Gesteinsbestimmung im Gelände
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Roland Vinx Gesteinsbestimmung im Gelände 4. Auflage Gesteinsbestimmung im Gelände Basaltische Tephraschichten, Teneriffa, Straße TF 24, ca. 4 km nordnordöstlich vom Observatorio del Teide Roland Vinx Gesteinsbestimmung im Gelände 4. Auflage Roland Vinx Hamburg ISBN 978-3-642-55417-9 ISBN 978-3-642-55418-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-55418-6 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Spektrum 4. Aufl.: © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Planung und Lektorat: Merlet Behncke-Braunbeck, Martina Mechler, Dr. Christoph Iven Satz: TypoStudio Tobias Schaedla, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer-Verlag GmbH Berlin Heidelberg ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. (www.springer.de) Danksagung Während der Arbeit an den verschiedenen Auflagen der „Gesteinsbestimmung im Gelände“ habe ich in vielfältiger Weise Hilfe und Beiträge erhalten, für die mich an dieser Stelle bedanken möchte. Dr. Heinrich Kawinski (Grenzach) hat mit großer Sorgfalt die meisten Kapitel der ersten Auflage auf Fehler, Unklarheiten und Lücken durchsucht. Prof. Dr. Friedhelm Thiedig (Münster, Norderstedt) hat wertvolle Hinweise zur Verbesserung der dritten Auflage gegeben. Prof. Dr. Jochen Schlüter (Mineralogisches Museum der Universität Hamburg) hat mit großer Geduld Mineralproben für Fotos aus den Tiefen der Sammlungen zur Verfügung gestellt und dabei vielfältigen Rat gegeben. Matthias Bräunlich (Hamburg) hat mir wichtige Proben von verschiedenen Rapakivigraniten überlassen, Jutta Solcher (Evendorf) ein Glazialgeschiebe aus Eklogit, Prof. Dr. Panagiotis Voudouris (Athen) ein Sortiment von Blauschiefern. Dipl.-Geologin Fiona Reiser (Passau) und Dipl.-Mineraloge Thomas Bisanz (Hamburg) haben die Endgestaltung eines Teils der Grafiken übernommen. Dr. Bernd Stütze und seine Mitarbeiterinnen Elisabeth Thun und Jutta Richarz (alle Hamburg) haben gesteinschemische Analysen von problematischen Vulkaniten angefertigt, Peter Stutz (Ham- burg) Gesteinsdünnschliffe. Für die Überlassung des Fotos 5.4 danke ich Dr. Kay Heyckendorf (Hamburg). Rat in Detailfragen, Führungen im Gelände, Anregungen und Literatur habe ich von vielen weiteren Experten, Kolleginnen, Kollegen und Freunden erhalten. Besonders gilt dies für Dr. Vladimír Cajz (Prag), Prof. Dr. Olav Eklund (Turku), Prof. Dr. Annette Eschenbach (Hamburg), Dr. Alf Grube (Flintbek), Prof. Dr. Dieter Jung (Hamburg), Prof. Dr. Anders Lindh (Lund), Prof. Dr. Eva-Maria Pfeiffer (Hamburg), vereidigter Natursteinsachverständiger Arthur Schröder (AS Arthur Schröder GmbH, NatursteinFachagentur, Hamburg), cand. mag. Per Smed (Kopenhagen) und Hans-Joachim Wohlenberg (Tornesch). Schließlich möchte ich Dr. Christoph Iven, Dr. Jens Seeling und Dipl.-Biologin Heidemarie Wolter (Spektrum Akademischer Verlag) für die freundliche und geduldige Betreuung früherer Auflagen danken. Entsprechendes gilt für Frau Merlet Behncke-Braunbeck und Frau Martina Mechler (Springer Spektrum) für die angenehme Zusammenarbeit bei der Entwicklung der vierten Auflage. April 2014 Roland Vinx Verzeichnis der Abkürzungen und Zeichen u Ab An BB BH CNMMN GPa Gew.-% IMA IUGS SCMR Vol.-% = = = = = = = = = = = = unbesetzte Position im Kristallgitter Albitkomponente in Plagioklas (Feldspat) Anorthitkomponente in Plagioklas (Feldspat) Bildbreite (Breite des insgesamt abgebildeten Bereichs) Bildhöhe (Höhe des insgesamt abgebildeten Bereichs) Commission on New Minerals and Mineral Names Gigapascal (Messgröße für Drucke; 1 GPa entspricht 10 Kilobar) Gewichtsprozent International Mineralogical Association International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks Volumenprozent Inhaltsverzeichnis Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Wissenschaftliche und praktische Bedeutung der Gesteinsbestimmung im Gelände: Methoden und Hilfsmittel . . . . . . . . . . . . . 5 2 Gesteine: Grundlagen . . . . . . 15 2.1 Gesteinsgruppen . . . . . . . . . . . . . 15 3 Gesteinsbildende Minerale 21 3.1 Diagnostisch wichtige Mineraleigenschaften . . . . . . . . Wichtige gesteinsbildende Minerale einschließlich Gesteinsglas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3.2 Gesteinsglas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quarz, andere SiO2-Modifikationen . . . . . . Feldspäte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Feldspatvertreter (Foide) . . . . . . . . . Zeolithe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glimmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amphibole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyroxene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Olivin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Melilith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Granat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Al2SiO5-Trimorphe: Andalusit, Sillimanit, Disthen . . . . . . . . . . . . . . . Staurolith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cordierit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Korund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wollastonit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Turmalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vesuvian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 36 37 38 42 52 56 56 63 71 80 83 83 85 86 87 88 89 89 90 Chlorit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pumpellyit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chloritoid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stilpnomelan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Serpentinminerale . . . . . . . . . . . . . . . Talk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrophyllit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tonminerale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prehnit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Skapolithe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lawsonit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Epidot. