Chapter 1 - TU Freiberg

Übungen zur Lehrveranstaltung:
Grundlagen der
Geowissenschaften
...
Willkommen zum “Schotterkurs” !
Petra Maissenbacher,
Maissenbacher TU Freiberg
Die Folien (in Farbe & ungekürzt) sind auch zu finden unter:
http://www.geo.tu-freiberg.de/tektono/privatesites/pfaender/index.html
in der Rubrik „Teaching“
Wozu ein “Schotterkurs” ?
1. Zielsetzung:
p
Bestimmung
g von
Makroskopische
häufig vorkommenden Gesteinen.
Daraus:
Rückschlüsse auf ihre
Entstehung und ihre Herkunft.
Wozu ein “Schotterkurs” ?
2.Zielsetzung:
2
Zi l t
Î Die drei Gesteinsgruppen (Erstarrungs-, Ablagerungs- und
Umwandlungsgesteine) kennenlernen und die Fachbegriffe der drei
Gesteinsgruppen Magmatite, Metamorphite und Sedimentite richtig
anwenden,
Î Beispiele
p
für die Gesteingruppen
g pp kennen und diese benennen können
und den Gruppen zuordnen,
Îdie Entstehungsprozesse der Gesteinsgruppen beschreiben,
Îdie wichtigsten gesteinsbildenden Minerale kennen
Î den Gesteinkreislauf als natürlichen Prozess des ständig ablaufenden
Auf- und Abbaus auf der Erde verstehen
Was sind Gesteine?
Natürlich entstandene geologische Körper, die aus einem
Mi
Mineraliengemenge
li
b t h
bestehen.
Ausnahmen:
monomineralische Gesteine
(z.B. Marmor, Dunit)
Marmor
und Gesteine, die aus Gesteinsbruchstücken bestehen.
Arten von Gesteinen
Magmatische Gesteine
(Magmatite)
Metamorphe Gesteine
(Metamorphite)
z.B. Gneis
Vulkanite
Plutonite
z.B. Basalt
z.B. Granit
Sedimentgesteine
(Sedimente)
z.B. Kalkstein, Tonstein, Sandstein
Arten von Gesteinen
Impaktgesteine
p g
Pyroklastische Gesteine ,
( lk
(vulkanoklastische
kl ti h S
Sedimente)
di
t )
Meteorite
(=extraterrestrische Gesteine)
Eisenmeteorite
bestehen hauptsächlich
p
aus
metallischem Eisen
Stein-Eisenmeteorite
S
i Ei
i
bestehen aus Gestein & Eisen
Steinmeteorite
bestehen aus reinem Gestein
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: Der Kreislauf der Gesteine
D K i l fd G t i
Der Kreislauf der Gesteine
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische Gesteine: PLUTONITE –
ti h G t i
PLUTONITE Granit G it
Intrusivgestein
Vorkommen:
Europa: Alpen, Mittelgebirge;
Entstehung:
Langsame Abkühlung von
Magma in der Tiefe, deshalb
große miteinander verzahnte
er ahnte
Kristalle
Hauptminerale:
p
Feldspat, Quarz, Glimmer
Aussehen:
Hell gesprenkelt
Hell,
gesprenkelt, massig
Eigenschaften:
g, sehr hart. Mancherorts
Körnig,
viele Klüfte und Gänge
Biotit‐Granit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische Gesteine: PLUTONITE –
ti h G t i
PLUTONITE Granit I
G it I
Die Minerale des Granit – mikroskopische Darstellung
Í Quarz: klar, durchsichtig, farblos, fettiger Glanz, muscheliger Bruch
ÍOrthoklas (Kalifeldspat): ÍOrthoklas
(Kalifeldspat):
blass lachsfarbig
Plagioklas: Albit: sehr weiß Î
ÍGlimmer: Biotit: schwarz
ÍHornblende:
schwarz
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische Gesteine: VULKANITE –
ti h G t i
VULKANITE Basalt B lt
Vulkanisches Gestein
Vorkommen:
Italien: Ätna, Vesuv
F k i h Z
Frankreich:
Zentralmassif
t l
if
Entstehung:
Schnelle Abkühlung von Lava an
der Erdoberfläche, nicht
vollständig auskristallisiert
Hauptminerale:
H
t i
l
Pyroxen, Hornblende, Olivin,
Feldspat
Aussehen:
Dunkelgrau bis schwarz, massig
Häufig Einsprenglinge
Ei
Eigenschaften:
h ft
Scharfkantig, spröd,
verwitterungsbeständig
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische Gesteine: VULKANITE –
ti h G t i
VULKANITE Basalt B lt
Die Minerale des Basalt – mikroskopische Darstellung
ÍOlivin
gelbgrün
ÎPlagioklas –
Ei
Einsprenglinge
li
ÎGasblasen
mit Zeolith‐
Füllung
ÍPyroxen
schwarz
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (2) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphe Gesteine: METAMORPHITE –
h G t i
METAMORPHITE Gneis G i
Metamorphes Gestein
Vorkommen:
Alpen
Entstehung:
Durch Druck- und
Temperaturerhöhung
verändertes Gestein.
