Wolfhard Wimmenauer Zwischen Feuer und Wasser Gestalten und
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Wolfhard Wimmenauer Zwischen Feuer und Wasser Gestalten und Prozesse im Mineralreich Inhalt Vorwort Dank Zur Einführung 11 12 13 1. Das Eis. Wasser in mineralischer Form Eis - auch ein Mineral? Kristallisation vor unseren Augen Kristallisation aus dem Gaszustand Eisbildung aus Wasser Das Gefrieren salzhaltiger Wässer Eis leichter als Wasser - ein ungewöhnliches Verhältnis Druckschmelzung und Wiedergefrieren Ein Lawinenerlebnis Plastisches Verhalten des Eises Erosions- und Transportleistung des Eises Eiszeiten Der Mineralkörper der Erde in Bewegung Kristallformen des Eises Sensibilität der kristallinen Gestaltung Harte winterliche Erfahrungen Die Metamorphose des Schnees zum Gletschereis Die Begegnung des Eises mit dem Licht Lichterscheinungen am atmosphärischen Eis . . . Atmosphärisches Eis und die Entstehung der Gewitter 15 15 16 18 18 19 20 20 21 22 22 23 23 24 25 27 28 28 3. 31 2. Steinsalz. Das zum Wasser strebende Mineralische Mineralbildung aus dem Wasser Lebensnotwendiges Salz Lebensfeindliches Salz Salz als Symbol und Urbild Vorkommen und Bildungsweise des Steinsalzes . Zum Wasser strebende Salze Wasser in fester Form - und doch nicht Eis . . . . Bildungsbedingungen großer Salzlager Drei Grundprozesse der Mineralbildung aus dem Wasser Salzgesteine in Bewegung - Salzstöcke und Salzgletscher Künstliche Hohlräume in Salzgesteinen Kristallformen des Steinsalzes Gesetzmäßige Spaltbarkeit als Kriterium innerer Kristallinität Besondere Wachstumsformen von Salzkristallen Struktur der Kristalle im atomaren Bereich . . . . Das Kristallgitter des Steinsalzes Die Oberfläche wachsender Kristalle Baufehler in Kristallen Flüssigkeitseinschlüsse in Salzmineralen Proben uralten Wassers? Knistersalz und Gasausbrüche Salzstöcke als Endlager radioaktiver Abfälle . . . . Das Wunder des Tausalzes Eis und Salz als Kältemischung Begleiter des Steinsalzes - die Vielfalt der Salzminerale Das Tote Meer als Beispiel eines kontinentalen Salzsees Der Natronsee in Tansania 34 34 35 36 37 38 38 39 40 41 43 44 44 45 46 46 47 48 50 51 52 53 53 54 55 56 Salpeter, Salmiak und der Kreislauf des Stickstoffs Minerale als Stationen im Kreislauf der irdischen Substanzen Geochemische Kreisläufe Allgemeine Charakterisierung des Salpeters . . . . Stickstoffminerale Die Salpeterwüste in Chile - die extremste Wüste der Erde 59 59 60 61 61 Inhalt Der Salmiak Das Erdinnere als Ursprung der Atmosphäre Der Kreislauf des Stickstoffs auf der Erde 63 64 65 4. Calcit und Aragonit. Karbonatminerale und die Entwicklung der Erdatmosphäre Allgemeine Charakterisierung der Substanzen Der Calcit - das formenreichste Mineral Kristalline Formen durch Zertrümmerung Aragonit - eine andere kristalline Form des Calciumkarbonates Die Bildung der »Kalkminerale« Calcit und Aragonit a) Mineralbildung aus heißen Tiefenwässern b) Kalkkristallisation aus kalten Wässern . . . Kalkgesteine Der Karst - die charakteristische Landschaftsform des Kalkgesteins Der Formenschatz des Höhlenkalkes Wechselbeziehungen zwischen Gewässern, Atmosphäre und den Kalkbildungen der Lithosphäre Kalkbildung durch Lebewesen Berechnungen und Bilanzen des KohlendioxidHaushaltes Kalkbildung, Leben und Weltsicht 67 68 71 72 72 72 74 75 75 77 79 81 82 83 5. Die Auseinandersetzung des Lichtes mit Kristallen Einige Grundphänomene der Kristalloptik Die Brechung des Lichtes