Kapitel 16 16.1Teilgebiete der Mineralogie 16.2Gesteinskreislauf 16.3Magmatite 16.4Geochemie...

Kapitel 16

16.1 Teilgebiete der Mineralogie16.2 Gesteinskreislauf 16.3 Magmatite16.4 Geochemie16.5 Mineralische Rohstoffe

Gesteine

Teilgebiete der Mineralogie I

• 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.

(ohne Kristallographie)

Teilgebiete der Mineralogie II

• 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)

(ohne Kristallographie)

Teilgebiete der Mineralogie III

• 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.

(ohne Kristallographie)

Der Kreislauf der Gesteine

Magma Aufschmelzen

Verwitterung

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 !

Gesteinsbildende Minerale

Von der IMA (International Mineralogical Association) waren 1990 ca. 3300 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 M. 4,9 %

(u.a. Granat, Disthen, Andalusit, Apatit, ...)

Gliederung der ErdeVol.% Masse% Dichte (g/cm3)

Erdkruste 0,8 0,4 2,8Erdmantel 83,0 67,2 4,5Erdkern 16,2 32,4 11,0

Ø5,52innerer Erdkern: feste Fe-Ni-Legierungäußerer Erdkern: flüssige Fe-Ni-Schmelzeunterer Erdmantel: MgO, FeO, Korund, Stishovit, (Perowskit)Übergangszone: zahlreiche Hochdruckmodifikationen: u.a.

Olivin (Mg1.8Fe0.2SiO4) in SpinellstrukturGranat 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

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)

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.

Plutonite

Q-A-P-F-Diagramm (vereinfacht):nach Streckeisen 1976 bzw. IUGS

Granitoide

Syenitoide

DioritoideGabbroideAnorthosite

Foidolithe

Plagio-klase

Alkalifeldspäte

Quarz

Foide: u.a. Leucit, Sodalith, Nephelin, Nosean, ...

Vulkanite

Q-A-P-F-Diagramm (vereinfacht):nach Streckeisen 1976 bzw. IUGS

Foide

Trachytoide

Foidi-toide

Phono-litoide

Daci-toideRhyolitoide

Tephri-toide

BasaltoideAndesitoide

Plagio-klase

Alkalifeldspäte

Quarz

Granit

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

Magmatische Differentiationsreihe

Vol%

100

0Gabbro Diorit Granit

basisch intermediär sauer

Basalt Andesit Rhyolith

Olivin

Pyroxen

Biotit

Amphibol

Plagioklas Alkali-feldspat

Quarz

felsisch

mafisch

Dreistoffsysteme

Hydrothermales Stadium

T = 400 - 100 °C

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

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)

GeochemieDie 8 häufigsten chemischen Elemente der Erdkruste:(nach B. Mason, Principles of Geochemistry)

Masse% Atom% Volumen%

O 46,60 62,55 93,77Si 27,72 21,22 0,86Al 8,13 6,47 0,47Fe 5,00 1,92 0,43Ca 3,63 1,94 1,03Na 2,83 2,64 1,32K 2,59 1,42 1,83Mg 2,09 1,84 0,29

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.

Ende

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