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