Weiße Minerale Schwarze Minerale Weiteres über das Verhalten des Lichtes in Kristallen 84 85 85 86 86 Doppelbrechung des Lichtes im Calcit Ein Exkurs über das polarisierte Licht Wahrnehmung des polarisierten Lichtes ohne Hilfsmittel. »Haidingers Büschel« . . . . Die Polarisation des Himmelslichtes Cordierit als nautisches Instrument der Wikinger Bienen orientieren sich am polarisierten Himmelslicht Ursachen der Polarisation des Himmelslichtes Ein Experiment mit zwei Spiegeln und einem Kristall Das Polarisationsmikroskop des Mineralogen Mineralische Augenlinsen Leuchtende Minerale 6. 86 87 89 90 91 91 92 93 94 94 96 Biominerale. Mineralbildungen der Lebewesen Zur Sprachregelung Material, Formen und Funktionen Kristalle in Pflanzenzellen Kristallisierte organische Stoffe »Verkalkungs«-Erscheinungen in und an Pflanzen Kieselausscheidungen niederer Pflanzen Kieselausscheidungen höherer Pflanzen Pflanzliche Kieselbildungen als Instrumente zur Abwehr - die Brennhaare der Brennessel Die Kieselskelette der Radiolarien Strontiumsulfat als Skelettsubstanz der Acantharier - eine mineralische Extravaganz Symmetrie der Radiolarienskelette und der Kristalle Gesteine aus Radiolarienskeletten Kreide - ein Gestein aus Kalkbildungen einzelliger Lebewesen 98 98 100 101 101 102 103 103 104 105 106 107 108 Inhalt Die Handhabung mineralischer Substanz durch die Foraminiferen Korallen und Korallenriffe Muschelschalen und Schneckengehäuse Organische Stoffe bestimmen die Kristallbildung Perlen - Substanz, Bau und Eigenschaften . . . . Kalkbildung durch Lebewesen in kalkfeindlichem Milieu Kristallbildungen der Seeigel und Seelilien . . . . Skelettkörper der Seegurken Eigenbestimmung und Fremdbestimmung der Form kristalliner Körper Immerwährende Wachstumsfähigkeit der Kristalle Mineralisierung und Ent-Mineralisierung der Krebspanzer Unsere Knochen Minerale der Zähne Minerale und die Orientierung im Schwerefeld Eischalen Streß bei der biologischen Mineralbildung . . . . Die Feinstruktur der Eischale Fehlsteuerung der Eischalenbildung und das Aussterben der Dinosaurier Gehirnsand Krankhafte Mineralbildungen im Körper Mineralische Aspekte der Viren 108 110 112 114 116 118 118 119 133 134 134 135 137 137 138 139 120 8. 121 121 122 123 124 125 126 126 127 127 128 129 7. Die Feldspäte. Mineralische Grundlagen des Lebens Feldspat, Quarz und Glimmer - die Mineralkomponenten des Granits Feldspäte - Hauptminerale der Erdkruste . . . . Kosmischer Feldspat Die Mineralarten der Feldspatfamilie Spaltbarkeit und Zwillingsbildungen der Feldspäte - Kriterien zu ihrer Identifizierung Innerer Bau der Feldspatkristalle Magmatische Kristallisation - Mineralbildung aus der Schmelze Der Porphyr Feldspat-Riesenkristalle Ein Exkurs über magmatische Gläser Farbige Feldspäte Die Verwitterung der Feldspäte Verbleib und weitere Funktionen der FeldspatVerwitterungsprodukte Chemische Prozesse bei der TonmineralVerwitterung der Feldspäte 130 130 130 130 131 132 Quarz. Die Beständigkeit des Mineralischen Selbstbehauptung Vom Granit zum Seesand Quarzriffe und Teufelsmauern Bergkristalle Flüssigkeits- und Gaseinschlüsse in Bergkristallen Symmetrie der Bergkristalle Idee und Wirklichkeit »Sternbilder« der Kristalle Landschaftsgebundene Kristallformen Gwindel Bergkristalle als Repräsentanten des kristallinen Zustandes der Materie Rechts- und Linksquarze Intimere Bewandtnisse der Rechts- und LinksGegensätzlichkeit von Quarzkristallen. Enantiomorphie als