Grundbau Vorlesung zum Teil Ingenieurgeologie
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Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 1 Grundbau Vorlesung zum Teil Ingenieurgeologie für Bauingenieure des 3. Studienjahrs Vortragender Dr. rer. nat. Gunther Ulrich Aselmeyer Bauhaus-Universität Weimar Fakultät Bauingenieurwesen Professur Grundbau Lehrgebiet Geologie Coudraystraße 11C, Zimmer 204 Telephon 03643/ 584717 [email protected] Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 2 Grundbau Übungen zum Teil Ingenieurgeologie für Bauingenieure des 3. Studienjahrs Vortragender Dr. rer. nat. Gunther Ulrich Aselmeyer Bauhaus-Universität Weimar Fakultät Bauingenieurwesen Professur Grundbau Lehrgebiet Geologie Coudraystraße 11C, Zimmer 204 Telephon 03643/ 584717 [email protected] Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 3 Ð Wozu braucht ein Bauingenieur geologische Grundkenntnisse? Ð a) ... um die Baugrundverhältnisse selber beurteilen zu können. b) ... um das Baugrundgutachten eines Ingenieurgeologen verstehen und richtig interpretieren zu können. c) ... um geeignete Baumaterialien (zum Beispiel Naturwerkstein für Restaurierungszwecke, Zuschlagstoffe für Mörtel und Beton oder Produkte zur Bodenstabilisierung) auswählen zu können. ----d) ... um Ende des Wintersemesters 2009/ 2010 die Klausur erfolgreich mitschreiben zu können. Die Lehrveranstaltung Grundbau schließt mit zwei schriftlichen Teilprüfungen ab, die im Verhältnis 1 zu 3 gewertet werden. e) ...um 2 credit points zu sammeln. Die können eventuell an anderen Hochschulen von Nutzen sein. Ingenieurgeologie ist auch anderswo Bestandteil des Bachelor-Studiums. ----- Jeder Bauingenieur muß in der Lage sein, ohne Laborhilfsmittel die im Gelände angetroffenen Gesteine in die (Gesteins-)Hauptgruppen einzuordnen, um daraus erste Schlußfolgerungen auf Verwendbarkeit und Verhalten ableiten zu können…… (aus KLENGEL & WAGENBRETH 1987). Ð Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 4 Ð Skriptum Ð a) Die in den Übungen eingesammelten 3,00 € werden für das aktuelle Skript benötigt. Es soll dieses Jahr noch mehr Vorlesungstoff beinhalten und daher deutlich umfangreicher ausfallen. b) Das fertige Skript wird höchstwahrscheinlich erst Ende November 2009 ausgeteilt werden. Bitte haben Sie bis dahin Geduld. Ð Klausur Ð a) Die schriftliche Prüfung des Moduls „Grundbau“ wird voraussichtlich Mitte Februar 2010 geschrieben und aus 1h Ingenieurgeologie und 2h Grundbau bestehen. Nähere Informationen entnehmen Sie bitte dem Prüfungsplan der Fakultät Bauingenieurwesen. b) Die Ergebnisse sind spätestens Anfang des nächsten Sommersemesters in BISON nachzulesen. Ein gesonderter Aushang erfolgt nicht. c) Die Wiederholungsprüfung wird voraussichtlich im März 2010 geschrieben. Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Programm der Vorlesung 1. Einführung (Wechselbeziehungen von Geologie, Baugrund und Bauwerk). 2. Kristalle, Minerale, Gesteine und Gebirge (Petrographische Grundlagen, Kreislauf der Gesteine). 3. Magmatische Gesteine (Plutonite, Vulkanite, Ganggesteine). 4. Metamorphe Gesteine (Regional- & Kontaktmetamorphose, Schieferung, Paralleltextur). 5. Sedimentgesteine und Diagenese (klastische, chemische und biogene Sedimente). 6. Verwitterung, Erosion, Transport und Sedimentation (Klima, physikalische, chemische, biologische Verwitterung, glazigener, fluviatiler und äolischer Transport, Schichtung). 7. Erdgeschichte, Stratigraphie, Epirogenese, Transgression und Regression der Meere (geologische Zeitskala, Paläoklima, Meeresspiegelschwankungen). 8. Tektonische Grundlagen (Orogenese, Faltungen, Verwerfungen, Rifting, Klüfte). 