Einführung in die Geologie Übersicht

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Einführung in die Geologie
Teil 4: Minerale - Baustoffe der Gesteine
Prof. Dr. Rolf Bracke
International Geothermal
Centre
Lennershofstraße 140
44801 Bochum
Übersicht
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Definition der Minerale
Minerale und Kristalle
Kristallbildung
Kristallsysteme
Gesteinsbildende Minerale
Definition der Minerale
• Natürlich vorkommend
• Kristalliner Festkörper
• Feste anorganische Verbindungen
• Bestimmte chemische Zusammensetzung
Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum
Minerale und Kristalle
• Minerale entstehen durch den Prozess der
Kristallisation, bei dem aus einer gasförmigen oder
fluiden Phase Festkörper entstehen
• In einer Kristallstruktur sind
die Atome, Ionen oder
Molekülgruppen periodisch
zu Raumgittern angeordnet
• Flächen und Symmetrien
der Kristalle hängen direkt
mit der Anordnung von
Atomen in ihrem Kristallgitter
zusammen
Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum
Kristallbildung
• Kristallisation beginnt mit Bildung mikroskopisch kleiner
Kristallisationskeime
• Wachstum der kleinen Kristalle unter Beibehaltung der
Kristallflächen
• Sind die Räume zwischen den
wachsenden Kristallen ausgefüllt
werden die Kristallflächen
überwachsen
• Die ursprünglichen Kristalle
vereinigen sich zu einer festen
Masse kristalliner Teilchen,
sogenannte Kristallaggregate
Kristallgeometrie
• Symmetrieoperationen
–
–
–
–
Spiegelungen
Zwei-, drei-, vier- oder sechszählige Drehungen
Translationen (Verschiebungen)
Gleitspiegelungen – Spiegelung und Translation
werden verknüpft
– Inversion (Punktspiegelungen)
– Schraubungen
– Drehinversion
Symmetrieoperationen
Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum
Kristallsysteme
• Gestalt eines
Kristalls: Habitus
• Gesamtheit der
entwickelten
Flächen: Tracht
Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum
Beispiele von natürlichen
Kristallen für verschiedene
Kristallsysteme
Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum
Kriterien zur Bestimmung von Mineralen
• Optische Eigenschaften:
–
–
–
–
–
Farbe
Strich
Glanz
Form der Kristalle
Bruch
• Physikalische und chemische Eigenschaften
– Spaltbarkeit
– Härte
– Dichte
Farbe
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Strich
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Glanz
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Spaltbarkeit
Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum
Härte
Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum
Chemische Einteilung der Minerale
Quelle: Die Erde; Verlag: DK
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Gediegene Elemente
• Gediegene Elemente
sind chemische
Elemente,
die in der Natur in
reiner Form
vorkommen.
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Kupfer
Platin
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Eisen
Silber
Gold
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Graphit
Schwefel
Arsen
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Diamant
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Sulfide
• In Sulfidmineralien ist Schwefel mit einem oder
mehreren Metallen verbunden.
• Zu dieser Mineralklasse gehört die größte
Anzahl der Erzminerale.
• Eigenschaften: Gleichen denen von Metallen
z.B. Metallglanz und elektr. Leitfähigkeit
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Pyrit
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Oxide und Hydroxide
• Dicht gepackte
Sauerstoffatome,
in deren Hohlräume
Metall- oder
Halbmetallatome
eingeschlossen
sind
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Spinell
Korund: Saphir
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Karbonate, Nitrate und Borate
• Chemisch sind
Karbonate Salze
der Kohlensäure
H²CO³
• Karbonate
bedeutende
Mineralgruppe in
der Erdkruste
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Calcit
Dolomit
Aragonit
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Sulfate und Chromate
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Baryt
Gips
Anhydrit
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Phosphate
• Phosphate enthalten
Phosphor und Sauerstoff im
Verhältnis 1:4
• Unterteilung:
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
– Primäre Phosphate
(Kristallisieren aus wässrigen Lösungen)
– Sekundäre Phosphate
(Entstehen in Gegenwart von Wasser aus
primären Phosphaten)
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
– Feinkörnige gesteinsbildende Phosphate
(Entstehen aus phosphorhaltigen organischen Stoffen)
Silikate
• Natürliche Silikate sind mit etwa 90 Vol.-% am
stofflichen Aufbau der Erde beteiligt
• Si stets von 4 O-Atomen umgeben
• Aufteilung in 6 Silikatgruppen
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Inselsilikate
• Isolierte Gruppen von
Siliciumtetraedern
• Meist hohes
spezifsches Gewicht
und große Härte
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Olivin
Zirkon
Topas
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Gruppensilikate
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Epidot
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Ringsilikate
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Beryll: Aquamarin
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Ketten- und Doppelsilikate
• Unterteilung in:
Pyroxene (Einfachketten)
Amphibole (Doppelketten)
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Schichtsilikate
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Talk
Muskovit
Kaolinit
Biotit
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Gerüstsilikate
SiO2-Minerale
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Feldspate
Heulandit
Zeolithe
Quelle: Steine & Mineralien; Verlag: DK
Mineralverteilung innerhalb der Erdkruste
Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer
Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum
Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum
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