Lernort Geologie Modul b
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Lernort Geologie
Minerale und Gesteine
1 Der Kreislauf der Gesteine 54
2 Minerale 55
21 Die Kristallsysteme und Eigenschaften der Minerale 56
22 Die gesteinsbildenden Minerale 57
3 Gesteine 62
31 Magmatite 62
32 Sedimentgesteine 66
33 Metamorphite 69
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Die drei Typen von Gesteinen (Sedimentge-
steine metamorphe und magmatische Ge-
steine) und die sie aufbauenden Minerale
werden durch geodynamische Prozesse ge-
bildet und umgewandelt Die Prozesse sind
Erosion Transport und Sedimentation Ge-
steinsmetamorphose und Aufschmelzung
Dadurch ergibt sich eine kontinuierliche Um-
gestaltung eine Art Recycling des Geomate-
rials die als Kreislauf der Gesteine bezeich-
net wird
Gesteine bilden sich hauptsaumlchlich durch
drei Vorgaumlnge ( B1)
bull durch Ablagerung von Feststoffen wie
Sande Tone oder Teilen von Organismen
sowie durch Abscheidung aus Loumlsungen(Sedimentgesteine)
bull durch Umwandlung (Metamorphose) aus
anderen Gesteinen wobei diese Umwand-
lung durch erhoumlhten Druck und oder er-
houmlhte Temperatur verursacht wird (meta-
morphe Gesteine)
bull durch Kristallisation aus magmatischen
Schmelzen (magmatische Gesteine)
Neben diesen in und auf der Erde gebildeten
Gesteinen gibt es einen kleinen Anteil von au-
szligerirdischen Gesteinen die Meteorite die
aus dem Weltraum kommen und von der Gra-
vitationskraft der Erde eingefangen wurden
Alle Gesteine die an der Erdoberflaumlche Ver-
witterungseinfluumlssen ausgesetzt sind unter-
liegen der Erosion Das betrifft nicht nur die
urspruumlnglich an der Erdoberflaumlche gebilde-
ten Sedimentgesteine und vulkanische Ab-lagerungen sondern auch ehemals in der
Kruste und im oberen Mantel gebildete me-
54
B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Minerale und Gesteine
Durch die Abkuumlhlung der Erde und die dabei erfolgte Differentiation (983157Modul A bdquoPlanetensys-
tem und Aufbau der Erdeldquo) kam es zu einer Anreicherung der schweren Elemente im Inneren
der Erde und der leichten Elemente im aumluszligeren Bereich der Erdkugel Dabei bildete sich die
Erdkruste Durch diese Anreicherung insbesondere von Silizium und Aluminium konnten sich
die Silikate als wichtigste Bausteine der Gesteine der Erdkruste und des oberen Mantels bil-
den Die Verschiedenartigkeit der Gesteine wie wir sie heute an der Erdoberflaumlche finden ist
ein Produkt aus dem Zusammenspiel endogener und exogener geologischer Prozesse
Das Modul stellt die wichtigsten Minerale und Gesteine vor und gibt einen Einblick in ihre Ent-
stehungsgeschichte
1 Der Kreislauf der Gesteine
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tamorphe Gesteine und aus Schmelzen aus-
kristallisierte magmatische Gesteine Die Ver-
witterungsprodukte werden als Sedimente
abgelagert Aus ihnen entstehen durch Ver-
festigung die Sedimentgesteine
Werden diese Sedimentgesteine in groszlige Tie-
fen versenkt entstehen aus ihnen unter
hohem Druck und hoher Temperatur meta-
morphe Gesteine Auch aus magmatischen
Gesteinen koumlnnen sich unter solchen Bedin-
gungen Metamorphite entwickeln
Sedimentite Magmatite oder auch Metamor-
phite koumlnnen bei entsprechend tiefer Versen-
kung und der daraus resultierenden hohen
Temperaturen aufgeschmolzen werden Diese
Aufschmelzung wird Anatexis genannt Ge-
steine die erste Anzeichen dieser Aufschmel-zung zeigen nennt man Migmatite So bildet
sich das Rohmaterial fuumlr die Entstehung neuer
magmatischer Gesteine Gebirgsbildungsvor-
gaumlnge mit Hebung und Abtragung bringen
diese Gesteine wieder an die Oberflaumlche und
leiten einen neuen Kreislauf ein
55
B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
B1 | Der Kreislauf
der Gesteine
2 Minerale
Ein Mineral (Mehrzahl Minerale oder Mine-
ralien) ist ein natuumlrlich vorkommender an-
organischer Feststoff mit einer bestimmten
chemischen Zusammensetzung und einem
gleichfoumlrmig strukturierten inneren Aufbau
Um als Mineral zu gelten muss eine Sub-
stanz fest sein und in der Natur vorkommen
Synthetische Imitate kuumlnstliche Diamanten
oder von Chemikern entwickelte Laborpro-
dukte gelten nicht als Minerale Wenn es
heiszligt ein Mineral ist kristallin meint mandamit dass die Atome in allen drei Raumdi-
mensionen sich wiederholende Strukturen
bilden Das Besondere an Mineralen ist die
Kombination ihrer chemischen Zusammen-
setzung und der Anordnung ihrer Atome in
einer Kristallstruktur ( Tabelle B1)
Feste Substanzen die keine solche Struktur
aufweisen werden als gestaltlos (amorph)
bezeichnet Ein Beispiel dafuumlr ist Glas auch
das natuumlrlich vorkommende das bei vulka-
nischen Eruptionen gebildet wird (z B Obsi-
dian) Weitere Beispiele sind Feuerstein oderAchat die durch Ausfaumlllung aus uumlbersaumlttig-
ten kieselsaumlurereichen (SiO2-reichen) Loumlsun-
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
gen entstehen Dabei sammelt sich amor-
phes SiO2 und bildet zunaumlchst ein Netzwerk
aus Silizium- und Sauerstoff-Atomen ohne
geordnete Kristallstruktur Beim Achat haben
sich schon kleinste Kristalle gebildet diese
sind jedoch nur bei sehr hoher Vergroumlszligerung (40000-fach) erkennbar Man bezeichnet
den Achat deshalb als kryptokristallin
21 Die Kristallsysteme und
Eigenschaften der Minerale
Der geordnete Aufbau der Bestandteile (Kris-
tallstruktur) bestimmt oftmals die aumluszligere
Form So sind z B Steinsalz-Kristalle die aus
gleichen Anteilen der Bausteine Natrium und
Chlorid aufgebaut sind wuumlrfelfoumlrmig (ku-
bisch) Neben dieser kubischen Kristall-
symmetrie gibt es je nach Anordnung der be-
teiligten Bausteine noch die weiteren
rechtwinkligen Kristallsysteme tetragonal he-xagonal trigonal und orthorhombisch sowie
die schiefwinkligen Kristallsysteme monoklin
und triklin Es gibt insgesamt sieben Kristall-
systeme (Tabelle B1) Alle Minerale (bis auf
die amorphen) bilden nur Kristalle eines Kris-
tallsystems aus so dass das Kristallsystem
ein wesentliches Merkmal fuumlr die Minerale
ist Bei vielen Mineralen ist im Falle einer ei-
gengestaltlichen Ausbildung (in der minera-
logischen Terminologie als idiomorph bezeich-
net) das Kristallsystem leicht erkennbar
Durch einen Schlag mit einem Hammer las-
sen sich viele Minerale spalten Diese Spalt-
barkeit ist durch die Anordnung der Bausteine
(Elemente Ionen) eines Kristalls und ihrer
Bindungsenergie bestimmt So lassen sich
z B in den Schichtsilikaten bestimmte Kris-
tallflaumlchen leicht voneinander spalten In
Quarz dagegen gibt es keine Kristallebenen
die sich leicht spalten lassen und der Bruch
ist unregelmaumlszligig Von den Kristall- und Spalt-
flaumlchen wird das einfallende Licht reflektiertund dadurch glaumlnzen diese Flaumlchen Kris-
talle die das Licht nicht durchlassen wie
z B Erze reflektieren die Lichtstrahlen auf
ihren Kristallflaumlchen sehr stark und glaumlnzen
metallisch
Die Bildung der Minerale wird im Wesentli-
chen durch die Temperatur- und Druckver-
haumlltnisse bei ihrer Kristallisation gesteuert
So koumlnnen Minerale gleicher Zusammenset-
zung eine unterschiedliche Kristallstruktur
haben je nachdem unter welchen Bedingun-
gen sie wachsen konnten Graphit und Dia-
mant sind ein Beispiel fuumlr die unterschiedli-
che Ausbildung bei gleicher chemischer
Zusammensetzung
Minerale koumlnnen bei gleicher Zusammenset-
zung eine unterschiedliche Faumlrbung aufwei-
sen So ist ein Quarzkristall farblos (Bergkris-
tall) wenn er nur aus Silizium und Sauerstoff
besteht Durch Einlagerung von Fremdato-
men z B Mangan und Titan in das Kristall-
Kristallsystem Beschreibung
Kubische Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei senkrecht zueinanderstehenden gleich langen AchsenBeispiele Bleiglanz Pyrit Fluorit Steinsalz
Tetragonale Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei senkrecht zueinander stehen-den Achsen wovon zwei Achsen gleich lang sind und diedritte Achse verschieden lang istBeispiele Kupferkies Zirkon
Hexagonale KristalleDie Hauptachse verlaumluft durch die Kristallspitzen untenund oben Senkrecht zu dieser Achse stehen drei gleichlange Nebenachsen welche sich im Winkel von jeweils120deg in einem Punkt schneidenBeispiel Apatit
Trigonale Kristalle
Die Achsen verlaufen wie beim hexagonalen System abermit einer anderen Zentrierung Dadurch ergeben sichUnterschiede in der Flaumlchenkonfiguration Gezeigt ist dierhomboedrische Aufstellung Beispiele Calcit Quarz
Orthorhombische Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei verschieden langen senkrechtzueinander stehenden AchsenBeispiel Olivin
Monokline Kristalle
Zwei Achsen stehen senkrecht zueinander die dritte istgeneigt alle drei Achsen sind verschieden langBeispiele Gips Biotit Orthoklas
Trikline Kristalle
Alle drei Achsen sind verschieden lang und gegeneinan-der geneigtBeispiel Plagioklas
Tabelle B1 | Die sieben Kristallsysteme
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Hinweis Die Zahlen in
Klammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln Iandash Ie
gitter wird er rosa (Rosenquarz) bei Einlage-
rung von Mangan und Eisen violett (Ame-
thyst) Durch Einschluss von Eisenoxiden wird
der Quarz gelblich (Citrin)
22 Die gesteinsbildenden Minerale
Viele tausend Minerale sind bekannt die
meisten Gesteine werden jedoch aus ledig-
lich etwa 30 Mineralen aufgebaut die man
als gesteinsbildende Minerale bezeichnet
Die Minerale koumlnnen aufgrund ihrer chemi-
schen Struktur bestimmten Mineralgruppen
zugeordnet werden
Minerale
(rund 4000 verschiedene)
darr
gesteinsbildende Minerale
(rund 30 verschiedene)
Einige wichtige Mineralgruppen und Minerale im Uumlberblick
Silikate Oxide Karbonate SulfideSulfate Halogenide
Feldspat (1) Magnetit (8) Calcit (10) Pyrit (12) Steinsalz (15)
Quarz (2) Haumlmatit (9) Dolomit (11) Bleiglanz (13) Fluorit (16)
Glimmer (3) Gips (14)
Kaolinit (4)
Olivin (5)
Pyroxen (6)
Andalusit (7)
Minerale in den Krustengesteinen bestehen
hauptsaumlchlich aus den Elementen Sauer-
stoff Silizium sowie Aluminium und bilden
vor allem die Silikate Das wohl bekannteste
Silikatmineral ist der Quarz (SiO2) Obwohl
chemisch ein Oxid ist er aufgrund seiner Kris-
tallstruktur den Silikaten zuzurechnen Die
haumlufigsten Minerale mit einem Anteil von 60-
65 Vol an der Erdkruste sind jedoch die
Feldspaumlte Bei ihnen ist ein Teil des Siliziums(Si) durch Aluminium (Al) ersetzt wodurch
sich negativ geladene Ionen (Anionen) erge-
ben Das so entstandene Ladungsungleich-
gewicht wird durch die positiv geladenen Kat-
ionen Kalium (K) Natrium (Na) und Calcium
(Ca) ausgeglichen
In den Gesteinen des Erdmantels haben die
Minerale dagegen bevorzugt Eisen (Fe) und
Magnesium (Mg) als Kationen wie im Olivin
oder Pyroxen Silikate bilden oft Mischkristalle
hier sind als Kationen verschiedene Elementeeingebaut wie Kalium und Natrium im Feld-
spat oder Eisen und Magnesium im Olivin
Silikate
Tabelle B2 | Beispiele fuumlr
Mineralgruppen
und zugehoumlrige
Minerale
Kuumlnstliche Minerale E
x k ur s
Gold und Edelsteine uumlben seit jeher eine groszlige Faszina-
tion auf den Menschen aus und darauf beruht ihr Wert
Schon im Mittelalter versuchten die Alchimisten (983157ModulG bdquoWissenschaftsgeschichteldquo) Edelsteine herzustellen aber
erst das Wissen uumlber die Zusammensetzung und Struktur
der Minerale lieferte die Voraussetzung fuumlr die Entwick-
lung von Methoden zu ihrer kuumlnstlichen Herstellung So
gelang es im 19 Jahrhundert erstmalig Diamanten Ru-
bine und Smaragde zu bdquozuumlchtenldquo Diamanten werden heute
durch das sogenannte Hochdruck-Hochtemperatur-Verfah-
ren industriell hergestellt Dabei wird Graphit in einer hy-
draulischen Presse bei einem Druck von von bis zu 6 Gi-
gapascal (60000 bar) und Temperaturen von uumlber 1500degC
zusammengepresst Diese Diamanten werden in der In-
dustrie fuumlr Bohrkronen (983157Modul I bdquoAuszligerschulische Lern-
orteldquo Schuumllerlabor KTB) oder als Schleifmittel verwendet
und als bdquoIndustriediamantenldquo bezeichnet
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
1 Feldspaumlte sind MischkristalleAlkalifeldspaumlte aus Orthoklas (KAlSi3O8) und Albit (NaAlSi3O8) Plagioklaseaus Albit (NaAlSi3O8) und Anorthit (CaAl2Si2O8) Feldspaumlte kristallisierenentweder im monoklinen oder im triklinen Kristallsystem
Vorkommen In Magmatiten z B Granit Basalt Das Beispiel zeigt einenKarlsbader Zwilling ein Alkalifeldspat
Verwendung keramische Industrie in Seife und Scheuermitteln
2 Quarz SiO2 ist die auf der Erdoberflaumlche stabile Modifikation des Silizium-dioxidsEr kristallisiert bei der Abkuumlhlung von Schmelzen mit hohem Anteil an Sili-zium und ist primaumlrer Bestandteil von PlutonitenVorkommen Quarz ist in vielen metamorphen Gesteinen enthalten undwird uumlber zahllose Mineralreaktionen waumlhrend der Metamorphose abge-baut oder gebildet Wegen seiner Haumlr te und Verwitterungsbestaumlndigkeit(wird nur von Flusssaumlure chemisch geloumlst) ist Quarz weit verbreitet in sedi-
mentaumlren Gesteinen wie Sandsteinen zu findenVerwendung Glasindustrie
3 Glimmerminerale sind schichtig aufgebaute SilikateSi und O bilden hier Schichtpakete zwischen denen nur schwache Bin-dungskraumlfte wirken und die damit leicht spaltbar sind Es gibt K- und Al-reiche Glimmer (Hellglimmer) sowie Fe- und Mg- reiche Glimmer (Dunkel-glimmer)
Muskovit (Hellglimmer) KAl2 [Si3AlO10 (OH)2] ist meist farblos durchsichtig bis durchscheinend manchmal gelblich bis braumlunlich
Biotit (Dunkelglimmer) K(MgFe)3(OHF)2[(AlFe)Si3O10] bildet durchschei-nende bis undurchsichtige Kristalle mit Perlmuttglanz
Vorkommen Beide Glimmer kommen in Magmatiten und kristallinenSchiefern (Metamorphiten) vor Bei der Erosion von magmatischen undmetamorphen Gesteinen bilden sich kleine Glimmerschuumlppchen die inder Folge auch in Sedimentgesteinen eingebettet werden koumlnnen
Verwendung Farb- und Putzzusatz Isoliermaterial in der Elektroindustriefuumlr Schalldaumlmmstoffe Fuumlllstoff (z B Papier Spachtelmasse)
4 Kaolinit Al4[(OH)8[Si4O10] ist ein Schichtsilikat das insbesondere bei derVerwitterung entsteht Es besteht aus submikroskopischen blaumlttrigenKristallen und wird durch Wasseraufnahme plastisch verformbar
Vorkommen Kaolinit ist zumeist Bestandteil der Feinfraktion(lt 2 microm) eines Sediments Das Mineral ist allgegenwaumlrtig in den Al-reichenBoumlden feuchtwarmer Regionen und ein typisches Produkt der chemischenVerwitterung von Mineralen der Feldspat-Gruppe
Verwendung Porzellanindustrie
5 Olivin (MgFe)2SiO4 ist eine Sammelbezeichnung fuumlr eineGruppe von Silikat-Mineralen in denen Eisen und Magnesiumin beliebigem Verhaumlltnis zueinander auftreten koumlnnen die alsoMischkristalle bilden
Die orthorhombischen Kristalle sind meist prismatischoder tafelig
Vorkommen Olivin in eine Hauptbestandteil vieler mafischer undultramafischer Magmatite
Verwendung Zuschlagstoff bei der Herstellung von Eisenerzpellets
Tafel Ia | Silikate
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyroxene sind eine Gruppe von gesteinsbildenden Silikatmineralen derkomplexen chemischen Zusammensetzung X2Si2O6 (X steht fuumlr eines derElemente Na Li Mg K Fe Mn Ti Zn oder Al) Die typische Kristallformvon Pyroxenen sind kurze Prismen Erkennbar sind Pyroxene oft an ihrenSpaltebenen die sich unter einem Winkel von etwa 90deg schneiden
Vorkommen Pyroxene kommen sowohl in basaltischen Gaumlngen und Intru-sionen als auch in Metamorphiten gesteinsbildend vor
Verwendung Aus dem gruumlnen Jadeit (Na-Pyroxen) wurden in der SteinzeitAumlxte und Speerspitzen gefertigt
6
Al2SiO5 Minerale (Andalusit Disthen Sillimanit) haben unterschiedlicheKristallstruktur und Dichte (Modifikation) da sie bei verschiedenen Tem-peraturen und Druumlcken entstanden sind Andalusit (orthorhombisch) ent-steht bei niedrigen Druumlcken (lt 4 kbar) waumlhrend Disthen (triklin) sich beihoumlheren Druumlcken bildet Sillimanit (orthorhombisch) ist typisch fuumlr Ge-steine die waumlhrend ihrer Entwicklung hohen Temperaturen (gt 500degC)ausgesetzt waren Dargestellt ist ein Disthen
Vorkommen Die Minerale bilden sich bei der Metamorphose von alumini-umreichen Gesteinen (z B Sedimentgesteine)
Verwendung zur Herstellung hitzeresistenter Keramikprodukte
7
Sie haben einen Anteil von ca 5 an der
Masse der Minerale Quarz wird nicht zu den
Oxiden gerechnet sondern ist ein Silikat Es
kommen als Minerale insbesondere einfa-che Oxide (nur Sauerstoff als Anion) oder
auch Hydroxide (Sauerstoff und Wasserstoff
als Anion) vor Hydroxide entstehen v a an
der Erdoberflaumlche in Verwitterungs- und Oxi-
dationszonen (z B das Eisenhydroxid Goe-
thit) sowie bei submariner Sedimentation
Wirtschaftlich besonders wichtig sind Eisen-
und Manganoxide bzw -hydroxide die in La-gerstaumltten auf den Kontinenten aber auch
als Abscheidungen auf dem Meeresboden
(Manganknollen) zu finden sind
Oxide
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Magnetit (Magneteisen) Fe3O4 ist ein Eisenoxid mit einem matten Metall-glanz Er hat eine schwarze EigenfaumlrbungMagnetit wird z B bei der Kristallisation von magmatischen Gesteinen
gebildet Es ist eines der am staumlrksten magnetischen MineraleVorkommen Kleinste Magnetit-Kristalle finden sich in einigen Bakteriensowie in Gewebe oder Sinnesorganen vieler Tiere Sie werden z B vonBrieftauben oder Zugvoumlgeln zur Orientierung im Erdmagnetfeld genutztDabei bdquomisstldquo ihr Magnetsinn den Winkel zwischen der lokalen Richtung der Magnetfeldlinien und der VertikalenVerwendung Eisenerz fuumlr Eisen- und Stahlherstellung
8
Haumlmatit (Eisenglanz Roteisenstein Roter Glaskopf) Fe2O3 ist rotbraunstahlgrau oder schwarz Der Abrieb des Minerals ist ein charakteristischesBlutrot von dem sich der Name ableitet
Vorkommen Haumlmatit kommt sowohl in sedimentaumlren Lagerstaumltten alsauch in Magmatiten vor Er bildet sich auch haumlufig bei der Oxidation vonMagnetit und anderen eisenreichen Mineralen z B waumlhrend der Verwitte-rung Nur geringe Beimengungen fuumlhren zur einer charakteristischen Rot-faumlrbung z B von Sedimentgesteinen (Buntsandstein und Rotliegendes)
Verwendung neben Magnetit das wichtigste Eisenerz
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Tafel Ib | Oxide
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
CaCO3 ist das haumlufigste Karbonat und kommt
in der Natur in drei Modifikationen vor Cal-
cit Aragonit und Vaterit Calcit (trigonal) ist
die am meisten vorkommende und stabilsteForm Aragonit (rhombisch) ist insbesondere
die Bausubstanz fuumlr Schalen- und Muschel-
tiere Vaterit ist eine kugelfoumlrmige Variante
mit geringer Stabilitaumlt
Neben dem Calcium-Karbonat kommen auch
Calcium-Magnesium-Karbonat (Dolomit) und
Eisen-Karbonat (Siderit) oder Calcium-Eisen-
Karbonat (Ankerite) vor Karbonate entste-
hen hauptsaumlchlich durch Ausfaumlllung aus uumlber-
saumlttigten Loumlsungen und fuumlllen oftmalsSpalten und Risse in Gesteinen Sie koumlnnen
auch magmatischen Ursprungs sein und bil-
den Hauptgemengteile der Karbonatite spe-
zielle vulkanische Gesteine in kontinentalen
Riftsystemen (z B Ostafrikanischer Graben
oder Kaiserstuhl im Rheingraben)
