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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