Kapitel 15: Gesteinsbildende Minerale 15.1 Feldspatgruppe 15.2 Quarz 15.3 Pyroxen-Reihe 15.4 Amphibol-Reihe 15.5 Glimmer-Reihe 15.6 Olivin-Reihe 15.7 Tonminerale 15.8 Calcit 15.9 Magnetit

Gesteinsbildende Minerale Von der IMA (International Mineralogical Association) waren 1999 ca. 4000 Minerale anerkannt. Nur wenige davon sind häufig bzw. gesteinsbildend. In der Erdkruste am häufigsten (in Vol.%) sind: Plagioklas 39 % Olivin 3 % Alkalifeldspat 12 % Tone (+ Chlorit) 4,6 % Quarz 12 % Calcit (+Aragonit) 1,5 % Pyroxene 11 % Magnetit (+Ti-Magnetit) 1,5 % Amphibole 5 % Dolomit 0,5 % Glimmer 5 % andere Minerale 4,9 % (u.a. Granat, Disthen, Andalusit, Apatit, ...)

1. Feldspatgruppe Wichtigste Mineralgruppe, da sie 58% der Erdkruste ausmacht. Chemismus: 3 Endglieder : Kalifeldspat KAlSi3O8 (Or) Albit NaAlSi3O8 (Ab) Anorthit CaAl2Si2O8 (An) Kristallographie: triklin oder monoklin (nur Or) Gerüstsilikate typische Zwillinge (Karlsbader-, Manebach-, Albit-Gesetz) Eigenschaften: H  6, niedrige Brechzahl, # unter90° r = 2,5...2,7gcm-3, meist helle Eigenfarbe (Or) (Ab) (An)

Dreistoffsystem der Feldspäte Orthoklas Perthit Antiperthit Albit Kalifeldspäte: - Mikroklin (TT-Modifikation) - Orthoklas - Sanidin (HT-Modifikation) - Entmischungen: Perthite (HT-) Mischungs- lücke (TT-) 10 30 50 70 90 Plagioklase Albit Andesin Bytownit Oligoklas Labradorit Anorthit

Feldspäte Mikroklin Labradorit prismatischer Sanidin im Dünnschliff

2. Quarz Wichtiges Mineral mit 12,5% Anteil an der Erdkruste. Chemismus: SiO2 Kristallographie: trigonal-trapezoedrisch, enantiomorph Polymorphie u.a. zu Cristobalit, Tridymit typische Zwillinge: (Brasilianer-, Dauphineer-, Japaner-Gesetz) Modifikationswechsel bei 573° zu Hochquarz Eigenschaften: H = 7, Brechzahl  1,55, keine # r = 2,65 gcm-3, vielfältige Färbungen zahlreicher Varietäten, optisch aktiv, piezoelelektrisch Strukturprinzip von Tief- und Hoch-Quarz

SiO2-Modifikationen Kryptokristallin: Chalcedon (Achat, Onyx, Karneol,...), Jaspis Amorph: Opal (mit Wasser), Lechatelierit

Bergkristall mit Rutil (Univ. Köln) Quarzvarietäten Bergkristall mit Rutil (Univ. Köln) Rauchquarz (TUBA Freiberg) Achatmandel

3. Pyroxene Wichtige Mineralgruppe mit 11% Anteil an der Erdkruste. Chemismus und Kristallographie: AB[Si2O6 ] 2 Untergruppen: - Orthopyroxene (orthorhombisch) Enstatit Mg2 [Si2O6 ] Bronzit (Mg,Fe)2 [Si2O6 ] Hypersthen (Mg,Fe)4 [Si2O6 ] 2 - Klinopyroxene (monoklin) Diopsid CaMg [Si2O6 ] Hedenbergit CaFe [Si2O6 ] Jadeit NaAl [Si2O6 ] Ägirin NaFe [Si2O6 ] Augit (Ca,Mg,Fe,Ti,Al) [(Si,Al)2O6 ] Pyroxene sind Kettensilikate mit Zweiereinfachkette.

Pyroxene Eigenschaften: H = 5-7, hohe Brechzahl > 1,6, #  90° d > 3,2, dunkles Mineral (mafitisch)

4. Amphibole Wichtige Mineralgruppe mit 5% Anteil an der Erdkruste. Chemismus und Kristallographie: A B1,5...2,5C [(OH, F) / Si4O11 ] Amphibole sind meist monoklin (selten rhombisch). Amphibolminerale sind u.a. - Anthophyllit - Tremolit - Glaukophan - Aktinolith (Asbest) - und vor allem Hornblende (Ca,Na,K)2-3(Mg,Fe,Al)5 [(OH, F)2 / (Si,Al)2 Si6O22 ] Amphibole sind Kettensilikate mit Zweierdoppelkette.