Karbonate
Tafel Ic | Karbonate
Schwefel bildet das zweifach negativ gela-
dene Sulfid-Anion S2- das zusammen mit Me-
tall- oder Halbmetall-Kationen viele verschie-
dene Sulfid-Minerale (ca 600) bilden kannWeiter kommen Schwefelverbindungen als
Sulfate vor Hier werden Kationen mit relativ
groszligem Ionenradius (Ba Pb Ca) eingebaut
Bekannt ist neben dem Gips als Calcium-Sul-
fat der Baryt das Barium-Sulfat aufgrund
seiner hohen Dichte von 45 gcm3 auchSchwerspat genannt
SulfideSulfate
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
10 Calcit (Kalkspat Kalzit)
Die trigonalen Kristalle entwickeln sehr unterschiedliche Formen Calcit istmeistens entweder farblos oder milchig-weiszliggrau kann aber durch Verun-reinigungen sehr verschiedene Farben annehmen (z B gelb rosa rotblau oder schwarz) In klaren Kristallen ist eine optische Eigenschaft derKristalle deutlich sichtbar eine Doppelbrechung des Lichtes Daher nenntman diese Calcite auch Doppelspat Beim Auftreffen geht ein Teil desLichtstrahls weiter durch den Kristall ein Teil wird durch das Kristallgitterabgelenkt der Lichtstrahl wird bdquogebrochenldquo Wenn wir durch den Kristallhindurchsehen entstehen so zwei Abbildungen einer Linie
Vorkommen Durch Ausfaumlllung aus Calciumkarbonatloumlsungen in unter-schiedlichen geologischen Szenarien (z B Kalkschalen von FossilienGangmineralisationen)
Verwendung Zement- und Bauindustrie Kunstduumlnger
11 Dolomit (Bitterspat Braunspat) CaMg(CO3)2 bildet einzelne Kristalle odermassige Mineralaggregate (Ansammlungen) von weiszliggrauer bishellbrauner Farbe
Vorkommen Er bildet sich durch Wechselwirkung von magnesiumhaltigenLoumlsungen mit calcitischen Gesteinen aus dem Calcit (Dolomitisierung)Weiterhin kann er bei bestimmten Bedingungen aus dem Meerwasser
ausfaumlllen (Evaporit)Verwendung als Stein zum Verbauen gemahlen als Duumlnger pulverisiertals Scheuermittel
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Steinsalz (Halit) NaCl ist farblos oder hat eine variable oft durch Eisen-oxide hervorgerufene braune seltener auch blaue Faumlrbung
Vorkommen Steinsalz tritt in massiger oder koumlrnig-kristalliner Form in Se-dimentgesteinen auf Es bildet sich hauptsaumlchlich durch das Austrocknenvon salzreichen Meeren und ist in den dabei entstehenden Ablagerungs-schichten (Evaporite) mit anderen wasserloumlslichen Mineralen wie Gips undAnhydrit vergesellschaftet
Verwendung Industriesalz Speisesalz
15
Fluorit (Flussspat) CaF2 bildet kubische Kristalle mit sehr wechselhafteroft violetter oder gruumlner Farbe Ein besonderes Merkmal ist die haumlufig an-zutreffende Fluoreszenz unter ultraviolettem Licht
Vorkommen Fluorit findet man oft in Gaumlngen im Dach- und Randbereicheines Granits Hier haben sich bei Abkuumlhlung des Magmas fluumlssige und
gasfoumlrmige Bestandteile aus der Granitschmelze angereichert und Ele-mente die nicht in die Kristalle der Granite eingebaut werden bilden hiereigenstaumlndige Minerale aus
Verwendung Flussmittel fuumlr Stahl- und Gusseisenherstellung
16
Tafel Id | SulfideSulfate
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyrit (Schwefelkies) FeS2 Der metallische Glanz und die goldene Farbebrachten ihm den Beinamen bdquoKatzengoldldquo einVorkommen Pyrit ist das am meisten verbreitete Sulfidmineral und Bestand-teil der meisten Sulfidlagerstaumltten Auch in hydrothermalen Gesteinen tritt erhaumlufig auf Werden Tierleichen in stagnierenden sauerstofffreien schlammi-
gen Milieus eingebettet so koumlnnen deren Weichteile partiell in Pyrit umge-wandelt werden Deshalb ist es dann auch in Sedimentgesteinen zu findenVerwendung War fruumlher wichtig fuumlr die Schwefelsaumlureherstellung aus denRuumlckstaumlnden wurde Eisen gewonnen Schwefelsaumlure wird heute aus derEntschwefelung von Mineraloumllprodukten oder Kohlekraftwerken gewonnen
12
Bleiglanz (Galenit) PbS ist ein weit verbreitetes Sulfid
Die kubischen Kristalle haben meist Wuumlrfelform eine bleigraue Farbe undeinen metallischen Glanz
Vorkommen Bleiglanz bildet sich in metamorphen Gesteinen genausowie in vulkanischen Sulfidlagerstaumltten Daneben kommt es auch in Riff-kalken und Dolomitgesteinen vor
Verwendung Wichtigstes Erz zur Gewinnung von Blei (fuumlr Batterien Elek-
trotechnik) und wegen seines Silbergehalts (bis zu 1 ) auch wichtiges Sil-bererz
13
Gips CaSO4 bull 2H2O ist ein farbloses bis weiszliges Sulfat
Vorkommen Das Mineral Gips kommt sowohl in groszligen Mineralen als auch infeinkoumlrniger Form oder auch massig vor Die Faumlrbung schwankt auf Grund vonVerunreinigungen zwischen farblos weiszlig gelb rot bis hin zu dunkelgrau Be-sonders reiner Gips wird als Alabaster bezeichnet feinfaseriger als FasergipsDurchsichtige Kristalltafeln sind auch als Marienglas bekannt In Trockenge-bieten entstandene rosettenartige Gipse werden bdquoWuumlstenrosenldquo genannt
Verwendung Bauelemente (z B Gipskartonplatten)
14
Die Elemente der Halogengruppe F Cl Br
und I bilden in der Natur Minerale in Form
von Fluoriden Chloriden Bromiden und Io-
diden die Halogenide (griech halogen = Salz-
bildner) genannt werden Wichtige Bedeu-
tung haben die Natrium- und Kalisalze
Halogenide
Tafel Ie | Halogenide
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
7232019 Lernort Geologie Modul b
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
7232019 Lernort Geologie Modul b
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Die drei Typen von Gesteinen (Sedimentge-
steine metamorphe und magmatische Ge-
steine) und die sie aufbauenden Minerale
werden durch geodynamische Prozesse ge-
bildet und umgewandelt Die Prozesse sind
Erosion Transport und Sedimentation Ge-
steinsmetamorphose und Aufschmelzung
Dadurch ergibt sich eine kontinuierliche Um-
gestaltung eine Art Recycling des Geomate-
rials die als Kreislauf der Gesteine bezeich-
net wird
Gesteine bilden sich hauptsaumlchlich durch
drei Vorgaumlnge ( B1)
bull durch Ablagerung von Feststoffen wie
Sande Tone oder Teilen von Organismen
sowie durch Abscheidung aus Loumlsungen(Sedimentgesteine)
bull durch Umwandlung (Metamorphose) aus
anderen Gesteinen wobei diese Umwand-
lung durch erhoumlhten Druck und oder er-
houmlhte Temperatur verursacht wird (meta-
morphe Gesteine)
bull durch Kristallisation aus magmatischen
Schmelzen (magmatische Gesteine)
Neben diesen in und auf der Erde gebildeten
Gesteinen gibt es einen kleinen Anteil von au-
szligerirdischen Gesteinen die Meteorite die
aus dem Weltraum kommen und von der Gra-
vitationskraft der Erde eingefangen wurden
Alle Gesteine die an der Erdoberflaumlche Ver-
witterungseinfluumlssen ausgesetzt sind unter-
liegen der Erosion Das betrifft nicht nur die
urspruumlnglich an der Erdoberflaumlche gebilde-
ten Sedimentgesteine und vulkanische Ab-lagerungen sondern auch ehemals in der
Kruste und im oberen Mantel gebildete me-
54
B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Minerale und Gesteine
Durch die Abkuumlhlung der Erde und die dabei erfolgte Differentiation (983157Modul A bdquoPlanetensys-
tem und Aufbau der Erdeldquo) kam es zu einer Anreicherung der schweren Elemente im Inneren
der Erde und der leichten Elemente im aumluszligeren Bereich der Erdkugel Dabei bildete sich die
Erdkruste Durch diese Anreicherung insbesondere von Silizium und Aluminium konnten sich
die Silikate als wichtigste Bausteine der Gesteine der Erdkruste und des oberen Mantels bil-
den Die Verschiedenartigkeit der Gesteine wie wir sie heute an der Erdoberflaumlche finden ist
ein Produkt aus dem Zusammenspiel endogener und exogener geologischer Prozesse
Das Modul stellt die wichtigsten Minerale und Gesteine vor und gibt einen Einblick in ihre Ent-
stehungsgeschichte
1 Der Kreislauf der Gesteine
7232019 Lernort Geologie Modul b
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tamorphe Gesteine und aus Schmelzen aus-
kristallisierte magmatische Gesteine Die Ver-
witterungsprodukte werden als Sedimente
abgelagert Aus ihnen entstehen durch Ver-
festigung die Sedimentgesteine
Werden diese Sedimentgesteine in groszlige Tie-
fen versenkt entstehen aus ihnen unter
hohem Druck und hoher Temperatur meta-
morphe Gesteine Auch aus magmatischen
Gesteinen koumlnnen sich unter solchen Bedin-
gungen Metamorphite entwickeln
Sedimentite Magmatite oder auch Metamor-
phite koumlnnen bei entsprechend tiefer Versen-
kung und der daraus resultierenden hohen
Temperaturen aufgeschmolzen werden Diese
Aufschmelzung wird Anatexis genannt Ge-
steine die erste Anzeichen dieser Aufschmel-zung zeigen nennt man Migmatite So bildet
sich das Rohmaterial fuumlr die Entstehung neuer
magmatischer Gesteine Gebirgsbildungsvor-
gaumlnge mit Hebung und Abtragung bringen
diese Gesteine wieder an die Oberflaumlche und
leiten einen neuen Kreislauf ein
55
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
B1 | Der Kreislauf
der Gesteine
2 Minerale
Ein Mineral (Mehrzahl Minerale oder Mine-
ralien) ist ein natuumlrlich vorkommender an-
organischer Feststoff mit einer bestimmten
chemischen Zusammensetzung und einem
gleichfoumlrmig strukturierten inneren Aufbau
Um als Mineral zu gelten muss eine Sub-
stanz fest sein und in der Natur vorkommen
Synthetische Imitate kuumlnstliche Diamanten
oder von Chemikern entwickelte Laborpro-
dukte gelten nicht als Minerale Wenn es
heiszligt ein Mineral ist kristallin meint mandamit dass die Atome in allen drei Raumdi-
mensionen sich wiederholende Strukturen
bilden Das Besondere an Mineralen ist die
Kombination ihrer chemischen Zusammen-
setzung und der Anordnung ihrer Atome in
einer Kristallstruktur ( Tabelle B1)
Feste Substanzen die keine solche Struktur
aufweisen werden als gestaltlos (amorph)
bezeichnet Ein Beispiel dafuumlr ist Glas auch
das natuumlrlich vorkommende das bei vulka-
nischen Eruptionen gebildet wird (z B Obsi-
dian) Weitere Beispiele sind Feuerstein oderAchat die durch Ausfaumlllung aus uumlbersaumlttig-
ten kieselsaumlurereichen (SiO2-reichen) Loumlsun-
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
gen entstehen Dabei sammelt sich amor-
phes SiO2 und bildet zunaumlchst ein Netzwerk
aus Silizium- und Sauerstoff-Atomen ohne
geordnete Kristallstruktur Beim Achat haben
sich schon kleinste Kristalle gebildet diese
sind jedoch nur bei sehr hoher Vergroumlszligerung (40000-fach) erkennbar Man bezeichnet
den Achat deshalb als kryptokristallin
21 Die Kristallsysteme und
Eigenschaften der Minerale
Der geordnete Aufbau der Bestandteile (Kris-
tallstruktur) bestimmt oftmals die aumluszligere
Form So sind z B Steinsalz-Kristalle die aus
gleichen Anteilen der Bausteine Natrium und
Chlorid aufgebaut sind wuumlrfelfoumlrmig (ku-
bisch) Neben dieser kubischen Kristall-
symmetrie gibt es je nach Anordnung der be-
teiligten Bausteine noch die weiteren
rechtwinkligen Kristallsysteme tetragonal he-xagonal trigonal und orthorhombisch sowie
die schiefwinkligen Kristallsysteme monoklin
und triklin Es gibt insgesamt sieben Kristall-
systeme (Tabelle B1) Alle Minerale (bis auf
die amorphen) bilden nur Kristalle eines Kris-
tallsystems aus so dass das Kristallsystem
ein wesentliches Merkmal fuumlr die Minerale
ist Bei vielen Mineralen ist im Falle einer ei-
gengestaltlichen Ausbildung (in der minera-
logischen Terminologie als idiomorph bezeich-
net) das Kristallsystem leicht erkennbar
Durch einen Schlag mit einem Hammer las-
sen sich viele Minerale spalten Diese Spalt-
barkeit ist durch die Anordnung der Bausteine
(Elemente Ionen) eines Kristalls und ihrer
Bindungsenergie bestimmt So lassen sich
z B in den Schichtsilikaten bestimmte Kris-
tallflaumlchen leicht voneinander spalten In
Quarz dagegen gibt es keine Kristallebenen
die sich leicht spalten lassen und der Bruch
ist unregelmaumlszligig Von den Kristall- und Spalt-
flaumlchen wird das einfallende Licht reflektiertund dadurch glaumlnzen diese Flaumlchen Kris-
talle die das Licht nicht durchlassen wie
z B Erze reflektieren die Lichtstrahlen auf
ihren Kristallflaumlchen sehr stark und glaumlnzen
metallisch
Die Bildung der Minerale wird im Wesentli-
chen durch die Temperatur- und Druckver-
haumlltnisse bei ihrer Kristallisation gesteuert
So koumlnnen Minerale gleicher Zusammenset-
zung eine unterschiedliche Kristallstruktur
haben je nachdem unter welchen Bedingun-
gen sie wachsen konnten Graphit und Dia-
mant sind ein Beispiel fuumlr die unterschiedli-
che Ausbildung bei gleicher chemischer
Zusammensetzung
Minerale koumlnnen bei gleicher Zusammenset-
zung eine unterschiedliche Faumlrbung aufwei-
sen So ist ein Quarzkristall farblos (Bergkris-
tall) wenn er nur aus Silizium und Sauerstoff
besteht Durch Einlagerung von Fremdato-
men z B Mangan und Titan in das Kristall-
Kristallsystem Beschreibung
Kubische Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei senkrecht zueinanderstehenden gleich langen AchsenBeispiele Bleiglanz Pyrit Fluorit Steinsalz
Tetragonale Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei senkrecht zueinander stehen-den Achsen wovon zwei Achsen gleich lang sind und diedritte Achse verschieden lang istBeispiele Kupferkies Zirkon
Hexagonale KristalleDie Hauptachse verlaumluft durch die Kristallspitzen untenund oben Senkrecht zu dieser Achse stehen drei gleichlange Nebenachsen welche sich im Winkel von jeweils120deg in einem Punkt schneidenBeispiel Apatit
Trigonale Kristalle
Die Achsen verlaufen wie beim hexagonalen System abermit einer anderen Zentrierung Dadurch ergeben sichUnterschiede in der Flaumlchenkonfiguration Gezeigt ist dierhomboedrische Aufstellung Beispiele Calcit Quarz
Orthorhombische Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei verschieden langen senkrechtzueinander stehenden AchsenBeispiel Olivin
Monokline Kristalle
Zwei Achsen stehen senkrecht zueinander die dritte istgeneigt alle drei Achsen sind verschieden langBeispiele Gips Biotit Orthoklas
Trikline Kristalle
Alle drei Achsen sind verschieden lang und gegeneinan-der geneigtBeispiel Plagioklas
Tabelle B1 | Die sieben Kristallsysteme
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Hinweis Die Zahlen in
Klammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln Iandash Ie
gitter wird er rosa (Rosenquarz) bei Einlage-
rung von Mangan und Eisen violett (Ame-
thyst) Durch Einschluss von Eisenoxiden wird
der Quarz gelblich (Citrin)
22 Die gesteinsbildenden Minerale
Viele tausend Minerale sind bekannt die
meisten Gesteine werden jedoch aus ledig-
lich etwa 30 Mineralen aufgebaut die man
als gesteinsbildende Minerale bezeichnet
Die Minerale koumlnnen aufgrund ihrer chemi-
schen Struktur bestimmten Mineralgruppen
zugeordnet werden
Minerale
(rund 4000 verschiedene)
darr
gesteinsbildende Minerale
(rund 30 verschiedene)
Einige wichtige Mineralgruppen und Minerale im Uumlberblick
Silikate Oxide Karbonate SulfideSulfate Halogenide
Feldspat (1) Magnetit (8) Calcit (10) Pyrit (12) Steinsalz (15)
Quarz (2) Haumlmatit (9) Dolomit (11) Bleiglanz (13) Fluorit (16)
Glimmer (3) Gips (14)
Kaolinit (4)
Olivin (5)
Pyroxen (6)
Andalusit (7)
Minerale in den Krustengesteinen bestehen
hauptsaumlchlich aus den Elementen Sauer-
stoff Silizium sowie Aluminium und bilden
vor allem die Silikate Das wohl bekannteste
Silikatmineral ist der Quarz (SiO2) Obwohl
chemisch ein Oxid ist er aufgrund seiner Kris-
tallstruktur den Silikaten zuzurechnen Die
haumlufigsten Minerale mit einem Anteil von 60-
65 Vol an der Erdkruste sind jedoch die
Feldspaumlte Bei ihnen ist ein Teil des Siliziums(Si) durch Aluminium (Al) ersetzt wodurch
sich negativ geladene Ionen (Anionen) erge-
ben Das so entstandene Ladungsungleich-
gewicht wird durch die positiv geladenen Kat-
ionen Kalium (K) Natrium (Na) und Calcium
(Ca) ausgeglichen
In den Gesteinen des Erdmantels haben die
Minerale dagegen bevorzugt Eisen (Fe) und
Magnesium (Mg) als Kationen wie im Olivin
oder Pyroxen Silikate bilden oft Mischkristalle
hier sind als Kationen verschiedene Elementeeingebaut wie Kalium und Natrium im Feld-
spat oder Eisen und Magnesium im Olivin
Silikate
Tabelle B2 | Beispiele fuumlr
Mineralgruppen
und zugehoumlrige
Minerale
Kuumlnstliche Minerale E
x k ur s
Gold und Edelsteine uumlben seit jeher eine groszlige Faszina-
tion auf den Menschen aus und darauf beruht ihr Wert
Schon im Mittelalter versuchten die Alchimisten (983157ModulG bdquoWissenschaftsgeschichteldquo) Edelsteine herzustellen aber
erst das Wissen uumlber die Zusammensetzung und Struktur
der Minerale lieferte die Voraussetzung fuumlr die Entwick-
lung von Methoden zu ihrer kuumlnstlichen Herstellung So
gelang es im 19 Jahrhundert erstmalig Diamanten Ru-
bine und Smaragde zu bdquozuumlchtenldquo Diamanten werden heute
durch das sogenannte Hochdruck-Hochtemperatur-Verfah-
ren industriell hergestellt Dabei wird Graphit in einer hy-
draulischen Presse bei einem Druck von von bis zu 6 Gi-
gapascal (60000 bar) und Temperaturen von uumlber 1500degC
zusammengepresst Diese Diamanten werden in der In-
dustrie fuumlr Bohrkronen (983157Modul I bdquoAuszligerschulische Lern-
orteldquo Schuumllerlabor KTB) oder als Schleifmittel verwendet
und als bdquoIndustriediamantenldquo bezeichnet
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
1 Feldspaumlte sind MischkristalleAlkalifeldspaumlte aus Orthoklas (KAlSi3O8) und Albit (NaAlSi3O8) Plagioklaseaus Albit (NaAlSi3O8) und Anorthit (CaAl2Si2O8) Feldspaumlte kristallisierenentweder im monoklinen oder im triklinen Kristallsystem
Vorkommen In Magmatiten z B Granit Basalt Das Beispiel zeigt einenKarlsbader Zwilling ein Alkalifeldspat
Verwendung keramische Industrie in Seife und Scheuermitteln
2 Quarz SiO2 ist die auf der Erdoberflaumlche stabile Modifikation des Silizium-dioxidsEr kristallisiert bei der Abkuumlhlung von Schmelzen mit hohem Anteil an Sili-zium und ist primaumlrer Bestandteil von PlutonitenVorkommen Quarz ist in vielen metamorphen Gesteinen enthalten undwird uumlber zahllose Mineralreaktionen waumlhrend der Metamorphose abge-baut oder gebildet Wegen seiner Haumlr te und Verwitterungsbestaumlndigkeit(wird nur von Flusssaumlure chemisch geloumlst) ist Quarz weit verbreitet in sedi-
mentaumlren Gesteinen wie Sandsteinen zu findenVerwendung Glasindustrie
3 Glimmerminerale sind schichtig aufgebaute SilikateSi und O bilden hier Schichtpakete zwischen denen nur schwache Bin-dungskraumlfte wirken und die damit leicht spaltbar sind Es gibt K- und Al-reiche Glimmer (Hellglimmer) sowie Fe- und Mg- reiche Glimmer (Dunkel-glimmer)
Muskovit (Hellglimmer) KAl2 [Si3AlO10 (OH)2] ist meist farblos durchsichtig bis durchscheinend manchmal gelblich bis braumlunlich
Biotit (Dunkelglimmer) K(MgFe)3(OHF)2[(AlFe)Si3O10] bildet durchschei-nende bis undurchsichtige Kristalle mit Perlmuttglanz
Vorkommen Beide Glimmer kommen in Magmatiten und kristallinenSchiefern (Metamorphiten) vor Bei der Erosion von magmatischen undmetamorphen Gesteinen bilden sich kleine Glimmerschuumlppchen die inder Folge auch in Sedimentgesteinen eingebettet werden koumlnnen
Verwendung Farb- und Putzzusatz Isoliermaterial in der Elektroindustriefuumlr Schalldaumlmmstoffe Fuumlllstoff (z B Papier Spachtelmasse)