Entstanden zum Beispiel aus
Granit
Hauptminerale:
Feldspat Quarz
Feldspat,
Quarz, Glimmer
Aussehen:
Hell gesprenkelt, dicklagig,
ausgerichtete Minerale
Eigenschaften:
Verwitterungsbeständig,
spaltbar. Kann stark geklüftet
und von Gängen durchzogen
sein
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (2) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphe Gesteine: Gneis
h G t i
G i
ÍAugen‐Gneis: Quarz, Biotit, Feldspat‐Linsen
Î Granat, rot
ÍQuarz, weiß –
Biotit, schwarz
h
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Sedimentgesteine
S di
Sedimentgesteine: SEDIMENTE –
t t i
SEDIMENTE Sandstein S dt i
Sedimentgestein
Vorkommen:
Europaweit
z.B. Buntsandstein
Entstehung:
Durch Verfestigung von
lockerem Sand
Hauptminerale:
Feldspat, Quarz, Glimmer
Aussehen:
Gerundete bis kantige Körner
Eigenschaften:
Kaum verwitterungsbeständig
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Sedimentgesteine
S di
Sedimentgesteine: Sandstein
t t i
S dt i
ÍQuarz in Sandstein
ÎZoom‐in:
Quarz in feiner
Quarz in feiner kalzitischer Matrix
Lit t
Literaturempfehlungen
f hl
E.J. Tarbuck & F.K. Lutgens
g
((2000)) Earth Science,, 9. Auflage,
g , Prentice-Hall,, Upper
pp Saddle River/
New Jersey, 672 Seiten
B.J. Skinner & S.C. Porter (1999) The Dynamic Earth, 4. Auflage, John Wiley & Sons, New York
640 Seiten
W. Schumann (2003)
Mineralien, Gesteine – Merkmale,
Vorkommen und Verwendung,
g,
BLV Verlagsgesellschaft München, 127 Seiten
F. Press & R. Siever (1997)
Understanding Earth,
W.H. Freeman & Company,
p y New York, 752 Seiten
In deutscher Übersetzung erschienen als Allgemeine Geologie,Spektrum Akademischer
Verlag, Heidelberg 1995, 608 Seiten
Î Die Folien (in Farbe & ungekürzt) sind auch zu finden unter Í
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I f
Infos ‐
N
News
Tutorium
Es findet ein Tutorium statt:
Mittwoch ab 18 Uhr – Seminarraum Geologie
Evtl freitags
Evtl.
freitags...
gibts bei Tom Jaroka....
Listen g
Üb i ht UE 2
Übersicht UE 2
Themen dieser Woche:
-Was sind Minerale?
-Wie werden Minerale klassifiziert?
-Physikalische
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
-Chemische Eigenschaften von Mineralen
-Die
Di wichtigsten
i hti t gesteinsbildenden
t i bild d Minerale
Mi
l
ÎSilikate, Karbonate
- Bestimmungsübungen der wichtigsten gesteinsbildenden Minerale
W i d Mi
Was sind Minerale –
l Kristalle?
K i t ll ?
Minerale (und Kristalle) sind homogene,
homogene natürliche feste Körper
(Feststoffe) mit einer geordneten Feinstruktur (kristalliner
Zustand).
Zustand)
Der atomare Aufbau folgt einer
strengen Systematik.
Systematik
NaCl Gitter
Nicht kristalline Festkörper wie Gläser oder Kunststoffe haben
keine geordnete Feinstruktur, der atomare Aufbau ist „chaotisch“.
Man spricht vom amorphen Zustand
Einteilung der Minerale (nach Hugo Strunz, 1941)
... auf Basis ihrer chemischen Zusammensetzung
f B i ih
h i h Z
t
● Elemente
e e te ((reine,
e e, feste
es e cchemische
e sc e Elemente)
e e e)
Metalle: z.B. Eisen, Kupfer, Nickel, Gold, usw.
Halbmetalle: z.B. Arsen, Antimon
Nichtmetalle: z.B. Schwefel, Graphit
● Sulfide,
z.B. Bleiglanz, Zinkblende
● Halogenide,
z.B. Steinsalz, Flußspat
● Oxide,
Oxide
z B Korund (Al2O3),
z.B.
) Spinell
● Karbonate,
z.B. Calcit, Siderit, Malachit
● Sulfate,
Sulfate
Chromate, z.B.
z B Baryt (Schwerspat)
(Schwerspat), Gips
● Phosphate,
z.B. Apatit
● Silikate,
Silik t
z.B.
B Feldspat,
F ld
t Gli
Glimmer, Oli
Olivin
i
Einteilung der Minerale in Kristallklassen
... auf Basis ihrer Gittersymmetrie
f B i ih Gitt
ti
Es gibt 7 Kristallklassen:
= kubisch
Abnehmende Symmetrie Î
- 3 Achsen beschreiben das Kristallgitter
- Kristallgitter:
g
dreidimensionale Anordnung
g von Atomen in einem Kristall
Î Symmetrie des Kristalls
Î Äußere Form des Kristalls =”Habitus”
Habitus
Einteilung der Minerale in Kristallklassen
... auf Basis ihrer Gittersymmetrie
f B i ih Gitt
ti
Hauptgruppe kubisch
a = b = c, α = β = γ = 90°
Î alle 3 Raumachsen sind ggleich langg
Cl
Na
NaCl Gitter
“Würfel”
NaCl - Steinsalz
Einteilung der Minerale in Kristallklassen
... auf Basis ihrer Gittersymmetrie
f B i ih Gitt
ti
Hauptgruppe hexagonal
a = b ≠ c, α = β = 90°, γ = 120°
Beryll
Be3Al2[Si6O18]
Nephelin
(Na,K)AlSiO4
Einteilung der Minerale in Kristallklassen
... auf Basis ihrer Gittersymmetrie
f B i ih Gitt
ti
Hauptgruppe tetragonal
a = b ≠ c, α = β = γ = 90°
Rutil TiO2
Zirkon
ZrSiO4
Einteilung der Minerale in Kristallklassen
... auf Basis ihrer Gittersymmetrie
f B i ih Gitt
ti
Hauptgruppe trigonal
a = b = c, α ≠ β ≠ γ ≠ 90°
Calcit
CaCO3
Quarz
SiO2
Einteilung der Minerale in Kristallklassen
... auf Basis ihrer Gittersymmetrie
f B i ih Gitt
ti
Hauptgruppe orthorhombisch
a ≠ b ≠ c, α = β = γ = 90°
Olivin (Mg, Fe)2SiO4
Einteilung der Minerale in Kristallklassen
... auf Basis ihrer Gittersymmetrie
f B i ih Gitt
ti
Hauptgruppe monoklin
a ≠ b ≠ c, α = γ = 90°, β ≠ 90°
Gips
CaSO4 x 2H2O
AlkaliFeldspat
Orthoklas
KAlSi3O8
Pyroxen:
Diopsid
MgCaSi2O6
Einteilung der Minerale in Kristallklassen
... auf Basis ihrer Gittersymmetrie
f B i ih Gitt
ti
Hauptgruppe triklin
a ≠ b ≠ c, α ≠ γ ≠ 90°, β ≠ 90°
Disthen
Al2SiO5
Die 3 Raumachsen:
ungleich lang und nie
rechtwinklig
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
Üb i ht
Übersicht
Physikalische Eigenschaften:
-Optische Eigenschaften z.B. Lichtbrechung
-Dichte
Dichte
-Härte
-Bruchverhalten
Bruchverhalten
Alle nicht-kubischen Kristalle zeigen Anisotropie:
ÎMinerale zeigen in verschiedenen Raumrichtungen
unterschiedliches physikalisches und chemisches VerhaltenÍ
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
O ti h Ei
Optische Eigenschaften: Lichtbrechung
h ft
Li htb h
ÎCalcit
Ca c
ist optisch anisotrop
Î Doppelbrechung
Í Laserstrahl wird durch Calcit aufgespalten
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
Hä t
Härte
Wichtige
Wi
hti Eigenschaft
Ei
h ft im
i
Zusammenhang mit Erosion &
Transport, außerdem ein wichtiges
diagnostisches Merkmal.
