no more silicates
Nicht Silkate
• Karbonate• Sulfate• Halide• Phosphate• Oxide/Hydroxide• Sulfide
Phosphate
Apatit
Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)
Wichtigster Phosphor Träger in der Kruste
Spontane Spaltung von 238U - Spaltspuren
Strahlenschäden aus der spontanen U Spaltung können durch Ätzung sichtbar gemacht werden.
Aus der Spaltspurendichte kann auf das Alter geschlossen werden
aus A. Dickin (1995)
Spaltspuren in Apatit
Oxide • X1+2O Gruppe
– Eis• X3+Y2+
2O4 Gruppe– Spinell Gruppe
• Spinell MgAl2O4• Magnetit FeFe2O4• Chromit FeCr2O4
• X3+2O3 Gruppe
– Hämatit Fe2O3– Korund Al2O3
• X4+O2 Gruppe– Rutil TiO2– Cassiterit SnO2– Uraninit UO2
XIVYVI2O4 - Spinell Gruppe - Struktur
Sauerstoffe in kubisch dichtester Kugelpackung – Lagen parallel (111)Kationen besetzen 16 Oktaederlücken und 8 Tetraederlücken pro Einheitszelle
Magnetite sind Invers-Spinelle, d.h. XVIYIV2O4
Korund-GruppeIsotypie- Korund- Hämatit- Ilmenit
O2-
Fe3+ / Al3+ / Ti4+,Fe2+
Saphir und RubinRakwana, Sri Lanka
Korund Al2O3 trig
synthetischer RubinKorundShimersville, Pa, USA
KorundLogan, Ont., CDN
- farblos, grau, rot, blau, grün- Glasglanz- H. 9- keine Spaltbarkeit, Bruch muschelig
- oft idiomorphe Kristalle: dicktafelig, dipyramidal, tonnenförmig;in Smirgel körnig
- Edelsteinvarianten: Rubin durch CrSaphir durch Fe, Ti
Saphir und RubinRakwana, Sri Lanka
Korund Al2O3 trig
synthetischer RubinKorundShimersville, Pa, USA
KorundLogan, Ont., CDN
Bildung:- magmatisch in Al-reichen Differentiaten (Syenite, Granite)- metamorph in Al-reichen Metapeliten, in Meta-Bauxit (=Smirgel)
- angereichert in (Edelstein-)Seifen- als Industriemineral in großer Menge synthetisiert (Verneuil-Verfahren)
Hämatit Fe2O3 trig
HämatitWhitehaven, Cumberland, UK
HämatitBad Lauterberg, Harz
HämatitBad Lauterberg, Harz
- rot bis grauschwarz, Strich rot- halbmetallischer bis Metallglanz- H. 6 – 6,5- keine #
- oft glaskopfartig (Roter G.); erdig; Kristalle blättchenförmigbis isometrisch
Hämatit Fe2O3 trig
HämatitWhitehaven, Cumberland, UK
HämatitBad Lauterberg, Harz
HämatitBad Lauterberg, Harz
Bildung:typischer Durchläufer; lagerstättenbildend v.a.:- hydrothermal
- submarin-vulkanisch (Lahn-Dill-Typ)- Gangvererzungen (mit Quarz, Baryt u.a.)
- metamorph: aus sedimentären Limoniterzen: banded iron formations (BIF)
- chem. und mechan. stabil: Anreicherung in Sanden
Wichtigstes Eisenerz !