4 Kaolinit Al4[(OH)8[Si4O10] ist ein Schichtsilikat das insbesondere bei derVerwitterung entsteht Es besteht aus submikroskopischen blaumlttrigenKristallen und wird durch Wasseraufnahme plastisch verformbar
Vorkommen Kaolinit ist zumeist Bestandteil der Feinfraktion(lt 2 microm) eines Sediments Das Mineral ist allgegenwaumlrtig in den Al-reichenBoumlden feuchtwarmer Regionen und ein typisches Produkt der chemischenVerwitterung von Mineralen der Feldspat-Gruppe
Verwendung Porzellanindustrie
5 Olivin (MgFe)2SiO4 ist eine Sammelbezeichnung fuumlr eineGruppe von Silikat-Mineralen in denen Eisen und Magnesiumin beliebigem Verhaumlltnis zueinander auftreten koumlnnen die alsoMischkristalle bilden
Die orthorhombischen Kristalle sind meist prismatischoder tafelig
Vorkommen Olivin in eine Hauptbestandteil vieler mafischer undultramafischer Magmatite
Verwendung Zuschlagstoff bei der Herstellung von Eisenerzpellets
Tafel Ia | Silikate
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyroxene sind eine Gruppe von gesteinsbildenden Silikatmineralen derkomplexen chemischen Zusammensetzung X2Si2O6 (X steht fuumlr eines derElemente Na Li Mg K Fe Mn Ti Zn oder Al) Die typische Kristallformvon Pyroxenen sind kurze Prismen Erkennbar sind Pyroxene oft an ihrenSpaltebenen die sich unter einem Winkel von etwa 90deg schneiden
Vorkommen Pyroxene kommen sowohl in basaltischen Gaumlngen und Intru-sionen als auch in Metamorphiten gesteinsbildend vor
Verwendung Aus dem gruumlnen Jadeit (Na-Pyroxen) wurden in der SteinzeitAumlxte und Speerspitzen gefertigt
6
Al2SiO5 Minerale (Andalusit Disthen Sillimanit) haben unterschiedlicheKristallstruktur und Dichte (Modifikation) da sie bei verschiedenen Tem-peraturen und Druumlcken entstanden sind Andalusit (orthorhombisch) ent-steht bei niedrigen Druumlcken (lt 4 kbar) waumlhrend Disthen (triklin) sich beihoumlheren Druumlcken bildet Sillimanit (orthorhombisch) ist typisch fuumlr Ge-steine die waumlhrend ihrer Entwicklung hohen Temperaturen (gt 500degC)ausgesetzt waren Dargestellt ist ein Disthen
Vorkommen Die Minerale bilden sich bei der Metamorphose von alumini-umreichen Gesteinen (z B Sedimentgesteine)
Verwendung zur Herstellung hitzeresistenter Keramikprodukte
7
Sie haben einen Anteil von ca 5 an der
Masse der Minerale Quarz wird nicht zu den
Oxiden gerechnet sondern ist ein Silikat Es
kommen als Minerale insbesondere einfa-che Oxide (nur Sauerstoff als Anion) oder
auch Hydroxide (Sauerstoff und Wasserstoff
als Anion) vor Hydroxide entstehen v a an
der Erdoberflaumlche in Verwitterungs- und Oxi-
dationszonen (z B das Eisenhydroxid Goe-
thit) sowie bei submariner Sedimentation
Wirtschaftlich besonders wichtig sind Eisen-
und Manganoxide bzw -hydroxide die in La-gerstaumltten auf den Kontinenten aber auch
als Abscheidungen auf dem Meeresboden
(Manganknollen) zu finden sind
Oxide
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Magnetit (Magneteisen) Fe3O4 ist ein Eisenoxid mit einem matten Metall-glanz Er hat eine schwarze EigenfaumlrbungMagnetit wird z B bei der Kristallisation von magmatischen Gesteinen
gebildet Es ist eines der am staumlrksten magnetischen MineraleVorkommen Kleinste Magnetit-Kristalle finden sich in einigen Bakteriensowie in Gewebe oder Sinnesorganen vieler Tiere Sie werden z B vonBrieftauben oder Zugvoumlgeln zur Orientierung im Erdmagnetfeld genutztDabei bdquomisstldquo ihr Magnetsinn den Winkel zwischen der lokalen Richtung der Magnetfeldlinien und der VertikalenVerwendung Eisenerz fuumlr Eisen- und Stahlherstellung
8
Haumlmatit (Eisenglanz Roteisenstein Roter Glaskopf) Fe2O3 ist rotbraunstahlgrau oder schwarz Der Abrieb des Minerals ist ein charakteristischesBlutrot von dem sich der Name ableitet
Vorkommen Haumlmatit kommt sowohl in sedimentaumlren Lagerstaumltten alsauch in Magmatiten vor Er bildet sich auch haumlufig bei der Oxidation vonMagnetit und anderen eisenreichen Mineralen z B waumlhrend der Verwitte-rung Nur geringe Beimengungen fuumlhren zur einer charakteristischen Rot-faumlrbung z B von Sedimentgesteinen (Buntsandstein und Rotliegendes)
Verwendung neben Magnetit das wichtigste Eisenerz
9
Tafel Ib | Oxide
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
CaCO3 ist das haumlufigste Karbonat und kommt
in der Natur in drei Modifikationen vor Cal-
cit Aragonit und Vaterit Calcit (trigonal) ist
die am meisten vorkommende und stabilsteForm Aragonit (rhombisch) ist insbesondere
die Bausubstanz fuumlr Schalen- und Muschel-
tiere Vaterit ist eine kugelfoumlrmige Variante
mit geringer Stabilitaumlt
Neben dem Calcium-Karbonat kommen auch
Calcium-Magnesium-Karbonat (Dolomit) und
Eisen-Karbonat (Siderit) oder Calcium-Eisen-
Karbonat (Ankerite) vor Karbonate entste-
hen hauptsaumlchlich durch Ausfaumlllung aus uumlber-
saumlttigten Loumlsungen und fuumlllen oftmalsSpalten und Risse in Gesteinen Sie koumlnnen
auch magmatischen Ursprungs sein und bil-
den Hauptgemengteile der Karbonatite spe-
zielle vulkanische Gesteine in kontinentalen
Riftsystemen (z B Ostafrikanischer Graben
oder Kaiserstuhl im Rheingraben)
Karbonate
Tafel Ic | Karbonate
Schwefel bildet das zweifach negativ gela-
dene Sulfid-Anion S2- das zusammen mit Me-
tall- oder Halbmetall-Kationen viele verschie-
dene Sulfid-Minerale (ca 600) bilden kannWeiter kommen Schwefelverbindungen als
Sulfate vor Hier werden Kationen mit relativ
groszligem Ionenradius (Ba Pb Ca) eingebaut
Bekannt ist neben dem Gips als Calcium-Sul-
fat der Baryt das Barium-Sulfat aufgrund
seiner hohen Dichte von 45 gcm3 auchSchwerspat genannt
SulfideSulfate
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
10 Calcit (Kalkspat Kalzit)
Die trigonalen Kristalle entwickeln sehr unterschiedliche Formen Calcit istmeistens entweder farblos oder milchig-weiszliggrau kann aber durch Verun-reinigungen sehr verschiedene Farben annehmen (z B gelb rosa rotblau oder schwarz) In klaren Kristallen ist eine optische Eigenschaft derKristalle deutlich sichtbar eine Doppelbrechung des Lichtes Daher nenntman diese Calcite auch Doppelspat Beim Auftreffen geht ein Teil desLichtstrahls weiter durch den Kristall ein Teil wird durch das Kristallgitterabgelenkt der Lichtstrahl wird bdquogebrochenldquo Wenn wir durch den Kristallhindurchsehen entstehen so zwei Abbildungen einer Linie
Vorkommen Durch Ausfaumlllung aus Calciumkarbonatloumlsungen in unter-schiedlichen geologischen Szenarien (z B Kalkschalen von FossilienGangmineralisationen)
Verwendung Zement- und Bauindustrie Kunstduumlnger
11 Dolomit (Bitterspat Braunspat) CaMg(CO3)2 bildet einzelne Kristalle odermassige Mineralaggregate (Ansammlungen) von weiszliggrauer bishellbrauner Farbe
Vorkommen Er bildet sich durch Wechselwirkung von magnesiumhaltigenLoumlsungen mit calcitischen Gesteinen aus dem Calcit (Dolomitisierung)Weiterhin kann er bei bestimmten Bedingungen aus dem Meerwasser
ausfaumlllen (Evaporit)Verwendung als Stein zum Verbauen gemahlen als Duumlnger pulverisiertals Scheuermittel
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Steinsalz (Halit) NaCl ist farblos oder hat eine variable oft durch Eisen-oxide hervorgerufene braune seltener auch blaue Faumlrbung
Vorkommen Steinsalz tritt in massiger oder koumlrnig-kristalliner Form in Se-dimentgesteinen auf Es bildet sich hauptsaumlchlich durch das Austrocknenvon salzreichen Meeren und ist in den dabei entstehenden Ablagerungs-schichten (Evaporite) mit anderen wasserloumlslichen Mineralen wie Gips undAnhydrit vergesellschaftet
Verwendung Industriesalz Speisesalz
15
Fluorit (Flussspat) CaF2 bildet kubische Kristalle mit sehr wechselhafteroft violetter oder gruumlner Farbe Ein besonderes Merkmal ist die haumlufig an-zutreffende Fluoreszenz unter ultraviolettem Licht
Vorkommen Fluorit findet man oft in Gaumlngen im Dach- und Randbereicheines Granits Hier haben sich bei Abkuumlhlung des Magmas fluumlssige und
gasfoumlrmige Bestandteile aus der Granitschmelze angereichert und Ele-mente die nicht in die Kristalle der Granite eingebaut werden bilden hiereigenstaumlndige Minerale aus
Verwendung Flussmittel fuumlr Stahl- und Gusseisenherstellung
16
Tafel Id | SulfideSulfate
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyrit (Schwefelkies) FeS2 Der metallische Glanz und die goldene Farbebrachten ihm den Beinamen bdquoKatzengoldldquo einVorkommen Pyrit ist das am meisten verbreitete Sulfidmineral und Bestand-teil der meisten Sulfidlagerstaumltten Auch in hydrothermalen Gesteinen tritt erhaumlufig auf Werden Tierleichen in stagnierenden sauerstofffreien schlammi-
gen Milieus eingebettet so koumlnnen deren Weichteile partiell in Pyrit umge-wandelt werden Deshalb ist es dann auch in Sedimentgesteinen zu findenVerwendung War fruumlher wichtig fuumlr die Schwefelsaumlureherstellung aus denRuumlckstaumlnden wurde Eisen gewonnen Schwefelsaumlure wird heute aus derEntschwefelung von Mineraloumllprodukten oder Kohlekraftwerken gewonnen
12
Bleiglanz (Galenit) PbS ist ein weit verbreitetes Sulfid
Die kubischen Kristalle haben meist Wuumlrfelform eine bleigraue Farbe undeinen metallischen Glanz
Vorkommen Bleiglanz bildet sich in metamorphen Gesteinen genausowie in vulkanischen Sulfidlagerstaumltten Daneben kommt es auch in Riff-kalken und Dolomitgesteinen vor
Verwendung Wichtigstes Erz zur Gewinnung von Blei (fuumlr Batterien Elek-
trotechnik) und wegen seines Silbergehalts (bis zu 1 ) auch wichtiges Sil-bererz
13
Gips CaSO4 bull 2H2O ist ein farbloses bis weiszliges Sulfat
Vorkommen Das Mineral Gips kommt sowohl in groszligen Mineralen als auch infeinkoumlrniger Form oder auch massig vor Die Faumlrbung schwankt auf Grund vonVerunreinigungen zwischen farblos weiszlig gelb rot bis hin zu dunkelgrau Be-sonders reiner Gips wird als Alabaster bezeichnet feinfaseriger als FasergipsDurchsichtige Kristalltafeln sind auch als Marienglas bekannt In Trockenge-bieten entstandene rosettenartige Gipse werden bdquoWuumlstenrosenldquo genannt
Verwendung Bauelemente (z B Gipskartonplatten)
14
Die Elemente der Halogengruppe F Cl Br
und I bilden in der Natur Minerale in Form
von Fluoriden Chloriden Bromiden und Io-
diden die Halogenide (griech halogen = Salz-
bildner) genannt werden Wichtige Bedeu-
tung haben die Natrium- und Kalisalze
Halogenide
Tafel Ie | Halogenide
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
7232019 Lernort Geologie Modul b
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
7232019 Lernort Geologie Modul b
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tamorphe Gesteine und aus Schmelzen aus-
kristallisierte magmatische Gesteine Die Ver-
witterungsprodukte werden als Sedimente
abgelagert Aus ihnen entstehen durch Ver-
festigung die Sedimentgesteine
Werden diese Sedimentgesteine in groszlige Tie-
fen versenkt entstehen aus ihnen unter
hohem Druck und hoher Temperatur meta-
morphe Gesteine Auch aus magmatischen
Gesteinen koumlnnen sich unter solchen Bedin-
gungen Metamorphite entwickeln
Sedimentite Magmatite oder auch Metamor-
phite koumlnnen bei entsprechend tiefer Versen-
kung und der daraus resultierenden hohen
Temperaturen aufgeschmolzen werden Diese
Aufschmelzung wird Anatexis genannt Ge-
steine die erste Anzeichen dieser Aufschmel-zung zeigen nennt man Migmatite So bildet
sich das Rohmaterial fuumlr die Entstehung neuer
magmatischer Gesteine Gebirgsbildungsvor-
gaumlnge mit Hebung und Abtragung bringen
diese Gesteine wieder an die Oberflaumlche und
leiten einen neuen Kreislauf ein
55
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
B1 | Der Kreislauf
der Gesteine
2 Minerale
Ein Mineral (Mehrzahl Minerale oder Mine-
ralien) ist ein natuumlrlich vorkommender an-
organischer Feststoff mit einer bestimmten
chemischen Zusammensetzung und einem
gleichfoumlrmig strukturierten inneren Aufbau
Um als Mineral zu gelten muss eine Sub-
stanz fest sein und in der Natur vorkommen
Synthetische Imitate kuumlnstliche Diamanten
oder von Chemikern entwickelte Laborpro-
dukte gelten nicht als Minerale Wenn es
heiszligt ein Mineral ist kristallin meint mandamit dass die Atome in allen drei Raumdi-
mensionen sich wiederholende Strukturen
bilden Das Besondere an Mineralen ist die
Kombination ihrer chemischen Zusammen-
setzung und der Anordnung ihrer Atome in
einer Kristallstruktur ( Tabelle B1)
Feste Substanzen die keine solche Struktur
aufweisen werden als gestaltlos (amorph)
bezeichnet Ein Beispiel dafuumlr ist Glas auch
das natuumlrlich vorkommende das bei vulka-
nischen Eruptionen gebildet wird (z B Obsi-
dian) Weitere Beispiele sind Feuerstein oderAchat die durch Ausfaumlllung aus uumlbersaumlttig-
ten kieselsaumlurereichen (SiO2-reichen) Loumlsun-
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
gen entstehen Dabei sammelt sich amor-
phes SiO2 und bildet zunaumlchst ein Netzwerk
aus Silizium- und Sauerstoff-Atomen ohne
geordnete Kristallstruktur Beim Achat haben
sich schon kleinste Kristalle gebildet diese
sind jedoch nur bei sehr hoher Vergroumlszligerung (40000-fach) erkennbar Man bezeichnet
den Achat deshalb als kryptokristallin
21 Die Kristallsysteme und
Eigenschaften der Minerale
Der geordnete Aufbau der Bestandteile (Kris-
tallstruktur) bestimmt oftmals die aumluszligere
Form So sind z B Steinsalz-Kristalle die aus
gleichen Anteilen der Bausteine Natrium und
Chlorid aufgebaut sind wuumlrfelfoumlrmig (ku-
bisch) Neben dieser kubischen Kristall-
symmetrie gibt es je nach Anordnung der be-
teiligten Bausteine noch die weiteren
rechtwinkligen Kristallsysteme tetragonal he-xagonal trigonal und orthorhombisch sowie
die schiefwinkligen Kristallsysteme monoklin
und triklin Es gibt insgesamt sieben Kristall-
systeme (Tabelle B1) Alle Minerale (bis auf
die amorphen) bilden nur Kristalle eines Kris-
tallsystems aus so dass das Kristallsystem
ein wesentliches Merkmal fuumlr die Minerale
ist Bei vielen Mineralen ist im Falle einer ei-
gengestaltlichen Ausbildung (in der minera-
logischen Terminologie als idiomorph bezeich-
net) das Kristallsystem leicht erkennbar
Durch einen Schlag mit einem Hammer las-
sen sich viele Minerale spalten Diese Spalt-
barkeit ist durch die Anordnung der Bausteine
(Elemente Ionen) eines Kristalls und ihrer
Bindungsenergie bestimmt So lassen sich
z B in den Schichtsilikaten bestimmte Kris-
tallflaumlchen leicht voneinander spalten In
Quarz dagegen gibt es keine Kristallebenen
die sich leicht spalten lassen und der Bruch
ist unregelmaumlszligig Von den Kristall- und Spalt-
flaumlchen wird das einfallende Licht reflektiertund dadurch glaumlnzen diese Flaumlchen Kris-
talle die das Licht nicht durchlassen wie
z B Erze reflektieren die Lichtstrahlen auf
ihren Kristallflaumlchen sehr stark und glaumlnzen
metallisch
Die Bildung der Minerale wird im Wesentli-
chen durch die Temperatur- und Druckver-
haumlltnisse bei ihrer Kristallisation gesteuert
So koumlnnen Minerale gleicher Zusammenset-
zung eine unterschiedliche Kristallstruktur
haben je nachdem unter welchen Bedingun-
gen sie wachsen konnten Graphit und Dia-
mant sind ein Beispiel fuumlr die unterschiedli-
che Ausbildung bei gleicher chemischer
Zusammensetzung
Minerale koumlnnen bei gleicher Zusammenset-
zung eine unterschiedliche Faumlrbung aufwei-
sen So ist ein Quarzkristall farblos (Bergkris-
tall) wenn er nur aus Silizium und Sauerstoff
besteht Durch Einlagerung von Fremdato-
men z B Mangan und Titan in das Kristall-
Kristallsystem Beschreibung
Kubische Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei senkrecht zueinanderstehenden gleich langen AchsenBeispiele Bleiglanz Pyrit Fluorit Steinsalz
Tetragonale Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei senkrecht zueinander stehen-den Achsen wovon zwei Achsen gleich lang sind und diedritte Achse verschieden lang istBeispiele Kupferkies Zirkon
Hexagonale KristalleDie Hauptachse verlaumluft durch die Kristallspitzen untenund oben Senkrecht zu dieser Achse stehen drei gleichlange Nebenachsen welche sich im Winkel von jeweils120deg in einem Punkt schneidenBeispiel Apatit
Trigonale Kristalle
Die Achsen verlaufen wie beim hexagonalen System abermit einer anderen Zentrierung Dadurch ergeben sichUnterschiede in der Flaumlchenkonfiguration Gezeigt ist dierhomboedrische Aufstellung Beispiele Calcit Quarz
Orthorhombische Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei verschieden langen senkrechtzueinander stehenden AchsenBeispiel Olivin
Monokline Kristalle
Zwei Achsen stehen senkrecht zueinander die dritte istgeneigt alle drei Achsen sind verschieden langBeispiele Gips Biotit Orthoklas
Trikline Kristalle
Alle drei Achsen sind verschieden lang und gegeneinan-der geneigtBeispiel Plagioklas
Tabelle B1 | Die sieben Kristallsysteme
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Hinweis Die Zahlen in
Klammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln Iandash Ie
gitter wird er rosa (Rosenquarz) bei Einlage-
rung von Mangan und Eisen violett (Ame-
thyst) Durch Einschluss von Eisenoxiden wird
der Quarz gelblich (Citrin)
22 Die gesteinsbildenden Minerale
Viele tausend Minerale sind bekannt die
meisten Gesteine werden jedoch aus ledig-
lich etwa 30 Mineralen aufgebaut die man
als gesteinsbildende Minerale bezeichnet
Die Minerale koumlnnen aufgrund ihrer chemi-
schen Struktur bestimmten Mineralgruppen
zugeordnet werden
Minerale
(rund 4000 verschiedene)
darr
gesteinsbildende Minerale
(rund 30 verschiedene)
Einige wichtige Mineralgruppen und Minerale im Uumlberblick
Silikate Oxide Karbonate SulfideSulfate Halogenide
Feldspat (1) Magnetit (8) Calcit (10) Pyrit (12) Steinsalz (15)
Quarz (2) Haumlmatit (9) Dolomit (11) Bleiglanz (13) Fluorit (16)
Glimmer (3) Gips (14)
Kaolinit (4)
Olivin (5)
Pyroxen (6)
Andalusit (7)
Minerale in den Krustengesteinen bestehen
hauptsaumlchlich aus den Elementen Sauer-
stoff Silizium sowie Aluminium und bilden
vor allem die Silikate Das wohl bekannteste
Silikatmineral ist der Quarz (SiO2) Obwohl
chemisch ein Oxid ist er aufgrund seiner Kris-
tallstruktur den Silikaten zuzurechnen Die
haumlufigsten Minerale mit einem Anteil von 60-
65 Vol an der Erdkruste sind jedoch die
Feldspaumlte Bei ihnen ist ein Teil des Siliziums(Si) durch Aluminium (Al) ersetzt wodurch
sich negativ geladene Ionen (Anionen) erge-
ben Das so entstandene Ladungsungleich-
gewicht wird durch die positiv geladenen Kat-
ionen Kalium (K) Natrium (Na) und Calcium
(Ca) ausgeglichen
In den Gesteinen des Erdmantels haben die
Minerale dagegen bevorzugt Eisen (Fe) und
Magnesium (Mg) als Kationen wie im Olivin
oder Pyroxen Silikate bilden oft Mischkristalle
hier sind als Kationen verschiedene Elementeeingebaut wie Kalium und Natrium im Feld-
spat oder Eisen und Magnesium im Olivin
Silikate
Tabelle B2 | Beispiele fuumlr
Mineralgruppen
und zugehoumlrige
Minerale
Kuumlnstliche Minerale E
x k ur s
Gold und Edelsteine uumlben seit jeher eine groszlige Faszina-
tion auf den Menschen aus und darauf beruht ihr Wert
Schon im Mittelalter versuchten die Alchimisten (983157ModulG bdquoWissenschaftsgeschichteldquo) Edelsteine herzustellen aber
erst das Wissen uumlber die Zusammensetzung und Struktur
der Minerale lieferte die Voraussetzung fuumlr die Entwick-
lung von Methoden zu ihrer kuumlnstlichen Herstellung So