Härte ist der Widerstand eines
Minerals gegen Anritzen.
Härte von Mineralen wird angegeben
als Mohs’sche Härte (Ritzhärte) auf
einer Skala von 1 (sehr weich) bis 10
(sehr hart)
hart).
Carl Friedrich Christian Mohs
Relative Härteskala nach Mohs (auch Ritzhärte genannt)
H=1
H=2
H=3
Calcit
Talk
H=6
Kalifeldspat
H=4
H=5
Fluorit
Apatit
H=9
H = 10
Korund
Diamant
Gips
Gi
H=7
Quarz
(Olivin)
H=8
Topas
Stahl ~ 5.5
Fingernagel ~ 2.5
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
S ltb k it B h h lt
Spaltbarkeit, Bruchverhalten
Bruchverhalten eines Minerals ist bedingt durch die Gitterstruktur
des Minerals
Anisotropie der physikalischen und chemischen Eigenschaften !
Bestimmte Minerale besitzen eine charakteristische Spaltbarkeit
Z.B. haben Schichtsilikate wie Tonminerale eine perfekte
Spaltbarbeit parallel zu den Gitterebenen
Gerüstsilikate haben keine Spaltbarkeit,
z.B.
B Quarz
Q
oder
d Olivin:
Oli i muscheliger
h li
B
Bruch
h
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
S ltb k it Gitt t kt
Spaltbarkeit : Gitterstruktur und mechanische Eigenschaften
d
h i h Ei
h ft
Tonmineralblättchen:
perfekte Spaltbarkeit
„Muscheliger Bruch“ beim Quarz
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
S ltb k it Üb i ht
Spaltbarkeit : Übersicht
Höchst vollkommen: Glimmer
Glimmer, Gips
Vollkommen: Calcit, Galenit, Fluorit, Steinsalz
Gut: Orthoklas, Hornblende, Pyroxene
p , Kassiterit
Deutlich: Apatit,
Undeutlich: Korund, Magnetit (meist muscheliger Bruch)
Keine Spaltbarkeit: z.B. Quarz (nur Bruch)
Spaltbarkeit von Hornblende
Í
und Pyroxen Î
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
S ltb k it Gitt t kt
Spaltbarkeit : Gitterstruktur und mechanische Eigenschaften
d
h i h Ei
h ft
Fazit:
Die Spaltbarkeit
p
eines Minerals ist von seiner
Struktur und damit von seiner Kristallklasse
abhängig
gg!
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
F b
Farbe
Farbe leider selten charakteristisch
ÎMi
ÎMinerale
l ffastt iimmer Mischkristalle
Mi hk i t ll !
z.B. Feldspat-Reihe:
(Ba,Ca,Na,K)(Al,Si)4O8
Î Farben: farblos über weiß, rosa, grün, blau bis braun
Malachit & Azurit
Ausnahme: Minerale mit Eigenfärbung,
g
g, z.B. Malachit
Eigenfärbung: “idiochromatisch” Färbung durch “Verunreinigungen”:
Verunreinigungen :
“allochromatisch”
zz.B.
B Korund: farblos
⇒ Saphir
=> Rubin
z.B.
B Q
Quarz, farblos
f bl
⇒ Amethyst
=> Rauchquarz)
Saphir
Rauchquarz
Rubin
Amethyst
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
F b
Farbe
Strichfarbe !
Die Strichfarbe eines Minerals ist die Farbe des Pulvers, welches das
p
Mineral hinterläßt nach dem Streichen über eine Porzellanplatte.
! Die Strichfarbe ist nicht immer die Farbe des Minerals !
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
Di ht
Dichte Bleiglanz
Pyrit
Sphalerit
Die Dichte der meisten Minerale liegt zwischen 2.5 und 3.3 g/cm3.
Eine höhere Dichte haben viele Erze (Oxide & Sulfide, z.B. Bleiglanz,
Pyrit, Sphalerit) sowie Metalle und einige andere Minerale wie z.B.
Schwerspat (Baryt) oder Flussspat (Fluorit).
Ei i B
Einige
Beispiele
i i l (i
(in g/cm
/ 3):
)
Quarz ~ 2.65
Fluorit CaFl2~ 3.2
y BaSO4~ 4.5
Baryt
Erze ~ 4 – 7
Eisen Fe ~ 7.9
Gold Au ~ 19
Baryt
Fluorit
Gold
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
Gl
Glanz Unterschieden
U
e sc ede wird
d zwischen
sc e metallischem
e a sc e u
und
d nicht-metallischem
c
e a sc e G
Glanz
a
Weitere Begriffe:
Fettglanz – z.B. bei Serpentin
oder Bernstein
Serpentin
Bernstein
Perlmuttglanz – z.B. bei Glimmer
Glimmer
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
Ä ß
Äußere Form, Habitus F
H bit
! Der
D H
Habitus
bit eines
i
Mi
Minerals
l wird
idd
durch
h sein
i R
Raumgitter
itt ffestgelegt
t l t!
Îz.B. ein Pyroxen mit einem monoklinen Raumgitter
hat einen stängelig-gedrungenen Habitus
Monoklines Raumgitter
Habitus eines Pyroxen
Diopsid
CaMg[Si2O6]
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
F
Form, Habitus H bit
Ein Mineral kann sein:
idiomorph:
Gut ausgeprägte Kristallflächen
Quarz
oder xenomorph
z.B.