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zoisit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Titanit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Apatit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lazulith (Blauspat). . . . . . . . . . . . . . . Topas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zirkon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eudialyt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrochlor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Karbonatminerale: Calcit, Aragonit, Dolomit, Magnesit, Siderit, Ankerit Gips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anhydrit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Steinsalz (Halit) . . . . . . . . . . . . . . . . . Fluorit (Flussspat) . . . . . . . . . . . . . . . Baryt (Schwerspat). . . . . . . . . . . . . . . Graphit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Magnetit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chromit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ilmenit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hämatit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kupferkies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Molybdänglanz (Molybdänit) . . . . . Magnetkies (Pyrrhotin) . . . . . . . . . . Bleiglanz (Galenit) . . . . . . . . . . . . . . . Zinkblende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Goethit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Manganomelane . . . . . . . . . . . . . . . . . Gibbsit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diaspor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 91 92 92 93 94 94 95 97 98 98 98 98 100 101 102 102 102 102 103 103 106 107 108 108 109 109 110 110 111 111 112 113 113 113 114 114 115 116 116 116 Inhaltsverzeichnis VIII 4 Gesteine: Allgemeine Einführung . . . . . 4.1 Ursachen der Gesteinsvielfalt der Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klassifikation und Benennung von Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . Übersicht bestimmungsrelevanter Merkmale von Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 4.3 5.4.2 117 117 117 120 5 Magmatische Gesteine . . . . 127 5.1 5.2 5.2.1 5.3 Magmatismus . . . . . . . . . . . . . . . . Magma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Magmentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . Magmatische Fazies: Plutonite, Vulkanite, Subvulkanite, pyroklastische Bildungen, Ganggesteine, Hyaloklastite . . Makroskopische und Geländemerkmale von Vulkaniten . . . . . 128 5.3.1 5.3.1.1 Geologische Formen des Auftretens von Vulkaniten . . . . 5.3.1.2 Absonderungsformen und Inhomogenitäten von Vulkaniten und Subvulkaniten . . . . . . . . . . . . . . 5.3.2 Makroskopische und Geländemerkmale von Plutoniten . . . . . . 5.3.2.1 Geologische Formen des Auftretens von Plutoniten . . . . . 5.3.2.2 Absonderungsformen und Inhomogenitäten plutonischer Gesteine . . 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.4 5.4.1 Makroskopische und Geländemerkmale von pyroklastischen Bildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Makroskopische und Geländemerkmale von magmatischen Ganggesteinen . . . . . . . . . . . . . . . . Makroskopische und Geländemerkmale von Hyaloklastiten . . Gefüge von magmatischen Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . In Plutoniten und Vulkaniten gleichermaßen auftretende Gefüge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 129 5.4.3 5.4.4 5.5 5.6 5.6.1 5.6.2 130 132 5.6.3 5.6.4 137 140 5.7 5.7.1 5.7.2 141 5.7.3 144 145 145 146 147 Alteration von magmatischen Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klassifikation und Benennung von Plutoniten und Vulkaniten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gruppenzuordnungen und Anpassung an makroskopische Bestimmungsmöglichkeiten . . . Praktisches Vorgehen bei der makroskopischen Bestimmung von Magmatiten . . . . . . . . . . . . . . . 5.6.2.1 Plutonite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6.2.2 Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 140 Auf Vulkanite, Subvulkanite und Ganggesteine beschränkte Gefüge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Auf Plutonite beschränkte oder nur dort makroskopisch erkennbare Gefüge . . . . . . . . . . . . Übergänge zu metamorphen Gefügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7.4 5.7.5 5.7.7 5.7.8 5.7.9 151 156 157 160 163 168 168 169 QAPFM-Diagramm zur Bestimmung von Plutoniten und Vulkaniten . . . . . . . . . . . . . . . 170 Kumulat-Klassifikation basischer Plutonite (ergänzend zur IUGS-Klassifikation) . . . . . . . . . . 171 Plutonite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . Besonderheiten der makroskopischen Bestimmung von Plutoniten . . . . . . . . . . . . . . . . Granitische und verwandte Plutonite (Granitoide) . . . . . . . . . Dioritische Plutonite . . . . . . . . . . Gabbroide Plutonite . . . . . . . . . . . 5.7.5.1 Gabbroide Kumulatgesteine . . . . . . 5.7.5.2 Mikrogabbro, Dolerit, Diabas . . . . . 5.7.6 149 Syenitische und monzonitische Plutonite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Foiddioritische, foidgabbroide, foidsyenitische, foidolithische Plutonite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plutonische Karbonatite . . . . . . . Plutonische Ultramafitite . . . . . . 172 173 173 175 187 190 199 201 202 207 213 215 Inhaltsverzeichnis 5.8 5.8.1 5.8.2 5.10 5.10.1 5.10.2 5.10.3 Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vulkanite und Magma . . . . . . . . . Besonderheiten der makroskopischen Bestimmung von Vulkaniten . . . . . . . . . . . . . . . . Paläovulkanitische Gesteinsbenennungen . . . . . . . . . . . . . . . . . Basaltische und basaltartige Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Andesitische Vulkanite . . . . . . . . Rhyolithische und dacitische Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trachytische und latitische Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phonolithische Vulkanite . . . . . . Tephritische Vulkanite . . . . . . . . . Foiditische Vulkanite . . . . . . . . . . . Ultramafische Vulkanite . . . . . . . Vulkanische Glasgesteine . . . . . . Pyroklastische Ablagerungen und Hyaloklastite . . . . . . . . . . . . Spezifische Ganggesteine . . . . Aplite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pegmatite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lamprophyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Sedimentgesteine . . . . . . . . . . 