Ilmenit FeTiO3 trig
IlmenitEgersund, Norwegen
IlmenitFroland, Norwegen
- schwarz mit bräunlichem Stich; Strich ebenso- Halbmetallglanz- H. 5 – 6- keine #
- meist massig, eingesprengt; Kristalle dicktafelig
Ilmenit FeTiO3 trig
IlmenitEgersund, Norwegen
IlmenitFroland, Norwegen
Bildung:- Lagerstätten liquidmagmatisch in Gabbro-/Anorthosit-Intrusionen
- angereichert in Schwermineralsanden
- oberhalb 1050°C lückenlos mischbar mit Hämatit, darunterEntmischung (Ilmenohematit bzw. Hemoilmenit)
Ti-Erz (Seifensande und liquidmagmatisch)
Spinell-Gruppe
Chromit-ErzUral
MagnetitHargreavis, Brasilien
SpinellVaskö, Ungarn
Franklinit, ZinkitFranklin, New Jersey, USA
SpinellMorogoro, Tansania
http://www.mindat.org
http://www.mindat.org
ZnFe3+2O4
FeCr2O4 Fe2+Fe3+2O4
MgAl2O4 MgAl2O4
MagnetitTaquaral, Brasilien
SpinellMorogoro, Tansania
ChromitScogna, Ligurien, Italien
Magnetit Fe3O4 Chromit FeCr2O4 Spinell i.e.S. MgAl2O4
- schwarz- Metallglanz- H. 5,5- keine deutliche #
- derb, körnig, häufig Kristalle(v.a. Oktaeder)
- magmatisch in vielen Gesteinen;
- liquidmagmatische Lagerst.- metamorph aus limonitischen
Eisenerzen- in Schwermineralsandenferromagnetischwichtiges Eisenerz
- schwarz, Strich braun- Halbmetallglanz- H. 5- keine deutliche #
- meist körnig eingesprengt;Kristalle (selten) oktaedrisch
- frühmagmatische Kumulate(in Ultrabasiten),z.B. Bushveld
- in Seifensanden
wichtigstes Chromerz
- blau, grün, rot, braun- Glasglanz- H. 7,5 – 8- keine deutliche #
- meist idiomorph (Oktaeder)
- meist kontaktmetamorphin Karbonatgesteinen
- in Edelsteinseifen
- Farbursachen:- blau: FeO- grün: CuO + Fe2O3- rot: Cr2O3- undurchsichtig: viel FeO,
Fe2O3
PerowskitRocca Sella, Piemont, Italien
Perowskit CaTiO3Hoch-T kub.Tief-T monokl} paramorph
- grauschwarz, braun, gelb- Diamantglanz- H. 5,5 – 6- undeutl. # nach (100)
- typisch: Würfel mit Zwillingsstreifung- v.a. in basischen Magmatiten und assoziierten Erzlagerstätten,auch metamorph keine wirtschaftliche Bedeutung
Rutil TiO2 tetrag
RutilMagnet Cove, Arkansas, USA
- dunkelrot, braun bis schwarz (Fe-Gehalt)- Diamantglanz- H. 6- gute # nach (100)
- Kristalle kurzprismatisch bis nadelig (nach c)
Rutil in QuarzSopa, Brasilien
Rutil TiO2 tetrag
RutilMagnet Cove, Arkansas, USA
Rutil in QuarzSopa, Brasilien
weiter Bildungsbereich:- magmatisch (basische Gesteine, Alkaligesteine)- metamorph (Ti-Träger in vielen Gesteinstypen)- hydrothermal (in alpinen Klüften)
- angereichert in Schwermineralsanden
- wichtigstes Ti-Erz (fossile Strandseifen!)
Sulfide
• FeS2 Pyrit
• PbS Bleiglanz
• ZnS Zinkblende
Eisensulfide IPyrit und Markasit FeS2
PyritFacebaj, Ungarn
MarkasitBad Grund, Harzkub.
- messinggelb- Metallglanz- Härte 6 – 6,5- muscheliger Bruch, spröde
- typische Kristallformen:Würfel, Pentagondodekaeder;auch knollig-faserige Aggregate
- messinggelb- Metallglanz- Härte 6 – 6,5- muscheliger Bruch, spröde
- typische Kristallformen:tafelig, Parallelverwachsungen als„Kammkies“, „Speerkies“;oft knollige Aggregate
o'rh.
Eisensulfide IPyrit und Markasit FeS2
Pyrit in MergelNavajun, Spanien Markasit auf Kreidekalk
Abbots Cliff, Kent, UK
- verwittert leicht zu Limonit
- häufigstes Sulfid überhaupt !- verbreitet magmatisch, metamorph,sedimentär (reduzierendes Milieu)
- wichtiges Schwefelerz, mituntergoldhaltig (Hoch-T), dann Gold-Erz
- verwittert sehr leicht zu Limonit
- Bildung niedrig-hydrothermal- >400°C Umwandlung in Pyrit- ist an der Atmosphäre oft instabil, zerfällt in Sammlungen unter Ausblühungvon weißen Eisensulfaten
Unterscheidung Pyrit – Markasit: Kristallform
Unterscheidung Pyrit – Markasit: Kristallform
Pyrit Markasit
Eisensulfide II - MagnetkiesPyrrhotin Fe1-xS und Pentlandit (Fe,Ni)8S9
PyrrhotinDalnegorsk, Russland
PentlanditSudbury, Ontario
x ≈ 0,1-0,2
- braungelb (tombakfarben)- Metallglanz- Härte 4- kaum spaltbar
- ferromagnetisch
- meist derb-massig, wenn Kristalledann hexagonal-dicktafelig
- bronzegelb (heller als Pyrrhotin)- Metallglanz- Härte 3,5-4,5- gute Spaltbarkeit nach (111)
- nicht magnetisch
- massig-derb
hex. kub.