gelang es im 19 Jahrhundert erstmalig Diamanten Ru-
bine und Smaragde zu bdquozuumlchtenldquo Diamanten werden heute
durch das sogenannte Hochdruck-Hochtemperatur-Verfah-
ren industriell hergestellt Dabei wird Graphit in einer hy-
draulischen Presse bei einem Druck von von bis zu 6 Gi-
gapascal (60000 bar) und Temperaturen von uumlber 1500degC
zusammengepresst Diese Diamanten werden in der In-
dustrie fuumlr Bohrkronen (983157Modul I bdquoAuszligerschulische Lern-
orteldquo Schuumllerlabor KTB) oder als Schleifmittel verwendet
und als bdquoIndustriediamantenldquo bezeichnet
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
1 Feldspaumlte sind MischkristalleAlkalifeldspaumlte aus Orthoklas (KAlSi3O8) und Albit (NaAlSi3O8) Plagioklaseaus Albit (NaAlSi3O8) und Anorthit (CaAl2Si2O8) Feldspaumlte kristallisierenentweder im monoklinen oder im triklinen Kristallsystem
Vorkommen In Magmatiten z B Granit Basalt Das Beispiel zeigt einenKarlsbader Zwilling ein Alkalifeldspat
Verwendung keramische Industrie in Seife und Scheuermitteln
2 Quarz SiO2 ist die auf der Erdoberflaumlche stabile Modifikation des Silizium-dioxidsEr kristallisiert bei der Abkuumlhlung von Schmelzen mit hohem Anteil an Sili-zium und ist primaumlrer Bestandteil von PlutonitenVorkommen Quarz ist in vielen metamorphen Gesteinen enthalten undwird uumlber zahllose Mineralreaktionen waumlhrend der Metamorphose abge-baut oder gebildet Wegen seiner Haumlr te und Verwitterungsbestaumlndigkeit(wird nur von Flusssaumlure chemisch geloumlst) ist Quarz weit verbreitet in sedi-
mentaumlren Gesteinen wie Sandsteinen zu findenVerwendung Glasindustrie
3 Glimmerminerale sind schichtig aufgebaute SilikateSi und O bilden hier Schichtpakete zwischen denen nur schwache Bin-dungskraumlfte wirken und die damit leicht spaltbar sind Es gibt K- und Al-reiche Glimmer (Hellglimmer) sowie Fe- und Mg- reiche Glimmer (Dunkel-glimmer)
Muskovit (Hellglimmer) KAl2 [Si3AlO10 (OH)2] ist meist farblos durchsichtig bis durchscheinend manchmal gelblich bis braumlunlich
Biotit (Dunkelglimmer) K(MgFe)3(OHF)2[(AlFe)Si3O10] bildet durchschei-nende bis undurchsichtige Kristalle mit Perlmuttglanz
Vorkommen Beide Glimmer kommen in Magmatiten und kristallinenSchiefern (Metamorphiten) vor Bei der Erosion von magmatischen undmetamorphen Gesteinen bilden sich kleine Glimmerschuumlppchen die inder Folge auch in Sedimentgesteinen eingebettet werden koumlnnen
Verwendung Farb- und Putzzusatz Isoliermaterial in der Elektroindustriefuumlr Schalldaumlmmstoffe Fuumlllstoff (z B Papier Spachtelmasse)
4 Kaolinit Al4[(OH)8[Si4O10] ist ein Schichtsilikat das insbesondere bei derVerwitterung entsteht Es besteht aus submikroskopischen blaumlttrigenKristallen und wird durch Wasseraufnahme plastisch verformbar
Vorkommen Kaolinit ist zumeist Bestandteil der Feinfraktion(lt 2 microm) eines Sediments Das Mineral ist allgegenwaumlrtig in den Al-reichenBoumlden feuchtwarmer Regionen und ein typisches Produkt der chemischenVerwitterung von Mineralen der Feldspat-Gruppe
Verwendung Porzellanindustrie
5 Olivin (MgFe)2SiO4 ist eine Sammelbezeichnung fuumlr eineGruppe von Silikat-Mineralen in denen Eisen und Magnesiumin beliebigem Verhaumlltnis zueinander auftreten koumlnnen die alsoMischkristalle bilden
Die orthorhombischen Kristalle sind meist prismatischoder tafelig
Vorkommen Olivin in eine Hauptbestandteil vieler mafischer undultramafischer Magmatite
Verwendung Zuschlagstoff bei der Herstellung von Eisenerzpellets
Tafel Ia | Silikate
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyroxene sind eine Gruppe von gesteinsbildenden Silikatmineralen derkomplexen chemischen Zusammensetzung X2Si2O6 (X steht fuumlr eines derElemente Na Li Mg K Fe Mn Ti Zn oder Al) Die typische Kristallformvon Pyroxenen sind kurze Prismen Erkennbar sind Pyroxene oft an ihrenSpaltebenen die sich unter einem Winkel von etwa 90deg schneiden
Vorkommen Pyroxene kommen sowohl in basaltischen Gaumlngen und Intru-sionen als auch in Metamorphiten gesteinsbildend vor
Verwendung Aus dem gruumlnen Jadeit (Na-Pyroxen) wurden in der SteinzeitAumlxte und Speerspitzen gefertigt
6
Al2SiO5 Minerale (Andalusit Disthen Sillimanit) haben unterschiedlicheKristallstruktur und Dichte (Modifikation) da sie bei verschiedenen Tem-peraturen und Druumlcken entstanden sind Andalusit (orthorhombisch) ent-steht bei niedrigen Druumlcken (lt 4 kbar) waumlhrend Disthen (triklin) sich beihoumlheren Druumlcken bildet Sillimanit (orthorhombisch) ist typisch fuumlr Ge-steine die waumlhrend ihrer Entwicklung hohen Temperaturen (gt 500degC)ausgesetzt waren Dargestellt ist ein Disthen
Vorkommen Die Minerale bilden sich bei der Metamorphose von alumini-umreichen Gesteinen (z B Sedimentgesteine)
Verwendung zur Herstellung hitzeresistenter Keramikprodukte
7
Sie haben einen Anteil von ca 5 an der
Masse der Minerale Quarz wird nicht zu den
Oxiden gerechnet sondern ist ein Silikat Es
kommen als Minerale insbesondere einfa-che Oxide (nur Sauerstoff als Anion) oder
auch Hydroxide (Sauerstoff und Wasserstoff
als Anion) vor Hydroxide entstehen v a an
der Erdoberflaumlche in Verwitterungs- und Oxi-
dationszonen (z B das Eisenhydroxid Goe-
thit) sowie bei submariner Sedimentation
Wirtschaftlich besonders wichtig sind Eisen-
und Manganoxide bzw -hydroxide die in La-gerstaumltten auf den Kontinenten aber auch
als Abscheidungen auf dem Meeresboden
(Manganknollen) zu finden sind
Oxide
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Magnetit (Magneteisen) Fe3O4 ist ein Eisenoxid mit einem matten Metall-glanz Er hat eine schwarze EigenfaumlrbungMagnetit wird z B bei der Kristallisation von magmatischen Gesteinen
gebildet Es ist eines der am staumlrksten magnetischen MineraleVorkommen Kleinste Magnetit-Kristalle finden sich in einigen Bakteriensowie in Gewebe oder Sinnesorganen vieler Tiere Sie werden z B vonBrieftauben oder Zugvoumlgeln zur Orientierung im Erdmagnetfeld genutztDabei bdquomisstldquo ihr Magnetsinn den Winkel zwischen der lokalen Richtung der Magnetfeldlinien und der VertikalenVerwendung Eisenerz fuumlr Eisen- und Stahlherstellung
8
Haumlmatit (Eisenglanz Roteisenstein Roter Glaskopf) Fe2O3 ist rotbraunstahlgrau oder schwarz Der Abrieb des Minerals ist ein charakteristischesBlutrot von dem sich der Name ableitet
Vorkommen Haumlmatit kommt sowohl in sedimentaumlren Lagerstaumltten alsauch in Magmatiten vor Er bildet sich auch haumlufig bei der Oxidation vonMagnetit und anderen eisenreichen Mineralen z B waumlhrend der Verwitte-rung Nur geringe Beimengungen fuumlhren zur einer charakteristischen Rot-faumlrbung z B von Sedimentgesteinen (Buntsandstein und Rotliegendes)
Verwendung neben Magnetit das wichtigste Eisenerz
9
Tafel Ib | Oxide
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
CaCO3 ist das haumlufigste Karbonat und kommt
in der Natur in drei Modifikationen vor Cal-
cit Aragonit und Vaterit Calcit (trigonal) ist
die am meisten vorkommende und stabilsteForm Aragonit (rhombisch) ist insbesondere
die Bausubstanz fuumlr Schalen- und Muschel-
tiere Vaterit ist eine kugelfoumlrmige Variante
mit geringer Stabilitaumlt
Neben dem Calcium-Karbonat kommen auch
Calcium-Magnesium-Karbonat (Dolomit) und
Eisen-Karbonat (Siderit) oder Calcium-Eisen-
Karbonat (Ankerite) vor Karbonate entste-
hen hauptsaumlchlich durch Ausfaumlllung aus uumlber-
saumlttigten Loumlsungen und fuumlllen oftmalsSpalten und Risse in Gesteinen Sie koumlnnen
auch magmatischen Ursprungs sein und bil-
den Hauptgemengteile der Karbonatite spe-
zielle vulkanische Gesteine in kontinentalen
Riftsystemen (z B Ostafrikanischer Graben
oder Kaiserstuhl im Rheingraben)
Karbonate
Tafel Ic | Karbonate
Schwefel bildet das zweifach negativ gela-
dene Sulfid-Anion S2- das zusammen mit Me-
tall- oder Halbmetall-Kationen viele verschie-
dene Sulfid-Minerale (ca 600) bilden kannWeiter kommen Schwefelverbindungen als
Sulfate vor Hier werden Kationen mit relativ
groszligem Ionenradius (Ba Pb Ca) eingebaut
Bekannt ist neben dem Gips als Calcium-Sul-
fat der Baryt das Barium-Sulfat aufgrund
seiner hohen Dichte von 45 gcm3 auchSchwerspat genannt
SulfideSulfate
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
10 Calcit (Kalkspat Kalzit)
Die trigonalen Kristalle entwickeln sehr unterschiedliche Formen Calcit istmeistens entweder farblos oder milchig-weiszliggrau kann aber durch Verun-reinigungen sehr verschiedene Farben annehmen (z B gelb rosa rotblau oder schwarz) In klaren Kristallen ist eine optische Eigenschaft derKristalle deutlich sichtbar eine Doppelbrechung des Lichtes Daher nenntman diese Calcite auch Doppelspat Beim Auftreffen geht ein Teil desLichtstrahls weiter durch den Kristall ein Teil wird durch das Kristallgitterabgelenkt der Lichtstrahl wird bdquogebrochenldquo Wenn wir durch den Kristallhindurchsehen entstehen so zwei Abbildungen einer Linie
Vorkommen Durch Ausfaumlllung aus Calciumkarbonatloumlsungen in unter-schiedlichen geologischen Szenarien (z B Kalkschalen von FossilienGangmineralisationen)
Verwendung Zement- und Bauindustrie Kunstduumlnger
11 Dolomit (Bitterspat Braunspat) CaMg(CO3)2 bildet einzelne Kristalle odermassige Mineralaggregate (Ansammlungen) von weiszliggrauer bishellbrauner Farbe
Vorkommen Er bildet sich durch Wechselwirkung von magnesiumhaltigenLoumlsungen mit calcitischen Gesteinen aus dem Calcit (Dolomitisierung)Weiterhin kann er bei bestimmten Bedingungen aus dem Meerwasser
ausfaumlllen (Evaporit)Verwendung als Stein zum Verbauen gemahlen als Duumlnger pulverisiertals Scheuermittel
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Steinsalz (Halit) NaCl ist farblos oder hat eine variable oft durch Eisen-oxide hervorgerufene braune seltener auch blaue Faumlrbung
Vorkommen Steinsalz tritt in massiger oder koumlrnig-kristalliner Form in Se-dimentgesteinen auf Es bildet sich hauptsaumlchlich durch das Austrocknenvon salzreichen Meeren und ist in den dabei entstehenden Ablagerungs-schichten (Evaporite) mit anderen wasserloumlslichen Mineralen wie Gips undAnhydrit vergesellschaftet
Verwendung Industriesalz Speisesalz
15
Fluorit (Flussspat) CaF2 bildet kubische Kristalle mit sehr wechselhafteroft violetter oder gruumlner Farbe Ein besonderes Merkmal ist die haumlufig an-zutreffende Fluoreszenz unter ultraviolettem Licht
Vorkommen Fluorit findet man oft in Gaumlngen im Dach- und Randbereicheines Granits Hier haben sich bei Abkuumlhlung des Magmas fluumlssige und
gasfoumlrmige Bestandteile aus der Granitschmelze angereichert und Ele-mente die nicht in die Kristalle der Granite eingebaut werden bilden hiereigenstaumlndige Minerale aus
Verwendung Flussmittel fuumlr Stahl- und Gusseisenherstellung
16
Tafel Id | SulfideSulfate
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyrit (Schwefelkies) FeS2 Der metallische Glanz und die goldene Farbebrachten ihm den Beinamen bdquoKatzengoldldquo einVorkommen Pyrit ist das am meisten verbreitete Sulfidmineral und Bestand-teil der meisten Sulfidlagerstaumltten Auch in hydrothermalen Gesteinen tritt erhaumlufig auf Werden Tierleichen in stagnierenden sauerstofffreien schlammi-
gen Milieus eingebettet so koumlnnen deren Weichteile partiell in Pyrit umge-wandelt werden Deshalb ist es dann auch in Sedimentgesteinen zu findenVerwendung War fruumlher wichtig fuumlr die Schwefelsaumlureherstellung aus denRuumlckstaumlnden wurde Eisen gewonnen Schwefelsaumlure wird heute aus derEntschwefelung von Mineraloumllprodukten oder Kohlekraftwerken gewonnen
12
Bleiglanz (Galenit) PbS ist ein weit verbreitetes Sulfid
Die kubischen Kristalle haben meist Wuumlrfelform eine bleigraue Farbe undeinen metallischen Glanz
Vorkommen Bleiglanz bildet sich in metamorphen Gesteinen genausowie in vulkanischen Sulfidlagerstaumltten Daneben kommt es auch in Riff-kalken und Dolomitgesteinen vor
Verwendung Wichtigstes Erz zur Gewinnung von Blei (fuumlr Batterien Elek-
trotechnik) und wegen seines Silbergehalts (bis zu 1 ) auch wichtiges Sil-bererz
13
Gips CaSO4 bull 2H2O ist ein farbloses bis weiszliges Sulfat
Vorkommen Das Mineral Gips kommt sowohl in groszligen Mineralen als auch infeinkoumlrniger Form oder auch massig vor Die Faumlrbung schwankt auf Grund vonVerunreinigungen zwischen farblos weiszlig gelb rot bis hin zu dunkelgrau Be-sonders reiner Gips wird als Alabaster bezeichnet feinfaseriger als FasergipsDurchsichtige Kristalltafeln sind auch als Marienglas bekannt In Trockenge-bieten entstandene rosettenartige Gipse werden bdquoWuumlstenrosenldquo genannt
Verwendung Bauelemente (z B Gipskartonplatten)
14
Die Elemente der Halogengruppe F Cl Br
und I bilden in der Natur Minerale in Form
von Fluoriden Chloriden Bromiden und Io-
diden die Halogenide (griech halogen = Salz-
bildner) genannt werden Wichtige Bedeu-
tung haben die Natrium- und Kalisalze
Halogenide
Tafel Ie | Halogenide
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
7232019 Lernort Geologie Modul b
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
7232019 Lernort Geologie Modul b
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
gen entstehen Dabei sammelt sich amor-
phes SiO2 und bildet zunaumlchst ein Netzwerk
aus Silizium- und Sauerstoff-Atomen ohne
geordnete Kristallstruktur Beim Achat haben
sich schon kleinste Kristalle gebildet diese
sind jedoch nur bei sehr hoher Vergroumlszligerung (40000-fach) erkennbar Man bezeichnet
den Achat deshalb als kryptokristallin
21 Die Kristallsysteme und
Eigenschaften der Minerale
Der geordnete Aufbau der Bestandteile (Kris-
tallstruktur) bestimmt oftmals die aumluszligere
Form So sind z B Steinsalz-Kristalle die aus
gleichen Anteilen der Bausteine Natrium und
Chlorid aufgebaut sind wuumlrfelfoumlrmig (ku-
bisch) Neben dieser kubischen Kristall-
symmetrie gibt es je nach Anordnung der be-
teiligten Bausteine noch die weiteren
rechtwinkligen Kristallsysteme tetragonal he-xagonal trigonal und orthorhombisch sowie
die schiefwinkligen Kristallsysteme monoklin
und triklin Es gibt insgesamt sieben Kristall-
systeme (Tabelle B1) Alle Minerale (bis auf
die amorphen) bilden nur Kristalle eines Kris-
tallsystems aus so dass das Kristallsystem
ein wesentliches Merkmal fuumlr die Minerale
ist Bei vielen Mineralen ist im Falle einer ei-
gengestaltlichen Ausbildung (in der minera-
logischen Terminologie als idiomorph bezeich-
net) das Kristallsystem leicht erkennbar
Durch einen Schlag mit einem Hammer las-
sen sich viele Minerale spalten Diese Spalt-
barkeit ist durch die Anordnung der Bausteine
(Elemente Ionen) eines Kristalls und ihrer
Bindungsenergie bestimmt So lassen sich
z B in den Schichtsilikaten bestimmte Kris-
tallflaumlchen leicht voneinander spalten In
Quarz dagegen gibt es keine Kristallebenen
die sich leicht spalten lassen und der Bruch
ist unregelmaumlszligig Von den Kristall- und Spalt-
flaumlchen wird das einfallende Licht reflektiertund dadurch glaumlnzen diese Flaumlchen Kris-
talle die das Licht nicht durchlassen wie
z B Erze reflektieren die Lichtstrahlen auf
ihren Kristallflaumlchen sehr stark und glaumlnzen
metallisch
Die Bildung der Minerale wird im Wesentli-
chen durch die Temperatur- und Druckver-
haumlltnisse bei ihrer Kristallisation gesteuert
So koumlnnen Minerale gleicher Zusammenset-
zung eine unterschiedliche Kristallstruktur
haben je nachdem unter welchen Bedingun-
gen sie wachsen konnten Graphit und Dia-
mant sind ein Beispiel fuumlr die unterschiedli-
che Ausbildung bei gleicher chemischer
Zusammensetzung
Minerale koumlnnen bei gleicher Zusammenset-
zung eine unterschiedliche Faumlrbung aufwei-
sen So ist ein Quarzkristall farblos (Bergkris-
tall) wenn er nur aus Silizium und Sauerstoff
besteht Durch Einlagerung von Fremdato-
men z B Mangan und Titan in das Kristall-
Kristallsystem Beschreibung
Kubische Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei senkrecht zueinanderstehenden gleich langen AchsenBeispiele Bleiglanz Pyrit Fluorit Steinsalz
Tetragonale Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei senkrecht zueinander stehen-den Achsen wovon zwei Achsen gleich lang sind und diedritte Achse verschieden lang istBeispiele Kupferkies Zirkon
Hexagonale KristalleDie Hauptachse verlaumluft durch die Kristallspitzen untenund oben Senkrecht zu dieser Achse stehen drei gleichlange Nebenachsen welche sich im Winkel von jeweils120deg in einem Punkt schneidenBeispiel Apatit
Trigonale Kristalle
Die Achsen verlaufen wie beim hexagonalen System abermit einer anderen Zentrierung Dadurch ergeben sichUnterschiede in der Flaumlchenkonfiguration Gezeigt ist dierhomboedrische Aufstellung Beispiele Calcit Quarz
Orthorhombische Kristalle
Ein Achsenkreuz mit drei verschieden langen senkrechtzueinander stehenden AchsenBeispiel Olivin
Monokline Kristalle
Zwei Achsen stehen senkrecht zueinander die dritte istgeneigt alle drei Achsen sind verschieden langBeispiele Gips Biotit Orthoklas
Trikline Kristalle
Alle drei Achsen sind verschieden lang und gegeneinan-der geneigtBeispiel Plagioklas
Tabelle B1 | Die sieben Kristallsysteme
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Hinweis Die Zahlen in
Klammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln Iandash Ie
gitter wird er rosa (Rosenquarz) bei Einlage-
rung von Mangan und Eisen violett (Ame-
thyst) Durch Einschluss von Eisenoxiden wird
der Quarz gelblich (Citrin)
22 Die gesteinsbildenden Minerale
Viele tausend Minerale sind bekannt die
meisten Gesteine werden jedoch aus ledig-
lich etwa 30 Mineralen aufgebaut die man
als gesteinsbildende Minerale bezeichnet
Die Minerale koumlnnen aufgrund ihrer chemi-
schen Struktur bestimmten Mineralgruppen
zugeordnet werden
Minerale
(rund 4000 verschiedene)
darr
gesteinsbildende Minerale
(rund 30 verschiedene)
Einige wichtige Mineralgruppen und Minerale im Uumlberblick
Silikate Oxide Karbonate SulfideSulfate Halogenide
Feldspat (1) Magnetit (8) Calcit (10) Pyrit (12) Steinsalz (15)
Quarz (2) Haumlmatit (9) Dolomit (11) Bleiglanz (13) Fluorit (16)
Glimmer (3) Gips (14)
Kaolinit (4)
Olivin (5)
Pyroxen (6)
Andalusit (7)
Minerale in den Krustengesteinen bestehen
hauptsaumlchlich aus den Elementen Sauer-
stoff Silizium sowie Aluminium und bilden
vor allem die Silikate Das wohl bekannteste
Silikatmineral ist der Quarz (SiO2) Obwohl
chemisch ein Oxid ist er aufgrund seiner Kris-
tallstruktur den Silikaten zuzurechnen Die
haumlufigsten Minerale mit einem Anteil von 60-
65 Vol an der Erdkruste sind jedoch die
Feldspaumlte Bei ihnen ist ein Teil des Siliziums(Si) durch Aluminium (Al) ersetzt wodurch
sich negativ geladene Ionen (Anionen) erge-
ben Das so entstandene Ladungsungleich-
gewicht wird durch die positiv geladenen Kat-
ionen Kalium (K) Natrium (Na) und Calcium
(Ca) ausgeglichen
In den Gesteinen des Erdmantels haben die
Minerale dagegen bevorzugt Eisen (Fe) und
Magnesium (Mg) als Kationen wie im Olivin
oder Pyroxen Silikate bilden oft Mischkristalle
hier sind als Kationen verschiedene Elementeeingebaut wie Kalium und Natrium im Feld-
spat oder Eisen und Magnesium im Olivin
Silikate
Tabelle B2 | Beispiele fuumlr
Mineralgruppen
und zugehoumlrige
Minerale
Kuumlnstliche Minerale E
x k ur s
Gold und Edelsteine uumlben seit jeher eine groszlige Faszina-