6.1 Gefüge, Struktur und Textur von Sedimentgesteinen . . . . . . Klassifikation der Sedimentgesteine . . . . . . . Klastische Sedimentgesteine Benennung klastischer Mischsedimentite . . . . . . . . . . . . . Konglomerat, Brekzie, Kies, Steine, Blöcke (Psephite) . . . . . . . Sand, Sandstein, sandsteinartige Sedimentite (Psammite) . . . . . . . 5.8.3 5.8.4 5.8.5 5.8.6 5.8.7 5.8.8 5.8.9 5.8.10 5.8.11 5.8.12 5.9 6.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.3.1 Sand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.3.2 Sandsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.4 Schluff, Schluffstein (Pelite) . . . . 6.3.5 6.3.6 Ton, Tonstein, Schieferton (Pelite, Mud, Mudstone) . . . . . . . Siliziklastische Sedimentite besonderer Entstehung . . . . . . . . IX 219 220 221 223 224 232 6.4 6.7.2 Karbonatische Sedimentgesteine . . . . . . . . . . . . Kalkstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dolomit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mergel, karbonatisch-tonige Mischgesteine . . . . . . . . . . . . . . . . . Evaporite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sedimentäre Phosphatgesteine . . . . . . . . . . . . Nichtklastische SiO2-Sedimentite . . . . . . . . . . . . . Radiolarit (Kieselschiefer, Lydit) . . . . . . . . . . Kieselgur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 341 6.8 Sedimentäre Fe-Gesteine . . . . 341 6.9 Konkretionäre Bildungen . . . . 343 6.10 Kohlen und verwandte Bildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.5 6.6 6.7 236 6.7.1 240 242 244 245 247 248 313 314 329 331 333 339 339 251 259 259 260 262 7 7.1 265 272 274 276 280 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.2 281 288 289 293 302 7.2.1 7.2.2 303 7.2.3 308 Metamorphe Gesteine der kontinentalen und ozeanischen Erdkruste . . . . Gefüge, Struktur und Textur von metamorphen Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kornbezogene Gefüge (Struktur) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Gesteinsbezogene Gefüge (Textur) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benennung metamorpher Gesteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spezifische kontaktmetamorphe und verbrennungsmetamorphe Gesteine . . . . . . . Kontaktmetamorphite aus pelitischen und psammitischpelitischen Edukten . . . . . . . . . . . Kontaktmetamorphite aus karbonatischen und karbonatischsilikatischen Edukten . . . . . . . . . . Kontaktmetamorphite aus basischen Eduktgesteinen . . . . . . 353 362 366 371 373 375 378 379 Inhaltsverzeichnis X 7.3 7.3.1 Regionalmetamorphe Gesteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regionalmetamorphite aus pelitischen, psammitischpelitischen und sauren magmatischen Edukten . . . . . . . . 7.3.1.1 Subgrünschieferfazies . . . . . . . . . . . Tonschiefer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.1.2 Grünschieferfazies . . . . . . . . . . . . . . Phyllit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.1.3 Sonderfälle saurer Metavulkanite: Hälleflinta und Leptit . . . . . . . . . . . Hälleflinta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leptit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.1.4 Amphibolitfazies . . . . . . . . . . . . . . . . Glimmerschiefer . . . . . . . . . . . . . . . . Gneis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.1.5 Granulitfazies . . . . . . . . . . . . . . . . . . Saurer und intermediärer Granulit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charnockite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Granulitfazielle Metasedimente . . . . 7.3.1.6 Eklogitfazies und Blauschieferfazies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.2 Regionalmetamorphite aus basischen Edukten . . . . . . . . . . . . 7.3.2.1 Subgrünschieferfazies und Grünschieferfazies . . . . . . . . . . Grünstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grünschiefer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.2.2 Amphibolitfazies . . . . . . . . . . . . . . . Amphibolit, Hornblendeschiefer . . 7.3.2.3 Granulitfazies . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mafischer Granulit . . . . . . . . . . . . . . Sonderfall: coronitische Olivingabbroide . . . . . 7.3.2.4 Eklogitfazies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eklogit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.2.5 Blauschieferfazies . . . . . . . . . . . . . . . Blauschiefer (Glaukophanschiefer) . . . . . . . . . . . . 7.3.3 7.3.4 Regionalmetamorphite aus ultramafischen Edukten . . . . . . . Serpentinit, Ophikarbonate, Talkschiefer, Steatit . . . . . . . . . . . . Regionalmetamorphite aus karbonatischen Edukten . . . . . . 7.3.4.1 Reine Marmore . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 382 382 383 384 384 386 386 387 387 388 390 394 395 397 399 400 7.3.4.2 Regionalmetamorphite aus karbonatisch-silikatischen Mischedukten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unreine Marmore, Karbonatsilikatund Kalksilikatgesteine . . . . . . . . . . 