Kapitel 16 Gesteine 16.1 Teilgebiete der Mineralogie

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1 Kapitel 16 Gesteine 16.1 Teilgebiete der Mineralogie
16.2 Gesteinskreislauf 16.3 Magmatite 16.4 Geochemie 16.5 Mineralische Rohstoffe

2 Teilgebiete der Mineralogie I
(ohne Kristallographie) Die Petrologie (Gesteinskunde) widmet sich Mineral-bestand, Gefüge, Chemismus, Genese und Vorkommen der Gesteine. ( Der Begriff Petrographie ist enger gefaßt.) Die Geochemie untersucht die Verteilung der chemischen Elemente und Isotope in den Mineralen und Gesteinen. Die Lagerstättenkunde widmet sich Bildung, Verteilung, Prospektion und Exploration von Lagerstätten.

3 Teilgebiete der Mineralogie II
(ohne Kristallographie) Die spezielle Mineralogie umfaßt die Mineralsystematik. Industrielle Anwendungen sind Gegenstand der technischen/angewandten Mineralogie. Die Biomineralogie behandelt Vorgänge, bei denen mineralische Stoffe in Lebewesen gebildet oder abgeschieden werden (u.a. Korallen, Kieselalgen, Kakteen, Nierensteine, Zähne, Asbestose, Sklerodermie)

4 Teilgebiete der Mineralogie III
(ohne Kristallographie) Die Archäometrie untersucht historische mineralische Werkstoffe (u.a. Keramiken, Gläser, Münzen, Pigmente, Schmuck). Die Meteoritenkunde beschäftigt sich mit Herkunft und Zusammensetzung der auf die Erde treffenden Himmelskörper. Die Gemmologie (Edelsteinkunde) umfaßt Methoden der Bestimmung, Synthese, Gewinnung und Bearbeitung von Schmucksteinen.

5 Der Kreislauf der Gesteine
Magmatite Metamorphite Magma Aufschmelzen Sedimente Verwitterung

6 Gesteinsgruppen Nach ihrer Genese werden drei Gesteinsgruppen unterschieden: 1. Magmatische Gesteine (Magmatite) 65 Vol.% 2. Sedimentgesteine (Sedimentite) 8 Vol.% 3. Metamorphe Gesteine (Metamorphite) 27 Vol.% Sie sind über den Gesteinskreislauf miteinander verbunden !

7 Gesteinsbildende Minerale
Von der IMA (International Mineralogical Association) waren 1990 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 M. 4,9 % (u.a. Granat, Disthen, Andalusit, Apatit, ...)

8 Gliederung der Erde Vol.% Masse% Dichte (g/cm3) Erdkruste 0,8 0,4 2,8
Erdmantel 83,0 67, ,5 Erdkern 16,2 32,4 11,0 Ø5,52 innerer Erdkern: feste Fe-Ni-Legierung äußerer Erdkern: flüssige Fe-Ni-Schmelze unterer Erdmantel: MgO, FeO, Korund, Stishovit, (Perowskit) Übergangszone: zahlreiche Hochdruckmodifikationen: u.a. Olivin (Mg1.8Fe0.2SiO4) in Spinellstruktur Granat in Ilmenitstruktur oberer Mantel: Peridotit-Zusammensetzung, z.B. in Kimberlit-Pipes: 64 Vol.% Olivin 27 Vol.% Orthopxroxen 3 Vol.% Klinopyroxen 6 Vol.% Granat (Pyrop) Erdkruste: gesteinsbildende Minerale

9 Magmatite Magmatite (auch. Eruptivgesteine, engl. igneous rocks) sind Kristallisationsprodukte aus silikatischen (seltener sulfidischen, karbonatischen) Schmelzen, dem sog. Magma. Man unterscheidet zwei Arten: Plutonite und Vulkanite (mittel- bis grobkörnige (feinkörnigere bis glasige Tiefengesteine) vulkanische Gesteine)

10 Magmatite Helle Minerale/Gesteine nennt man felsisch.
Dunkle Minerale/Gesteine nennt man mafisch (Mafite), z.B. Biotit, Amphibol, Pyroxen, Olivin. Opake Minerale sind lichtundurchlässig, z.B. Magnetit, Ilmenit. Es gibt ca. 900 Gesteinsnamen für Magmatite. Die Übergänge sind oft fließend.

11 Plutonite Quarz Dioritoide Gabbroide Anorthosite Granitoide
Alkalifeldspäte Syenitoide Plagio- klase Foidolithe Q-A-P-F-Diagramm (vereinfacht): nach Streckeisen 1976 bzw. IUGS Foide: u.a Leucit, Sodalith, Nephelin, Nosean, ...

12 Vulkanite Quarz Basaltoide Andesitoide Rhyolitoide Daci- toide
Alkalifeldspäte Trachytoide Plagio- klase Q-A-P-F-Diagramm (vereinfacht): nach Streckeisen 1976 bzw. IUGS Phono- litoide Tephri- toide Foidi- toide Foide

13 Granit Schriftgranit, runitische Verwachsung von Mikroklin als Wirtskristall und Quarz, Bodenmais, Bayerischer Wald, nach Matthes.

14 Magmatische Differentiationsreihe
basisch intermediär sauer Basalt Andesit Rhyolith 100 Pyroxen Plagioklas felsisch mafisch Alkali- feldspat Quarz Olivin Vol% Amphibol Biotit Gabbro Diorit Granit

15 Dreistoffsysteme

16 Hydrothermales Stadium
T = °C Beispiel - Erzgang aus der Freiberger Edlen Braunspatformation: Nebengestein: Gneis, Zinkblende (schwarz), Arsenkies (längsgestreift), Quarzsäulen, Rhodochrosit (zonar), Bleiglanz (gekreuzt), Kupferkies (punktiert) und Calcit (weiß).

17 Geochemie Teilgebiete
Isotopengeochemie Geochronologie Hauptelement-Geochemie Spurenelement-Geochemie REE-Geochemie Kosmochemie Umweltgeochemie z.B. Radiocarbonmethode (14C: 5700 a HWZ, in Atmosphäre: 12C:14C=10:1)

18 Geochemie Die 8 häufigsten chemischen Elemente der Erdkruste:
(nach B. Mason, Principles of Geochemistry) Masse% Atom% Volumen% O 46,60 62,55 93,77 Si 27,72 21, ,86 Al 8, , ,47 Fe 5, , ,43 Ca 3, , ,03 Na 2, , ,32 K 2, , ,83 Mg 2, , ,29

19 Mineralische Rohstoffe
Minerale finden als Roh- und Werkstoffe vielfältige Anwendung. Besondere industrielle Bedeutung haben sie : im Bergbau im Hüttenwesen in der keramischen Industrie in der Feuerfestindustrie in der Zementindustrie in der Baustoffindustrie in der optischen Industrie in der Düngemittelindustrie in der chemischen Industrie in der Schleifmittel- und Hartstoffindustrie als Werksteine als Schmuck- und Edelsteine.

20 Ende