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EinfEinfhrung in die Petrographie/hrung in die Petrographie/PetrologiePetrologie
G. G. KloessKloess
Kapitel AKapitel A
EinfEinfhrunghrung
Einfhrung in die Petrographie
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LiteraturLiteraturLehrbcher: S. Matthes Mineralogie, 2000 W. Wimmenauer: Petrographie der magmatischen und metamorphen
Gesteine, 1985 P. Rothe Gesteine, 2002 Jacobshagen et al. Einfhrung in die geol. Wissenschaften, 2000
Mineral- und Gesteinsbestimmung: R. Hochleitner et al. Minerale, 1996 W. Maresch et al. Gesteine, 1996
Nachschlagewerke fr Minerale: H. Strunz, E. Nickel Strunz Mineralogical Tables, 2001 www.webmineral.com
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PetrograhiePetrograhie vs. vs. PetrologiePetrologie
Die Petrographieist die rein beschreibende Wissenschaft ber das Vorkommen, die Zusammensetzung und das Gefge der Gesteine und der in ihnen auftretenden Minerale. Dazu gehrt die Benennung und Klassifikation der Gesteine.
Die PetrologieVerbindet die Erkenntnisse der Petrographie mit physikalisch-chemischen Daten, die aus Naturbeobachtungen und Laborexperimenten gewonnen wurden. Sie erhlt so aussagen ber die Genese der Gesteine.
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Der GesteinskreislaufDer Gesteinskreislauf
Magma Aufschmelzen
Verwitterung
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Die mineralische Zusammensetzung der Die mineralische Zusammensetzung der ErdkrusteErdkruste
Die Erdkruste ist ein heterogen aufgebautes Vielphasensystem.
Gesteine sind Paragenesen hufiger Mineralarten von grerer Ausdehnung und geologischer Selbstndigkeit.
Ein Mineral ist ein stofflich homogener, natrlicher Bestandteil der Gesteine.
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GesteinsgruppenGesteinsgruppen
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 ber den Gesteinskreislauf miteinander verbunden !
Die Prozentangaben beziehen sich auf den Volumenanteil in der Erdkruste.
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Vol.% Masse% Dichte (g/cm3)Erdkruste 0,8 0,4 2,8Erdmantel 83,0 67,2 4,5Erdkern 16,2 32,4 11,0
5,52innerer Erdkern: feste Fe-Ni-Legierunguerer Erdkern: flssige Fe-Ni-Schmelzeunterer Erdmantel: MgO, FeO, Korund, Stishovit, (Perowskit)bergangszone: 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.% Orthopxroxen3 Vol.% Klinopyroxen6 Vol.% Granat (Pyrop)
Erdkruste: gesteinsbildende Minerale
Gliederung der ErdeGliederung der Erde
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MineralMineral-- und Gesteinsnamenund Gesteinsnamen
Von der IMA waren im Jahre 2000 ca. 4000 Minerale anerkannt.
Weitere ca. 4000 Mineralbezeichnungen belasten die Mineralsystematik. Dabei handelt es sich um Synonyme, Varietten historische Namen, Gemische und Fehlbestimmungen.
Vielen Mineralnamen gemeinsam sind die Endsilben it oder lith (abgeleitet von lithos [griech.]=Stein).
Manche Gesteine enden daher auf itit, z.B. Halitit.
Die Systematik der Gesteinsnamen ist international noch in Diskussion. Es sind deutlich mehr als 1000 (oft lokale) Gesteinsnamen in Gebrauch.
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Kapitel BKapitel B
Klassifikation Klassifikation magmatischermagmatischer GesteineGesteine
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MagmatiteMagmatiteMagmatite (auch Eruptiva, engl. igneous rocks) sind Kristallisationsprodukte aus silikatischen (seltener sulfidischen, karbonatischen) Schmelzen, dem sog. Magma.
Man unterscheidet drei Arten:
Plutonite und Vulkanite(Tiefengesteine, (Ergussgesteine,abyssische Gesteine) Effusiva, Extrusiva)
(mittel- bis grobkrnige (feinkrnigere bis glasige Tiefengesteine) vulkanische Gesteine)
sowie
Ganggesteine(Subvulkanite, hypabyssische Gesteine)
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MagmatiteMagmatite
Helle Minerale/Gesteine nennt man felsisch oder leukokrat,z.B. Plagioklase (Anorthit bis Albit), Kalifeldspte (Orthoklas, Mikroklin, Sanidin), Muskovit.