B IIn Drusen
D
ÍXenomorpher
Quarz neben
Feldspat und
Biotit
Weitere Begriffe: Stängelig, faserig,
körnig gestreckt
körnig,
gestreckt, gedrungen
gedrungen,...
Turmalin
Chrysotil
Diopsid
Physikalische Eigenschaften von Mineralen
T ht
Tracht
Unter Tracht versteht man das “Erscheinungsbild
g
der
Flächenkombination” – die Anordnung der Kristallflächen zueinander –
eines idiomorphen Kristalls
z.B. Würfel, Oktaeder, Tetraeder
Kristalltrachten des Quarz
Chemische Eigenschaften von Mineralen
Lö li hk it
Löslichkeit Wesentlich für die Geowissenschaften ist hier eigentlich nur die
Löslichkeit verschiedener Minerale in wässrigen Lösungen
Îwichtig bei der Verwitterung von Gesteinen und der Bildung
chemischer Sedimente:
-Karbonatische Sedimente (z.B. marine Flachwasserkalke)
-Kieselige Sedimente
(z.B. marine Tiefseesedimente)
-Phosphatgesteine
(an Flachwasser gebunden)
-Evaporite
(terrestrische und marine Evaporite)
Wüstenrose – Gips - CaSO4 •2H2O
Die wichtigsten gesteinsbildenden Mineralgruppen
Silik t
Silikate und Karbonate dK b
t
Granat
Olivine
Zirkon
Topas
Silikate (Insel-, Gruppen-, Ring-, Ketten-, Doppelketten-, Schichtund Gerüstsilikate))
Magnesit
Calcit Zwilling
Karbonate (Calcit, Dolomit)
Carrara Marmor
Abbau
Die wichtigsten gesteinsbildenden Mineralgruppen: Silikate
I l ilik t Nesosilikate Inselsilikate ‐
N
ilik t
Isolierte [[SiO4]4- - Tetraeder
O
O
z.B. Olivin
Zirkon
Granat
Si
O
O
FeMg(SiO4)
Zr(SiO4)
Pyrop:
Mg
g3Al2Si3O12
Die wichtigsten gesteinsbildenden Mineralgruppen: Silikate
G
Gruppensilikate ‐
ilik t Sorosilikate
S
ilik t
Zwei [SiO4] - Tetraeder, die über einen gemeinsamen
6
S
Sauerstoff
t ff verbunden
b d sind:
i d [Si2O7]6-
Beispiel: Epidot
Ca2(Al,Fe
(Al FeIII,Mg)
Mg)3(SiO4)3OH
Die wichtigsten (gesteinsbildenden) Mineralgruppen: Silikate
Ri ilik t Cyclosilikate
Ringsilikate ‐
C l ilik t
Drei, vier oder sechs [SiO4] - Tetraeder, die
über jeweils ein Sauerstoffatom ringförmig
verbunden sind:
Turmalin
Kettensilikate ‐ Inosilikate
“Unendlich”
Unendlich lange Ketten aus [SiO4] –
Tetraedern
g Vertreter dieser Gruppe:
pp
Wichtige
Pyroxene, z.B. Diopsid: CaMg[Si2O6]
Pyroxen
Die wichtigsten (gesteinsbildenden) Mineralgruppen: Silikate
D
Doppelkettensilikate ‐
lk tt ilik t Inosilikate
I ilik t
“Unendlich” lange Doppelketten aus [SiO4] – Tetraedern,
es ergibt sich daraus als Formeleinheit: [Si4O11]n6-.
Wichtige Vertreter dieser Gruppe: Minerale der
Amphibolgruppe, z.B. Hornblende, Aktinolith
Wichtiges Merkmal: “Hohlräume” im Gitter: Einbau von
(OH-), man spricht von “wasserhaltigen” Mineralen.
Die wichtigsten (gesteinsbildenden) Mineralgruppen: Silikate
ÎPyroxene und Amphibole chemisch sehr ähnlich !
ÎUnterschied: Amphibole bauen auf den Zwischengitterplätzen
Wasser ein
Metamorphose: Anstieg von Temperatur
(und Druck) hat Umwandlung von Amphibol
in Pyroxen zur Folge !
Beim Erhitzen wird Wasser
abgespalten:
b
lt
Tremolit (Amphibol) geht
über in Diopsid, Enstatit (2
Pyroxene),Wasser und
Quarz:
Tremolit —> Di + En + H2O +
Qz
Die wichtigsten (gesteinsbildenden) Mineralgruppen: Silikate
S hi ht ilik t Phyllosilikate
Schichtsilikate ‐
Ph ll ilik t
Zweidimensionale “unendlich” ausgedehnte [SiO4] –
Tetraederschichten mit der Formeleinheit: [Si4O10]n4-.
Tetraederschichten,
Wichtige Vertreter dieser Gruppe: Minerale der
Glimmergruppe, z.B. Biotit, Muskovit, Phyllit
Schichtsilikate gehören
ebenfalls zu den “wasserhaltigen” Mineralen.
Biotit
Muskovit
Die wichtigsten (gesteinsbildenden) Mineralgruppen: Silikate
G ü t ilik t Tektosilikate
Gerüstsilikate ‐
T kt ilik t
Dreidimensionale “unendlich” ausgedehnte Anordnung
von [SiO4] – Tetraedern.
Tetraedern
Jedes Si-Atom teilt sich seine vier Sauerstoffatome mit jeweils vier
benachbarten Si-Atomen,, daraus ergibt
g sich die Formeleinheit
[SiO2].
Wichtige Vertreter dieser
Gruppe: Quarz,
Feldspäte.
Feldspäte
Quarz
Die wichtigsten (gesteinsbildenden) Mineralgruppen: Silikate
Fü ll Silik t ilt
Für alle Silikate gilt:
Ein vierwertiges Si-Atom Si4+ kann durch ein dreiwertiges
Al-Atom Al3+ersetzt werden (Substitution).