Hornblende Eigenschaften: H = 5-6, hohe Brechzahl: 1,63...1,70, #  124° d = 3,1...3,3, dunkles Mineral (mafitisch): grün-schwarz

Amphibole Amphibol-Spaltbarkeitswinkel sind mineraltypisch. Amphibol senkr. [001] Spaltwinkel: 124°

5. Glimmer-Minerale Wichtige Mineralgruppe mit 5% Anteil an der Erdkruste. Chemismus und Kristallographie: Es gibt Dunkelglimmer und Hellglimmer. Wichtigste Vertreter sind: Biotit und Muskovit K(Mg,Fe)3 [(OH, F)2 / AlSi3 O10 ] KAl2 [(OH, F)2 / AlSi3 O10 ] Winkel: (a,c)90° Glimmer sind monoklin (pseudohexa-gonal). Glimmer sind Schichtsilikate.

Glimmer-Eigenschaften Biotit: Muskovit: sehr gute # nach (001) H = 2-3 Brechzahl um 1,6 d=3,1 d=2,7...3,1 schwarz (grün, braun) transparent strategischer Isolator Turmalin mit Biotit im Dünnschliff: Pleochroismus!

6. Olivin-Reihe Wichtiges Mineral des Erdmantels. Chemismus: A2 SiO4 Mischkristalle heißen Olivin, die Endglieder sind Forsterit (A=Mg) und Fayalith (A=Fe) Kristallographie: rhombisch-dipyramidal häufig isometrische Kristalle Olivine sind Inselsilikate. Eigenschaften: H = 6-7 Brechzahl > 1,64 schlechte # d = 3,3...3,5 farblos-grün Olivin-Interferenzfarben unter gekreuzten Polarisatoren

Olivinmischkristalle

7. Ton-Minerale Wichtige Mineral-Gruppe der Sedimentgesteine. Chemismus und beides ist kompliziert Kristallographie: als Zweischichtsilikat A2oder3 [(OH)4 / Si2 O5 ] als Dreischichtsilikat A2oder3 [(OH)2 / Si2 O5 ] Minerale: Kaolinit, Montmorillonit u.v.a.m Eigenschaften: geringe Härte Brechzahl: 1,5...1,6 sehr gute # nach (001) d < 2,7, oft um 2 farblos, aber oft getönt sehr feinkörnig

8. Calcit Wichtiges „Durchläufer“-Mineral. Chemismus: CaCO3 Polymorphie mit Aragonit und Vaterit partielle Mischbarkeit mit Dolomit CaMg(CO3)2, und Ankerit CaFe(CO3)2 Kristallographie: rhomboedrisch häufig isometrische Kristalle formen- und flächenreichstes Mineral isomorph mit Rhodochrosit (Mn), Siderit (Fe), Smithsonit (Zn), Magnesit (Mg) Eigenschaften: H = 3 oft lumineszierend hohe Doppelbrechung sehr gute # nach {10-11} d = 2,72 farblos-weiß Calcit bildet mono- mineralische Gesteine: Kalkstein, Marmor

Calcit Ionenanordnung im Spaltrhomboeder nach [10-11] (Hinweis auf extrem hohe Doppelbrechung)

Calcit - Dolomit Calcit und Dolomit sind Industrieminerale.

Calcit - Dolomit Ätzfiguren auf Calcit (links) und Dolomit (rechts)

8. Calcit Calcit ist eines der formen- reichsten Minerale. Oft luminesziert Calcit (SE-Gehalt). Besonders markant ist der Isländische Doppelspat.

9. Magnetit Wichtiges Eisenerz Chemismus: Fe3O4 andere Eisenoxidminerale sind Hämatit (-Fe2O3) und Maghemit ( -Fe2O3 ) Kristallographie: Kubisch-hexakisoktaedrisch häufig isometrische Kristalle (Oktaeder) Eigenschaften: H = 5-6 Brechzahl = 2,42 starker Ferromagnetismus muschliger Bruch, keine # d = 5,2 opak, schwarzer Strich Hexakisoktaeder