allgemeines Naturphänomen Zwillingskristalle des Quarzes Farbige Quarzkristalle Quarzbildung bei niedrigen Temperaturen . . . . Nochmals: die immerwährende Wachstumsfähigkeit von Kristallen Tödlicher Quarzstaub Wässerig-mineralische Übergänge: der Opal und seine Entwicklung 141 141 141 142 142 144 144 146 146 147 148 148 150 151 152 153 153 154 8 Inhalt Opalbildung vor unseren Augen Edelopal - Feinstruktur und Farbigkeit Chalcedon Die Bildung der Achate Fossile Wasserwaagen Feuerstein, Hornstein, Jaspis, verkieseltes Holz 155 157 157 158 159 159 9. Glimmer und Tonminerale. Katalyse und Synthese an der Oberfläche von Mineralen Ausbreitung in die Fläche Glimmer in gewöhnlichen Gesteinen Das Vermiculit-Phänomen Tone und Tonminerale - die äußerste Steigerung der Flächigkeit Wasseraufnahme und -speicherung in Tonen Die Oberflächen der Tonminerale Struktur und Eigenschaften Der Tongeruch Tonsedimente der Meere Mineralstoffe im Fluß- und Meerwasser Die Entgiftung des Meerwassers Organische Stoffe in der unbelebten Natur . . . . Mineralisch-organische Beziehungen im Vorfeld des Lebens Kohlenhydratbildung als Beispiel der katalytischen Synthese auf Kaolinit Die Entstehung der Tonminerale Vegetation und Tonmineralbildung Ein mineralisch-organisches Mischwesen Die Erfindung des Tonbrennens - ein entscheidender Schritt in der Kulturgeschichte Mineralische Prozesse beim Tonbrennen Rückblick auf die Tonminerale in ihren natürlichen Zusammenhängen 160 160 160 161 163 163 165 165 166 166 167 167 168 170 170 171 172 172 173 10. Olivin und Pyroxene. Frühe Mineralbildungen im Planetensystem Der Erdmantel 174 Die Pyroxene - Charakterminerale der Basalte 174 Der Olivin - ein Hauptmineral des Erdmantels 174 Chrysolith - Olivin in Edelsteinqualität 176 Olivin in außerirdischen Gesteinen 177 Die ersten Minerale des Sonnensystems 177 Organische Substanzen in Meteoriten 178 11. Der Granat. Die Tragfähigkeit des Mineralischen »Schwere Minerale« Farbige Minerale Die Granate - eigentlich eine ganze Mineralfamilie Edle Granate Kristallformen der Granate Kristallisation unter erschwerten Bedingungen Die Tragfähigkeit des Mineralischen Minerale unter sich Metamorphe Gesteine 179 179 180 180 181 181 182 183 185 12. Hämatit. Mineralbildung im Wirkungsbereich des atmosphärischen Sauerstoffs Rote Erde Hämatitgesteine alter geologischer Formationen und ihre Probleme Haben Algen die Bildung der Eisensteine verursacht? Grüne Pflanzen, Sauerstoff und farbige Minerale Eigenschaften und Formen des Hämatits Artenvielfalt und Artenarmut der Minerale im Erdkörper 186 186 187 188 190 190 Inhalt 13. Magnetit - das Richtungsgedächtnis der Gesteine Frühe Wahrnehmungen an magnetischen Mineralen Der Erdmagnetismus - Reminiszenz alter kosmischer Kraftfelder Die Veränderlichkeit des irdischen Magnetfeldes Erdmagnetische Tiefenerkundung Sonnenwind, magnetische Stürme und elektrische Erdströme Der Magnetit als Richtungsgedächtnis der Gesteine Vorkommen und Eigenschaften des Magnetits Magnetit als mineralisches Werkzeug der Käferschnecken Magnetit als Orientierungshilfe für Lebewesen 192 192 209 210 210 211 211 213 193 193 194 194 196 197 197 14. Metallische Minerale. Eisen, Gold und andere Bedingungen der Bildung metallischer Minerale Eisen im Zentrum der Erde Außerirdisches Eisen Minerale und Strukturen der Eisenmeteorite . . Interpretation der Strukturen des meteoritischen Eisens Meteorite als Zeugen kosmischer Katastrophen Die Eisenmeteorite