Wichtig
g bei den Gerüstsilikaten: Nur durch Substitution
von Si-Atomen durch Al-Atome ergibt sich ein negativer
Ladungsüberschuß, der es erlaubt, Kationen zu binden!
Ì
+ Kation
Bsp: [Si4O8] Æ [AlSi3O8]1- Æ K[AlSi3O8] Kalifeldspat
Ersatz eines weiteren Si-Atoms erlaubt die Bindung von 2wertigen Kationen: Ca[Al2Si2O8] Plagioklas
+
Kation
Die wichtigsten (gesteinsbildenden) Mineralgruppen: Silikate
Die wichtigsten (gesteinsbildenden) Mineralgruppen: Karbonate
D i i hti V t t
Drei wichtig Vertreter:
1. C
1
CaCO
CO3
- Trigonal als Kalkspat (Calcit)
- Ortho-Rhombisch
Ortho Rhombisch als Aragonit
Calcitgitter
Calcit
ÎCaCO3 ist dimorph,
dimorph
d.h. kann als Calcit oder
Aragonit
g
vorliegen
g
(Polymorphie)
Aragonit
2. Dolomit: CaMg[CO3]2 (trigonal)
Dolomit
Die wichtigsten gesteinsbildenden Minerale
D k l li
Dunkelglimmer –
P
Pyroxen ‐
A hib l
Amphibol Magneson II –Test: Magnesium reagiert mit dem Azofarbstoff Magneson II zu blauem Farblack
Die wichtigsten gesteinsbildenden Minerale
Q
Quarz –
F ld t Foid ‐
Feldspat –
F id Hellglimmer
H ll li
Minerale und ihre Kristallsysteme
Latest news....
ÎDie Skripte zu den Übungen sind HIER zu finden Í
http://www.geo.tuhttp://www
geo tu
freiberg.de/tektono/privatesites/pfaender/index.html
in der Rubrik „Teaching“
Übungen: "Einführung in die Geowissenschaften" (TU Freiberg, since 10/2004)
Download overheads of Chapter 1 (Introduction & Magmatic rocks)
Download overheads of Chapter 2 (Sedimentary rocks)
Download overheads of Chapter 3 (Metamorphic rocks)
Übungen: "Einführung in die Geowissenschaften" (Kurs P. Maissenbacher)
Download overheads of Chapter 1 (Introduction & Magmatic rocks)
D
Download
l d overheads
h d off Chapter
Ch t 2 (Sedimentary
(S di
t
rocks)
k )
Download overheads of Chapter 3 (Metamorphic rocks)
Die wichtigsten Gesteine
und ihre Entstehung
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung – magmatische Gesteine
Diese Woche.....
- Wo entstehen magmatische Gesteine?
- Gefüge magmatischer Gesteine
- Einteilung
Ei t il
d
der magmatischen
ti h G
Gesteine
t i anhand
h d ih
ihres
SiO2 - Gehalts
- Diagramm “magmatische
magmatische Gesteine – SiO2-Gehalt
Gehalt –
Mineralbestand (felsisch und mafisch)
- QAPF – bzw. Streckeisendiagramme
- Intermediäre bis felsische magmatische Gesteine und
deren Mineralbestand
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Magmatische Gesteine
(Magmatite)
Metamorphe Gesteine
(Metamorphite)
Entstehen aus
anderen Gesteinen
Vulkanite
Plutonite
Schnelle
Abkühlung
Langsame
Abkühlung
Basalt
Granodiorit
Sedimentgesteine
(Sedimente)
z.B. Kalkstein, Tonstein, Sandstein
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Eruption von Magma
Lava
Basalt
Vulkanite
Obsidian
! Schnelle Abkühlung !
Kleine Kristalle
Lapilli
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Intrusivkörper - Pluton
Granitischer Gang
Granit
Gabbro
Plutonite
! Langsame Abkühlung !
Große Kristalle
Intrusive rocks
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Erdkruste
Ob
Oberer
Erdmantel
Ed
t l
Unterer Erdmantel
Äußerer Erdkern
Innerer Erdkern
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Mittelatlantischer Rücken
Island (!)
Submarine “Vulkankette”
Vulkankette !
An den mittelozeanischen Rücken
enstehen global gesehen
enstehen,
gesehen, über
90% aller magmatischen Gesteine
(mit i.W. “basaltischer” Zusammensetzung)
t
)
Seafloor
spreading
p
g
Submarin:
Pillow Lava
Spalteneruption auf Island
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Mittelozeanischer Rücken & Subduktionszone
Akkretionskeil
Mittelozeanischer Rücken
Divergierende Platten
Tiefseegraben
Subduktionsvulkanismus
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Mittelozeanischer Rücken & Subduktionszone
Mount Saint Helens
Subduktionsvulkanismus:
Heftige plinianische Er
Eruption
ption des Mt
Mt. Saint Helens
Mai 1980
Divergierende Platten
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Wo entstehen nun magmatische Gesteine ??