tion auf den Menschen aus und darauf beruht ihr Wert
Schon im Mittelalter versuchten die Alchimisten (983157ModulG bdquoWissenschaftsgeschichteldquo) Edelsteine herzustellen aber
erst das Wissen uumlber die Zusammensetzung und Struktur
der Minerale lieferte die Voraussetzung fuumlr die Entwick-
lung von Methoden zu ihrer kuumlnstlichen Herstellung So
gelang es im 19 Jahrhundert erstmalig Diamanten Ru-
bine und Smaragde zu bdquozuumlchtenldquo Diamanten werden heute
durch das sogenannte Hochdruck-Hochtemperatur-Verfah-
ren industriell hergestellt Dabei wird Graphit in einer hy-
draulischen Presse bei einem Druck von von bis zu 6 Gi-
gapascal (60000 bar) und Temperaturen von uumlber 1500degC
zusammengepresst Diese Diamanten werden in der In-
dustrie fuumlr Bohrkronen (983157Modul I bdquoAuszligerschulische Lern-
orteldquo Schuumllerlabor KTB) oder als Schleifmittel verwendet
und als bdquoIndustriediamantenldquo bezeichnet
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
1 Feldspaumlte sind MischkristalleAlkalifeldspaumlte aus Orthoklas (KAlSi3O8) und Albit (NaAlSi3O8) Plagioklaseaus Albit (NaAlSi3O8) und Anorthit (CaAl2Si2O8) Feldspaumlte kristallisierenentweder im monoklinen oder im triklinen Kristallsystem
Vorkommen In Magmatiten z B Granit Basalt Das Beispiel zeigt einenKarlsbader Zwilling ein Alkalifeldspat
Verwendung keramische Industrie in Seife und Scheuermitteln
2 Quarz SiO2 ist die auf der Erdoberflaumlche stabile Modifikation des Silizium-dioxidsEr kristallisiert bei der Abkuumlhlung von Schmelzen mit hohem Anteil an Sili-zium und ist primaumlrer Bestandteil von PlutonitenVorkommen Quarz ist in vielen metamorphen Gesteinen enthalten undwird uumlber zahllose Mineralreaktionen waumlhrend der Metamorphose abge-baut oder gebildet Wegen seiner Haumlr te und Verwitterungsbestaumlndigkeit(wird nur von Flusssaumlure chemisch geloumlst) ist Quarz weit verbreitet in sedi-
mentaumlren Gesteinen wie Sandsteinen zu findenVerwendung Glasindustrie
3 Glimmerminerale sind schichtig aufgebaute SilikateSi und O bilden hier Schichtpakete zwischen denen nur schwache Bin-dungskraumlfte wirken und die damit leicht spaltbar sind Es gibt K- und Al-reiche Glimmer (Hellglimmer) sowie Fe- und Mg- reiche Glimmer (Dunkel-glimmer)
Muskovit (Hellglimmer) KAl2 [Si3AlO10 (OH)2] ist meist farblos durchsichtig bis durchscheinend manchmal gelblich bis braumlunlich
Biotit (Dunkelglimmer) K(MgFe)3(OHF)2[(AlFe)Si3O10] bildet durchschei-nende bis undurchsichtige Kristalle mit Perlmuttglanz
Vorkommen Beide Glimmer kommen in Magmatiten und kristallinenSchiefern (Metamorphiten) vor Bei der Erosion von magmatischen undmetamorphen Gesteinen bilden sich kleine Glimmerschuumlppchen die inder Folge auch in Sedimentgesteinen eingebettet werden koumlnnen
Verwendung Farb- und Putzzusatz Isoliermaterial in der Elektroindustriefuumlr Schalldaumlmmstoffe Fuumlllstoff (z B Papier Spachtelmasse)
4 Kaolinit Al4[(OH)8[Si4O10] ist ein Schichtsilikat das insbesondere bei derVerwitterung entsteht Es besteht aus submikroskopischen blaumlttrigenKristallen und wird durch Wasseraufnahme plastisch verformbar
Vorkommen Kaolinit ist zumeist Bestandteil der Feinfraktion(lt 2 microm) eines Sediments Das Mineral ist allgegenwaumlrtig in den Al-reichenBoumlden feuchtwarmer Regionen und ein typisches Produkt der chemischenVerwitterung von Mineralen der Feldspat-Gruppe
Verwendung Porzellanindustrie
5 Olivin (MgFe)2SiO4 ist eine Sammelbezeichnung fuumlr eineGruppe von Silikat-Mineralen in denen Eisen und Magnesiumin beliebigem Verhaumlltnis zueinander auftreten koumlnnen die alsoMischkristalle bilden
Die orthorhombischen Kristalle sind meist prismatischoder tafelig
Vorkommen Olivin in eine Hauptbestandteil vieler mafischer undultramafischer Magmatite
Verwendung Zuschlagstoff bei der Herstellung von Eisenerzpellets
Tafel Ia | Silikate
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyroxene sind eine Gruppe von gesteinsbildenden Silikatmineralen derkomplexen chemischen Zusammensetzung X2Si2O6 (X steht fuumlr eines derElemente Na Li Mg K Fe Mn Ti Zn oder Al) Die typische Kristallformvon Pyroxenen sind kurze Prismen Erkennbar sind Pyroxene oft an ihrenSpaltebenen die sich unter einem Winkel von etwa 90deg schneiden
Vorkommen Pyroxene kommen sowohl in basaltischen Gaumlngen und Intru-sionen als auch in Metamorphiten gesteinsbildend vor
Verwendung Aus dem gruumlnen Jadeit (Na-Pyroxen) wurden in der SteinzeitAumlxte und Speerspitzen gefertigt
6
Al2SiO5 Minerale (Andalusit Disthen Sillimanit) haben unterschiedlicheKristallstruktur und Dichte (Modifikation) da sie bei verschiedenen Tem-peraturen und Druumlcken entstanden sind Andalusit (orthorhombisch) ent-steht bei niedrigen Druumlcken (lt 4 kbar) waumlhrend Disthen (triklin) sich beihoumlheren Druumlcken bildet Sillimanit (orthorhombisch) ist typisch fuumlr Ge-steine die waumlhrend ihrer Entwicklung hohen Temperaturen (gt 500degC)ausgesetzt waren Dargestellt ist ein Disthen
Vorkommen Die Minerale bilden sich bei der Metamorphose von alumini-umreichen Gesteinen (z B Sedimentgesteine)
Verwendung zur Herstellung hitzeresistenter Keramikprodukte
7
Sie haben einen Anteil von ca 5 an der
Masse der Minerale Quarz wird nicht zu den
Oxiden gerechnet sondern ist ein Silikat Es
kommen als Minerale insbesondere einfa-che Oxide (nur Sauerstoff als Anion) oder
auch Hydroxide (Sauerstoff und Wasserstoff
als Anion) vor Hydroxide entstehen v a an
der Erdoberflaumlche in Verwitterungs- und Oxi-
dationszonen (z B das Eisenhydroxid Goe-
thit) sowie bei submariner Sedimentation
Wirtschaftlich besonders wichtig sind Eisen-
und Manganoxide bzw -hydroxide die in La-gerstaumltten auf den Kontinenten aber auch
als Abscheidungen auf dem Meeresboden
(Manganknollen) zu finden sind
Oxide
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Magnetit (Magneteisen) Fe3O4 ist ein Eisenoxid mit einem matten Metall-glanz Er hat eine schwarze EigenfaumlrbungMagnetit wird z B bei der Kristallisation von magmatischen Gesteinen
gebildet Es ist eines der am staumlrksten magnetischen MineraleVorkommen Kleinste Magnetit-Kristalle finden sich in einigen Bakteriensowie in Gewebe oder Sinnesorganen vieler Tiere Sie werden z B vonBrieftauben oder Zugvoumlgeln zur Orientierung im Erdmagnetfeld genutztDabei bdquomisstldquo ihr Magnetsinn den Winkel zwischen der lokalen Richtung der Magnetfeldlinien und der VertikalenVerwendung Eisenerz fuumlr Eisen- und Stahlherstellung
8
Haumlmatit (Eisenglanz Roteisenstein Roter Glaskopf) Fe2O3 ist rotbraunstahlgrau oder schwarz Der Abrieb des Minerals ist ein charakteristischesBlutrot von dem sich der Name ableitet
Vorkommen Haumlmatit kommt sowohl in sedimentaumlren Lagerstaumltten alsauch in Magmatiten vor Er bildet sich auch haumlufig bei der Oxidation vonMagnetit und anderen eisenreichen Mineralen z B waumlhrend der Verwitte-rung Nur geringe Beimengungen fuumlhren zur einer charakteristischen Rot-faumlrbung z B von Sedimentgesteinen (Buntsandstein und Rotliegendes)
Verwendung neben Magnetit das wichtigste Eisenerz
9
Tafel Ib | Oxide
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
CaCO3 ist das haumlufigste Karbonat und kommt
in der Natur in drei Modifikationen vor Cal-
cit Aragonit und Vaterit Calcit (trigonal) ist
die am meisten vorkommende und stabilsteForm Aragonit (rhombisch) ist insbesondere
die Bausubstanz fuumlr Schalen- und Muschel-
tiere Vaterit ist eine kugelfoumlrmige Variante
mit geringer Stabilitaumlt
Neben dem Calcium-Karbonat kommen auch
Calcium-Magnesium-Karbonat (Dolomit) und
Eisen-Karbonat (Siderit) oder Calcium-Eisen-
Karbonat (Ankerite) vor Karbonate entste-
hen hauptsaumlchlich durch Ausfaumlllung aus uumlber-
saumlttigten Loumlsungen und fuumlllen oftmalsSpalten und Risse in Gesteinen Sie koumlnnen
auch magmatischen Ursprungs sein und bil-
den Hauptgemengteile der Karbonatite spe-
zielle vulkanische Gesteine in kontinentalen
Riftsystemen (z B Ostafrikanischer Graben
oder Kaiserstuhl im Rheingraben)
Karbonate
Tafel Ic | Karbonate
Schwefel bildet das zweifach negativ gela-
dene Sulfid-Anion S2- das zusammen mit Me-
tall- oder Halbmetall-Kationen viele verschie-
dene Sulfid-Minerale (ca 600) bilden kannWeiter kommen Schwefelverbindungen als
Sulfate vor Hier werden Kationen mit relativ
groszligem Ionenradius (Ba Pb Ca) eingebaut
Bekannt ist neben dem Gips als Calcium-Sul-
fat der Baryt das Barium-Sulfat aufgrund
seiner hohen Dichte von 45 gcm3 auchSchwerspat genannt
SulfideSulfate
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
10 Calcit (Kalkspat Kalzit)
Die trigonalen Kristalle entwickeln sehr unterschiedliche Formen Calcit istmeistens entweder farblos oder milchig-weiszliggrau kann aber durch Verun-reinigungen sehr verschiedene Farben annehmen (z B gelb rosa rotblau oder schwarz) In klaren Kristallen ist eine optische Eigenschaft derKristalle deutlich sichtbar eine Doppelbrechung des Lichtes Daher nenntman diese Calcite auch Doppelspat Beim Auftreffen geht ein Teil desLichtstrahls weiter durch den Kristall ein Teil wird durch das Kristallgitterabgelenkt der Lichtstrahl wird bdquogebrochenldquo Wenn wir durch den Kristallhindurchsehen entstehen so zwei Abbildungen einer Linie
Vorkommen Durch Ausfaumlllung aus Calciumkarbonatloumlsungen in unter-schiedlichen geologischen Szenarien (z B Kalkschalen von FossilienGangmineralisationen)
Verwendung Zement- und Bauindustrie Kunstduumlnger
11 Dolomit (Bitterspat Braunspat) CaMg(CO3)2 bildet einzelne Kristalle odermassige Mineralaggregate (Ansammlungen) von weiszliggrauer bishellbrauner Farbe
Vorkommen Er bildet sich durch Wechselwirkung von magnesiumhaltigenLoumlsungen mit calcitischen Gesteinen aus dem Calcit (Dolomitisierung)Weiterhin kann er bei bestimmten Bedingungen aus dem Meerwasser
ausfaumlllen (Evaporit)Verwendung als Stein zum Verbauen gemahlen als Duumlnger pulverisiertals Scheuermittel
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Steinsalz (Halit) NaCl ist farblos oder hat eine variable oft durch Eisen-oxide hervorgerufene braune seltener auch blaue Faumlrbung
Vorkommen Steinsalz tritt in massiger oder koumlrnig-kristalliner Form in Se-dimentgesteinen auf Es bildet sich hauptsaumlchlich durch das Austrocknenvon salzreichen Meeren und ist in den dabei entstehenden Ablagerungs-schichten (Evaporite) mit anderen wasserloumlslichen Mineralen wie Gips undAnhydrit vergesellschaftet
Verwendung Industriesalz Speisesalz
15
Fluorit (Flussspat) CaF2 bildet kubische Kristalle mit sehr wechselhafteroft violetter oder gruumlner Farbe Ein besonderes Merkmal ist die haumlufig an-zutreffende Fluoreszenz unter ultraviolettem Licht
Vorkommen Fluorit findet man oft in Gaumlngen im Dach- und Randbereicheines Granits Hier haben sich bei Abkuumlhlung des Magmas fluumlssige und
gasfoumlrmige Bestandteile aus der Granitschmelze angereichert und Ele-mente die nicht in die Kristalle der Granite eingebaut werden bilden hiereigenstaumlndige Minerale aus
Verwendung Flussmittel fuumlr Stahl- und Gusseisenherstellung
16
Tafel Id | SulfideSulfate
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyrit (Schwefelkies) FeS2 Der metallische Glanz und die goldene Farbebrachten ihm den Beinamen bdquoKatzengoldldquo einVorkommen Pyrit ist das am meisten verbreitete Sulfidmineral und Bestand-teil der meisten Sulfidlagerstaumltten Auch in hydrothermalen Gesteinen tritt erhaumlufig auf Werden Tierleichen in stagnierenden sauerstofffreien schlammi-
gen Milieus eingebettet so koumlnnen deren Weichteile partiell in Pyrit umge-wandelt werden Deshalb ist es dann auch in Sedimentgesteinen zu findenVerwendung War fruumlher wichtig fuumlr die Schwefelsaumlureherstellung aus denRuumlckstaumlnden wurde Eisen gewonnen Schwefelsaumlure wird heute aus derEntschwefelung von Mineraloumllprodukten oder Kohlekraftwerken gewonnen
12
Bleiglanz (Galenit) PbS ist ein weit verbreitetes Sulfid
Die kubischen Kristalle haben meist Wuumlrfelform eine bleigraue Farbe undeinen metallischen Glanz
Vorkommen Bleiglanz bildet sich in metamorphen Gesteinen genausowie in vulkanischen Sulfidlagerstaumltten Daneben kommt es auch in Riff-kalken und Dolomitgesteinen vor
Verwendung Wichtigstes Erz zur Gewinnung von Blei (fuumlr Batterien Elek-
trotechnik) und wegen seines Silbergehalts (bis zu 1 ) auch wichtiges Sil-bererz
13
Gips CaSO4 bull 2H2O ist ein farbloses bis weiszliges Sulfat
Vorkommen Das Mineral Gips kommt sowohl in groszligen Mineralen als auch infeinkoumlrniger Form oder auch massig vor Die Faumlrbung schwankt auf Grund vonVerunreinigungen zwischen farblos weiszlig gelb rot bis hin zu dunkelgrau Be-sonders reiner Gips wird als Alabaster bezeichnet feinfaseriger als FasergipsDurchsichtige Kristalltafeln sind auch als Marienglas bekannt In Trockenge-bieten entstandene rosettenartige Gipse werden bdquoWuumlstenrosenldquo genannt
Verwendung Bauelemente (z B Gipskartonplatten)
14
Die Elemente der Halogengruppe F Cl Br
und I bilden in der Natur Minerale in Form
von Fluoriden Chloriden Bromiden und Io-
diden die Halogenide (griech halogen = Salz-
bildner) genannt werden Wichtige Bedeu-
tung haben die Natrium- und Kalisalze
Halogenide
Tafel Ie | Halogenide
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
7232019 Lernort Geologie Modul b
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Hinweis Die Zahlen in
Klammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln Iandash Ie
gitter wird er rosa (Rosenquarz) bei Einlage-
rung von Mangan und Eisen violett (Ame-
thyst) Durch Einschluss von Eisenoxiden wird
der Quarz gelblich (Citrin)
22 Die gesteinsbildenden Minerale
Viele tausend Minerale sind bekannt die
meisten Gesteine werden jedoch aus ledig-
lich etwa 30 Mineralen aufgebaut die man
als gesteinsbildende Minerale bezeichnet
Die Minerale koumlnnen aufgrund ihrer chemi-
schen Struktur bestimmten Mineralgruppen
zugeordnet werden
Minerale
(rund 4000 verschiedene)
darr
gesteinsbildende Minerale
(rund 30 verschiedene)
Einige wichtige Mineralgruppen und Minerale im Uumlberblick
Silikate Oxide Karbonate SulfideSulfate Halogenide
Feldspat (1) Magnetit (8) Calcit (10) Pyrit (12) Steinsalz (15)
Quarz (2) Haumlmatit (9) Dolomit (11) Bleiglanz (13) Fluorit (16)
Glimmer (3) Gips (14)
Kaolinit (4)
Olivin (5)
Pyroxen (6)
Andalusit (7)
Minerale in den Krustengesteinen bestehen
hauptsaumlchlich aus den Elementen Sauer-
stoff Silizium sowie Aluminium und bilden
vor allem die Silikate Das wohl bekannteste
Silikatmineral ist der Quarz (SiO2) Obwohl
chemisch ein Oxid ist er aufgrund seiner Kris-
tallstruktur den Silikaten zuzurechnen Die
haumlufigsten Minerale mit einem Anteil von 60-
65 Vol an der Erdkruste sind jedoch die
Feldspaumlte Bei ihnen ist ein Teil des Siliziums(Si) durch Aluminium (Al) ersetzt wodurch
sich negativ geladene Ionen (Anionen) erge-
ben Das so entstandene Ladungsungleich-
gewicht wird durch die positiv geladenen Kat-
ionen Kalium (K) Natrium (Na) und Calcium
(Ca) ausgeglichen
In den Gesteinen des Erdmantels haben die
Minerale dagegen bevorzugt Eisen (Fe) und
Magnesium (Mg) als Kationen wie im Olivin
oder Pyroxen Silikate bilden oft Mischkristalle
hier sind als Kationen verschiedene Elementeeingebaut wie Kalium und Natrium im Feld-
spat oder Eisen und Magnesium im Olivin
Silikate
Tabelle B2 | Beispiele fuumlr
Mineralgruppen
und zugehoumlrige
Minerale
Kuumlnstliche Minerale E
x k ur s
Gold und Edelsteine uumlben seit jeher eine groszlige Faszina-
tion auf den Menschen aus und darauf beruht ihr Wert
Schon im Mittelalter versuchten die Alchimisten (983157ModulG bdquoWissenschaftsgeschichteldquo) Edelsteine herzustellen aber
erst das Wissen uumlber die Zusammensetzung und Struktur
der Minerale lieferte die Voraussetzung fuumlr die Entwick-
lung von Methoden zu ihrer kuumlnstlichen Herstellung So
gelang es im 19 Jahrhundert erstmalig Diamanten Ru-
bine und Smaragde zu bdquozuumlchtenldquo Diamanten werden heute
durch das sogenannte Hochdruck-Hochtemperatur-Verfah-
ren industriell hergestellt Dabei wird Graphit in einer hy-
draulischen Presse bei einem Druck von von bis zu 6 Gi-
gapascal (60000 bar) und Temperaturen von uumlber 1500degC
zusammengepresst Diese Diamanten werden in der In-
dustrie fuumlr Bohrkronen (983157Modul I bdquoAuszligerschulische Lern-
orteldquo Schuumllerlabor KTB) oder als Schleifmittel verwendet
und als bdquoIndustriediamantenldquo bezeichnet
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
1 Feldspaumlte sind MischkristalleAlkalifeldspaumlte aus Orthoklas (KAlSi3O8) und Albit (NaAlSi3O8) Plagioklaseaus Albit (NaAlSi3O8) und Anorthit (CaAl2Si2O8) Feldspaumlte kristallisierenentweder im monoklinen oder im triklinen Kristallsystem
Vorkommen In Magmatiten z B Granit Basalt Das Beispiel zeigt einenKarlsbader Zwilling ein Alkalifeldspat
Verwendung keramische Industrie in Seife und Scheuermitteln
2 Quarz SiO2 ist die auf der Erdoberflaumlche stabile Modifikation des Silizium-dioxidsEr kristallisiert bei der Abkuumlhlung von Schmelzen mit hohem Anteil an Sili-zium und ist primaumlrer Bestandteil von PlutonitenVorkommen Quarz ist in vielen metamorphen Gesteinen enthalten undwird uumlber zahllose Mineralreaktionen waumlhrend der Metamorphose abge-baut oder gebildet Wegen seiner Haumlr te und Verwitterungsbestaumlndigkeit(wird nur von Flusssaumlure chemisch geloumlst) ist Quarz weit verbreitet in sedi-
mentaumlren Gesteinen wie Sandsteinen zu findenVerwendung Glasindustrie
3 Glimmerminerale sind schichtig aufgebaute SilikateSi und O bilden hier Schichtpakete zwischen denen nur schwache Bin-dungskraumlfte wirken und die damit leicht spaltbar sind Es gibt K- und Al-reiche Glimmer (Hellglimmer) sowie Fe- und Mg- reiche Glimmer (Dunkel-glimmer)
Muskovit (Hellglimmer) KAl2 [Si3AlO10 (OH)2] ist meist farblos durchsichtig bis durchscheinend manchmal gelblich bis braumlunlich
Biotit (Dunkelglimmer) K(MgFe)3(OHF)2[(AlFe)Si3O10] bildet durchschei-nende bis undurchsichtige Kristalle mit Perlmuttglanz
Vorkommen Beide Glimmer kommen in Magmatiten und kristallinenSchiefern (Metamorphiten) vor Bei der Erosion von magmatischen undmetamorphen Gesteinen bilden sich kleine Glimmerschuumlppchen die inder Folge auch in Sedimentgesteinen eingebettet werden koumlnnen
Verwendung Farb- und Putzzusatz Isoliermaterial in der Elektroindustriefuumlr Schalldaumlmmstoffe Fuumlllstoff (z B Papier Spachtelmasse)
4 Kaolinit Al4[(OH)8[Si4O10] ist ein Schichtsilikat das insbesondere bei derVerwitterung entsteht Es besteht aus submikroskopischen blaumlttrigenKristallen und wird durch Wasseraufnahme plastisch verformbar
Vorkommen Kaolinit ist zumeist Bestandteil der Feinfraktion(lt 2 microm) eines Sediments Das Mineral ist allgegenwaumlrtig in den Al-reichenBoumlden feuchtwarmer Regionen und ein typisches Produkt der chemischenVerwitterung von Mineralen der Feldspat-Gruppe
Verwendung Porzellanindustrie
5 Olivin (MgFe)2SiO4 ist eine Sammelbezeichnung fuumlr eineGruppe von Silikat-Mineralen in denen Eisen und Magnesiumin beliebigem Verhaumlltnis zueinander auftreten koumlnnen die alsoMischkristalle bilden