7.3.5 7.3.6 7.3.7 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 400 402 402 404 405 406 409 409 412 412 412 415 415 8 8.1 8.2 8.3 8.4 416 417 420 421 9 423 423 Regionalmetamorphite aus quarzbetonten, sandigen Edukten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quarzit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regionalmetamorphite aus Al-betonten Edukten . . . . . . Regionalmetamorphite aus Fe-reichen sedimentären Edukten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Impaktmetamorphe Gesteine Dislokationsmetamorphite: Kataklasite und und Mylonite (fault rocks) . . . . . . . . . . . . . . . . . Mélanges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Migmatite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metasomatische Gesteine . . . Feldspatsprossung . . . . . . . . . . . . . Skarne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fenite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 438 439 439 Gesteine des Oberen Erdmantels . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 Erdmantelgesteins-Xenolithe in alkalibasaltischen und verwandten Vulkaniten . . . . . . Erdmantelgesteine in nichtophiolithischen alpinotypen Peridotitkomplexen . . . . . . . . . . Erdmantelgesteine in Ophiolithabfolgen . . . . . . . . . Erdmantelgesteine in kleinen, isolierten Vorkommen . . . . . . . . Gesteinsartige Boden-, Verwitterungs- und Residualbildungen . . . . . . . . . . 425 425 428 429 429 431 434 434 443 445 449 449 453 Inhaltsverzeichnis 10 Glazialgeschiebe des Norddeutschen Tieflands: Gesteinsbestimmung an sekundärem Vorkommen . . XI 461 10.1 Sonderstellung und Bedeutung von Glazialgeschieben . . . . . . . 461 10.2 Art der Vorkommen . . . . . . . . . 463 10.3 Südteil des Baltischen Schilds: Geologie der Herkunftsgebiete . . . . . . . . . . . . 464 10.4 Beispiele von Kristallingeschieben . . . . . . . . . . 466 Literaturverzeichnis . . . . . . . 469 Sachwortverzeichnis . . . . . . 473 Einleitung Die Petrographie oder Gesteinskunde ist ein gemeinsames Teilgebiet der Fächer Geologie und Mineralogie, soweit diese inhaltlich auf Gesteine und deren Minerale ausgerichtet sind. In dieser „Gesteinsbestimmung im Gelände“ soll es hauptsächlich um den Teil gesteinskundlicher Untersuchungen gehen, der unmittelbar an den Gesteinsvorkommen ohne Labormethoden oder Mikroskopie auskommen muss. Auch in anderen Zusammenhängen kommt es darauf an, Gesteine ohne aufwändige Methoden zu bestimmen. Beispiele hierfür sind die Untersuchung von Gesteinen in Sammlungen, an Bauwerken, prähistorischen Steinwerkzeugen und Kunstwerken. Die Notwendigkeit von Gesteinsbestimmungen im Gelände oder unter geländeähnlichen Bedingungen kann sich so nicht nur im Rahmen der Geologie und Petrographie ergeben, sondern ebenso in der Geographie, Bodenkunde, Archäologie, Architektur und Landschaftsarchitektur. Außer beruflicher Veranlassung gibt es viele weitere Gründe, sich mit Gesteinen und deren Mineralen zu befassen. Gerade diejenigen, die sich aus Neigung und Interesse mit Gesteinen beschäftigen, benötigen einen Leitfaden, der praktische Tipps gibt und vor allem den Weg durch historisch gewachsene Namen, Regeln, Ausnahmen, fehlerhafte Vereinfachungen und Widersprüche bahnt. Geologische und gesteinskundliche Untersuchungen beginnen immer im Gelände. Hierbei kommt es auf umfassende Beobachtungen mit den Hilfsmitteln an, die man ohne großen Aufwand mit sich führen kann. Auch jede weiterführende Untersuchung mit dem Mikroskop oder mit Labormethoden erfordert eine sinnvolle Probenauswahl. Dies geht nicht, ohne die vorkommenden Gesteine schon im Herkunftsgebiet zu erkennen und ihre geologische Bedeutung einzuschätzen. Eine dem Zufall überlassene Probengewinnung im Gelände kann weiterführende Untersuchungen von vornherein sinnlos machen. Gesteine sind es, in denen die Information über geologische Prozesse und die Geschichte des Untersuchungs- gebiets dokumentiert ist. Manche Gesteine enthalten Fossilien als Momentaufnahmen der Entwicklung des Lebens auf der Erde (Abb. 1). Andere dokumentieren die Entstehung längst abgetragener Gebirge oder verschwundener Ozeane. Jedes Gesteinsstück bietet lesbare Information. Es ist nicht schwer, das Lesen zu üben. Vor diesem Hintergrund sollte dieses Bestimmungsbuch gesehen werden. Nicht zuletzt prägen die lokalen Gesteine Landschaften, historische Bauten (Abb. 2) und frühgeschichtliche Kulturdenkmäler. Das vorliegende Gesteinsbestimmungsbuch bezieht Erläuterungen geologischer und petrographischer Zusammenhänge ein. Trotzdem ist diese „Gesteinsbestimmung im Gelände“ kein Lehrbuch der Petrographie als solcher. Es soll jedoch das Verstehen von Gesteinen im Gelände ohne zusätzliches Lehrbuch ermöglichen. Zum Inhalt gehört das gesteinskundliche Basiswissen, wie es auch in Gesteinsbestimmungskursen und bei Geländeübungen im Rahmen geowissenschaftlicher Bachelorstudiengänge vermittelt wird. Darüber hinaus sind die grundlegenden Ausführungen und die Abhandlungen zu den einzelnen Gesteinsarten systematisch so erweitert, dass das Buch auch als petrographisches Nachschlagewerk und für weiterführende Studiengänge geeignet ist. Der Titel „Gesteinsbestimmung im Gelände“ ist nicht so zu verstehen, dass es sich um ein Buch zur Mitnahme in der Jackentasche handeln soll. Der Umfang ergibt sich auch dadurch, dass fehlerträchtige Vereinfachungen vermieden werden. Bei der Geländearbeit lässt sich das Buch im Fahrzeug mitführen, in der Unterkunft bereithalten oder bedarfsweise auch im Rucksack tragen. Zur klaren und möglichst knappen Darstellung von geologischen Zusammenhängen lässt sich ohne Verluste an Korrektheit nicht auf die Verwendung von Fachbegriffen verzichten. Soweit diese unmittelbar die Gesteinsklassifikation betreffen, sind sie jeweils beim ersten Vorkommen erläutert. Zahlreiche Querverweise sollen auch beim Nachschlagen und fragmentarischen Lesen die Klärung ermöglichen. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015 R. Vinx, Gesteinsbestimmung im Gelände, DOI 10.1007/978-3-642-55418-6_1 2 Einleitung Abb. 1 Zu Kalkstein gewordene ehemalige Sedimentoberfläche mit zusammengeschwemmten Ammonitengehäusen (Ceratiten) und Muschelschalen, Oberer Muschelkalk, Grasdorf bei Hildesheim. BB 25 cm. Die Bestimmung irgendwelcher Objekte, so auch der von Gesteinen, erfordert immer eine Klassifikation als Grundlage, um sicherzustellen, dass unter einer Bezeichnung tatsächlich das Gleiche und Richtige verstanden wird. Die Frage der Klassifikation ist bei Gesteinen komplex, z. T. im Fluss und in Teilbereichen uneinheitlich. Entscheidender Wert wird auf die Verwendung der aktuell gültigen Klassifikationen gelegt. Den von internationalen Fachorganisationen (Subkommissionen der International Union of Geological Sciences) vereinbarten Bezeichnungen wird Vorrang vor regionalen, nationalen oder historischen Sondertraditionen gegeben. In Bereichen ohne entsprechende Vereinbarungen (Sedimentgesteine) werden die üblichsten bzw. sinnvollsten Klassifikationen verwendet. Abb. 2 Feldsteinmauerwerk der im 12. Jahrhundert aus lokal verfügbaren Gesteinen gebauten Kirche St. Viti in Zeven, Nordniedersachsen. Nur das Material des Portalvorbaus ist Sandstein, der nicht der Region entstammt. Die nur teilweise bearbeiteten Feldsteine sind eine regional typische Mischung von Glazialgeschieben aus überwiegend magmatischen und metamorphen Gesteinen. Hauptherkunftsgebiet ist das heutige Ostschweden. Zweck und Konzeption der „Gesteinsbestimmung im Gelände“ Unter Gesteinsbestimmung im Gelände wird hier die Deutung und Bestimmung von Gesteinen verstanden, soweit dies unter Geländevoraussetzungen möglich ist. Es geht nicht allein um Gesteinsbestimmung im Sinne von bloßen Namenszuordnungen; diese sind im Gelände in manchen Fällen nur vorläufig oder näherungsweise möglich. Mindestens ebenso so wichtig wie die korrekte Benennung eines Gesteins, z. B. als Granit, sind Beobachtungen, die Rückschlüsse über die geologische Geschichte des Gesteins und der Fundregion erlauben. Zum Teil sind Gesteine unter Geländebedingungen nicht sicher bestimmbar, wenn die es Einleitung zusammensetzenden Mineralkörner (Kristalle) zu klein sind und andere Gesteine zum Verwechseln ähnlich aussehen. In jedem Fall lassen sich aber überflüssige Untersuchungen oder manche Fehldeutungen vermeiden, wenn man die Möglichkeiten feldpetrographischer Vorauswertung im Gelände vollständig nutzt. Nur Petrographen haben gewöhnlich Zugang zu einem petrographischen Mikroskop (Polarisationsmikroskop) oder zu einem petrographisch-geochemischen Labor. Für die große Mehrheit derer, die sich mit Gesteinen befassen, sind die Möglichkeiten weiterführender Untersuchungen begrenzt. Die Gesteinsbestimmung im Gelände soll gleichermaßen helfen, Grundlagen für weiterführende Untersuchungen zu legen, wie auch die oft nicht fortführbare und daher zunächst abschließende Bestimmung und Deutung von Gesteinen zu ermöglichen. Hierzu gehört, dass die Grenzen geländepetrographischer Methodik nicht verschwiegen werden. Die Bestimmung und Deutung von Gesteinen unter Geländebedingungen soll so weit wie möglich führen. Sie muss sich auf die ohne Mikroskop und Laboruntersuchungen beobachtbaren Merkmale und Eigenschaften beschränken. Die hierbei zur Verfügung stehende Methodik macht den wesentlichen Unterschied solcher im weitesten Sinne makroskopischen Gesteinsbestimmung gegenüber mikroskopischen oder chemischen Bestimmungsverfahren aus. Für die Benennung makroskopisch wird hier keine Trennung zwischen Beobachtung im Aufschlussmaßstab, im Nahbereich ohne Lupe, oder im Nahbereich mit Lupe vorgenommen. Der Begriff makroskopische Gesteinsbestimmung schließt dadurch mesoskopische Gesteinsbestimmung ein. Er ist dementsprechend nachfolgend zwecks Textvereinfachung weiter gefasst, als dies mancherorts üblich ist. Es wird davon ausgegangen, dass im konkreten Einzelfall möglichst der Aufschlusszusammenhang beachtet, das Gestein im Überblick angesehen, und eine geeignete Lupe benutzt wird. Dieses Buch gibt eine an der Praxis orientierte Anleitung zur makroskopischen Gesteinsbestimmung. Es enthält keinen systematischen Bestimmungsgang, z. B. als festgelegte, hierarchische Abfolge von Ja-Nein-Entscheidungsweichen. Dieses Prinzip funktioniert für die Bestim- 3 mung von Blütenpflanzen, nicht aber ausreichend zuverlässig zur Bestimmung von Gesteinen mit ihren oft fließenden Übergängen und Merkmalsausnahmen. Makroskopische Gesteinsbestimmung im Gelände und an Sammlungsmaterial hängt von der Bewertung gesteinsspezifisch-individueller Merkmale und Regeln ab. In der Praxis wird z. B. ein Glimmerschiefer auch bei geringer Erfahrung schon nach kurzer Betrachtung direkt als solcher erkannt. Eine in einem systematischen Bestimmungsgang möglicherweise voranzustellende Einstufung als Metamorphit ergibt sich dann erst sekundär. Das Gestein Eklogit wird man in vielen Fällen unmittelbar als eben dieses Gestein erkennen und erst dann sicherheitshalber eine mit anderen Mineralen verwechselbare Komponente des für die Einstufung als Eklogit relevanten Mineralbestands doch lieber genauer mustern (Omphacit). Es wäre andererseits nicht sachgerecht, aus Prinzip unsystematisch vorzugehen. Keinesfalls sollen Klassifikationsregeln gebrochen werden. Vielmehr wird besonderes Gewicht auf die Klarstellung von Definitionen und Benennungsregeln gelegt, weil sonst jede Bestimmung bezugslos vage und mehrdeutig bleiben müsste. Hierbei musste teilweise ein praxisbezogener Weg zwischen „wild gewachsenen“ und z. T. auch uneinheitlichen Regelungen gesucht werden. Dies gilt vor allem für manche Sedimentgesteine (Abschn. 6.2). Ein weitgehend systematisierter Bereich der makroskopischen Gesteinsbestimmung liegt in der Anwendung der festliegenden Bestimmungsregeln der IUGS-Klassifikationen magmatischer und metamorpher Gesteine (Abschn. 