● An mittelozeanischen Rücken: Island
● Über Subduktionszonen: Mt
Mt. St
St. Helens
●Ü
Über hotspots:
p
Hawaii-Inselkette
Spalteneruption auf Island
Submarin entstandene KissenlavenOman
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Silik ti h M
Silikatische
Magmatite
tit
...werden anhand ihres SiO2-Gehalts unterteilt in:
SiO2 < 45%:
ultramafisch (“ultrabasisch”)
F M
Fe-Mg-reiche
i h G
Gesteine
t i
Dunit
SiO2 = 45 - 52%:
mafisch ((“basisch”)
basisch )
Fe-Mg-reiche Gesteine
SiO2 = 52 – 66%:
intermediär
SiO2 > 66%:
felsisch (“sauer”)
(“sa er”)
Fe-Mg arm,
reich an K,, Na,, Al und SiO2
Felsisch – felsic - Feldspar-Silica
mafisch – mafic - Magnesium - Ferric
Basalt
Andesit
Rhyolith
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
G fü magmatischer
Gefüge
ti h Gesteine
G t i
Granit
● Grobkörniges Gefüge (grobkristallin):
Æ langsame Abkühlung Æ Plutonite
● Feinkörniges Gefüge (feinkristallin):
Æ schnelle Abkühlung Æ Vulkanite
Dazit
● Glasiges Gefüge (amorph
oder mikrokristallin):
Æ extrem schnelle Abkühlung,
z.B. Obsidian
Obsidian
● Porphyrisches Gefüge:
Æ große Kristalle (idiomorph
(idiomorph,
„Einsprenglinge“) in feinkristalliner
Grundmasse
porphyrisches Gefüge
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
G fü magmatischer
Gefüge
ti h Gesteine
G t i
● Blasiges Gefüge:
Æ gasreiche Magmen Æ Druckentlastung
führt zu Blasenbildung
g ((Hohlräume))
Æ oft mit Sekundärmineralisation (Calcit, Zeolithe: Melaphyr, Mandelstein)
Blasiger, rezenter Basalt
vom
o Ätna,
t a, Sizilien
S e
“ Gesteinsschaum”
= Bims
engl. pumice
Pyroklastischer Strom
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
G fü magmatischer
Gefüge
ti h Gesteine
G t i
● Fluidalgefüge (= Fluidaltextur):
Æ Fließgefüge bei sehr zähflüssigen (also SiO2-reichen) Laven
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
G fü magmatischer
Gefüge
ti h Gesteine
G t i
● Ophitisches Gefüge der Diabase (Paläobasalte)
Æ Plagioklasleisten in einer Matrix aus grobkristallinen Pyroxenen
Plagioklas-Leisten
Dünnschliffbild
Pl i kl l i t iin Oli
Plagioklasleisten
Olivindiabas
i di b
Diabas
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Kl
Klassifikation
ifik ti nach
h Streckeisen:
St
k i
I t
Intermediäre
diä bis
bi felsische
f l i h Magmatite
M
tit
Plutonite
Intermediär:
52 – 66 % SiO2
Felsisch:
> 66% SiO2
QAPF –
Diagramm
Q = Quarz
A = Alkalifeldspat
P = Plagioklas
F = Foide
Granit –
> 65 % SiO2
Frage:
g
Vulkanisches
Äquivalent dazu??
Streckeisen-Nomenklatur: (nicht für mafische und ultramafische Gesteine!!!!)
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
I t
Intermediäre
diä bis
bi felsische
f l i h magm. Gest.
G t
Streckeisen-Diagramm ist möglich, weil:
F id und
Foide
d ffreier
i Q
Quarz kö
können nicht
i ht nebeneinander
b
i
d existieren:
i ti
Bsp.:
K[AlSi2O6] + SiO2 Æ K[AlSi3O8]
Leucit
Î
Kalifeldspat
Foide
F
id ersetzen
t
in
i SiO2- untersättigten
t ätti t Schmelzen
S h l
einen Teil der Feldspäte:
Foide
Foide = Feldspatvertreter
Gesteine: Syenit, Trachyt, Phonolith
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
Kl
Klassifikation
ifik ti nach
h Streckeisen:
St
k i
I t
Intermediäre
diä bis
bi felsische
f l i h Magmatite
M
tit
Vulkanite
Intermediär:
52 – 66 % SiO2
Felsisch:
> 66% SiO2
QAPF –
Diagramm
Q = Quarz
A = Alkalifeldspat
P = Plagioklas
F = Foide
Rhyolith
Rh
olith –
> 65 % SiO2
Frage:
g
Plutonisches
Äquivalent dazu??
Streckeisen-Nomenklatur: (nicht für mafische und ultramafische Gesteine!!!!)
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
ÜBERBLICK üb
über di
die wichtigsten
i hti t Gesteine
G t i
Vereinfachte Übersicht über die magmatischen Gesteine
100
80
anothitreicher
Plagioklas
Alkalifeldspäte
(Sanidin, Orthoklas)
Pyroxen
Quarz
albitreicher
Plagioklas
Foide
Amphibol
(Hornblende)
Amphibol
p
M
in
ch
e
20
Pyroxen
m
a
fi s
40
e
ra
le
60
Olivin
B i o t i t (=Dunkelglimmer)
SiO2 - Gehalt:
<78%
78%
intermediär
Plutonite:
Vulkanite:
Syenit
Phonolith
sauer
Granit
Trachyt Rhyolith
65%
52%
intermediär
Granodiorit
Dacit
basisch
35%
ultrabasisch
Diorit
Gabbro
Peridotite
Andesit
Basalt
(Basanit)
Dunit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Di wichtigsten
Die
i hti t felsischen
f l i h Minerale
Mi
l
Quarz ((SiO2, Gerüstsilikat, Härte = 7))
muscheliger Bruch, fettiger Glanz, durchsichtig klar bis leicht trüb,
härter als Stahl, in Gesteinen meist xenomorph da
spätkristallisierende Phase
Steigende Temperaturen
Umwandlung
Tridymit
monoklin
Tiefquarz
q
(trigonal)
Hochquarz
q
(hexagonal)
Cristobalit in
Obsidian
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Di wichtigsten
Die
i hti t felsischen
f l i h Minerale
Mi
l
Feldspat Gruppe ((Härte = 6))
Monokline oder trikline Gerüstsilikate.
Unterschieden werden Alkalifeldspäte (monoklin und triklin;
Sanidin, Orthoklas, Mikroklin, Albit) und Feldspäte der Plagioklas
Reihe (triklin; Albit, Oligoklas, ).
Alle Feldspäte lassen sich als Mischkristalle der Endglieder
Orthoklas Albit und Anorthit darstellen.
Orthoklas,
darstellen
Nomenklatur & Zusammensetzung
der Feldspäte:
ternäres Feldspatsystem
(nächste Folie!)
Perthitische Entmischung bei AFsp
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Di wichtigsten
Die
i hti t felsischen
f l i h Minerale
Mi
l
Feldspäte sind Mischkristalle
Alkalifeldspat - KAlSi3O8
Mischreihe der
Alkalifeldspäte
Phasendiagramm
ase d ag a
NaAlSi3O8
Plagioklas-Mischreihe
CaAl2Si2O8
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Di wichtigsten
Die
i hti t felsischen
f l i h Minerale
Mi
l
Feldspat
p Gruppe
pp
Sanidin
Alkalifeldspäte
Kristallformen &
Zwillingsbildung
Karlsbader
Zwillinge
Mikroklin
Orthoklas
Karlsbader
Zwilling
Bavenoer
Zwilling
Adular
Manebacher
Zwilling
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Di wichtigsten
Die
i hti t felsischen
f l i h Minerale
Mi
l
Feldspat Gruppe
Plagioklas-Reihe
Kristallformen &
Zwillingsbildung
polysynthetische
Zwillingslamellen
Plagioklas ist typischerweise zoniert, mit
anorthitreichem Kern
und albitreichem Rand.