9. Geologische Karten, baugeologische Erkundung, Morphologie, Hangbewegungen, Bodensenkungen (Maßstäbe, Nomenklatur, Kartierung, Aufschlußmethoden). 10. Hydrogeologische Grundlagen (Grundwasser, Porosität, Durchlässigkeit, Quellen, Karst). Skript 5 Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 6 Übungen zum Lehrgebiet Ingenieurgeologie für Bauingenieure des 2. Studienjahrs (Matrikel '02) Ð ÎGliederung 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. der ÜbungenÍ Ð Einführung (= heute) Minerale Magmatite Metamorphite Sedimente 1 Sedimente 2 "Technische Gesteinskunde" Erdgeschichte Kartenkunde geologische Profile Exkursion Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 7 Einleitung: Was ist was? Die Geowissenschaften und ihre Beziehungen zum Bauwesen (aus KLENGEL & WAGENBRETH 1981: 10) Einteilung der Ingenieurgeologie, analog zu der o. a. Gliederung der Geologie (aus KLENGEL & WAGENBRETH 1981: 10) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 8 Einleitung: Geowissenschaften 1 Fachbegriffe zum Themenbereich Geologie Geologie Wissenschaft von der Entwicklungsgeschichte und dem stofflichen Aufbau der Erde. Sie erforscht die Erdkruste (Lithosphäre) mit ihren Gesteinen, deren Bildungs-und Umwandlungsbedingungen, Lagerungserscheinungen sowie ihrem Fossilgehalt. Î Allgemeine Geologie (Geomorphologie, dynamische Geologie, exogene und endogene Dynamik) Wissenschaft von den Formen der Erdoberfläche. Lehre von den physikalisch-chemischen Grundlagen geologischer Prozesse: Bildung und Umgestaltung der Gesteine unter Einwirkung von endogenen (= inneren) und exogenen (= äußeren) Kräften. Î Historische Geologie (Erdgeschichte) Sie erforscht die Entwicklung der Erde besonders ihrer Kruste - und des Lebens darauf über die erdgeschichtlichen Epochen hinweg. Urkunden und Zeugnisse dafür sind die Gesteine und Fossilien. ÎÎ Stratigraphie Lehre von der Zusammensetzung, der zeitlichen Bildungsfolge und Fossilführung sowie der räumlichen Verbreitung der Sedimentgesteinsschichten. Aufstellung von Zeitskalen zur Datierung der geologischen Geschichte. ÎÎ Paläontologie Wissenschaft von den pflanzlichen und tierischen Lebewesen (Flora und Fauna) der verschiedenen erdgeschichtlichen Epochen. ÎÎ Geochronologie Wissenschaft vom relativen und absoluten Alter der Erde. Î Angewandte Geologie Anwendung geologischer Erkenntnisse und Methoden. ÎÎ Ingenieurgeologie und Baugeologie Lehre von der Verwertung und Anwendung geologischer Informationen auf Belange der Technik. Die Baugeologie ist als Teilgebiet der Ingenieurgeologie aufzufassen: Lehre von der Verwertung und Anwendung geologischer Erkenntnisse auf Belange des Bauwesens. Diese sind: Geotechnik, technische Beherrschung der geologischen Randbedingungen, Baugrund, Gründungen, Erdarbeiten, Verkehrsbauten, Fels- und Tunnelbau, Talsperren, Rohöl- und Gasspeicherung, Abfalldeponien über und unter Tage. ÎÎ Montangeologie (Lagerstättenkunde) zur Suche und Untersuchung von natürlichen Rohstoffen wie Erdöl, Erdgas, Kohle, Salze, Erze, Steine und Erden. ÎÎ Hydrogeologie Lehre vom Wasserhaushalt der Gesteine und Gesteinsverbände. Erforschung der Vorräte, Bewegung, Qualität und Quantität des Grundwassers. Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 9 Einleitung: Geowissenschaften 2 Fachbegriffe zu den mit der Geologie verwandten Geowissenschaften Mineralogie Lehre von der physikalisch-chemischen Zusammensetzung und vom geometrischen Aufbau der Minerale (Kristallographie). Petrographie (Gesteinskunde) Lehre von Entstehung, Zusammensetzung und Umbildung der Gesteine. Geochemie chemische Zusammensetzung der Erde und deren allmähliche Veränderung über geologische Zeiträume hinweg. Geophysik Physik der festen Erde, des Meeres und der Lufthülle. Sie befaßt sich mit den seismischen, gravitativen, magnetischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften und Erscheinungen der Erde sowie mit dem physikalischen Aufbau des Erdinneren. Î Angewandte Geophysik nutzt die geophysikalischen Erkenntnisse und Methoden für das Aufsuchen von Lagerstätten und für die Sondierung von Baugrund. Geomechanik Mechanisches Verhalten der Erdkruste gegenüber tektonischen (= natürlichen) oder technischen (= künstlichen) Einwirkungen. Î Bodenmechanik und Felsmechanik Teilgebiete der geotechnischen Ingenieurwissenschaften. Mechanische und physikalische Eigenschaften des Gebirges. Statik und Dynamik von Boden und Fels als Element einer Ingenieurkonstruktion. Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 10 Auswahl weiterführender Literatur Allgemeine und Historische Geologie BRINKMANN, R. (1990): Abriß der Geologie (Allgemeine Geologie), Band 1, neubearbeitet von ZEIL, W.. - 14. Aufl.: 258 S.: Stuttgart (Ferdinand Enke Verlag). Î [ca. 29,00 €] MEYER, W., MURAWSKI, H. & IVEN, C. (2004): Geologisches Wörterbuch. - 11. Aufl.: 284 S.; Stuttgart (Spektrum Akademischer Verlag). Î [26,00 €] PRESS, F. & SIEVER, R. (1995): Allgemeine Geologie; Heidelberg... (Spektrum Akademischer Verlag). Î [ca. 50,00 €] RICHTER, D. (1992): Allgemeine Geologie. - 4. Aufl.; Berlin (de Gruyter Verlag). Î [ca. 30,00 €] Mineralogie SCHUMANN, W. (September 2009): Der große BLV Steine- und Mineralienführer. Über 600 Einzelstücke in Farbe. - 5., überarb. Aufl.: 388 S.; München... (BLV). Î [ca. 22,95 €] Ingenieurgeologie und Hydrogeologie FECKER, E. & REIK, G. (1987): Baugeologie; Stuttgart (Ferdinand Enke Verlag). Î [ca. 39,00 €] HÖLTING, B. & COLDEWEY, W. G. (2008): Hydrogeologie: Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie; Stuttgart (Ferdinand Enke Verlag). Î [ca. 39,95 €] KLENGEL, K. J. & WAGENBRETH, O. (1987): Ingenieurgeologie für Bauingenieure. - 2. Aufl.: 216 S.; Berlin, Wiesbaden (VEB Verlag für Bauwesen und Bauverlag). Î [ca. 20,00 €] PRINZ, H. (1991): Abriß der Ingenieurgeologie; Stuttgart (Ferdinand Enke Verlag). Î [ca. 45,00 €] REINSCH, D. (1991): Natursteinkunde. Eine Einführung für Bauingenieure, Architekten, Denkmalpfleger und Steinmetze; Stuttgart (Ferdinand Enke Verlag). Î [ca. 50,00 €] Regionale Geologie SEIDEL, G. (Hrsg., 2003): Geologie von Thüringen. – 2. neubearb. Aufl.: 560 S., 36 Tab.; Stuttgart (E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung). Î [64,00 €] WAGENBRETH, O. & STEINER, W. (1990): Geologische Streifzüge: Landschaft und Erdgeschichte zwischen Kap Arkona und Fichtelberg. - 4., unveränderte Aufl.: 204 S., mit 70 Farbf., 12 Schwarzweißf. und 117 geolog. Blockbild.; Leipzig (Dt. Verlag für Grundstoffind.). Î [ab 7,95 €] Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 11 Internet als ausreichende und „preiswerte“ Alternative Beispiele für den Kreislauf der Gesteine bzw. „Rock Cycle“, der zum Verständnis der Gesteinsgenese hilfreich ist (oben: http://www.eoearth.org/image/Rockscycle.gif; unten: http://web.visionlearning.com/custom/geology/custom/rock_cycle_sketch.shtml): Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 12 Einleitung: Untersuchungsschwerpunkte Ingenieurgeologische und geotechnische Aspekte bei Bauvorhaben Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 13 Einleitung: Aufbau der Erde Querschnitt durch die Erde mit Zoneneinteilung und dem Zustand der Materie; oben (aus BRINKMANN 1980: 226, Abb. 217); unten (aus http://www.univie.ac.at/Mineralogie/dies_das/docs/earth.pdf) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 14 Einleitung: Betrachtungsbereiche Stoffliche Zusammensetzung der Erde, makroskopisch bis mikroskopisch..... Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Einleitung: Entwicklung der Gesteine Geologischer Kreislauf der Gesteine (in stark vereinfachter Form) Skript 15 Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 16 Einleitung: Gruppen der Gesteine Das geologische System der Gesteine, Untergliederung der drei Hauptgruppen (aus KLENGEL & WAGENBRETH 1981: 14, Tafel 2.1.) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 17 Gesteinsvorkommen: Magmatite und Metamorphite Magmatite und Metamorphite sowie alte und junge Vulkanite in Deutschland (aus: Internationale Natursteinkartei von F. MÜLLER, Bd.1, 1993: 285f) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 18 Beispiel für Vulkanite: Basalt aus dem Tertiär oben Basaltsäulen im Aufschluss (aus http://de.wikipedia.org/wiki/Basalt), unten Bürgersteig aus Basalt und Sandstein in der Reichenbacher Straße in Greiz (2008). Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 19 Gesteinsvorkommen: Präkambrium/ Paläozoikum Sedimente der Erdfrühzeit und des Erdaltertums in Deutschland (aus: Internationale Natursteinkartei von F. MÜLLER, Bd.1, 1993: 286f) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 20 Gesteinsvorkommen: Sedimente im Mesozoikum Verfestigte Sedimente des Erdmittelalters in Deutschland (aus: Internationale Natursteinkartei von F. MÜLLER, Bd.1, 1993: 288f) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 21 Gesteinsvorkommen: Sedimente im Känozoikum Lockere Sedimente der Erdneuzeit in Deutschland (aus: Internationale Natursteinkartei von F. MÜLLER, Bd.1, 1993: 289f) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 22 Baustoffe: Einführung in die Technische Gesteinskunde 1 Eigenschaften von Naturwerkstein – Dichte und Porosität Schwankungsbreiten der Rohdichte und Reindichte (aus Friedrich Müller, 2001: 195) Eigenschaften von Naturwerkstein - Dichte und Porosität Porosität der einzelnen Gesteinsgruppen im Vergleich (aus FRIEDRICH MÜLLER, 2001: 200) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 23 Baustoffe: Kennwerte von Gesteinen aus Thüringen 1 Rohdichte, Wasseraufnahme, Frostbeständigkeit und Porosität Lokalität Roh- Wasseraufnahme dichte & Sättigungswert DIN 52 102 DIN 52 103 DIN 52 103 bzw. gewichts- SättigungsTrockenbezogen wert rohdichte [g/cm3] [%] [-] Frost-TauWechsel Porosität Masseverlust nach 25x DIN 52 104 Masseverlust nach 150x [%] [%] [%] Kyffhäuser-Sandstein des Oberkarbon Kelbra Süd 1 2,28 4,06 Kelbra Süd 2 2,44 3,17 Kirchtal bei Kelbra 2,29 4,67 Rottleben 2,29 3,90 Kammtal 2,46 2,82 Udersleben 2,53 2,22 Ichstedt 2,35 3,94 0,96 0,99 0,96 0,95 0,99 0,94 1,00 0,10 0,05 0,22 0,07 0,02 0,03 0,13 0,29 0,16 1,70 0,41 9,90 10,25 14,21 - Ø 3,54 0,97 0,09 0,64 11,45 6,78 0,83 0,60 7,13 - 6,45 0,69 0,03 0,06 - 2,11 0,57 0,04 0,07 - 2,22 0,81 0,09 1,09 - 4,39 0,73 0,19 2,09 - 2,38 Gesteine der Trias und des Quartär Buntsandstein, 2,10 Oldisleben I Keupersandstein, 2,08 Großer Seeberg, Gotha Muschelkalk, 2,34 Gossel bei Arnstadt Travertin 2,43 Ø 2,24 Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 24 Baustoffe: Einführung in die Technische Gesteinskunde 2 Eigenschaften von Naturwerkstein – Frostbeständigkeit prozentuale Anteile frostbeständiger Sorten (punktierte Balken) (aus FRIEDRICH MÜLLER, 2001: 200) Eigenschaften von Naturwerkstein - Abriebfestigkeit Schleifverschleiß, gemessen mit der Schleifscheibe nach BÖHME (aus FRIEDRICH MÜLLER, 2001: 204) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 25 Baustoffe: Einführung in die Technische Gesteinskunde 3 Druckfestigkeit von Naturwerkstein, Schwankungsbreiten der einaxialen Druckfestigkeit (Würfel oder Zylinder) (aus FRIEDRICH MÜLLER 2001: 202) Biege(zug)festigkeit von