Die orthorhombischen Kristalle sind meist prismatischoder tafelig
Vorkommen Olivin in eine Hauptbestandteil vieler mafischer undultramafischer Magmatite
Verwendung Zuschlagstoff bei der Herstellung von Eisenerzpellets
Tafel Ia | Silikate
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyroxene sind eine Gruppe von gesteinsbildenden Silikatmineralen derkomplexen chemischen Zusammensetzung X2Si2O6 (X steht fuumlr eines derElemente Na Li Mg K Fe Mn Ti Zn oder Al) Die typische Kristallformvon Pyroxenen sind kurze Prismen Erkennbar sind Pyroxene oft an ihrenSpaltebenen die sich unter einem Winkel von etwa 90deg schneiden
Vorkommen Pyroxene kommen sowohl in basaltischen Gaumlngen und Intru-sionen als auch in Metamorphiten gesteinsbildend vor
Verwendung Aus dem gruumlnen Jadeit (Na-Pyroxen) wurden in der SteinzeitAumlxte und Speerspitzen gefertigt
6
Al2SiO5 Minerale (Andalusit Disthen Sillimanit) haben unterschiedlicheKristallstruktur und Dichte (Modifikation) da sie bei verschiedenen Tem-peraturen und Druumlcken entstanden sind Andalusit (orthorhombisch) ent-steht bei niedrigen Druumlcken (lt 4 kbar) waumlhrend Disthen (triklin) sich beihoumlheren Druumlcken bildet Sillimanit (orthorhombisch) ist typisch fuumlr Ge-steine die waumlhrend ihrer Entwicklung hohen Temperaturen (gt 500degC)ausgesetzt waren Dargestellt ist ein Disthen
Vorkommen Die Minerale bilden sich bei der Metamorphose von alumini-umreichen Gesteinen (z B Sedimentgesteine)
Verwendung zur Herstellung hitzeresistenter Keramikprodukte
7
Sie haben einen Anteil von ca 5 an der
Masse der Minerale Quarz wird nicht zu den
Oxiden gerechnet sondern ist ein Silikat Es
kommen als Minerale insbesondere einfa-che Oxide (nur Sauerstoff als Anion) oder
auch Hydroxide (Sauerstoff und Wasserstoff
als Anion) vor Hydroxide entstehen v a an
der Erdoberflaumlche in Verwitterungs- und Oxi-
dationszonen (z B das Eisenhydroxid Goe-
thit) sowie bei submariner Sedimentation
Wirtschaftlich besonders wichtig sind Eisen-
und Manganoxide bzw -hydroxide die in La-gerstaumltten auf den Kontinenten aber auch
als Abscheidungen auf dem Meeresboden
(Manganknollen) zu finden sind
Oxide
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Magnetit (Magneteisen) Fe3O4 ist ein Eisenoxid mit einem matten Metall-glanz Er hat eine schwarze EigenfaumlrbungMagnetit wird z B bei der Kristallisation von magmatischen Gesteinen
gebildet Es ist eines der am staumlrksten magnetischen MineraleVorkommen Kleinste Magnetit-Kristalle finden sich in einigen Bakteriensowie in Gewebe oder Sinnesorganen vieler Tiere Sie werden z B vonBrieftauben oder Zugvoumlgeln zur Orientierung im Erdmagnetfeld genutztDabei bdquomisstldquo ihr Magnetsinn den Winkel zwischen der lokalen Richtung der Magnetfeldlinien und der VertikalenVerwendung Eisenerz fuumlr Eisen- und Stahlherstellung
8
Haumlmatit (Eisenglanz Roteisenstein Roter Glaskopf) Fe2O3 ist rotbraunstahlgrau oder schwarz Der Abrieb des Minerals ist ein charakteristischesBlutrot von dem sich der Name ableitet
Vorkommen Haumlmatit kommt sowohl in sedimentaumlren Lagerstaumltten alsauch in Magmatiten vor Er bildet sich auch haumlufig bei der Oxidation vonMagnetit und anderen eisenreichen Mineralen z B waumlhrend der Verwitte-rung Nur geringe Beimengungen fuumlhren zur einer charakteristischen Rot-faumlrbung z B von Sedimentgesteinen (Buntsandstein und Rotliegendes)
Verwendung neben Magnetit das wichtigste Eisenerz
9
Tafel Ib | Oxide
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
CaCO3 ist das haumlufigste Karbonat und kommt
in der Natur in drei Modifikationen vor Cal-
cit Aragonit und Vaterit Calcit (trigonal) ist
die am meisten vorkommende und stabilsteForm Aragonit (rhombisch) ist insbesondere
die Bausubstanz fuumlr Schalen- und Muschel-
tiere Vaterit ist eine kugelfoumlrmige Variante
mit geringer Stabilitaumlt
Neben dem Calcium-Karbonat kommen auch
Calcium-Magnesium-Karbonat (Dolomit) und
Eisen-Karbonat (Siderit) oder Calcium-Eisen-
Karbonat (Ankerite) vor Karbonate entste-
hen hauptsaumlchlich durch Ausfaumlllung aus uumlber-
saumlttigten Loumlsungen und fuumlllen oftmalsSpalten und Risse in Gesteinen Sie koumlnnen
auch magmatischen Ursprungs sein und bil-
den Hauptgemengteile der Karbonatite spe-
zielle vulkanische Gesteine in kontinentalen
Riftsystemen (z B Ostafrikanischer Graben
oder Kaiserstuhl im Rheingraben)
Karbonate
Tafel Ic | Karbonate
Schwefel bildet das zweifach negativ gela-
dene Sulfid-Anion S2- das zusammen mit Me-
tall- oder Halbmetall-Kationen viele verschie-
dene Sulfid-Minerale (ca 600) bilden kannWeiter kommen Schwefelverbindungen als
Sulfate vor Hier werden Kationen mit relativ
groszligem Ionenradius (Ba Pb Ca) eingebaut
Bekannt ist neben dem Gips als Calcium-Sul-
fat der Baryt das Barium-Sulfat aufgrund
seiner hohen Dichte von 45 gcm3 auchSchwerspat genannt
SulfideSulfate
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
10 Calcit (Kalkspat Kalzit)
Die trigonalen Kristalle entwickeln sehr unterschiedliche Formen Calcit istmeistens entweder farblos oder milchig-weiszliggrau kann aber durch Verun-reinigungen sehr verschiedene Farben annehmen (z B gelb rosa rotblau oder schwarz) In klaren Kristallen ist eine optische Eigenschaft derKristalle deutlich sichtbar eine Doppelbrechung des Lichtes Daher nenntman diese Calcite auch Doppelspat Beim Auftreffen geht ein Teil desLichtstrahls weiter durch den Kristall ein Teil wird durch das Kristallgitterabgelenkt der Lichtstrahl wird bdquogebrochenldquo Wenn wir durch den Kristallhindurchsehen entstehen so zwei Abbildungen einer Linie
Vorkommen Durch Ausfaumlllung aus Calciumkarbonatloumlsungen in unter-schiedlichen geologischen Szenarien (z B Kalkschalen von FossilienGangmineralisationen)
Verwendung Zement- und Bauindustrie Kunstduumlnger
11 Dolomit (Bitterspat Braunspat) CaMg(CO3)2 bildet einzelne Kristalle odermassige Mineralaggregate (Ansammlungen) von weiszliggrauer bishellbrauner Farbe
Vorkommen Er bildet sich durch Wechselwirkung von magnesiumhaltigenLoumlsungen mit calcitischen Gesteinen aus dem Calcit (Dolomitisierung)Weiterhin kann er bei bestimmten Bedingungen aus dem Meerwasser
ausfaumlllen (Evaporit)Verwendung als Stein zum Verbauen gemahlen als Duumlnger pulverisiertals Scheuermittel
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Steinsalz (Halit) NaCl ist farblos oder hat eine variable oft durch Eisen-oxide hervorgerufene braune seltener auch blaue Faumlrbung
Vorkommen Steinsalz tritt in massiger oder koumlrnig-kristalliner Form in Se-dimentgesteinen auf Es bildet sich hauptsaumlchlich durch das Austrocknenvon salzreichen Meeren und ist in den dabei entstehenden Ablagerungs-schichten (Evaporite) mit anderen wasserloumlslichen Mineralen wie Gips undAnhydrit vergesellschaftet
Verwendung Industriesalz Speisesalz
15
Fluorit (Flussspat) CaF2 bildet kubische Kristalle mit sehr wechselhafteroft violetter oder gruumlner Farbe Ein besonderes Merkmal ist die haumlufig an-zutreffende Fluoreszenz unter ultraviolettem Licht
Vorkommen Fluorit findet man oft in Gaumlngen im Dach- und Randbereicheines Granits Hier haben sich bei Abkuumlhlung des Magmas fluumlssige und
gasfoumlrmige Bestandteile aus der Granitschmelze angereichert und Ele-mente die nicht in die Kristalle der Granite eingebaut werden bilden hiereigenstaumlndige Minerale aus
Verwendung Flussmittel fuumlr Stahl- und Gusseisenherstellung
16
Tafel Id | SulfideSulfate
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyrit (Schwefelkies) FeS2 Der metallische Glanz und die goldene Farbebrachten ihm den Beinamen bdquoKatzengoldldquo einVorkommen Pyrit ist das am meisten verbreitete Sulfidmineral und Bestand-teil der meisten Sulfidlagerstaumltten Auch in hydrothermalen Gesteinen tritt erhaumlufig auf Werden Tierleichen in stagnierenden sauerstofffreien schlammi-
gen Milieus eingebettet so koumlnnen deren Weichteile partiell in Pyrit umge-wandelt werden Deshalb ist es dann auch in Sedimentgesteinen zu findenVerwendung War fruumlher wichtig fuumlr die Schwefelsaumlureherstellung aus denRuumlckstaumlnden wurde Eisen gewonnen Schwefelsaumlure wird heute aus derEntschwefelung von Mineraloumllprodukten oder Kohlekraftwerken gewonnen
12
Bleiglanz (Galenit) PbS ist ein weit verbreitetes Sulfid
Die kubischen Kristalle haben meist Wuumlrfelform eine bleigraue Farbe undeinen metallischen Glanz
Vorkommen Bleiglanz bildet sich in metamorphen Gesteinen genausowie in vulkanischen Sulfidlagerstaumltten Daneben kommt es auch in Riff-kalken und Dolomitgesteinen vor
Verwendung Wichtigstes Erz zur Gewinnung von Blei (fuumlr Batterien Elek-
trotechnik) und wegen seines Silbergehalts (bis zu 1 ) auch wichtiges Sil-bererz
13
Gips CaSO4 bull 2H2O ist ein farbloses bis weiszliges Sulfat
Vorkommen Das Mineral Gips kommt sowohl in groszligen Mineralen als auch infeinkoumlrniger Form oder auch massig vor Die Faumlrbung schwankt auf Grund vonVerunreinigungen zwischen farblos weiszlig gelb rot bis hin zu dunkelgrau Be-sonders reiner Gips wird als Alabaster bezeichnet feinfaseriger als FasergipsDurchsichtige Kristalltafeln sind auch als Marienglas bekannt In Trockenge-bieten entstandene rosettenartige Gipse werden bdquoWuumlstenrosenldquo genannt
Verwendung Bauelemente (z B Gipskartonplatten)
14
Die Elemente der Halogengruppe F Cl Br
und I bilden in der Natur Minerale in Form
von Fluoriden Chloriden Bromiden und Io-
diden die Halogenide (griech halogen = Salz-
bildner) genannt werden Wichtige Bedeu-
tung haben die Natrium- und Kalisalze
Halogenide
Tafel Ie | Halogenide
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
1 Feldspaumlte sind MischkristalleAlkalifeldspaumlte aus Orthoklas (KAlSi3O8) und Albit (NaAlSi3O8) Plagioklaseaus Albit (NaAlSi3O8) und Anorthit (CaAl2Si2O8) Feldspaumlte kristallisierenentweder im monoklinen oder im triklinen Kristallsystem
Vorkommen In Magmatiten z B Granit Basalt Das Beispiel zeigt einenKarlsbader Zwilling ein Alkalifeldspat
Verwendung keramische Industrie in Seife und Scheuermitteln
2 Quarz SiO2 ist die auf der Erdoberflaumlche stabile Modifikation des Silizium-dioxidsEr kristallisiert bei der Abkuumlhlung von Schmelzen mit hohem Anteil an Sili-zium und ist primaumlrer Bestandteil von PlutonitenVorkommen Quarz ist in vielen metamorphen Gesteinen enthalten undwird uumlber zahllose Mineralreaktionen waumlhrend der Metamorphose abge-baut oder gebildet Wegen seiner Haumlr te und Verwitterungsbestaumlndigkeit(wird nur von Flusssaumlure chemisch geloumlst) ist Quarz weit verbreitet in sedi-
mentaumlren Gesteinen wie Sandsteinen zu findenVerwendung Glasindustrie
3 Glimmerminerale sind schichtig aufgebaute SilikateSi und O bilden hier Schichtpakete zwischen denen nur schwache Bin-dungskraumlfte wirken und die damit leicht spaltbar sind Es gibt K- und Al-reiche Glimmer (Hellglimmer) sowie Fe- und Mg- reiche Glimmer (Dunkel-glimmer)
Muskovit (Hellglimmer) KAl2 [Si3AlO10 (OH)2] ist meist farblos durchsichtig bis durchscheinend manchmal gelblich bis braumlunlich
Biotit (Dunkelglimmer) K(MgFe)3(OHF)2[(AlFe)Si3O10] bildet durchschei-nende bis undurchsichtige Kristalle mit Perlmuttglanz
Vorkommen Beide Glimmer kommen in Magmatiten und kristallinenSchiefern (Metamorphiten) vor Bei der Erosion von magmatischen undmetamorphen Gesteinen bilden sich kleine Glimmerschuumlppchen die inder Folge auch in Sedimentgesteinen eingebettet werden koumlnnen
Verwendung Farb- und Putzzusatz Isoliermaterial in der Elektroindustriefuumlr Schalldaumlmmstoffe Fuumlllstoff (z B Papier Spachtelmasse)
4 Kaolinit Al4[(OH)8[Si4O10] ist ein Schichtsilikat das insbesondere bei derVerwitterung entsteht Es besteht aus submikroskopischen blaumlttrigenKristallen und wird durch Wasseraufnahme plastisch verformbar
Vorkommen Kaolinit ist zumeist Bestandteil der Feinfraktion(lt 2 microm) eines Sediments Das Mineral ist allgegenwaumlrtig in den Al-reichenBoumlden feuchtwarmer Regionen und ein typisches Produkt der chemischenVerwitterung von Mineralen der Feldspat-Gruppe
Verwendung Porzellanindustrie
5 Olivin (MgFe)2SiO4 ist eine Sammelbezeichnung fuumlr eineGruppe von Silikat-Mineralen in denen Eisen und Magnesiumin beliebigem Verhaumlltnis zueinander auftreten koumlnnen die alsoMischkristalle bilden
Die orthorhombischen Kristalle sind meist prismatischoder tafelig
Vorkommen Olivin in eine Hauptbestandteil vieler mafischer undultramafischer Magmatite
Verwendung Zuschlagstoff bei der Herstellung von Eisenerzpellets
Tafel Ia | Silikate
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyroxene sind eine Gruppe von gesteinsbildenden Silikatmineralen derkomplexen chemischen Zusammensetzung X2Si2O6 (X steht fuumlr eines derElemente Na Li Mg K Fe Mn Ti Zn oder Al) Die typische Kristallformvon Pyroxenen sind kurze Prismen Erkennbar sind Pyroxene oft an ihrenSpaltebenen die sich unter einem Winkel von etwa 90deg schneiden
Vorkommen Pyroxene kommen sowohl in basaltischen Gaumlngen und Intru-sionen als auch in Metamorphiten gesteinsbildend vor
Verwendung Aus dem gruumlnen Jadeit (Na-Pyroxen) wurden in der SteinzeitAumlxte und Speerspitzen gefertigt
6
Al2SiO5 Minerale (Andalusit Disthen Sillimanit) haben unterschiedlicheKristallstruktur und Dichte (Modifikation) da sie bei verschiedenen Tem-peraturen und Druumlcken entstanden sind Andalusit (orthorhombisch) ent-steht bei niedrigen Druumlcken (lt 4 kbar) waumlhrend Disthen (triklin) sich beihoumlheren Druumlcken bildet Sillimanit (orthorhombisch) ist typisch fuumlr Ge-steine die waumlhrend ihrer Entwicklung hohen Temperaturen (gt 500degC)ausgesetzt waren Dargestellt ist ein Disthen
Vorkommen Die Minerale bilden sich bei der Metamorphose von alumini-umreichen Gesteinen (z B Sedimentgesteine)
Verwendung zur Herstellung hitzeresistenter Keramikprodukte
7
Sie haben einen Anteil von ca 5 an der
Masse der Minerale Quarz wird nicht zu den
Oxiden gerechnet sondern ist ein Silikat Es
kommen als Minerale insbesondere einfa-che Oxide (nur Sauerstoff als Anion) oder
auch Hydroxide (Sauerstoff und Wasserstoff
als Anion) vor Hydroxide entstehen v a an
der Erdoberflaumlche in Verwitterungs- und Oxi-
dationszonen (z B das Eisenhydroxid Goe-
thit) sowie bei submariner Sedimentation
Wirtschaftlich besonders wichtig sind Eisen-
und Manganoxide bzw -hydroxide die in La-gerstaumltten auf den Kontinenten aber auch
als Abscheidungen auf dem Meeresboden
(Manganknollen) zu finden sind
Oxide
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Magnetit (Magneteisen) Fe3O4 ist ein Eisenoxid mit einem matten Metall-glanz Er hat eine schwarze EigenfaumlrbungMagnetit wird z B bei der Kristallisation von magmatischen Gesteinen
gebildet Es ist eines der am staumlrksten magnetischen MineraleVorkommen Kleinste Magnetit-Kristalle finden sich in einigen Bakteriensowie in Gewebe oder Sinnesorganen vieler Tiere Sie werden z B vonBrieftauben oder Zugvoumlgeln zur Orientierung im Erdmagnetfeld genutztDabei bdquomisstldquo ihr Magnetsinn den Winkel zwischen der lokalen Richtung der Magnetfeldlinien und der VertikalenVerwendung Eisenerz fuumlr Eisen- und Stahlherstellung
8
Haumlmatit (Eisenglanz Roteisenstein Roter Glaskopf) Fe2O3 ist rotbraunstahlgrau oder schwarz Der Abrieb des Minerals ist ein charakteristischesBlutrot von dem sich der Name ableitet
Vorkommen Haumlmatit kommt sowohl in sedimentaumlren Lagerstaumltten alsauch in Magmatiten vor Er bildet sich auch haumlufig bei der Oxidation vonMagnetit und anderen eisenreichen Mineralen z B waumlhrend der Verwitte-rung Nur geringe Beimengungen fuumlhren zur einer charakteristischen Rot-faumlrbung z B von Sedimentgesteinen (Buntsandstein und Rotliegendes)
Verwendung neben Magnetit das wichtigste Eisenerz
9
Tafel Ib | Oxide
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
CaCO3 ist das haumlufigste Karbonat und kommt
in der Natur in drei Modifikationen vor Cal-
cit Aragonit und Vaterit Calcit (trigonal) ist
die am meisten vorkommende und stabilsteForm Aragonit (rhombisch) ist insbesondere
die Bausubstanz fuumlr Schalen- und Muschel-
tiere Vaterit ist eine kugelfoumlrmige Variante
mit geringer Stabilitaumlt
Neben dem Calcium-Karbonat kommen auch
Calcium-Magnesium-Karbonat (Dolomit) und
Eisen-Karbonat (Siderit) oder Calcium-Eisen-
Karbonat (Ankerite) vor Karbonate entste-
hen hauptsaumlchlich durch Ausfaumlllung aus uumlber-
saumlttigten Loumlsungen und fuumlllen oftmalsSpalten und Risse in Gesteinen Sie koumlnnen
auch magmatischen Ursprungs sein und bil-
den Hauptgemengteile der Karbonatite spe-
zielle vulkanische Gesteine in kontinentalen
Riftsystemen (z B Ostafrikanischer Graben
oder Kaiserstuhl im Rheingraben)
Karbonate
Tafel Ic | Karbonate
Schwefel bildet das zweifach negativ gela-
dene Sulfid-Anion S2- das zusammen mit Me-
tall- oder Halbmetall-Kationen viele verschie-
dene Sulfid-Minerale (ca 600) bilden kannWeiter kommen Schwefelverbindungen als
Sulfate vor Hier werden Kationen mit relativ
groszligem Ionenradius (Ba Pb Ca) eingebaut
Bekannt ist neben dem Gips als Calcium-Sul-
fat der Baryt das Barium-Sulfat aufgrund
seiner hohen Dichte von 45 gcm3 auchSchwerspat genannt
SulfideSulfate
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
10 Calcit (Kalkspat Kalzit)
Die trigonalen Kristalle entwickeln sehr unterschiedliche Formen Calcit istmeistens entweder farblos oder milchig-weiszliggrau kann aber durch Verun-reinigungen sehr verschiedene Farben annehmen (z B gelb rosa rotblau oder schwarz) In klaren Kristallen ist eine optische Eigenschaft derKristalle deutlich sichtbar eine Doppelbrechung des Lichtes Daher nenntman diese Calcite auch Doppelspat Beim Auftreffen geht ein Teil desLichtstrahls weiter durch den Kristall ein Teil wird durch das Kristallgitterabgelenkt der Lichtstrahl wird bdquogebrochenldquo Wenn wir durch den Kristallhindurchsehen entstehen so zwei Abbildungen einer Linie
Vorkommen Durch Ausfaumlllung aus Calciumkarbonatloumlsungen in unter-schiedlichen geologischen Szenarien (z B Kalkschalen von FossilienGangmineralisationen)
Verwendung Zement- und Bauindustrie Kunstduumlnger
11 Dolomit (Bitterspat Braunspat) CaMg(CO3)2 bildet einzelne Kristalle odermassige Mineralaggregate (Ansammlungen) von weiszliggrauer bishellbrauner Farbe
Vorkommen Er bildet sich durch Wechselwirkung von magnesiumhaltigenLoumlsungen mit calcitischen Gesteinen aus dem Calcit (Dolomitisierung)Weiterhin kann er bei bestimmten Bedingungen aus dem Meerwasser
ausfaumlllen (Evaporit)Verwendung als Stein zum Verbauen gemahlen als Duumlnger pulverisiertals Scheuermittel
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Steinsalz (Halit) NaCl ist farblos oder hat eine variable oft durch Eisen-oxide hervorgerufene braune seltener auch blaue Faumlrbung
Vorkommen Steinsalz tritt in massiger oder koumlrnig-kristalliner Form in Se-dimentgesteinen auf Es bildet sich hauptsaumlchlich durch das Austrocknenvon salzreichen Meeren und ist in den dabei entstehenden Ablagerungs-schichten (Evaporite) mit anderen wasserloumlslichen Mineralen wie Gips undAnhydrit vergesellschaftet
Verwendung Industriesalz Speisesalz
15