Albit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Di wichtigsten
Die
i hti t Minerale
Mi
l
Glimmer-Gruppe ((Schichtsilikate, Härte = 2-3))
Glimmer gehören zu den Dreischichtsilikaten.
Typisch ist die perfekte Spaltbarkeit entlang der Gitterebenen
Gitterebenen,
Perlmuttglanz sowie eine geringe Ritzhärte von 2-3.
Man unterscheidet die dunklen, Mg-Fe-reichen Glimmer
(D k l li
(Dunkelglimmer),
) und
d di
die h
hellen,
ll
Al
Al-reichen
i h Gli
Glimmer
(Hellglimmer), die fast nur in
Metamorphiten vorkommen.
Wichtige Vertreter sind:
Muskovit
Biotit
Phlogopit
Biotit (Dunkelglimmer): K(Mg,Fe)3[(OH)2AlSi3O10]
M k it (Hellglimmer):
Muskovit
(H ll li
) KAl2[(OH)2AlSi3O10]
Phlogopit (gelblich-braun bis grünlich): KMg3[(OH)2AlSi3O10]
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Di wichtigsten
Die
i hti t Minerale
Mi
l
Foide ((Feldspatvertreter)) I
Alkali-Aluminium-Silikate
Wichtige Vertreter sind:
► Leucit: K[AlSi2O6]
Typischer Habitus von Leucit
(H = 6
6.5
5 - 7)
Die HT-Modifikation von Leucit ist kubisch, oft als Ikositetraeder,
LT- Modifikation tetragonal.
g
Leucit kommt v.a. in SiO2-untersättigten
g
vulkanischen Gesteinen vor, ist oft weißlich und hat fettigen Glanz.
► Nephelin:
p
((Na,K)[AlSiO
, )[
4]
Hexagonal, H=6.5-7. Ebenfalls
fettiger Glanz, verschiedene
Färbungen: weiß, grau, bräunlich.
Muscheliger Bruch (wie Quarz!)
Nephelin
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Di wichtigsten
Die
i hti t Minerale
Mi
l
Foide ((Feldspatvertreter)) II
Sodalith
► Sodalith-Reihe:
Sodalith: Na8[Cl2/(AlSiO4)6
Nosean: Na8[SO4/(AlSiO4)6]
Haüyn: Nosean + Ca
Haüyn
Sodalith-Foide sind typisch für SiO2-untersättigte Magmen mit NaÜberschuss, meist idiomorph, nur in Plutoniten xenomorph.
Nosean ist meist farblos bis graubraun
graubraun, Hauyn oft blau
blau.
SodalithR ih
Reihe
Nosean
Haüyn in Bims
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
Di wichtigsten
Die
i hti t Minerale
Mi
l
Amphibol- Gruppe ((H=6, meist monoklin, selten rhombisch))
Tremolit
Wichtige Vertreter sind:
Tremolit: Ca2Mg5[(OH)2Si8O22]
g )5 [(
[(OH))2Si8O22]
Aktinolith: Ca2((Mg,Fe)
Hornblende: (Ca,Na)2(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22 (OH)2
Aktinolith
Hornblende
im
Dünnschliff
Hornblende
Hornblenden sind die am weitesten verbreiteten Amphibole,ihr
Chemismus schwankt sehr stark. Nach ihrer Zusammensetzung und
Färbung unterscheidet man z.B. die grüne („gemeine") Hornblende oder
die braune Hornblende
Diese Woche
Woche.....
• mafische und ultramafische Gesteine
• Entstehung von Schmelzen
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Mafische und ultramafische Gesteine sind solche mit einem
Gesamt-SiO2-Gehalt von weniger als 52%.
Diese Gesteine enthalten normalerweise keinen freien Quarz
mehr, die dominierenden Phasen sind die mafischen Minerale
Olivin, Pyroxen (Ortho- und Klinopyroxen) und Spinell.
In mafischen Gesteinen findet
sich als einziges felsisches
Mineral Plagioklas, ultramafische Gesteine sind
i.Allg. Plagioklas-frei.
Peridotit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Olivin ((Formel: (Mg,Fe)
( g )2[SiO4], rhombisch, H=6))
Forsterit
► Binärer Mischkristall aus den Endgliedern:
Forsterit: Mg2[SiO4]
und
Fayalit: Fe2[SiO4]
Fayalit
F b meist
Farbe:
i grün.
ü Muscheliger
M
h li
Bruch,
B
h keine
k i Spaltbarkeit.
S lb k i
Olivin ist wesentlicher Bestandteil der Gesteine
des Erdmantels.
Erdmantels Mehr als 90% Olivin: Dunit
Außerdem als Einsprengling in vielen Basalten
(Frühkristallisat).
Formal gilt: Ol + SiO2 —> Opx,
d.h. Olivin koexistiert nur in
metastabilen Zuständen mit
freiem Quarz
(z.B. in manchen Eklogiten).
Habitus:
H
bit
prismatisch
Olivin
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Olivin als Einsprengling
p
g g in vielen Basalten ((Frühkristallisat):
)
Olivinbasalt
Olivin Einsprenglinge
in einem Dunit
D it
Dunit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Pyroxen-Gruppe
y
((Formel: (Mg,Fe,Ca)
( g
)2[Si2O6], H=6))
► Zwei Gruppen:
Orthorhombische Orthopyroxene und
monokline Klinopyroxene.
Pyroxene sind Mischkristalle der Endglieder
Wollastonit, Enstatit & Ferrosilit.
Farbe: schwarz – (dunkel) grün, je nach Fe-Gehalt.
