V16

Kapitel 16
Gesteine
16.1
16.2
16.3
16.4
16.5
Teilgebiete der Mineralogie
Gesteinskreislauf
Magmatite
Geochemie
Mineralische Rohstoffe
Teilgebiete der Mineralogie I
(ohne Kristallographie)
• Die Petrologie (Gesteinskunde) widmet sich Mineralbestand, Gefüge, Chemismus, Genese und Vorkommen der
Gesteine. ( Der Begriff Petrographie ist enger gefaßt.)
• Die Geochemie untersucht die Verteilung der chemischen
Elemente und Isotope in den Mineralen und Gesteinen.
• Die Lagerstättenkunde widmet sich Bildung, Verteilung,
Prospektion und Exploration von Lagerstätten.
Teilgebiete der Mineralogie II
(ohne Kristallographie)
• Die spezielle Mineralogie umfaßt die Mineralsystematik.
• Industrielle Anwendungen sind Gegenstand der
technischen/angewandten Mineralogie.
• Die Biomineralogie behandelt Vorgänge, bei denen
mineralische Stoffe in Lebewesen gebildet oder
abgeschieden werden (u.a. Korallen, Kieselalgen, Kakteen,
Nierensteine, Zähne, Asbestose, Sklerodermie)
Teilgebiete der Mineralogie III
(ohne Kristallographie)
• Die Archäometrie untersucht historische mineralische
Werkstoffe (u.a. Keramiken, Gläser, Münzen, Pigmente,
Schmuck).
• Die Meteoritenkunde beschäftigt sich mit Herkunft und
Zusammensetzung der auf die Erde treffenden
Himmelskörper.
• Die Gemmologie (Edelsteinkunde) umfaßt Methoden der
Bestimmung, Synthese, Gewinnung und Bearbeitung von
Schmucksteinen.
Der Kreislauf der Gesteine
Verwitterung
Magma
Aufschmelzen
Gesteinsgruppen
Nach ihrer Genese werden drei Gesteinsgruppen
unterschieden:
1. Magmatische Gesteine (Magmatite)
2. Sedimentgesteine
(Sedimentite)
3. Metamorphe Gesteine (Metamorphite)
65 Vol.%
8 Vol.%
27 Vol.%
Sie sind über den Gesteinskreislauf miteinander verbunden !
Gesteinsbildende Minerale
Von der IMA (International Mineralogical Association) waren
1990 ca. 3300 Minerale anerkannt. Nur wenige davon sind
häufig bzw. gesteinsbildend.
In der Erdkruste am häufigsten (in Vol.%) sind:
Plagioklas
Alkalifeldspat
Quarz
Pyroxene
Amphibole
Glimmer
39 %
12 %
12 %
11 %
5%
5%
Olivin
Tone (+ Chlorit)
Calcit (+Aragonit)
Magnetit (+Ti-Magnetit)
Dolomit
andere M.
3 %
4,6 %
1,5 %
1,5 %
0,5 %
4,9 %
(u.a. Granat, Disthen, Andalusit, Apatit, ...)
Gliederung der Erde
Erdkruste
Erdmantel
Erdkern
Vol.%
0,8
83,0
16,2
innerer Erdkern:
äußerer Erdkern:
unterer Erdmantel:
Übergangszone:
oberer Mantel:
Erdkruste:
Masse%
0,4
67,2
32,4
Dichte
2,8
4,5
11,0
Ø5,52
(g/cm3)
feste Fe-Ni-Legierung
flüssige Fe-Ni-Schmelze
MgO, FeO, Korund, Stishovit, (Perowskit)
zahlreiche Hochdruckmodifikationen: u.a.
Olivin (Mg1.8Fe0.2SiO4) in Spinellstruktur
Granat in Ilmenitstruktur
Peridotit-Zusammensetzung,
z.B. in Kimberlit-Pipes: 64 Vol.% Olivin
27 Vol.% Orthopxroxen
3 Vol.% Klinopyroxen
6 Vol.% Granat (Pyrop)
gesteinsbildende Minerale
Magmatite
Magmatite (auch. Eruptivgesteine, engl. igneous rocks) sind
Kristallisationsprodukte aus silikatischen (seltener sulfidischen,
karbonatischen) Schmelzen, dem sog. Magma.