Fluorit (Flussspat) CaF2 bildet kubische Kristalle mit sehr wechselhafteroft violetter oder gruumlner Farbe Ein besonderes Merkmal ist die haumlufig an-zutreffende Fluoreszenz unter ultraviolettem Licht
Vorkommen Fluorit findet man oft in Gaumlngen im Dach- und Randbereicheines Granits Hier haben sich bei Abkuumlhlung des Magmas fluumlssige und
gasfoumlrmige Bestandteile aus der Granitschmelze angereichert und Ele-mente die nicht in die Kristalle der Granite eingebaut werden bilden hiereigenstaumlndige Minerale aus
Verwendung Flussmittel fuumlr Stahl- und Gusseisenherstellung
16
Tafel Id | SulfideSulfate
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyrit (Schwefelkies) FeS2 Der metallische Glanz und die goldene Farbebrachten ihm den Beinamen bdquoKatzengoldldquo einVorkommen Pyrit ist das am meisten verbreitete Sulfidmineral und Bestand-teil der meisten Sulfidlagerstaumltten Auch in hydrothermalen Gesteinen tritt erhaumlufig auf Werden Tierleichen in stagnierenden sauerstofffreien schlammi-
gen Milieus eingebettet so koumlnnen deren Weichteile partiell in Pyrit umge-wandelt werden Deshalb ist es dann auch in Sedimentgesteinen zu findenVerwendung War fruumlher wichtig fuumlr die Schwefelsaumlureherstellung aus denRuumlckstaumlnden wurde Eisen gewonnen Schwefelsaumlure wird heute aus derEntschwefelung von Mineraloumllprodukten oder Kohlekraftwerken gewonnen
12
Bleiglanz (Galenit) PbS ist ein weit verbreitetes Sulfid
Die kubischen Kristalle haben meist Wuumlrfelform eine bleigraue Farbe undeinen metallischen Glanz
Vorkommen Bleiglanz bildet sich in metamorphen Gesteinen genausowie in vulkanischen Sulfidlagerstaumltten Daneben kommt es auch in Riff-kalken und Dolomitgesteinen vor
Verwendung Wichtigstes Erz zur Gewinnung von Blei (fuumlr Batterien Elek-
trotechnik) und wegen seines Silbergehalts (bis zu 1 ) auch wichtiges Sil-bererz
13
Gips CaSO4 bull 2H2O ist ein farbloses bis weiszliges Sulfat
Vorkommen Das Mineral Gips kommt sowohl in groszligen Mineralen als auch infeinkoumlrniger Form oder auch massig vor Die Faumlrbung schwankt auf Grund vonVerunreinigungen zwischen farblos weiszlig gelb rot bis hin zu dunkelgrau Be-sonders reiner Gips wird als Alabaster bezeichnet feinfaseriger als FasergipsDurchsichtige Kristalltafeln sind auch als Marienglas bekannt In Trockenge-bieten entstandene rosettenartige Gipse werden bdquoWuumlstenrosenldquo genannt
Verwendung Bauelemente (z B Gipskartonplatten)
14
Die Elemente der Halogengruppe F Cl Br
und I bilden in der Natur Minerale in Form
von Fluoriden Chloriden Bromiden und Io-
diden die Halogenide (griech halogen = Salz-
bildner) genannt werden Wichtige Bedeu-
tung haben die Natrium- und Kalisalze
Halogenide
Tafel Ie | Halogenide
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
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Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
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Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
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Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyroxene sind eine Gruppe von gesteinsbildenden Silikatmineralen derkomplexen chemischen Zusammensetzung X2Si2O6 (X steht fuumlr eines derElemente Na Li Mg K Fe Mn Ti Zn oder Al) Die typische Kristallformvon Pyroxenen sind kurze Prismen Erkennbar sind Pyroxene oft an ihrenSpaltebenen die sich unter einem Winkel von etwa 90deg schneiden
Vorkommen Pyroxene kommen sowohl in basaltischen Gaumlngen und Intru-sionen als auch in Metamorphiten gesteinsbildend vor
Verwendung Aus dem gruumlnen Jadeit (Na-Pyroxen) wurden in der SteinzeitAumlxte und Speerspitzen gefertigt
6
Al2SiO5 Minerale (Andalusit Disthen Sillimanit) haben unterschiedlicheKristallstruktur und Dichte (Modifikation) da sie bei verschiedenen Tem-peraturen und Druumlcken entstanden sind Andalusit (orthorhombisch) ent-steht bei niedrigen Druumlcken (lt 4 kbar) waumlhrend Disthen (triklin) sich beihoumlheren Druumlcken bildet Sillimanit (orthorhombisch) ist typisch fuumlr Ge-steine die waumlhrend ihrer Entwicklung hohen Temperaturen (gt 500degC)ausgesetzt waren Dargestellt ist ein Disthen
Vorkommen Die Minerale bilden sich bei der Metamorphose von alumini-umreichen Gesteinen (z B Sedimentgesteine)
Verwendung zur Herstellung hitzeresistenter Keramikprodukte
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Sie haben einen Anteil von ca 5 an der
Masse der Minerale Quarz wird nicht zu den
Oxiden gerechnet sondern ist ein Silikat Es
kommen als Minerale insbesondere einfa-che Oxide (nur Sauerstoff als Anion) oder
auch Hydroxide (Sauerstoff und Wasserstoff
als Anion) vor Hydroxide entstehen v a an
der Erdoberflaumlche in Verwitterungs- und Oxi-
dationszonen (z B das Eisenhydroxid Goe-
thit) sowie bei submariner Sedimentation
Wirtschaftlich besonders wichtig sind Eisen-
und Manganoxide bzw -hydroxide die in La-gerstaumltten auf den Kontinenten aber auch
als Abscheidungen auf dem Meeresboden
(Manganknollen) zu finden sind
Oxide
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Magnetit (Magneteisen) Fe3O4 ist ein Eisenoxid mit einem matten Metall-glanz Er hat eine schwarze EigenfaumlrbungMagnetit wird z B bei der Kristallisation von magmatischen Gesteinen
gebildet Es ist eines der am staumlrksten magnetischen MineraleVorkommen Kleinste Magnetit-Kristalle finden sich in einigen Bakteriensowie in Gewebe oder Sinnesorganen vieler Tiere Sie werden z B vonBrieftauben oder Zugvoumlgeln zur Orientierung im Erdmagnetfeld genutztDabei bdquomisstldquo ihr Magnetsinn den Winkel zwischen der lokalen Richtung der Magnetfeldlinien und der VertikalenVerwendung Eisenerz fuumlr Eisen- und Stahlherstellung
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Haumlmatit (Eisenglanz Roteisenstein Roter Glaskopf) Fe2O3 ist rotbraunstahlgrau oder schwarz Der Abrieb des Minerals ist ein charakteristischesBlutrot von dem sich der Name ableitet
Vorkommen Haumlmatit kommt sowohl in sedimentaumlren Lagerstaumltten alsauch in Magmatiten vor Er bildet sich auch haumlufig bei der Oxidation vonMagnetit und anderen eisenreichen Mineralen z B waumlhrend der Verwitte-rung Nur geringe Beimengungen fuumlhren zur einer charakteristischen Rot-faumlrbung z B von Sedimentgesteinen (Buntsandstein und Rotliegendes)
Verwendung neben Magnetit das wichtigste Eisenerz
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Tafel Ib | Oxide
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
CaCO3 ist das haumlufigste Karbonat und kommt
in der Natur in drei Modifikationen vor Cal-
cit Aragonit und Vaterit Calcit (trigonal) ist
die am meisten vorkommende und stabilsteForm Aragonit (rhombisch) ist insbesondere
die Bausubstanz fuumlr Schalen- und Muschel-
tiere Vaterit ist eine kugelfoumlrmige Variante
mit geringer Stabilitaumlt
Neben dem Calcium-Karbonat kommen auch
Calcium-Magnesium-Karbonat (Dolomit) und
Eisen-Karbonat (Siderit) oder Calcium-Eisen-
Karbonat (Ankerite) vor Karbonate entste-
hen hauptsaumlchlich durch Ausfaumlllung aus uumlber-
saumlttigten Loumlsungen und fuumlllen oftmalsSpalten und Risse in Gesteinen Sie koumlnnen
auch magmatischen Ursprungs sein und bil-
den Hauptgemengteile der Karbonatite spe-
zielle vulkanische Gesteine in kontinentalen
Riftsystemen (z B Ostafrikanischer Graben
oder Kaiserstuhl im Rheingraben)
Karbonate
Tafel Ic | Karbonate
Schwefel bildet das zweifach negativ gela-
dene Sulfid-Anion S2- das zusammen mit Me-
tall- oder Halbmetall-Kationen viele verschie-
dene Sulfid-Minerale (ca 600) bilden kannWeiter kommen Schwefelverbindungen als
Sulfate vor Hier werden Kationen mit relativ
groszligem Ionenradius (Ba Pb Ca) eingebaut
Bekannt ist neben dem Gips als Calcium-Sul-
fat der Baryt das Barium-Sulfat aufgrund
seiner hohen Dichte von 45 gcm3 auchSchwerspat genannt
SulfideSulfate
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
10 Calcit (Kalkspat Kalzit)
Die trigonalen Kristalle entwickeln sehr unterschiedliche Formen Calcit istmeistens entweder farblos oder milchig-weiszliggrau kann aber durch Verun-reinigungen sehr verschiedene Farben annehmen (z B gelb rosa rotblau oder schwarz) In klaren Kristallen ist eine optische Eigenschaft derKristalle deutlich sichtbar eine Doppelbrechung des Lichtes Daher nenntman diese Calcite auch Doppelspat Beim Auftreffen geht ein Teil desLichtstrahls weiter durch den Kristall ein Teil wird durch das Kristallgitterabgelenkt der Lichtstrahl wird bdquogebrochenldquo Wenn wir durch den Kristallhindurchsehen entstehen so zwei Abbildungen einer Linie
Vorkommen Durch Ausfaumlllung aus Calciumkarbonatloumlsungen in unter-schiedlichen geologischen Szenarien (z B Kalkschalen von FossilienGangmineralisationen)
Verwendung Zement- und Bauindustrie Kunstduumlnger
11 Dolomit (Bitterspat Braunspat) CaMg(CO3)2 bildet einzelne Kristalle odermassige Mineralaggregate (Ansammlungen) von weiszliggrauer bishellbrauner Farbe
Vorkommen Er bildet sich durch Wechselwirkung von magnesiumhaltigenLoumlsungen mit calcitischen Gesteinen aus dem Calcit (Dolomitisierung)Weiterhin kann er bei bestimmten Bedingungen aus dem Meerwasser
ausfaumlllen (Evaporit)Verwendung als Stein zum Verbauen gemahlen als Duumlnger pulverisiertals Scheuermittel
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Steinsalz (Halit) NaCl ist farblos oder hat eine variable oft durch Eisen-oxide hervorgerufene braune seltener auch blaue Faumlrbung
Vorkommen Steinsalz tritt in massiger oder koumlrnig-kristalliner Form in Se-dimentgesteinen auf Es bildet sich hauptsaumlchlich durch das Austrocknenvon salzreichen Meeren und ist in den dabei entstehenden Ablagerungs-schichten (Evaporite) mit anderen wasserloumlslichen Mineralen wie Gips undAnhydrit vergesellschaftet
Verwendung Industriesalz Speisesalz
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Fluorit (Flussspat) CaF2 bildet kubische Kristalle mit sehr wechselhafteroft violetter oder gruumlner Farbe Ein besonderes Merkmal ist die haumlufig an-zutreffende Fluoreszenz unter ultraviolettem Licht
Vorkommen Fluorit findet man oft in Gaumlngen im Dach- und Randbereicheines Granits Hier haben sich bei Abkuumlhlung des Magmas fluumlssige und
gasfoumlrmige Bestandteile aus der Granitschmelze angereichert und Ele-mente die nicht in die Kristalle der Granite eingebaut werden bilden hiereigenstaumlndige Minerale aus
Verwendung Flussmittel fuumlr Stahl- und Gusseisenherstellung
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Tafel Id | SulfideSulfate
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyrit (Schwefelkies) FeS2 Der metallische Glanz und die goldene Farbebrachten ihm den Beinamen bdquoKatzengoldldquo einVorkommen Pyrit ist das am meisten verbreitete Sulfidmineral und Bestand-teil der meisten Sulfidlagerstaumltten Auch in hydrothermalen Gesteinen tritt erhaumlufig auf Werden Tierleichen in stagnierenden sauerstofffreien schlammi-
gen Milieus eingebettet so koumlnnen deren Weichteile partiell in Pyrit umge-wandelt werden Deshalb ist es dann auch in Sedimentgesteinen zu findenVerwendung War fruumlher wichtig fuumlr die Schwefelsaumlureherstellung aus denRuumlckstaumlnden wurde Eisen gewonnen Schwefelsaumlure wird heute aus derEntschwefelung von Mineraloumllprodukten oder Kohlekraftwerken gewonnen
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Bleiglanz (Galenit) PbS ist ein weit verbreitetes Sulfid
Die kubischen Kristalle haben meist Wuumlrfelform eine bleigraue Farbe undeinen metallischen Glanz
Vorkommen Bleiglanz bildet sich in metamorphen Gesteinen genausowie in vulkanischen Sulfidlagerstaumltten Daneben kommt es auch in Riff-kalken und Dolomitgesteinen vor
Verwendung Wichtigstes Erz zur Gewinnung von Blei (fuumlr Batterien Elek-
trotechnik) und wegen seines Silbergehalts (bis zu 1 ) auch wichtiges Sil-bererz
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Gips CaSO4 bull 2H2O ist ein farbloses bis weiszliges Sulfat
Vorkommen Das Mineral Gips kommt sowohl in groszligen Mineralen als auch infeinkoumlrniger Form oder auch massig vor Die Faumlrbung schwankt auf Grund vonVerunreinigungen zwischen farblos weiszlig gelb rot bis hin zu dunkelgrau Be-sonders reiner Gips wird als Alabaster bezeichnet feinfaseriger als FasergipsDurchsichtige Kristalltafeln sind auch als Marienglas bekannt In Trockenge-bieten entstandene rosettenartige Gipse werden bdquoWuumlstenrosenldquo genannt
Verwendung Bauelemente (z B Gipskartonplatten)
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Die Elemente der Halogengruppe F Cl Br
und I bilden in der Natur Minerale in Form
von Fluoriden Chloriden Bromiden und Io-
diden die Halogenide (griech halogen = Salz-
bildner) genannt werden Wichtige Bedeu-
tung haben die Natrium- und Kalisalze
Halogenide
Tafel Ie | Halogenide
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
7232019 Lernort Geologie Modul b
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
CaCO3 ist das haumlufigste Karbonat und kommt
in der Natur in drei Modifikationen vor Cal-
cit Aragonit und Vaterit Calcit (trigonal) ist
die am meisten vorkommende und stabilsteForm Aragonit (rhombisch) ist insbesondere
die Bausubstanz fuumlr Schalen- und Muschel-
tiere Vaterit ist eine kugelfoumlrmige Variante
mit geringer Stabilitaumlt
Neben dem Calcium-Karbonat kommen auch
Calcium-Magnesium-Karbonat (Dolomit) und
Eisen-Karbonat (Siderit) oder Calcium-Eisen-
Karbonat (Ankerite) vor Karbonate entste-
hen hauptsaumlchlich durch Ausfaumlllung aus uumlber-
saumlttigten Loumlsungen und fuumlllen oftmalsSpalten und Risse in Gesteinen Sie koumlnnen
auch magmatischen Ursprungs sein und bil-
den Hauptgemengteile der Karbonatite spe-
zielle vulkanische Gesteine in kontinentalen
Riftsystemen (z B Ostafrikanischer Graben
oder Kaiserstuhl im Rheingraben)
Karbonate
Tafel Ic | Karbonate
Schwefel bildet das zweifach negativ gela-
dene Sulfid-Anion S2- das zusammen mit Me-
tall- oder Halbmetall-Kationen viele verschie-
dene Sulfid-Minerale (ca 600) bilden kannWeiter kommen Schwefelverbindungen als
Sulfate vor Hier werden Kationen mit relativ
groszligem Ionenradius (Ba Pb Ca) eingebaut
Bekannt ist neben dem Gips als Calcium-Sul-
fat der Baryt das Barium-Sulfat aufgrund
seiner hohen Dichte von 45 gcm3 auchSchwerspat genannt
SulfideSulfate
Nr Minerale Beschreibung und Entstehung
10 Calcit (Kalkspat Kalzit)
Die trigonalen Kristalle entwickeln sehr unterschiedliche Formen Calcit istmeistens entweder farblos oder milchig-weiszliggrau kann aber durch Verun-reinigungen sehr verschiedene Farben annehmen (z B gelb rosa rotblau oder schwarz) In klaren Kristallen ist eine optische Eigenschaft derKristalle deutlich sichtbar eine Doppelbrechung des Lichtes Daher nenntman diese Calcite auch Doppelspat Beim Auftreffen geht ein Teil desLichtstrahls weiter durch den Kristall ein Teil wird durch das Kristallgitterabgelenkt der Lichtstrahl wird bdquogebrochenldquo Wenn wir durch den Kristallhindurchsehen entstehen so zwei Abbildungen einer Linie
Vorkommen Durch Ausfaumlllung aus Calciumkarbonatloumlsungen in unter-schiedlichen geologischen Szenarien (z B Kalkschalen von FossilienGangmineralisationen)
Verwendung Zement- und Bauindustrie Kunstduumlnger
11 Dolomit (Bitterspat Braunspat) CaMg(CO3)2 bildet einzelne Kristalle odermassige Mineralaggregate (Ansammlungen) von weiszliggrauer bishellbrauner Farbe
Vorkommen Er bildet sich durch Wechselwirkung von magnesiumhaltigenLoumlsungen mit calcitischen Gesteinen aus dem Calcit (Dolomitisierung)Weiterhin kann er bei bestimmten Bedingungen aus dem Meerwasser
ausfaumlllen (Evaporit)Verwendung als Stein zum Verbauen gemahlen als Duumlnger pulverisiertals Scheuermittel
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Steinsalz (Halit) NaCl ist farblos oder hat eine variable oft durch Eisen-oxide hervorgerufene braune seltener auch blaue Faumlrbung
Vorkommen Steinsalz tritt in massiger oder koumlrnig-kristalliner Form in Se-dimentgesteinen auf Es bildet sich hauptsaumlchlich durch das Austrocknenvon salzreichen Meeren und ist in den dabei entstehenden Ablagerungs-schichten (Evaporite) mit anderen wasserloumlslichen Mineralen wie Gips undAnhydrit vergesellschaftet
Verwendung Industriesalz Speisesalz
15
Fluorit (Flussspat) CaF2 bildet kubische Kristalle mit sehr wechselhafteroft violetter oder gruumlner Farbe Ein besonderes Merkmal ist die haumlufig an-zutreffende Fluoreszenz unter ultraviolettem Licht
Vorkommen Fluorit findet man oft in Gaumlngen im Dach- und Randbereicheines Granits Hier haben sich bei Abkuumlhlung des Magmas fluumlssige und
gasfoumlrmige Bestandteile aus der Granitschmelze angereichert und Ele-mente die nicht in die Kristalle der Granite eingebaut werden bilden hiereigenstaumlndige Minerale aus
Verwendung Flussmittel fuumlr Stahl- und Gusseisenherstellung
16
Tafel Id | SulfideSulfate
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyrit (Schwefelkies) FeS2 Der metallische Glanz und die goldene Farbebrachten ihm den Beinamen bdquoKatzengoldldquo einVorkommen Pyrit ist das am meisten verbreitete Sulfidmineral und Bestand-teil der meisten Sulfidlagerstaumltten Auch in hydrothermalen Gesteinen tritt erhaumlufig auf Werden Tierleichen in stagnierenden sauerstofffreien schlammi-
gen Milieus eingebettet so koumlnnen deren Weichteile partiell in Pyrit umge-wandelt werden Deshalb ist es dann auch in Sedimentgesteinen zu findenVerwendung War fruumlher wichtig fuumlr die Schwefelsaumlureherstellung aus denRuumlckstaumlnden wurde Eisen gewonnen Schwefelsaumlure wird heute aus derEntschwefelung von Mineraloumllprodukten oder Kohlekraftwerken gewonnen
12
Bleiglanz (Galenit) PbS ist ein weit verbreitetes Sulfid
Die kubischen Kristalle haben meist Wuumlrfelform eine bleigraue Farbe undeinen metallischen Glanz
Vorkommen Bleiglanz bildet sich in metamorphen Gesteinen genausowie in vulkanischen Sulfidlagerstaumltten Daneben kommt es auch in Riff-kalken und Dolomitgesteinen vor
Verwendung Wichtigstes Erz zur Gewinnung von Blei (fuumlr Batterien Elek-
trotechnik) und wegen seines Silbergehalts (bis zu 1 ) auch wichtiges Sil-bererz
13
Gips CaSO4 bull 2H2O ist ein farbloses bis weiszliges Sulfat
Vorkommen Das Mineral Gips kommt sowohl in groszligen Mineralen als auch infeinkoumlrniger Form oder auch massig vor Die Faumlrbung schwankt auf Grund vonVerunreinigungen zwischen farblos weiszlig gelb rot bis hin zu dunkelgrau Be-sonders reiner Gips wird als Alabaster bezeichnet feinfaseriger als FasergipsDurchsichtige Kristalltafeln sind auch als Marienglas bekannt In Trockenge-bieten entstandene rosettenartige Gipse werden bdquoWuumlstenrosenldquo genannt
Verwendung Bauelemente (z B Gipskartonplatten)
14
Die Elemente der Halogengruppe F Cl Br
und I bilden in der Natur Minerale in Form
von Fluoriden Chloriden Bromiden und Io-
diden die Halogenide (griech halogen = Salz-
bildner) genannt werden Wichtige Bedeu-
tung haben die Natrium- und Kalisalze
Halogenide
Tafel Ie | Halogenide
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
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Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
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Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