5.6, 7.1). Hierbei gibt es jedoch einige Freiheit bezüglich der Vorgehensreihenfolge. Die möglichst weit führende praktische Gesteinsbestimmung unter Geländebedingungen gründet auf so viel Systematik wie möglich unter zusätzlicher Berücksichtigung individueller Merkmale und Regeln. Die farbigen Gesteins- und Mineralfotos sind als Beispiele des für viele Gesteine und auch Minerale höchst variablen Aussehens zu verstehen, nicht jedoch als vorrangige Bestimmungsgrundlage. Die ausschlaggebenden Merkmale der einzelnen Minerale und Gesteine sind im Text erläutert. Bei der Auswahl der Mineral-, 4 Gesteins- und Geländefotos standen Beispiele im Vordergrund, die den jeweiligen Normalfall möglichst deutlich repräsentieren sollen. Die Herkunftslokalitäten von nicht selbst gewonnenen Sammlungsproben sind nach Maßgabe der zugehörigen Etiketten angegeben, d. h. in unterschiedlicher Präzision. In einigen Fällen waren keine Fundorte ermittelbar. Dies gilt vor allem für Sammlungsproben mit dem Status von Verbrauchsmaterial, wie es in mineralogischen Universitätsinstituten für die Durchführung von Übungen eingesetzt wird. Oft sind solche Proben besonders typisch für die normale Ausbildung von Mineralen. Das Fehlen eines Fundorts ist dann kein entscheidender Mangel. Minerale werden in dieser Gesteinsbestimmung im Gelände in ungefährer Reihenfolge ihrer Wichtigkeit soweit behandelt, wie sie in Gesteinen als makroskopisch erkennbarer oder die Eigenschaften prägender Bestandteil vorkommen. Weder geht es hierbei um seltene Minerale noch um solche, die nur mit dem Mikroskop erkennbar sind. Auch Sammlerraritäten, wie z. B. ungewöhnliche Ausbildungsformen oder Farbvarietäten sonst häufiger Minerale sind nicht Gegenstand der Betrachtungen. In Hohlräumen oder in Spalten frei gewachsene Minerale sind keine Gesteinsbestandteile. Auch bezüglich der Gesteine wird keine Vollständigkeit unter Einbeziehung möglichst vieler Seltenheiten angestrebt. Es geht um die möglichst sichere Bestimmung und Deutung der häufigen Einleitung und geologisch wichtigen Gesteine und um die Vermittlung der im Gelände möglichen Untersuchungstechniken. Besonders für feinkörnige Gesteine ist eine Benennung mit einem eindeutig festlegbaren Gesteinsnamen im Gelände oft nur unter Beachtung eher subtiler Merkmale und Regeln möglich, oder überhaupt nicht. Trotzdem können in fast jedem Fall Aussagen zur näherungsweisen Einstufung und zur geologischen Bedeutung gemacht werden. Diese Aussagen sind höherwertiger als die Gewissheit, ob das Gestein z. B. definitiv ein Andesit oder ein Dacit ist. Die Übergänge sind fließend. Im genannten Fall kann oft nur eine chemische Gesteinsanalyse Sicherheit gewähren. Selbst Mikroskopie muss nicht zu einem eindeutigen Ergebnis führen. Dieses Buch führt in die Arbeitsweise der Geländepetrographie ein. Hierbei werden zunächst die erkennbaren Gesteinsmerkmale zugrunde gelegt. Da diese bei manchen Gesteinen nicht in ausreichendem Maße spezifisch sind, werden für die in Frage kommenden Beispiele die Möglichkeiten gezielter zusätzlicher Detailbeobachtungen dargestellt. Besondere Bedeutung hat die Beachtung des geologischen Umfelds und die Einbeziehung von einfachen petrographischen und geochemischen Regeln. Hierdurch können manche zunächst unbestimmbar erscheinenden Gesteine recht sicher eingestuft werden. Es wird in Kauf genommen, dass dadurch manchmal der Eindruck des „Griffs in die Trickkiste“ entsteht. 1 Wissenschaftliche und praktische Bedeutung der Gesteinsbestimmung im Gelände: Methoden und Hilfsmittel Das Bestimmen von Gesteinen steht gewöhnlich am Anfang gesteinskundlichen Arbeitens. Die Gesteinskunde wird mit unterschiedlicher Sinngebung oder auch undifferenziert mal als Petrographie, mal als Petrologie bezeichnet. Petrographie ist der traditionellere Begriff. Er wird heute vor allem für die beschreibende und klassifizierende Gesteinskunde verwendet. Unter Petrologie wird hingegen vorrangig der Teil der Gesteinskunde verstanden, bei dem es um experimentelle oder quantitativ messende Labormethoden, deren Auswertung und um genetische Schlussfolgerungen geht. Beides ist nicht klar zu trennen. Gerade die Geländebeobachtung und makroskopische Gesteinsansprache liefern oft die Voraussetzungen für quantitative Laboruntersuchungen. In diesem Buch wird durchgehend der Begriff Petrographie verwendet. Die Bestimmung und Auswertung von Gesteinen im Gelände ist nur ein kleiner Teil der Petrographie. Sie ist jedoch wesentlicher Teil der geologischen Basisarbeit. Vieles von dem, was inzwischen über die Erde, über bestehende oder längst abgetragene Gebirge und über Teilung und Zusammenwachsen von Kontinenten bekannt ist, wurde unter Einsatz von Labormethoden ermittelt. Andererseits entstammen viele grundlegende Erkenntnisse der direkten Geländebeobachtung und -interpretation von Gesteinen und deren Beziehungen zueinander. Im Gelände einfach ermittelbare Zusammenhänge lassen sich oft mit Labormethoden nicht erkennen. Ein Beispiel hierfür ist die für geologische Schlussfolgerungen elementare Feststellung der stratigraphischen Stellung eines Gesteins. Die Stratigraphie („Schichtkunde“) umfasst den Teilbereich der Geologie, bei dem es um die lagerungsbedingte Abfolge von geschichteten Gesteinen, vor allem von Sedimentgesteinen geht (Abschn. 6.2) und damit auch um deren zeitliche Einordnung. Jede weiterführende petrographische Untersuchung erfordert eine Probenahme im Gelände. Hierbei soll die Probe ein meist riesiges Gesteinsvolumen repräsentieren und in direktem Bezug zur Fragestellung aussagekräftig sein. Aufwändige geowissenschaftliche Forschungsarbeiten können wegen ungeeigneter Probenauswahl oder wegen unzureichender Geländebeobachtungen zu unsinnigen Ergebnissen führen. Die Geländepetrographie hat zentrale Bedeutung bei der geologischen Kartierung, der geologischen Grundlagenarbeit schlechthin. Hierbei geht es um die Dokumentation des geologischen Baus eines meist größeren Gebiets. Hauptziel ist die Lokalisierung der Grenzen zwischen den beteiligten Gesteinseinheiten an der Oberfläche. Die Herstellung einer geologischen Karte erfordert intensive Geländearbeit, auch wenn durch Auswertungen von Luftbildern und Satellitenaufnahmen viel Routinearbeit eingespart werden kann. Ohne die zuverlässige Einstufung der vorkommenden Gesteine vor Ort ist geologische Kartierung nicht möglich. Bei der systematischen Aufsuchung von Rohstoffen wie Erzen und Industriemineralen, der Prospektion, kommt es ähnlich wie bei der geologischen Kartierung darauf an, den Gesteinsbestand direkt im Gelände möglichst flächendeckend zu erfassen. Erst dann können allgemeine Regeln z. B. der Bindung bestimmter