Eisensulfide II - MagnetkiesPyrrhotin Fe1-xS und Pentlandit (Fe,Ni)8S9
PyrrhotinDalnegorsk, Russland
PentlanditSudbury, Ontario
x ≈ 0,1-0,2
Pyrrhotin
hex. kub.
- in basischen Plutoniten- in hochthermalen Skarnlagerstätten- in vulkanosedimentärenSulfidlagerstätten
Schwefel-Rohstoff
Struktur wie Nickelin: hcp von S mitFe in Oktaederlücken
in Meteoriten: Troilit (FeS = stöchiometrischer Magnetkies
Pentlandit- nur in liquidmagmatischen Sulfid-körpern in gabbroiden Intrusionen(z.B. Sudbury, Ontario; Bushveld,Südafrika)
- Pentlandit ist das wichtigsteNickelerz!
Polymorphie von ZnSSphalerit (kub) und Wurtzit (hex)
SphaleritSan Luis, Argentinien
SphaleritMadan, Bulgarien
SphaleritMadan, Bulgarien
WurtzitPribram, Tschechien
WurtzitAltáró, Matra-Geb., Ungarn
„Schalenblende“Altenberg / Vielle Montagnebei Aachen
Fe-arm Fe-reich
Dimorphie kubisch – hexagonal –wo ist die uns schon einmal begegnet?
SphaleritSan Luis, Argentinien
WurtzitPribram, Tschechien
Sphalerit Wurtzit (2H, 3R, ...)
- hellgelb, braun, rot, schwarz(rot durch Mn; dunkel durch Fe)
- Diamant- bis Halbmetallglanz- Härte 3,5-4- vollkommen spaltbar nach (110)
- spätige Aggregate, massig, Kristalletetraedrisch
- hellgelb, braun
- Diamantglanz- Härte 3,5-4- vollkommen spaltbar nach (10-10)
- strahlig-faserig, krustig, Kristalle (selten)hexagonal-tafelig
SphaleritSan Luis, Argentinien
WurtzitPribram, Tschechien
Sphalerit Wurtzit (2H, 3R, ...)
- hydrothermale Gänge (meist hochthermal)- hydrothermale Verdrängungslagerstättenin Karbonatgesteinen (tiefthermal)(mit Galenit)
- Skarnlagerstätten (z.B. Trepca, Serbien)- vulkanosedimentär (z.B. Rammelsberg)
Diadochie:- bis 40% Zn durch Fe ersetzbar- Cd (In, Ga, Ge)
- wichtigstes Zn- und Cd-Erz, wichtig auchals In-, Ga-, Ge-Erz
- vorwiegend in tiefthermalen Verdrängungslagerstätten (meistals Schalenblende)
- wandelt sich mit der Zeit in Sphaleritum
- Zn- und Cd-Erz
Bleiglanz – das wichtigste SilbererzGalenit PbS
GalenitPribram, Tschechien
GalenitBytom (Beuthen), Schlesien
- bleigrau- intensiver Metallglanz- Härte 2,5- vollkommen spaltbar nach (100)
- spätige Aggregate, dicht (oft mit Sphalerit verwachsen), Kristalle meist Würfel und Kubooktaeder
GalenitPribram, Tschechien
GalenitBytom (Beuthen), Schlesien
Bleiglanz – das wichtigste SilbererzGalenit PbS
Lagerstätten ganz ähnlich wie Zinkblende und fast immer gemeinsam.- hydrothermale Gänge (mit Sphalerit, Chalkopyrit, Pyrit u.a.)- niedrigthermale Verdrängungslagerstätten (mit Sphalerit, Wurtzit, Pyrit,Markasit)
- vulkanosedimentäre Lagerstätten (mit Spalerit, Pyrit, Chalkosin, Chalkopyrit u.a.)
