Kapitel 15: Gesteinsbildende Minerale 15.1 Feldspatgruppe 15.2 Quarz

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1 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

2 Gesteinsbildende Minerale
Von der IMA (International Mineralogical Association) waren 1999 ca Minerale anerkannt. Nur wenige davon sind häufig bzw. gesteinsbildend. In der Erdkruste am häufigsten (in Vol.%) sind: Plagioklas 39 % Olivin % 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, ...)

3 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)

4 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

5 Feldspäte Mikroklin Labradorit prismatischer Sanidin im Dünnschliff

6 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

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

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

9 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.

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

11 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.

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

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

14 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.

15 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!

16 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

17 Olivinmischkristalle

18 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

19 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

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

21 Calcit - Dolomit Calcit und Dolomit sind Industrieminerale.

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

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

24 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