Dunkle Minerale/Gesteine nennt man mafisch (Mafite) odermelanokrat,z.B. Biotit, Amphibol, Pyroxen, Olivin.
Opake Minerale sind lichtundurchlssig,z.B. Magnetit, Ilmenit.
Es gibt ca. 900 Gesteinsnamen fr Magmatite.Die bergnge sind oft flieend.
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Entstehung magmatischer Gesteine durch gravitativeKristallisationsdifferentiation heier silicatischer Schmelzen
Das Das BowenBowen--SchemaSchema
nach N.L. Bowen: The evolution of igneousrocks, Princeton 1928; P. Rothe: Gesteine, Darmstadt 2002
1300C 800C 650C 300C
Silikat-schmelze
Granodiorit- Granit-magma magma
Gabbro- Diorit-magma magma
Rest- wssrigeschmelze Lsung
leukokrateMinerale
basische intermedire saure Muskovit QuarzPlagioklase Kalifeldspte
Olivin Pyroxene Amphibole Biotitmelanokr.Minerale
Erguss-gesteine
Tiefen-gesteine
Gang-gesteine
Basalt Andesit Dacit Rhyolith
Gabbro Diorit Granodiorit Granit Pegmatit
Lamprophyre Aplite
kieselsurearm intermedir kieselsurereich65% SiO2
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MagmatischeMagmatische DifferentiationsreiheDifferentiationsreihe
Vol%
100
0Gabbro Diorit Granit
basisch intermedir sauer
Basalt Andesit Rhyolith
Olivin
Pyroxen
Biotit
Amphibol
Plagioklas Alkali-feldspat
Quarz
felsisch
mafisch
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Chemische Zusammensetzung der Chemische Zusammensetzung der MagmatiteMagmatite
Dunit Gabbro Andesit Granodiorit Granit Pegmatit
SiO2 39 51 53 70 71 71
TiO2 Spuren 0,7 1 0,4 0,2 n.b.
Al2O3 2 15 18 15 14 15
Fe2O3 0,2 1 4 1 3 0,8
FeO 10 10 5 1 - -
MgO 46 8 5 0,7 0,7 0,3
CaO 1 11 8 3 1 0,5
MnO 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 n.b.
Na2O 0,1 2 4 4 3 5
K2O 0,2 0,2 0,8 4 5 5
H2O 0,1 0,2 0,3 0,1 0,8 n.b.
Analysenwerte aus W. Wimmenauer:Petrographie der magma-tischen und metamorphenGesteine, Stuttgart 1985(gerundete Angaben in Masse-%)
+0,4 B2O30,2 Li2O0,2 Rb2O+ 0,2 Cr2O3
Bowen-Differentiation
Dunit ist ein Vertreter des Erdmantels.
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PlutonitePlutonite
Q-A-P-F-Diagramm (vereinfacht):nach Streckeisen 1976 bzw. IUGS
Granitoide
Syenitoide
DioritoideGabbroideAnorthosite
Foidolithe
Plagio-klase
Quarz
Alkalifeldspte
Foide: u.a. Leucit, Sodalith,Nephelin, Nosean, ...
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VulkaniteVulkanite
Q-A-P-F-Diagramm (vereinfacht):nach Streckeisen 1976 bzw. IUGS
Foide
Trachytoide
Foidi-toide
Phono-litoide
Daci-toideRhyolitoide
Tephri-toide
BasaltoideAndesitoide
Plagio-klase
Quarz
Alkalifeldspte
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Streckeisen-Diagramm (vereinfacht)
Opx(Orthopyroxen)
Ol (Olivin)
UltramafischeUltramafische PlutonitePlutonite
Cpx(Klinopyroxen)
Pyroxenite
Peridotite
Einfhrung in die Petrographie
Einfhrung in die Petrographie/PetrologieLiteraturPetrograhie vs. PetrologieDer GesteinskreislaufDie mineralische Zusammensetzung der ErdkrusteGesteinsgruppenGliederung der ErdeMineral- und GesteinsnamenKapitel BMagmatiteMagmatiteDas Bowen-SchemaMagmatische DifferentiationsreiheChemische Zusammensetzung der MagmatitePlutoniteVulkanite