- Silbergehalt ca. 0,005 bis 0,5%- in Form fein entmischter Silberminerale
Wichtigstes Blei- und Silbererz.
KarbonateCO3
2- Anionengruppe als strukturelle Baueinheit – C von drei O koordiniert
Karbonate können als Salze der Kohlensäure aufgefasst werden
Als Kationen dienen zweifach positiv geladene Metalle
Ca2+ Kalzit Ca2+ AragonitMg2+ Magnesit Sr2+ StontianitFe2+ Siderit Pb2+ CerussitMn2+ Rhodochrosit Ba2+ Witherit
Rhomboedrische Karbonate Karbonat des Aragonit Typs(trigonal rhomboedrisch) (orthorhombisch)
Kalzit TypCO3
2- Schichten alternieren mit einem Typ Kationenschichten
Ca2+ Lagen bei KalzitMg2+ Lagen bei MagnesitFe2+ Lagen bei SideritMn2+ Lagen bei Rhodochrosit
Dolomit TypCO3
2- Schichten alternieren mit zweierlei Kationenschichten
Ca2+ und Mg2+ Lagen - DolomitCa2+ und (Fe2+ Mg2+) Lagen -Ankerit
Kalzit Struktur
Typische Formen
Sulfate
SO42- Anionengruppe als strukturelle Baueinheit – S
tetraedrisch von vier O koordiniert
Sulfate können als Salze der Schwefelsäure aufgefasst werden
Als Kationen dienen zweifach positiv geladene Metalle
CaSO4 * 2 H2 O GipsCaSO4 AnhydritBaSO4 Baryt (Schwerspat)
Gips Struktur
Typische Form Schwalbenschwanz Zwilling
CaSO4 * 2 H2 O
HalideNaCl HalitKCl Sylvin
CaF2 Flurit
einfache Strukturtypen:
Halit-Strukturtyp- Cl-Ionen bilden fcc-Teilgitter,d.h. kubisch dichteste Kugelpackung
- Na-Ionen besetzen (mit identischemTeilgitter) die Oktaederlücken
Fluorit-Strukturtyp- F-Ionen liegen in quadratischenSchichten
- die Schichten liegen exakt über-einander
- Ca-Ionen besetzen die resultierendenWürfelzentren
z.B. NaCl
z.B. CaF2
Typische Eigenschaften von Halogeniden:
- meist farblos (Grund: meist frei von Übergangsmetallen)
- meist glasglänzend, transparent, mit niedrigem Brechungsindex(Grund: ionischer Bindungscharakter)
- meist mäßig hart (≤ 4) (Grund: ionischer Bindungscharakter)
HalitNaCl
Morsleben, Sachsen-Anhalt
Neuhof, Hessen
Bismarckshall, Südharzmit Anhydrit
kubisch
Halit kub
Morphologische Kennzeichen
- farblos, weiß; auch gelb, orange, rot, braun, blau - Glasglanz, z.T. fettiger Glasglanz- Härte 2,5- vollkommen spaltbar nach (001)
- massiv, körnig, würfelige Kristalle- leicht wasserlöslich
- Bildung in marinen und terrestrischen Evaporiten
blaues Steinsalz: Bestahlungsverfärbung, verschwindet bei Erhitzen auf ca. 300°C
Sylvin kubKCl
SylvinGrube Hansa Silberberg bei Hannover
Morphologische Kennzeichen
- farblos, weiß; auch gelblich, bläulich, rötlich, grau
- Glasglanz- Härte 2,5- vollkommen spaltbar nach (001)
- massiv, körnig, würfelige Kristalle- leicht wasserlöslich
- Bildung in marinen Evaporiten, wird erst beistärkerer Eindampfung als Halit ausgefällt
- isotyp mit Halit- nur sehr beschränkte Mischkristallbildung
Unterscheidung von Halit: Sylvin schmeckt etwas bitter
Wasser als LösungsmittelH2O stark polares Molekül
Hydratisierung eines Na+ Kationsdurch H2O Moleküle