Erze an be- © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015 R. Vinx, Gesteinsbestimmung im Gelände, DOI 10.1007/978-3-642-55418-6_2 6 1 Wissenschaftliche und praktische Bedeutung der Gesteinsbestimmung im Gelände Gesteine oder Gesteinsassoziationen für 1 stimmte die gezielte Aufsuchung ausgenutzt werden. Die Auswertung von Glazialgeschieben, d. h. von durch eiszeitliches Gletscher- oder Inlandeis umgelagerten Gesteinsbrocken, ist die einzige Methode zur einigermaßen präzisen Ermittlung der Eisherkunft und des Transportwegs (Kap. 10). Von besonderer Bedeutung ist dies für Untersuchungen im nordischen, baltoskandischen Vereisungsgebiet. Hierbei kommt es vor allem auf das Erkennen sog. Leitgeschiebe an. Dies sind Brocken von Gesteinen, deren Herkunft durch petrographischen Vergleich mit bekanntem, merkmalsgleichem Gestein des jeweiligen Ursprungsvorkommens ermittelbar ist. Leitgeschiebeauswertungen sind auch ein unverzichtbares Hilfsmittel zur stratigraphischen Einstufung der Ablagerungen verschiedener Eisvorstöße. Leitgeschiebestudien haben in den nordeuropäischen ehemaligen Vereisungsgebieten, so im Norddeutschen Tiefland, eine lange Tradition. Sie erfordern Sicherheit in der Gesteinsbestimmung. Die Identifikation und Untersuchung der Leitgeschiebe und des sonstigen Geschiebebestands erfolgt aus praktischen Gründen fast ausschließlich mit makroskopischen Bestimmungsmethoden, oft direkt im Gelände. Die Glazialgeschiebekunde ist daher ein ureigenes Anwendungsgebiet für makroskopische Untersuchungsmethoden. Hierbei herrschen ähnliche Bedingungen wie bei der Beschäftigung mit Sammlungsproben. Auch Glazialgeschiebe müssen ohne Beobachtung ihres ursprünglichen Geländezusammenhangs bestimmt werden. Ganz wesentlich ist das Bestimmen von Gesteinen im Gelände auch dann, wenn es darum geht, das richtige Material auszuwählen, um eine Gesteinssammlung aufzubauen oder zu erweitern. Hierzu müssen Art und Bedeutung des Materials im Gelände erkannt werden. Im Gelände entscheidet sich, ob die für die jeweilige Sammlungskonzeption geeigneten Proben gewonnen werden oder nicht. Dies betrifft nicht nur Privatsammlungen. Jedes geologische und mineralogische Institut benötigt eine Gesteinssammlung für Unterrichts-, Beleg- und Forschungszwecke. Eine Sammlung sollte daher entsprechend der aktuellen Entwicklung des Fachs kontinuierlich ausgebaut werden. Angesichts vieler schon verschwundener oder irgendwann un- zugänglich werdender Vorkommen ist dies ein Beitrag zur fachlichen Zukunftssicherung. Sammlungen haben in materialbezogenen Naturwissenschaften eine zentrale Bedeutung. Dies betrifft Fächer wie die Botanik, Zoologie, Geologie, Paläontologie und nicht zuletzt die Mineralogie samt Petrographie. Immer wieder ergibt es sich, dass für Forschungszwecke unvorhergesehen auf Sammlungsbestände zurückgegriffen werden muss. Gut betriebene wissenschaftliche Sammlungen von einiger Größe können den Rang von Kulturgütern haben. Petrographische Geländearbeit ist fast immer mit der Gelegenheit verbunden, ohne besonderen Zusatzaufwand wichtige Sammlungsproben zu gewinnen. Allerdings steht bei den meisten Probenahmen zunächst ein Forschungsprojekt im Vordergrund. Über die Fokussierung auf die hierfür benötigten Arbeitsproben geschieht es dann leicht, dass die allgemeine Gesteinssammlung des Heimatinstituts vergessen wird. Arbeitsmethoden, Hinweise zum praktischen Vorgehen Die Gesteinsuntersuchung und -bestimmung unter Geländebedingungen umfasst vor allem die auswertende Beobachtung von Mineralbeständen und sonstigen Merkmalen mit dem bloßen Auge und mit einer Lupe, wann immer möglich unter Einbeziehung geologischer Befunde des Vorkommens. Die Bestimmung des Mineralbestands eines Gesteins erfordert unbewachsene, unverwitterte, unzerkratzte und saubere Gesteinsbruchflächen. Diese werden durch Anschlagen mit einem geeigneten Hammer hergestellt. Die Probengewinnung gehört zu den ganz wesentlichen Aufgaben der geländepetrographischen Arbeit. Nach erfolgter Auswahl ist die Herstellung von Proben eine handwerkliche Tätigkeit, bei der es wie bei jedem Handwerk auf geeignetes Werkzeug und Geschicklichkeit ankommt. Das Vorgehen orientiert sich an dem vorgesehenen Zweck. Hierbei kommt es darauf an, nicht zu kleine, aber auch nicht unsinnig große Proben zu nehmen. Es gilt, möglichst unverwittertes und repräsentatives Material unter Dokumentation der Fundsituation zu entnehmen. Die größtmög- Methoden und Hilfsmittel liche Schonung des Vorkommens ist unerlässlich, es sei denn, es handelt sich um einen Steinbruch, in dem ohnehin gerade Material abgebaut wird. Die Zeiten des Plünderns von sensiblen Vorkommen sollten Vergangenheit sein. Fehlende Erfahrung führt leicht zu unangemessener Probengröße. Oft werden auch ungünstig geformte oder zu viele Proben gleicher Art mitgenommen und damit das möglicherweise begrenzte und nicht nachwachsende Vorkommen in unnötigem Maße beeinträchtigt. Zu große oder unförmige Proben erfordern überdies unangemessen viel Platz bei der Lagerung, und man erreicht schneller die Grenzen der Transportkapazität. Die Formgebung der Proben geschieht am besten im Herkunftsvorkommen, keinesfalls jedoch an einem anderen Gesteinsvorkommen. Bruchstücke falscher Gesteine am falschen Ort können zu Verwirrung führen. Die unreflektierte bis „triebhafte“ Mitnahme von Gestein, z. B. auf Exkursionen, sollte bei empfindlichen und mengenmäßig begrenzten Vorkommen vermieden werden. Viele besondere Gesteinsvorkommen stehen ohnehin unter Naturschutz, sodass strenge Einschränkungen gelten. Die Probenahme kann genehmigungspflichtig oder völlig verboten sein. Wenn es nicht auf horizontierte Probenahme ankommt, sollte nur loses Material entnommen werden. Abschläge, Bohrlöcher oder gar Sägungen an exponierten Stellen von anstehenden Felsen oder auch an Findlingen sind bleibende Schäden. Durch bewusstes Aufsuchen lässt sich fast immer ein nicht ins Auge fallender, geeigneter Bereich finden, im günstigsten Fall unter wiederherstellbarer Schutt- oder Bodenbedeckung. Für mikroskopische und routinemäßige gesteinschemische Untersuchungen reichen in Abhängigkeit von der Homogenität und Korngröße des Gesteins oft einige hundert Gramm. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass ein wesentlicher Teil der Probe zur Dokumentation, für mögliche Folgeuntersuchungen und auch als Material für makroskopische Vergleiche übrig bleibt. Oft kommt es schon bei der Gewinnung auf eine zweckmäßige Formgebung der Proben an. Man kann sich hierdurch viel Mühe bei der Weiterverarbeitung ersparen. Günstig sind angenähert quaderförmige Proben mit ungefähr rechtwinkligen Kanten. Für Fotos sind Bruchflächen 7 zweckmäßig, die aus Gründen der Tiefenschärfe über die zu fotografierende Fläche einigermaßen eben sind. Bizarr und zufällig geformte Brocken bergen Verletzungsgefahr beim Hantieren durch scharfe Grate und sind ungeeignet für eine geordnete, platzsparende Aufbewahrung. Klemmende Schubladen wegen sich verkeilender Gesteinsstücke sind ein vermeidbares Ärgernis. Gesteinsproben verdienen auch die Berücksichtigung ästhetischer Gesichtspunkte. Unterschiedlich geformte Brocken in Zufallsgrößen sind als Untersuchungsmaterial geeignet, kaum jedoch als Objekte einer attraktiven Belegsammlung. Mit einiger Übung und geeigneten Hämmern verschiedener Größen lassen sich schon im Gelände in wenigen Minuten für Dokumentations- und Sammlungszwecke geeignete Gesteinshandstücke herstellen. Im Idealfall sind dies flache, rechteckige Stücke von handlicher Größe. In früheren Gesteinssammlungen waren Handstücke mit einigermaßen einheitlich ca. 9 × 12 cm Fläche und ca. 3 cm Dicke Standard (Abb. 1.1). Die Kanten wurden facettiert, sodass sich insgesamt eine flach kissenähnliche Form ergab. Für anspruchsvolle Gesteinssammlungen ist eine Fortsetzung dieser Tradition sinnvoll. Das Vorgehen bei der Herstellung von Gesteinsproben für hochwertige Sammlungen und Ausstellungszwecke sollte zunächst an reichlich verfügbarem Gestein eines unproblematischen Vorkommens praxisnah geübt werden. Es ist nicht zu erwarten, dass gut und einigermaßen einheitlich geformte Probenstücke auf Anhieb gelingen. In jedem Fall sind immer mehrere Arbeitschritte erforderlich und man muss in Kauf nehmen, dass immer wieder auch Ausschuss entsteht. Hierbei wird man bei der Probenahme in anstehenden Vorkommen anders vorgehen als bei der Probenherstellung aus Geröllmaterial (unten). Unter der Voraussetzung, dass man anstehendes Gestein oder davon abgelöstes Blockwerk, z. B. in einem Steinbruch beproben möchte, ist eine bestimmte Abfolge von Schritten sinnvoll: 1. Auswahl einer geeigneten Entnahmestelle 2. Aufsetzen einer Schutzbrille (!) 3. Abschlagen einer scheibenförmigen Rohprobe mit einem Vorschlaghammer 4. Grobformung mit einem mittelgroßen Hammer 5. Endformung mit kleineren Hämmern 1 8 1 Wissenschaftliche und praktische Bedeutung der Gesteinsbestimmung im Gelände 1 Abb. 1.1 Gesteinshandstücke im Format ca. 9 u12 cm in traditioneller Kissenform, Gabbronorit (grau) und Granit (blassrötlich). Beide Gesteine entstammen dem Harz: Gabbronorit des Harzburger Gabbromassivs und Granit des Brockenmassivs (Lokalname: Ilsestein-Granit). Wenn man ein Gesteinshandstück in traditioneller Kissenform (Abb. 1.1) oder in Form eines flachen Quaders aus massigem Gestein herstellen möchte, benötigt man zu Anfang eine ausreichend großflächige, ebene Scheibe von der für die endgültige Probe angestrebten Dicke (Abb. 1.3). Die Scheibe gewinnt man durch gut gezieltes, kräftiges Abschlagen mit einem Vorschlaghammer von einer vorspringenden, möglichst geradlinigen Felskante. Am besten schlägt man mit einer der beiden Seitenkanten der breiten Seite des Hammerkopfs, nicht mit der gesamten Fläche. Hierzu muss der Hammer um einige Grad schräg gestellt sein. Eine von vornherein zu große Scheibendicke ist durch Hämmern nicht mehr korrigierbar. In diesem Fall sollte man nach Möglichkeit lieber gleich eine neue Scheibe abschlagen. Von der Rohscheibe schlägt man nacheinander mit abgestuft immer kleineren Schlosserhämmern (unten) überschüssiges Gestein vom Rand der Scheibe ab, bis man das bezüglich Form und Größe gewünschte Format angenähert erreicht hat. Hierbei hält man als Rechtshänder die Probe in der linken Hand. Ablegen auf dem Boden ist ungünstig. Beide Hände sollten durch Arbeitshandschuhe geschützt werden. Wenn man einen für die jeweilige Arbeitsphase zu großen Hammer benutzt, bricht die Probe leicht in der Mitte auseinander. Jeder zu sanfte Schlag, bei dem sich kein Gesteinsstück ablöst, hinterlässt eine hässliche Schlagspur. Das Bemessen der optimalen Hammergröße und der Schlagintensität gelingt nach einigen Versuchen an Übungsproben. Nach der Grobformung lassen sich mit einem Hammer von 150 bis höchstens 200 g Gewicht die Kanten weiter begradigen und, wenn man dies wünscht, auch in Kissenform facettieren (Abb. 1.1) und zusätzliche Proben für verschiedene Zwecke formen (Abb. 1.3). Alle bei der Probenherstellung verwendeten Hämmer sind Verbrauchsmaterial mit begrenzter Haltbarkeit. Der äußere, gehärtete Bereich nutzt bei der Arbeit ab. Man sollte daher in Abhängigkeit von der Zähigkeit der Gesteine und von der geplanten Probenmenge ausreichend Reservehämmer mit sich führen. Der ungehärtete Innenbereich eines abgenutzten Hammerkopfs ist zur Bearbeitung festerer Gesteine nicht geeignet. Einigermaßen ordentlich geformte Proben von deutlich geringerer als der üblichen Handstückgröße von ca. 9 u 12 cm Fläche sind aus Platz- und Gewichtsgründen für Übungssortimente (Abb. 1.2) vorteilhaft, wenn diese in vielfacher Ausführung benötigt werden. Am Mineralogisch-Petrographischen Institut der Universität Hamburg sind vier verschiedene Sortimente aus je ca. 40 Proben von maximal 5 u 7 cm Größe in jeweils 14-facher Ausführung in Gebrauch: gesteinsbildende Minerale, magmatische Gesteine, Sedimentgesteine und metamorphe Gesteine. Solche kleineren Proben lassen sich kaum durch Hämmern in Form bringen. Da ästhetische Gesichtspunkte für sie eher nebensäch-