Naturwerkstein, Schwankungsbreiten der Biege(zug)festigkeit (Balken, sogenannte "Prismen", Dreipunktlagerung, mdl = mit dem Lager, gdl = gegen das Lager) (aus FRIEDRICH MÜLLER 2001: 203) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 26 Baustoffe: Kennwerte von Gesteinen aus Thüringen 2 Druck- und Biege(zug)festigkeit Lokalität Druckfestigkeit Biege(zug)festigkeit DIN 52 105 keine Kraft Kraft Lagerflächen senkrecht zu parallel zu erkennbar Lagerflächen Lagerflächen wirkend wirkend b b l l [N/mm2] [N/mm2] b l [N/mm2] DIN 52 112 keine Lagerflächen erkennbar Kraft senkrecht zu Lagerflächen wirkend Sonderfall mit vertikal stehenden Lagerflächen Kraft parallel zu Lagerflächen wirkend h h h h ls b l [N/mm2] ls b l [N/mm2] ls b l [N/mm2] ls b l [N/mm2] Kyffhäuser-Sandstein des Oberkarbon Kelbra Süd 1 - 74,00 Kelbra Süd 2 - 92,32 Kirchtal bei Kelbra - 66,60 B 85, Abzweig - 103,6 Rottleben - 67,94 71,69 Kammtal - 71,95 71,94 Udersleben - 70,64 90,96 Ichstedt - 71,49 77,93 - 10,36 16,61 8,70 13,03 13,32 10,79 11,36 9,87 12,96 12,16 13,16 10,70 5,64 6,75 11,55 6,01 Ø - 11,76 12,25 7,49 - 77,32 78,13 Gesteine der Trias und des Quartär Buntsandstein, Oldisleben I Keupersandstein, Gr. Seeberg, Gotha Muschelkalk, Gossel bei Arnstadt Travertin - 49,16 45,37 - 7,80 7,38 - - 86,30 66,13 - 10,72 10,64 - - 43,42 53,82 - 7,94 - 4,10 - 71,02 95,34 - 8,47 7,27 4,19 Ø - 62,48 65,17 - 8,73 8,43 4,15 Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 27 Minerale: Definitionen Erläuterung der Begriffe Minerale, Gesteine und Gebirge/ Fels, Gesteinsbildende Mineralgruppen und eine Auswahl dafür typischer Minerale Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 28 Minerale: Große Vielfalt Etwa 4600 Minerale sind heute bekannt (http://de.wikipedia.org/wiki/Mineral). Ingenieurgeologisch wichtig sind nur etwa 20 der hier genannten 135 Minerale und Elemente (http://www.univie.ac.at/Mineralogie/dies_das/docs/uebersicht.pdf). Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 29 Minerale: Chemismus der Silikate 1 Skizzen eines SiO4-Tetraeders und die daraus aufgebauten Gruppen der Silikate (aus DIETRICH & SKINNER: 43) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 30 Minerale: Chemismus der Silikate 2 Sub-Klassifikation der Silikate nach kristallstrukturellen Gesichtspunkten in Abteilungen: nach Art der Vernetzung der SiO4-Tetraeder (Skizzen eines SiO4-Tetraeders und die daraus aufgebauten Gruppen der Silikate (aus http://www.univie.ac.at/Mineralogie/MINSPEC/handout/Handout_Silikate.pdf). Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 31 Minerale: Bestimmung mit Hilfe typischer Merkmale Bestimmung der Minerale und Gesteine im Gelände/ Feld und im Labor Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 32 Minerale: Charakteristische Eigenschaften 1 Habitus, Spaltbarkeit, Bruch, Glanz, Ritzhärte nach MOHS, Schleiffestigkeit, Farbe, Strichfarbe und Dichte (siehe KLENGEL & WAGENBRETH 1987: 19) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 33 Minerale: Charakteristische Eigenschaften 2 Habitus (Aggregat, innerer Aufbau, Erscheinungsform) (aus SCHUMANN 1994: 19) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 34 Minerale: Charakteristische Eigenschaften 3 Eigenfarbe und Strichfarbe ausgewählter Minerale (aus SCHUMANN 1994: 20) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 35 Minerale: Charakteristische Eigenschaften 4 Zwillingsbildungen bei ausgewählten Mineralen (aus SCHUMANN 1994: 18) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 36 Minerale: Bestimmung mit Hilfe von Literatur Beispiele gesteinsbildender Minerale aus einem empfehlenswerten Buch; oben Gruppe der Amphibole (Hornblende usw.); unten Gruppe der Glimmer (Biotit, Muskowit usw.) (aus SCHUMANN 1994: 52, 46) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 37 Minerale: Ingenieurgeologisch bedeutende Gemengteile 1 Tabelle mit gesteinsbildenden Mineralen und ihren Eigenschaften - sehr häufig, aber nur ein Bruchteil der bekannten Minerale (KLENGEL & WAGENBRETH 1981: 20f). Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 38 Minerale: Bestimmung der Tonminerale mit REM und RDA Chlorit im REM-Bild. Chlorit ist eines der häufigsten authigenen Tonminerale, die im Porenraum neugebildet werden. (aus ASELMEYER 1998: 221, Abb.118) REM-Bild mit authigen in Poren gebildetem Chlorit. Die plättchenförmigen Kristalle wuchsen auf detritischen Körnern eines Sandsteins der Einheit T3y2 (untere Obertrias) aus Teilprofil 2. Sie sind in der charakteristischen Kartenhausstruktur angeordnet und vermindern durch ihre lockere Lagerung die Permeabilität des Gesteins. Quarz-Zement befindet sich in Bildmitte und rechts. Er scheint jünger als Chlorit zu sein, weil er angrenzende Kristalle um- bzw. überwachsen hat. 10 μm Dünnschliff 2/15 Vergrößerung 1100x Aufdampfschicht Au Chlorit im RDA-Diagramm. Typisches Röntgendiagramm eines Fein- bis Mittelsandsteins aus Einheit T3y4 (mittlere Obertrias). Das Texturpräparat enthält hauptsächlich Chlorit und Kaolinit sowie in Spuren Illit. Kaolinit fehlt im Diagramm des erhitzten Präparates. Die Intensitätsmaxima bei 7,15 Å und 3,56 Å sind dann nur auf den zweiten und vierten Basisreflex des Chlorits zurückzuführen und daher niedriger als unten. (aus ASELMEYER 1998: 222, Abb.119) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 39 Minerale: Ingenieurgeologisch bedeutende Gemengteile 2 Tabelle mit gesteinsbildenden Mineralen und ihren Eigenschaften (Fortsetzung) (aus KLENGEL & WAGENBRETH 1981: 20f). Die Salzminerale sind in Mitteleuropa normalerweise nicht an der Erdoberfläche beziehungsweise im Baugrund anzutreffen, weil sie leicht wasserlöslich sind. Halden in Bergbaugebieten können allerdings größere Anteile Salz enthalten. Vorsicht! Alte Abraumhalden sind nicht immer im Gelände als solche erkennbar. Viele Kalibergwerke waren zu Beginn des 20. Jahrhunderts nur wenige Jahre in Betrieb, und übertägige Anlagen existieren längst nicht mehr. Durch die allmähliche Auflösung des damals aufgehaldeten Salzes sind längerfristige Setzungen zu erwarten. Setzungungen können verstärkt auftreten, wenn abdichtendes Material entfernt oder anfallendes Niederschlagswasser ungünstig abgeleitet wurde. Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 40 Minerale: Mischungsreihe der Feldspäte Diese Liste soll zeigen, daß in den Gruppen der Kalifeldspäte und Plagioklase jeweils mehrere Minerale enthalten sind, welche unterschiedliche Gehalte an Na, K und Ca aufweisen. Ähnliche Mischungsreihen kann man übrigens für die Minerale aus der Gruppe der Karbonate aufstellen. Dort spielen die Elemente Ca, Mg und Fe eine Rolle (aus alten Vorlesungsunterlagen, TU Clausthal). Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 41 Minerale: Verwendungsbeispiel Rohstoffe (sogenannte Grundversätze) der keramischen Industrie (aus: Technologie der Keramik 1978, Bd.1) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 42 Minerale: Mischungsreihe der Karbonate Das System Calcit CaCO3 –Magnesit MgCO3 -Siderit FeCO3 bei 450° C und 2 kbar mit Mischkristallen ähnlich wie bei den Feldspäten(nach ROSENBERG 1967; aus http://www.univie.ac.at/Mineralogie/dies_das/docs/karbonatdr.pdf) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 43 Minerale: Kristallsymmetrie 1 Die sechs Kristallklassen mit Kristallformen gesteinsbildender Minerale Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 44 Minerale: Kristallsymmetrie 2 Klassifikation in sieben (acht) Kristallsysteme, welche weiter unterteilt werden. (http://www.univie.ac.at/Mineralogie/MINSPEC/handout/Handout_Kristallsysteme.pdf) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 45 Minerale: Mineralklassen, Dichte Die Mineralklassen mit Mineralen und Schwankungsbreiten der Dichte. Jeder Balken gibt die Anzahl der Minerale pro Dichteintervall (0,5 g/ cm3) an. Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 46 Minerale: Ergänzende Stichworte Erläuterung von Begriffen, die zur Bescheibung von Magmatiten wichtig sind. Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 47 Gefügemerkmale: Definition von Struktur und Textur Beide Definitionen aus dem Geologischen Wörterbuch von H. Murawski (1983). Sie werden zur Beschreibung sowohl von Mineralen als auch Gesteinen eingesetzt. Struktur Î entsprechend der Definition von U. GRUBENMANN (1904) im deutschen Sprachgebrauch zumeist als rein beschreibende Bezeichnung für die Gesteinsausbildung in bezug auf Form und gegenseitige Abgrenzung der einzelnen Gemengteile im Gestein verwendet. Textur Î entsprechend der Definition von U. GRUBENMANN (1904) im deutschen Sprachgebrauch zumeist als Bezeichnung für die räumliche Anordnung und Verteilung der Gemengteile in einem Gestein verwendet. Gefügemerkmale der allseitig von Trennflächen umgebenen Gesteinsblöcke (sogenannte Kluftkörper) im Aufschluß, Beispiele für Struktur; a blockigquaderförmig; b unregelmäßig-kantig, zerklüftet; c plattig, tafelförmig; d säulenförmig (hier: sechsseitige Basaltsäulen) (aus GIANI 1992: 95) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 48 Gefügemerkmale: Beispiele für Struktur Schema mit allen Strukturmerkmalen, die für die Beschreibung von Mineralen und Gesteinen von Bedeutung sind (aus KLENGEL & WAGENBRETH 1981: 26) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 49 Gefügemerkmale: Beispiele für Textur Schema mit allen Texturmerkmalen, die für die Beschreibung von Mineralen und Gesteinen von Bedeutung sind (aus KLENGEL & WAGENBRETH 1981: 27) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 50 Gefügemerkmale: Lateinische und Griechische Ausdrücke Ausbildungsformen von Mineralen, skizzierte Dünnschliff-Aufnahmen, unter dem Polarisationsmikroskop betrachtet. Grundkenntnisse in Latein und Griechisch sind in vielen Wissenschaften nützlich! (Quelle unbekannt) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 51 Magmatite: Was sind Plutonite und Vulkanite? Der Bildungsort ist entscheidend. - unter der Erdoberfläche Plutonite/ Intrusiva aus erkaltetem Magma, auf der Erdoberfläche oder auf dem Meeresboden Vulkanite/ Extrusiva aus erkalteter Lava. (aus MARSHAK 2001: 139) Rechts Skizze zur Veranschaulichung des Bildungsortes der Magmatite, die auf Englisch igneous rocks genannt werden. (aus MARSHAK 2001: 139) Unten Blockbild mit Lagerungsformen der Magmatite. Sie dürfen die Begriffe Magmatite/ magmatische Gesteine/ Erstarrungsgesteine beziehungsweise Plutonite/ Intrusiva/ Tiefengesteine beziehungsweise Vulkanite/ Extrusiva/ Oberflächengesteine synonym benutzen. Außerdem gibt es magmatische Gänge, worunter man mit magmatischem Gestein gefüllte Spalten versteht. (Quelle unbekannt) Professur Grundbau Grundbau/ Teil Ingenieurgeologie Skript 52 Magmatite: Plutone (Intrusivkörper) und Gänge Der Brocken - im Oberkarbon entstanden, später Anhebung des Harzes und Abtragung der weicheren Nebengesteine (aus WAGENBRETH & STEINER 1989: 76) Der Henneberg Granit-Steinbruch bei Weitisberga nahe Wurzbach im Thüringer Schiefergebirge, im Oberkarbon entstanden, später von mehreren dunklen Gängen durchschlagen (aus Kersantit); links Übersicht; rechts Detail einer Gangfüllung (eigene Photos)