Wasser ist ein exzellentes Lösugnsmittel für ionische Substanzen
Mineral LösungsreaktionenKongruente Auflösung
Mineral + Wasser = gelöste Spezies im Wasser
NaCl = Na+ + Cl-
CaSO4 * 2 H2O = Ca2+ SO42- + 2 H2O
CaCO3 = Ca2+ + CO32-
Mineral Lösungsreaktionen
Inkongruente Auflösung
Mineral 1 + Wasser = Mineral 2 + gelöste Spezies im Wasser
2 NaAlSi3O8 + 2 H+ + 8 H2O = Al2Si2O5(OH)4 + 4 H4SiO4 + 2 Na+
Feldspat + Saure Lösung = Tonmineral + neutralisierte Lösung
Verwitterung
CaAl2Si2O8 + 2 H2O + CO2(g) = CaCO3 + 2 Al2Si2O5(OH)4
atmosphärisches CO2meteorisches Wasser
Anorthit (Feldspat) KaolinitKalzit
Fixierung von atmosphärischem CO2
Verwitterungsprodukte: Karbonate und Tonminerale
KristallinegesteineGranite, Gneise - endogen
SedimentgesteineKalke, Tone - exogen
Magmatismus(endogen)
kontrolliert durch die Tendenz der zunehmenden Tetraedervernetzung während der magmatischenKristallisation
BytownitLabradorit
Oligoklas
Andesin
Albit
Olivin
Pyroxen
BiotitAmphibol
QuarzKalifeldspat
Muskovit
Granit/Rhyolit
Granodiorit/Dazit
Diorit/Andesit
Gabbro/Basalt
Bowen‘sche Kristallisationsreihe
Zune
hmen
de P
olym
erisi
erun
g
Zunehmende Polym
erisierung
Auch die härtesten Gesteine sind der Verwitterung ausgesetztMonte Disgrazia, Val Malenco (Serpentinite, Gabbros, Tonalite)
Verwitterung als Regulator für den CO2Gehalt der Atmosphäre
CaAl2Si2O8 + H2O + 2 H+ = Al2Si2O5(OH)4 + Ca2+
saure Alteration von Anorthit unter Bildung von Kaolinit und Ca2+ Ionenin Lösung
CO2 + 2 H2O = H2CO32- Gleichgew. Atmosphäre/Hydrosphäre
Ca2+ + CO32- = CaCO3 Bildung von Kalzit
H2CO3 = 2 H+ + CO32- Kohlensäure Gleichgewicht
Buchenstein PlattenkalkeMesozoische Sedimente, Marmolada Gruppe, S-Tirol
KalkeHauptsächlich im marinen Bereich biogen gefällt
CaCO3 + SO2 + 1/2 O2 + 2 H2O → CaSO4 * 2 H2O + CO2
Karbonate als reaktive Puffer für sauren Regen
Inertisierung von Schwefeldioxid über Fällung als Gips
SO2 + 1/2 O2 + H2O → H2SO4
Saurer Regen durch Reaktion zwischen SO2, O2 und H2O
Fossile EnergietrFossile Energieträäger ger -- Rauchgas Rauchgas -- SOSO22
• Bruttoenergieverbrauch Österreich (2000): 1.185*1015J
• 42% : Mineralöl• 23%: Erdgas• 12%: Braun- und Steinkohle• 11%: Biomasse• 11%: Wasserkraft
• SO2 Emissionen in Österreich
• 1980: 90300 Tonnen• 2000: 6400 Tonnen
50 µm
Gp
Gp
Gp
Gp
Konversion von Konversion von Kalk zu GipsKalk zu Gips
200 µm
Cc
CaCO3 + SO2 + 1/2 O2 + 2 H2O → CaSO4 * 2 H2O + CO2
Cc
Cc
Gas
CO2 95,32%N2 2,70%Ar 1,60%O2 0,13%CO 0,07%H2O 0,03% ± 33%rel
Druck:
5 bis 8 mbar
Oberflächentemperatur:
-125°C bis +25°CTagesgang: bis 100°C15 cm Tiefe: ~ -50°CSommer: N –8°C
S +25°C
Atmosphärenflucht
Mars - Umweltbedingungen
Solare UV-Strahlung
Oxidation hetero-
valenter Elemente
O2O2
H2H2
step back, take a break...
Blick aus der Mars Umlaufbahn von Mars Global Surveyer auf Mars, Erde und Mond
Spektrum der Erdwissenschaften
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