Wie Olivin sind die Pyroxene ein wesentlicher
Bestandteil der Gesteine des Erdmantels und der
Erdkruste
=> Basalte mit Phänokristallen (Einsprenglingen)
Opx
Cpx
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Pyroxen-Gruppe
y
Wollastonit
fluoriszierend
Diopsid
Augit
Hedenbergit
Hypersthen
yp
Orthopyroxene
Enstatit
Hypersthen
im
DS
Ferrosilit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Pyroxene als Einsprenglinge in tholeiitischen Basalten:
Dünnschliff einesTholeiitbasalt
Klinopyroxene mit
Zonierung
Pigeonit
Olivine
Kissenlava des submarinen
Vulkans Lo’ihi - Hawaii
Tholeiit: Cpx, Plag, Opx, Olivin, Quarz
Lo’ihi Seamount – Hawai’i
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Unterscheidung
und Pyroxen
(schwierig!):
g von Amphibol
p
y
(
g)
Kopfschnitt
REM Bild
Amphibole
rhombisch
h bi h
Pyroxene
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Unterscheidung von Amphibol und Pyroxen
Amphibole
Pyroxene
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Spinell-Gruppe - AB2O4
Kubisch als
Oktaeder
► Spinelle sind Oxide der Elemente
Mg Fe,
Mg,
Fe Al und Cr
Cr,
auch Mn3+ und Co3+.
Aluminatspinelle : zz.B.
B „Spinell
Spinell“:: MgAl2O4
Spinell
Ferritspinelle: z.B. Magnetit: FeFe2O4 (=Fe3O4)
Chromitspinelle: z.B. Chromit: FeCr2O4
Magnetit
Chromit
Spinell - Gitter
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Nomenklatur der Ultramafite
1. Mit Olivin, Opx und Cpx
Lherzolith
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Nomenklatur der Ultramafite
2. Mit Hornblende, Olivin und Pyroxen
Peridotit
Peridotit – ultramafisches
Gestein mit Fe
Fe, Mg
(Olivin, Opx)
Vorkommen:
An Subduktionszonen
! Wasser !
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
M fi h & ultramafische
Mafische
lt
fi h magm. G
Gest.
t
Xenolithe
Olivin
Peridotit aus dem Oberen Erdmantel (hellgrün)
i einem
in
i
B
Basanitit – transportiert
t
ti t aus einer
i
Tiefe
Ti f
von ca. 50 bis 60 km ! Î
San Carlos Volcanic Field, Arizona
Alkalischer Magmatit in Nephelin-Syenit –
B
Beachte
ht die
di G
Größenverhältnisse
öß
hält i
!
Í
Mt. Saint Hilaire, Canada
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
von Schmelzen
S h l
Übersicht über Schmelzen:
Basaltische bzw. Gabbroische Schmelze: 45-55 Gew.% SiO2 mit viel Fe, Mg, Ca,
wenig K und Na
Andesitische bzw. Dioritische Schmelzen: 55-65 Gew.% SiO2 mit mäßig Fe, Mg,
Ca, Na, K
Rhyolitische bzw
bzw. granitische Schmelzen: 65-78
65 78 Gew
Gew.%
% SiO2, wenig Fe,
Fe Mg,
Mg Ca,
Ca
viel K und Na
Was ist sonst noch drin in Schmelzen?
ÎGase !!
Temperaturen der Schmelzen:
Basaltische / Gabbroische Magmen:
Andesitische / dioritische Magmen:
Rhyolitische / granitische Magmen:
1000 bis 1200 Grad
800 bis 1000 Grad
650 bis 800 Grad
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
von Schmelzen
S h l
Viskosität von Schmelzen:
-höherer SiO2 Gehalt ÎHÖHERE Viskosität UND
-niedrigere TemperaturenÎHÖHERE ViskositätenÎ rhyolitische Schmelzen
Fazit:
* Ein rhyolitischer Vulkanismus erfolgt hoch explosiv
* Ein basaltischer Vulkanismus
bringt dagegen Schildvulkane hervor
Mauna Kea, Hawaii
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
basaltischer
b
lti h Schmelzen
S h l
Mittelozeanischer Rücken
Subduktionsvulkanismus
Kissenlaven
Geothermischer
G ad e t
Gradient
Konvektionszellen
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
von Schmelzen
S h l
Partielles Aufschmelzen des Erdmantels
ÎEs gibt Bereiche, in denen Erdmantelmaterial aufschmelzen kann:
Asthenosphäre: seismische Wellen sind langsamer
ÎKonvektionszellen bringen Hitze nach oben
ÎFeldspat und Pyroxen erniedrigen die Aufschmelztemperatur des Gesteins
ÎFluide Phasen ebenso
Wenn Plagioklas
W
Pl i kl und
dP
Pyroxen aufschmelzen,
f h l
bleibt Olivin zurück:
Es entsteht basaltisches Magma.
ÎDieses kann kristallisieren oder
ÎWeiteres Gestein zum Aufschmelzen bringen
ÎDadurch wird die Schmelze verändert !
Kissenlava - Oman
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
basaltischer
b
lti h Schmelzen
S h l
Hot Spot Vulkanismus
Mantel Plumes
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
basaltischer
b
lti h Schmelzen
S h l
Hot Spot Vulkanismus
Mantel Plumes
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
basaltischer
b
lti h Schmelzen
S h l
Hot Spot Vulkanismus
Mantel Plumes
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
basaltischer
b
lti h Schmelzen
S h l
Hot Spot Vulkanismus
Mantel Plumes
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
basaltischer
b
lti h Schmelzen
S h l
Hot Spot Vulkanismus
Hawaii Inselkette
Seamount LOIHI
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
von Andesiten
A d it
Subduktionszone
Pacific Ring
g Of Fire
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t t h
Entstehung
von Andesiten
A d it
Subduktionszone
Akkretionskeil
Tiefseegraben
Subduktionsvulkanismus
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t h
Enstehung
von Schmelzen
S h l
Andesitische Schmelzen
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t h
Enstehung
von Schmelzen
S h l
Granitische Schmelzen – S Typ
y
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (1) Magmatische Gesteine
M
Magmatische
ti h Gesteine:
G t i
E t h
Enstehung
von Schmelzen
S h l