Man unterscheidet zwei Arten:
Plutonite
(mittel- bis grobkörnige
Tiefengesteine)
und
Vulkanite
(feinkörnigere bis glasige
vulkanische Gesteine)
Magmatite
Helle Minerale/Gesteine nennt man felsisch.
Dunkle Minerale/Gesteine nennt man mafisch (Mafite),
z.B. Biotit, Amphibol, Pyroxen, Olivin.
Opake Minerale sind lichtundurchlässig,
z.B. Magnetit, Ilmenit.
Es gibt ca. 900 Gesteinsnamen für Magmatite.
Die Übergänge sind oft fließend.
Plutonite
Quarz
Dioritoide
Gabbroide
Anorthosite
Granitoide
Alkalifeldspäte
Q-A-P-F-Diagramm
(vereinfacht):
nach Streckeisen
1976 bzw. IUGS
Syenitoide
Plagioklase
Foidolithe
Foide: u.a.
Nephelin,
Leucit, Sodalith,
Nosean, ...
Vulkanite
Quarz
Basaltoide
Andesitoide
DaciRhyolitoide toide
Alkalifeldspäte
Q-A-P-FDiagramm
(vereinfacht):
nach Streckeisen
1976 bzw. IUGS
Trachytoide
Phono- Tephrilitoide
toide
Foiditoide
Foide
Plagioklase
Granit
Schriftgranit, runitische Verwachsung von Mikroklin als
Wirtskristall und Quarz, Bodenmais, Bayerischer Wald,
nach Matthes.
Magmatische Differentiationsreihe
basisch
intermediär
100
sauer
Quarz
Pyroxen
Vol%
Plagioklas
felsisch
Alkalifeldspat
Amphibol mafisch
Olivin
0
Biotit
Gabbro
Diorit
Granit
Basalt
Andesit
Rhyolith
Dreistoffsysteme
Hydrothermales Stadium
T = 400 - 100 °C
Beispiel - Erzgang
aus der Freiberger
Edlen
Braunspatformation:
Nebengestein: Gneis,
Zinkblende (schwarz),
Arsenkies (längsgestreift),
Quarzsäulen,
Rhodochrosit (zonar),
Bleiglanz (gekreuzt),
Kupferkies (punktiert)
und Calcit (weiß).
Geochemie
Teilgebiete
• Isotopengeochemie
•Geochronologie
• HauptelementGeochemie
• SpurenelementGeochemie
• REE-Geochemie
• Kosmochemie
• Umweltgeochemie
z.B. Radiocarbonmethode
(14C: 5700 a HWZ,
in Atmosphäre: 12C:14C=10:1)
Geochemie
Die 8 häufigsten chemischen Elemente der Erdkruste:
(nach B. Mason, Principles of Geochemistry)
O
Si
Al
Fe
Ca
Na
K
Mg
Masse%
Atom%
Volumen%
46,60
27,72
8,13
5,00
3,63
2,83
2,59
2,09
62,55
21,22
6,47
1,92
1,94
2,64
1,42
1,84
93,77
0,86
0,47
0,43
1,03
1,32
1,83
0,29
Mineralische Rohstoffe
Minerale finden als Roh- und Werkstoffe vielfältige
Anwendung.
Besondere industrielle Bedeutung haben sie :
• im Bergbau
• im Hüttenwesen
• in der keramischen Industrie
• in der Feuerfestindustrie
• in der Zementindustrie
• in der Baustoffindustrie
• in der optischen Industrie
• in der Düngemittelindustrie
• in der chemischen Industrie
• in der Schleifmittel- und Hartstoffindustrie
• als Werksteine
• als Schmuck- und Edelsteine.
Ende
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