von Sichote Alin ein »Fallbeispiel« Metallisches Eisen in Gesteinen der Erdkruste Ein Mineralfund und seine Folgen Goldrausch Rheingold Die Seltenheit des Goldes Sammlung, Sonderung und mineralische Manifestation seltener Elemente Formen und Eigenschaften des Goldes Gold in Pflanzen Pflanzen als Sammler und Anzeiger von Metallen Silber, Kupfer, Quecksilber und Platin Analogien und Unterschiede zum Gold . . . Das Rätsel der Silberlocken Rückblick 198 198 198 199 201 201 202 203 204 205 206 207 207 15. Der Pyrit - harmonische Gestaltung aus gegensätzlichen Elementen Die Formen Die Fünfersymmetrie bei Kristallen - ein Gebot und seine Umgehung Vielfalt der Kristallgestalten des Pyrits Die Eigenschaften Die Entstehung Bakterien als Mineralbildner Der Zerfall Pyrit verursacht Selbstentzündung von Kohle Pyrit als Indikator früher Zustände der Atmosphäre Pyrit im Wechsel der Oxidations- und Reduktionsprozesse an der Erdoberfläche Andere Sulfidminerale Lichtempfindliche Minerale Realgar und Zinnober 214 215 216 216 217 218 219 222 222 222 223 223 224 16. Der Schwefel - Repräsentant des brennbaren Mineralischen Die Oberfläche des Jupitermondes Io eine Welt aus Schwefel Vulkanischer Schwefel auf der Erde Schwefelbildung durch Bakterien Formen und Eigenschaften des Schwefels . . . . Strukturen des Schwefels eine Choreographie der Atome 225 225 226 227 229 10 Inhalt 17. Kohlen. Übergang von belebter zu mineralischer Substanz Die Inkohlung Entstehung der Kohleflöze Fossile Wälder Stufen der Kohlebildung: Torf Stufen der Kohlebildung: Braunkohle Stufen der Kohlebildung: Steinkohle Flüchtige Bestandteile der Kohlen Gefährliche Gase Selbstentzündung der Kohle Kohle schafft Atemluft 230 230 230 231 231 231 233 235 235 236 18. Der Einzige. Formen, Eigenschaften und Herkunft des Diamanten »Der krystallisierte Kohlenstoff« Die Kristallformen Unvergänglichkeit des Diamanten? Die Entdeckung der südafrikanischen Diamanten - fast ein Märchen Herkunft aus der Tiefe Diamant - ein Hochdruckmineral Die Erscheinung des Diamanten im Licht Der Brillantschliff Farbige Diamanten Lumineszenz des Diamanten Wasserabweisung des Diamanten eine Chance bei seiner Gewinnung 238 238 238 239 240 240 241 241 242 243 243 19. Radioaktivität und das Altern der Minerale Radioaktivität - ein Motor des geologischen Geschehens Radioaktive Minerale Strahlenschäden an Mineralen Bestrahlungsverfärbung im Flußspat Altersbestimmungen an Mineralen 245 245 246 246 247 Ein natürliches Kernkraftwerk die Uranlagerstätte von Oklo Die Wirkung der Radioaktivität auf organische Stoffe 248 250 20. Rückblick Verdichtung, Gestaltung, Verwandlung a) Die Mineralbildung aus Gasen b) Die Mineralbildung aus Flüssigkeiten . . . c) Die Mineralbildung aus Mineralen Das Bildhafte der Mineralbildung Das Vergehen der Minerale Wachstum, Altern und Verjüngung Kristallformen Kristallformen als »Sternbilder« Habitus und Tracht - empfindliche Kriterien für die Bildungsumstände der Kristalle . . . Mineralbildungen der Lebewesen Kristalle als Katalysatoren organischer Prozesse Minerale in Sinnesorganen Der Gang durch das Mineralreich eine Zusammenfassung Mineralische Stofflichkeit Die Artenvielfalt der Minerale Das Verhältnis der Minerale zum Wasser Das Verhältnis der Minerale zur Atmosphäre Das Verhältnis der Minerale zum Leben Das Verhältnis der Minerale zum Licht 251 251 251 251 252 252 253 253 253 Literatur 263 Register 271 254 254 254 255 255 258 258 258 259 260 260
