
mit Kreide (HCl-Test!), häufig mit Resten von Landpflanzen und
Süßwasserfischen)
- Spiculit/Kieselkalk: kalkiges, sehr hartes, splittrig brechendes
Gestein, meist hell gefärbt, häufig mit Kieselknollen
("Feuersteine") und Schwammresten, besteht aus
feinkörnigem Kalkstein und den Skelett-Elementen
(SiO2-Nadeln) von Kieselschwämmen
Vorkommen:
marin:
- Tiefsee: roter Tiefseeton z. T., Radiolarienschlamm
in heutigen Ozeanen, fossil: pelagische TiefseeSedimente unter der CCD (Kalk-Kompensationstiefe)
abgelagert
- Schelf: Spiculite, meist mit Coccolithenkalk vermischt
terrestrisch:
- Seen im humiden Klimabereich, häufig mit vulkanischer
Tätigkeit verknüpft (SiO2-Angebot in Hydrothermen):
Diatomite und Kieselgur
3. Kaustobiolithe
1. Kohlen
Inkohlung:
Zellulose ==> Torf ==> Braunkohle ==> Steinkohle ==> Anthrazit
Wassergehalt: <========================================
Corg-Gehalt: ========================================>
Druck:
========================================>
Temperatur: ========================================>
Alter:
--------------- kein Einfluss -------------------------------------
Torf
Braunkohle
Steinkohle
Anthrazit
abgestorbenes, nicht
verwestes
Pflanzenmaterial,
stark wasserhaltig
und porös, braun
oder schwarz,
Faserstruktur
gelblich bis braun,
meist dicht, leicht,
brauner Strich,
pflanzliche Strukturen selten sichtbar
schwarz, häufig
glänzend, leicht,
schwarzer Strich,
vielfach geschichtet
schwarz, starker
Glanz, leicht,
farbloser Strich,
Schichtung nur
selten sichtbar
Voraussetzungen:
1. Landpflanzen (erst seit 370 Ma gibt es Kohlen)
2. humides Klima (große Menge an Pflanzenmaterial, Grundwassersättigung des
Bodens verhindert Zersetzung)
3. rasche Einbettung unter Sauerstoff-Abschluss (Moor)
4. Überdeckung mit anderen Sedimenten
Vorkommen:
1) terrestrisch/limnisch: Flussläufe (Auen), See-Ufer (intramontane Becken); flache,
nasse Ebenen ohne klastische Sedimentation
rezent: deutsche Mittelgebirgs-Moore, Nord-Deutschland, Westsibirien, Nordkanada,
fossil: Nordböhmische Braunkohlen, Zittauer Becken, karbonische Steinkohlen des
Erzgebirgischen Beckens
2) paralisch = im Grenzbereich zwischen Land- und Meer: flache Küstenebenen mit
hohem Grundwasserstand
rezent: Everglades in Florida,
fossil: karbonische Steinkohlen Europas und Nordamerikas, tertiäre Braunkohlen Lausitz,
Nordsachsen, Kölner Bucht
2. Schwarzpelite und Erdöl
- Schwarzpelite: meist schwarz oder braun gefärbte, feinkörnige
Gesteine, frische Bruchstellen mit bituminösen Geruch, teilweise
brennbar! - Beispiele: Kuckersit aus Estland, Kimmeridge-clay aus
Großbritannien
- Erdöl/Asphalt/Ozokerit: organische Verbindungen, die aus Ölschiefern
bei der Diagenese frei werden und in andere (poröse) Gesteine
abwandern (Erdöl), an der Erdoberfläche findet Fraktionierung durch
Abgabe der leichtflüchtigen Verbindungen statt (Ozokerit= gelbes
Erdwachs; Asphalt: schwarzes, geruchloses Endprodukt)
Entstehung und Vorkommen:
Ölschiefer:
überwiegend klastische Gesteine mit hohen Gehalten an
organischen Kohlenstoff (leichtflüchtige Verbindungen)
marin, organische Substanz stammt aus tierischem Plankton
(Eiweiße und Fette) - grundlegender Unterschied zu Kohlen
(Kohlehydrate - Zellulose & Lignin)
Voraussetzung: reduzierende Bedingungen am Meeresboden und
im einbettenden Sediment (euxinische Fazies)
Erdöl:
Erdöl-Muttergestein (Ölschiefer)
Erdöl-Speichergestein (meist poröser Sandstein oder poröses
Karbonatgestein)
- fast zu 100% aus marinen Ablagerungen der Kontinentalschelfe
- meist Nebenmeere mit eingeschränkter Wasser-Zirkulation
- erst mit der Entstehung des Planktons (spätes Präkambrium - vor 600
Ma)
- überwiegend in Meeren mit guter Nährstoff-Versorgung (upwellingGebiete)
- leichte Abwanderung und Zerstörung der organischen Substanz bei der
Diagenese