Allgemeines zur Mineralogie / den Mineralen

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Mineralgenese (stark vereinfachte Übersicht)
Allgemeine Termini:
Paragenese = typische, weil gesetzmäßige Mineralvergesellschaftung
Assoziation = zufällige Mineralvergesellschaftung
Akzessorien = weit verbreitete, aber in Gesteinen nur in geringen Konzentrationen vorkommende
Minerale (Gegensatz zu Hauptgesteinsbestandteilen)
genesekritische Minerale = Minerale, welche nur in einem relativ schmalen Bildungsbereich entstehen
(auch Faziesanzeiger)
Bsp.: Diamant, Coesit für HP-HT
Bsp.: Sylvin für Evaporite
Bsp.: Auripigment (As2S3) für niedrigstthermale Hydrothermen
Durchläuferminerale = Gegensatz zu oben: Minerale, die in sehr vielen Bildungsbereichen entstehen
bzw. vorkommen
Bsp.: Quarz (liquidmagmatisch, pegmatitisch, pneumatolytisch, hydrothermal, biogen,
metamorph, etc.)
1. Magmatische Mineralbildung
Magma = glutheiße Schmelze, meist silikatisch (auch karbonatisch oder sulfidisch)
Lava = unter Entgasung an die Erdoberfläche ausfließendes Magma
Vereinfachtes Schema magmatischer
Mineralbildungsmilieus
Abb. aus Rösler, Lehrbuch der Mineralogie
1.a Liquidmagmatische Bildungen = Phasen entstehen direkt aus dem (flüssigen) Magma
Bezug zur Auskristallisation der Hauptmenge des Magmas:
Frühkristallisate – Hauptkristallisate – Spätkristallisate
Frühkristallisate: wichtige Akzessorien z.B. Zirkon (ZrSiO4), Magnetit (Fe3O4), Chromit,
(FeCr2O4), Spinell (MgAl2O4), Apatit (Ca5[PO4]3F)
Hauptkristallisate:
Plutonite = Tiefenbildungen, langsame Abkühlung
Vulkanite = oberflächennahe oder extrusive / eruptive Bildungen
Hauptgemengteile, welche aus
silikatischen Schmelzen auskristallisieren (in Abhängigkeit von
SiO2- und Alkaligehalt)
Abb. aus Rösler, Lehrbuch der
Mineralogie
Liquidmagmatische Lagerstättenbildungen:
(gravitative) Kristallisationsdifferentiate = Absaigern von früh
Ausgeschiedenen kristallinen Komponenten
Bsp.: Chromit (Cr), Ilmenit (Ti), Titanomagnetit (Ti)
Liquidationsdifferentiate = Bildung von sulfidreichen Teilschmelzen
Bsp.: Pyrrhotin (Fe), Pentlandit (Ni), Chalkopyrit (Cu)
Diamantlagerstätten!
Spätkristallisate: Pegmatite = aus (meist silikatischen) Restschmelzen entstandene Bildungen;
langsame Abkühlung bewirkt Riesenkörnigkeit; Bildung um 600–400 °C als Gänge oder Schlieren
in granitischen Gesteinen
Pegmatitische Lagerstättenbildungen:
- Quarz, Feldspäte
- Erze: REE; Nb, Ta, Th, Li, Be
- Edelsteinminerale: z.B. Beryll, Topas, Turmaline, Spodumen
1.b Postmagmatische Bildungen = Phasen entstehen aus Fluida (Gasen und/oder Flüssigkeiten), die aus
dem Magma entwichen sind bzw. sich aus diesem entwickelt haben
Pneumatolyte = überkritische Fluida; gebildet aus leichtflüchtigen Komponenten, welche
in der liquidmagmatischen Kristallisation nicht in Minerale eingebaut werden konnten;
chemisch sehr aggressiv („verdünnte Säuren“: z.B. F, BO3, Cl); Mineralabscheidung um
550–374 °C
[ACHTUNG: in neuerer Literatur werden Pegmatite und Pneumatolyte oft nicht mehr
getrennt behandelt]
Pneumatolytische Lagerstättenbildungen:
Kassiterit (Sn), Wolframit (W), Scheelit (W), Molybdänit (Mo)
(als Imprägnationsbildungen oder Ganglagerstätten)
Hydrothermen = (auch hydrothermale Lösungen) mineralstoffbeladene wässrige
Lösungen, flüssig, bis max. 374,15 °C warm allgemeine Unterteilung nach
Bildungstemperaturen
katathermal
374 – 300 °C
mesothermal 300 – 200 °C
epithermal
200 – 100 °C
telethermal
<100 °C
Hydrothermale Lagerstättenbildungen:
- intrakrustal: Ganglag., Imprägnationslag., Verdrängungslag. (z.B.
Ag, Au, Cu, Zn, Pb, auch Mo)
- epikrustal: z.B. submarin-hydrothermal-sedimentär (Fe, Pb, Zn, etc.)
2. Metamorphe / metamorphogene Mineralbildung
Metamorphose = Umwandlung (eines Minerals in ein anderes etc.)
Arten: Regionalmetamorphose = meist durch tektonische Absenkung; charakterisiert durch hohen
Druck und hohe Temperatur
Sonderfall: druckbetonte Metamorphose bei Subduktion
Kontaktmetamorphose = meist in der Nähe von Intrusionen; charakterisiert vor allem durch
Temperaturerhöhung
weitere Typen:
- Schockmetamorphose (z.B. Impaktereignisse)
- Dynamometamorphose / Dislokationsmetamorphose
Metasomatose = Metamorphose mit Zu- und/oder Abfuhr chemischer Komponenten chem.
Verdrängung, z.B. Greisen, Skarne, Pseudomorphosen
Beschreibung des Metamorphosegrades: Faziesgruppen
Wichtige Faziesbereiche (Auswahl)
Abb. aus Baumann et al., Einführung in die Geologie und Erkundung von Lagerstätten
Metamorphe/metamorphogene Lagersträtten:
- metamorphogene Bildungen: durch Metamorphose entstandene bzw.
angereicherte Minerale
Bsp.: Skarne (Überprägung karbonatischer Gesteine) mit Pb, Zn,
Fe, …
- metamorphisierteBildungen: Überprägung vorhandener Mineralanreicherungen
Bsp.: Eisenquarzite
Bsp.: Graphit als metamorphisierter Kaustobiolith
(Kaustobiolithe = brennbare, aus Organika zus. Sedimente)
3. Sedimentäre Bildung
3.a Klastische Sedimente
Klastika (auch klastische Sedimente) = Material, das aus der mechanischen Zerstörung anderer
Gesteine stammt (nach dem griechischen klasto = gebrochen, abgebrochen)
z.B. Muskovit, Quarz, u.v.m.
Restit = nach Abtransport bzw. Verwitterung der übrigen Komponenten am ursprünglichen Ort
übrigbleibender unverwitterter Rest
Seifen = sekundäre sedimentäre Mineralanreicherungen
z.B. Zirkon, Rutil, Ilmenit, Hämatit, ev. Xenotim
Lagerstätten der mechan. Verwitterung:
Bsp.: Edelmetalle in Seifen (Pt, Au)
Bsp.: Schwermineralseifen (Sn, Zr, Ce; auch Diamant)
3.b Chemisch-biogene Sedimente
3.2.1. Karbonat-Sedimentite
z.B. Calcit Dolomit etc.
3.2.2. Evaporite (sulfatische und halogenidische Sedimentite)
z.B. Gips Anhydrit Halit, Sylvin (Baryt)
3.2.3. Weitere: kieselige Sedimentite, Phosphatsedimentite, Al-reiche Verwitterungsbildungen,…
z.B. Goethit (Limonit) Kaolonit Opal (organogen z.B. Radiolarit)
Apatit (Phosphorite), Anhydrit (diagenetisch aus Gips)
(Diagenese = niedrigstgradige Metam.; Verfestigung von Lockersed.)
Lagerstätten der chem. Verwitterung
- in situ (ohne Transport)
Bsp.: Laterite (Fe), Bauxit (Al), Kaolin, Hydrosilikate (Ni)
Bsp.: Oxydations- und Zementationszone (Edel- und
Buntmetalle)
- mit Transportweg
terrestrisch-limnische Sedimente (Buntmetalle, Ag, U)
marine Sedimente (Limonit/Hämatit, Fe-Chlorite)
- Biolithe (Metallsulfide durch Bakterien, z.B. Kupferschiefer)
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