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Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Steinsalz (Halit) NaCl ist farblos oder hat eine variable oft durch Eisen-oxide hervorgerufene braune seltener auch blaue Faumlrbung
Vorkommen Steinsalz tritt in massiger oder koumlrnig-kristalliner Form in Se-dimentgesteinen auf Es bildet sich hauptsaumlchlich durch das Austrocknenvon salzreichen Meeren und ist in den dabei entstehenden Ablagerungs-schichten (Evaporite) mit anderen wasserloumlslichen Mineralen wie Gips undAnhydrit vergesellschaftet
Verwendung Industriesalz Speisesalz
15
Fluorit (Flussspat) CaF2 bildet kubische Kristalle mit sehr wechselhafteroft violetter oder gruumlner Farbe Ein besonderes Merkmal ist die haumlufig an-zutreffende Fluoreszenz unter ultraviolettem Licht
Vorkommen Fluorit findet man oft in Gaumlngen im Dach- und Randbereicheines Granits Hier haben sich bei Abkuumlhlung des Magmas fluumlssige und
gasfoumlrmige Bestandteile aus der Granitschmelze angereichert und Ele-mente die nicht in die Kristalle der Granite eingebaut werden bilden hiereigenstaumlndige Minerale aus
Verwendung Flussmittel fuumlr Stahl- und Gusseisenherstellung
16
Tafel Id | SulfideSulfate
Beschreibung und Entstehung Minerale Nr
Pyrit (Schwefelkies) FeS2 Der metallische Glanz und die goldene Farbebrachten ihm den Beinamen bdquoKatzengoldldquo einVorkommen Pyrit ist das am meisten verbreitete Sulfidmineral und Bestand-teil der meisten Sulfidlagerstaumltten Auch in hydrothermalen Gesteinen tritt erhaumlufig auf Werden Tierleichen in stagnierenden sauerstofffreien schlammi-
gen Milieus eingebettet so koumlnnen deren Weichteile partiell in Pyrit umge-wandelt werden Deshalb ist es dann auch in Sedimentgesteinen zu findenVerwendung War fruumlher wichtig fuumlr die Schwefelsaumlureherstellung aus denRuumlckstaumlnden wurde Eisen gewonnen Schwefelsaumlure wird heute aus derEntschwefelung von Mineraloumllprodukten oder Kohlekraftwerken gewonnen
12
Bleiglanz (Galenit) PbS ist ein weit verbreitetes Sulfid
Die kubischen Kristalle haben meist Wuumlrfelform eine bleigraue Farbe undeinen metallischen Glanz
Vorkommen Bleiglanz bildet sich in metamorphen Gesteinen genausowie in vulkanischen Sulfidlagerstaumltten Daneben kommt es auch in Riff-kalken und Dolomitgesteinen vor
Verwendung Wichtigstes Erz zur Gewinnung von Blei (fuumlr Batterien Elek-
trotechnik) und wegen seines Silbergehalts (bis zu 1 ) auch wichtiges Sil-bererz
13
Gips CaSO4 bull 2H2O ist ein farbloses bis weiszliges Sulfat
Vorkommen Das Mineral Gips kommt sowohl in groszligen Mineralen als auch infeinkoumlrniger Form oder auch massig vor Die Faumlrbung schwankt auf Grund vonVerunreinigungen zwischen farblos weiszlig gelb rot bis hin zu dunkelgrau Be-sonders reiner Gips wird als Alabaster bezeichnet feinfaseriger als FasergipsDurchsichtige Kristalltafeln sind auch als Marienglas bekannt In Trockenge-bieten entstandene rosettenartige Gipse werden bdquoWuumlstenrosenldquo genannt
Verwendung Bauelemente (z B Gipskartonplatten)
14
Die Elemente der Halogengruppe F Cl Br
und I bilden in der Natur Minerale in Form
von Fluoriden Chloriden Bromiden und Io-
diden die Halogenide (griech halogen = Salz-
bildner) genannt werden Wichtige Bedeu-
tung haben die Natrium- und Kalisalze
Halogenide
Tafel Ie | Halogenide
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
3 Gesteine
Gesteine bestehen aus verschiedenen Mine-
ralen (polymineralisch) oder nur aus einer
einzigen Mineralart (monomineralisch) Die
am haumlufigsten vorkommenden Minerale
eines Gesteins heiszligen Hauptgemengteile
Solche die mit einem geringeren Anteil ver-
treten sind werden Nebengemengteile sel-
ten auftretende Akzessorien genannt Nach
ihrer Entstehung unterscheidet man drei
Hauptgruppen Magmatite Sedimentge-
steine und Metamorphite
31 Magmatite
Magmatische Gesteine (griech magma = ge-
knetete Masse) entstehen durch Kristallisa-
tion aus Gesteinsschmelzen Diese Schmel-
zen entstehen in groszligen Tiefen der Erdkruste
oder im oberen Erdmantel Beim Aufstieg und
Abkuumlhlen des Magmas bilden sich Kristalle
Wenn dieser Vorgang langsam genug erfolgt
wie beim Abkuumlhlen in der Erdkruste haben
die Kristalle genug Zeit (mehrere tausend bis
hunderttausend Jahre) um mehrere Millime-
ter bis hin zur Groumlszlige von mehreren Zentime-
tern zu wachsen und es entsteht ein mittel-
koumlrniges bis grobkoumlrniges magmatisches
Gestein (Plutonit) Magma das entlang von
Bruchzonen der Erdkruste aufsteigt und nahe
der Erdoberflaumlche erstarrt (Ganggesteine)oder sogar als glutfluumlssige Schmelze (Lava)
zu Tage tritt erstarrt schnell in Tagen bis Wo-
E x k ur s
Heilsteine sollen angeblich bei
Krankheiten eine heilende Wirkung
haben oder das generelle Befindenverbessern Die im Handel ange-
botenen Produkte sind vielfaumlltig
Unter dem Begriff Heilsteine wer-
den vor allem Minerale und amor-
phe Gesteine wie Achat und Obsi-
dian angeboten Nach einem Urteil
des Landgerichtes Hamburg (21
8 2008 Az 327 o 20408) ist die
Bezeichnung bdquoHeilsteinldquo beim Ver-
kauf dieser Produkte nicht zulaumls-
sig Es sei irrefuumlhrend bestimmten
Steinen krankheitslindernde und
oder krankheitsheilende Wirkung
zuzuschreiben obwohl es keiner-lei Anhaltspunkte dafuumlr gebe dass
die sog bdquoHeilsteineldquo heilende Wir-
kung entfalten
Personen die an eine Wirkung von
Heilsteinen glauben gehen davon
aus dass eine elektromagnetische
Umgebungsstrahlung (bdquoQildquo bdquoBio-
plasmaldquo) an Kristallgittern gebuumln-
delt oder gestreut wird bzw eine
andere Polarisationsebene erhalte
und somit eine andere Wirkung auf
den Koumlrper hat Allerdings besitzen
nicht alle als Heilsteine angebotene
Produkte ein Kristallgitter Der Be-
reich der diesen Effekt abdeckt
wird mit einem an Wissenschaft-
lichkeit angelehnten Terminus als
Radiaumlsthetik (Strahlenheilkunde)
bezeichnet Viele der angepriese-
nen Wirkungen lassen sich sehr
einfach als fragwuumlrdig erkennen
weil sie simplen physikalischen Ge-setzen widersprechen
Auf eine eindeutige physikalische
Eigenschaft naumlmlich dem Waumlrme-
speicherungsvermoumlgen beruht da-
gegen die Verwendung von Steinen
in der Heilmassage
Allerdings gibt es glaubhafte Be-richte dass bestimmte Beschwer-
den durch die Anwendung von Heil-
steinen zuruumlckgingen (bdquoRosen-
quarz neben dem Computer redu-
ziert Augenreizungenldquo) Eine sol-
che Wirkung kann nur aus zwei Ef-
fekten resultieren Dies ist zum
einen die Aumlsthetik (Farbe Oberflauml-
chenbeschaffenheit etc) die eine
positive Wirkung auf die Psyche
ausuumlbt oder aber es handelt sich
um einen simplen Placebo-Effekt
Beides sind psychologische Ef-
fekte die prinzipiell eine Bereit-
schaft des Anwenders vorausset-
zen Wesentlicher Antrieb fuumlr die
aktuelle Popularitaumlt ist die Hoff-
nung der Menschen auf Heilung
von Krankheiten fuumlr die in der
Schulmedizin keine Loumlsung gefun-
den wird Im Vergleich zu anderen
Heilmethoden besteht allerdings
der Vorteil dass Heilsteine keinenSchaden anrichten solange nicht
auf notwendige schulmedizinische
Behandlung verzichtet wirdB2 | Steine und Mineralien werden in vielen
Farben und Groumlszligen angeboten
Heilsteine
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
7232019 Lernort Geologie Modul b
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
chen Es bilden sich hier gleichzeitig viele
kleine Kristalle und es entsteht ein feinkoumlr-
niges Gestein In dem Magma geloumlstes Gas
entweicht und bildet viele Blasen im Gestein
Bei ploumltzlichem Abkuumlhlen reicht die Zeit nicht
zum Ausbilden kleiner Kristalle und die Ge-steinsmasse wird zu einem Glas abge-
schreckt Vulkanite sind Gesteine die aus
Magma entstanden sind das an der Erdober-
flaumlche erstarrt ist Hierzu gehoumlren auch die
Pyroklastika (griech pyros = Feuer clasis =
zerbrechen) also ausgeworfenes vulkani-
sches Material Auf Grund der raschen Ab-
kuumlhlung erstarren die Partikel bereits im Flug
und erreichen den Erdboden als vulkanisches
Glas oder als kleine Kristalle und Kristallag-
gregate so dass sie gewissermaszligen als Se-
diment abgelagert werden Man spricht dann
von vulkanischer Asche sofern es sich um
unverfestigtes Material handelt Verfestigte
Aschen werden als Tuffe bezeichnet
Gefuumlgevariationen in Magmatiten
und ihre Bedeutung
bull Grobkoumlrniges Gefuumlge (grobkristallin) lang-
same Abkuumlhlung983143 Plutonite
bull Feinkoumlrniges Gefuumlge (feinkristallin)schnelle Abkuumlhlung983143 Vulkanite
bull Glasiges Gefuumlge (amorph oder mikrokris-
tallin) extrem schnelle Abkuumlhlung z B
Obsidian
bull Porphyrisches Gefuumlge (groszlige idiomorphe
Kristalle in mikrokristalliner Grundmasse)
zunaumlchst langsame Abkuumlhlung in der Mag-
menkammer und dann schnelle Abkuumlh-
lung waumlhrend der Eruption
bull Blasiges Gefuumlge Druckentlastung von gas-
reichen Magmen ndash Extremfall Gesteins-
bdquoschaumldquo = Bims
Magmatite
entstehen durch Erstarren einerSchmelze in der Erde oder auf derErdoberflaumlche
Sedimentgesteine
entstehen an der Erdoberflaumlchedurch Ablagerung von Partikelnoder durch Abscheidung aus
Loumlsungen
Metamorphite
entstehen durchUmkristallisationbestehender Ge-
steine in unter-schiedlichenTiefen der Erd-kruste
Plutonite
entstehen auslangsam abkuumlh-lenden Schmel-zen in der Erd-kruste
Granit (1)Gabbro (2)Peridotit (3)
Siliziklastische
Sedimentge-
steine
entstehen durchAblagerung vonzerbrochenen Ge-steinspartikeln
KonglomeratBrekzie (9)Sandstein (10)Tonstein (11)
Tonschiefer (16)Glimmer-schiefer (17)Gneis (18)Migmatite (19)Amphibolit (20)Marmor (21)
Vulkanite
entstehen ausschnell abkuumlh-lenden Gesteins-schmelzen odervulkanischenEruptionen ander Erdoberflauml-che
Rhyolith (4)
Obsidian (5)Bimsstein (6)Basalt (7)Tuff (8)
Chemische Se-
dimentgesteineentstehen durchAusfaumlllung ausuumlbersaumlttigtenLoumlsungen
Kalk-Oolith (12)
Sinterkalk (13)
Kontaktmeta-
morphes Ge-stein (22)
Biogene Sedi-
mentgesteine
bestehen zumuumlberwiegendenTeil aus Resten
von Organismen(Schalen oderPflanzen)
Schillkalk (14)Kohle (15)
Hinweis Die Zahlen inKlammern beziehen sich
auf die Nummerierung
in den Tafeln IIa ndash IIf
Tabelle B3 | Gesteinsgrup-
pen und Ge-
steine
Einige wichtige Gesteinsgruppen und Gesteine im Uumlberblick
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
7232019 Lernort Geologie Modul b
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
P l u t o n i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
1 Granite sind makroskopisch weiszlig hellgrau rosa gelblich und zuwei-len gruumlnlich
Im Gefuumlge ist die Struktur meist durch die mehr oder weniger idio-morphe Form der Feldspatkristalle gepraumlgt Die meist weiszligen Oligo-
klase und die haumlufig gefaumlrbten Kalifeldspaumlte (im gezeigten Beispielrosa) bilden oft dicktafelige Kristalle die auch makroskopisch leichterkennbar sind Plagioklas und Quarz und dunkle Minerale fuumlllendie Zwickel
(Handstuumlck 14 cm)
2 Gabbro entspricht chemisch und mineralogisch dem Basalt und istdamit sein in der Tiefe steckengebliebener Vertreter
Er hat eine grauschwarze gelegentlich auch blaugruumlne Farbe dievon dem hohen Anteil dunkler Minerale (Pyroxen Olivin) herruumlhrtDer helle Anteil besteht hauptsaumlchlich aus Plagioklas Quarz fehlt
Im frischen Zustand ist Gabbro meist ein mittelgraues feinkoumlrnigesGestein in dem der Kontrast der hellen zu den dunklen Mineralendeutlich zu erkennen ist
(Handstuumlck 7 cm)
3 Peridotit ist ein ultramafisches dunkles gruumlnliches magmatischesGesteinAus diesem Gestein besteht der obere Erdmantel Olivin wandeltsich bei der Metamorphose unter Anwesenheit von Wasser in Ser-pentin-Minerale um der im hier gezeigten Beispiel als Serpentin-rand um einen lagigen Peridotit zu sehen ist Er stammt von dem Li-zard-Ophiolith in SW-England wo Teile des oberen Erdmantels(Mantelperidotite) als Unterlager einer ozeanischen Kruste aufge-schlossen sind Hinweise auf die Gesteine des oberen Erdmantelsgeben auch sogenannte Peridotit- oder Olivinknollen die von schnellaufsteigendem basaltischen Magma ( Gestein Nr 7 Basalt) an dieErdoberflaumlche mitgebracht werden (Handstuumlck 8 cm)
V u l k a n i t e 4 Rhyolith (griech = Flieszligstein) ist ein Vulkanit mit granitischer
Zusammensetzung
Er besteht meist aus einer feinkoumlrnigen Grundmasse bei der mandie einzelnen Kristalle nur unter dem Mikroskop erkennen kannHaumlufig finden sich groumlszligere Einzelminerale (in unserem Beispiel hell-roumltlicher Alkalifeldspat und grauer Quarz) die auskristallisiert sindbevor das Magma ausgetreten ist Dieses Gefuumlge wird auch als por-
phyrisches Gefuumlge bezeichnet weshalb Rhyolite oft auch Porphyregenannt werden
(Handstuumlck 9 cm)
5 Die Zusammensetzung des Obsidian ist aumlhnlich der des Rhyolithsaber durch eine schnelle Abkuumlhlung wird die Schmelze abgeschrecktund es entsteht ein vulkanisches Glas Durch Entgasung entstehenkleine Blasen die beim Flieszligen der Schmelze ausgelaumlngt werden unddurch ihre Orientierung Strukturen wie Falten erkennen lassen WeiszligePuumlnktchen im Obsidian (Sphaumlrolite) sind erste Anzeichen einer Kristal-lisation hier haben sich kleine Feldspat-Kristalle kreisfoumlrmig ausge-schieden (sog Schneeflockenobsidian)Wegen seines scharfkantigen muscheligen Bruches wurde Obsidianals Material fuumlr Steinwerkzeuge geschaumltzt Er wird daher auch alsbdquoschwarzes Gold der Steinzeitldquo bezeichnet(Handstuumlck 7 cm)
Tafel IIa | Magmatite
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
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B
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
7232019 Lernort Geologie Modul b
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Magmatite werden u a nach dem Chemismus
ihrer urspruumlnglichen Magmen klassifiziert
bull Fe-Mg arm reich an K Na Al und SiO2
- SiO2-Gehalt gt 66 felsisch (bdquosauerrdquo)
- SiO2-Gehalt = 52 ndash 66 intermediaumlrbull Fe-Mg-reiche Gesteine
- SiO2-Gehalt = 45 ndash 52 mafisch (bdquobasischrdquo)
- SiO2-Gehalt lt 45 ultramafisch (bdquoultra-
basischrdquo)
Ein felsisches Magma hat Kieselsaumluregehalte
von uumlber 65 SiO2 und bringt als Pluton
einen Granit bzw als Vulkanit einen Rhyolithhervor Felsische (helle) Minerale sind Quarz
Alkalifeldspaumlte Plagioklase
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr V ul k ani t e
Bimsstein ist ein poroumlses vulkanisches Gestein mit einem erhebli-chen Anteil an Glas Der hohe Gehalt an eingeschlossenen Gasenbzw Luft in den Hohlraumlumen laumlsst die Dichte auf lt 1 gcm3 fallenso dass Bimsstein auf Wasser schwimmtBimsstein entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen beidenen die Lava gewissermaszligen aufschaumlumt (wie die Kohlensaumlure ineiner Sektflasche beim Schuumltteln) und Gase in Blasenhohlraumlumeneinschlieszligt Durch die rasche Abkuumlhlung bilden sich nur untergeord-net Kristalle so dass es sich quasi um schaumiges Gesteinsglashandelt
(Handstuumlck 7 cm)
6
Basalt ist das vulkanische Gestein mit der groumlszligten Verbreitung ander Erdoberflaumlche da er neben vielen Vorkommen auf den Konti-nenten die ozeanische Kruste bildet
Der groumlszligte Teil der feinkoumlrnigen Grundmasse setzt sich aus Eisen-und Magnesiumsilikaten mit Olivin und Pyroxen sowie kalziumrei-
chen Feldspaumlten (Plagioklas) zusammen Das Gefuumlge kann dicht(massig) oder auch blasig sein
Die Basalte werden je nach Entstehungsort untergliedert inbull MORB (mid ocean ridge basalt) an Spreizungszonen zwischen
zwei ozeanischen Plattenbull IAB (island arc basalt) an Inselboumlgen und aktiven Kontinentalraumln-
dernbull OIB (ocean island basalt) an Ozeaninseln uumlber Hotspots inner-
halb der ozeanischen Krustebull CFB (continental flood basalt) an Spalten oder Hotspots inner-
halb der kontinentalen Kruste
Diese Basalttypen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusam-mensetzungBasalte zeigen manchmal eine saumlulenartige Ausbildung mit Durch-messer im Dezimeter-Bereich Diese entstehen bei der Abkuumlhlung der Lava durch Kontraktion
(Handstuumlck 12 cm)
7
Tuff ist eine verfestigte Ablagerung aus der Eruption eines VulkansDie Korngroumlszlige und die Zusammensetzung der Partikel variieren jenach Zusammensetzung des gefoumlrderten Magmas Diese bestim-men auch die Farbe eines Tuffs die meist graumlulich gruumlnlich odergelblich ist aber auch eine roumltliche oder violette Toumlnung kann auf-treten Wird der Tuff mit anderen klastischen Sedimenten vermischtwobei der Anteil an vulkanischem Material zwischen 25 und 75 liegt spricht man von einem Tuffit
Aufgrund der Zwischenstellung zwischen Vulkanit und Sediment wirdauch manchmal von Vulkaniklastika gesprochen(Bildhoumlhe 2 m)
8
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
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Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Demgegenuumlber kristallisiert aus einem ma-
fischen Magma mit weniger als 52 SiO2
kein Quarz dafuumlr aber Plagioklas aus und
es bilden sich in der Tiefe ein Gabbro bzw
an der Erdoberflaumlche ein Basalt Mafische
(dunkle) Minerale sind Glimmer AmphibolePyroxene und Olivin Der Begriff bdquomafischldquo
leitet sich von den Elementen Magnesium
und Eisen (Ferrum) ab
Der SiO2-Gehalt bestimmt die Flieszligeigen-
schaft eines Magmas denn er steuert die
Viskositaumlt (Zaumlhfluumlssigkeit) der Schmelzen Ul-
tramafische und mafische Schmelzen sind
niedrig viskos (wenig zaumlhfluumlssig) und koumlnnen
z B entlang von Stoumlrungszonen aus dem Be-
reich des oberen Mantels bis an die Erdober-
flaumlche aufsteigen (z B die Vulkane des Eger-
riftes) Beim Austritt des Magmas kann sich
die Lava an der Erdoberflaumlche weit ausbrei-
ten wie bei den Schildvulkanen von Hawaii
(983157Modul C bdquoPlattentektonikldquo) oder den Flut-
basalten in Indien oder Sibirien Die interme-
diaumlren und felsischen Magmen haben dage-
gen eine houmlhere Viskositaumlt Schmelzen dieserZusammensetzung erreichen daher oftmals
nicht die Erdoberflaumlche und bilden Plutonite
Vulkane dieser Zusammensetzung haben
steile Flanken diese gibt es zB im Bereich
der Inselboumlgen oberhalb von Subduktions-
zonen
32 Sedimentgesteine
Sedimente (lat sedimentum= Bodensatz) bil-
den sich an der Erdoberflaumlche ndash am Festland
und im Meer Sie bestehen aus lockeren Teil-
chen unterschiedlicher Groumlszlige und
Tafel IIb | Sedimentgesteine
S i l i z i k l a s t i s c h e S e d i m e n t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
9 Ein grobes klastisches Sediment mit gerundeten Komponenten imKies und Sandbereich ( Tabelle B4) in einer feinkoumlrnigen Grund-masse (Matrix) wird Konglomerat genannt
Sind die Komponenten eckig spricht man von einer Brekzie DerRundungsgrad ist eine Funktion der Transportweite
Bestehen die Komponenten aus unterschiedlichen Gesteinsarten so
spricht man von polymikten bei Komponenten von nur einer Ge-steinsart von monomikten Konglomeraten
10 Sandstein besteht aus miteinander verkitteten Koumlrnern von Sand-groumlszlige ( Tabelle B4)
Bei den meisten Sandsteinen bestehen die Klasten aus dem verwit-terungsresistenten Quarz (Quarzsandsteine) Diese haben normaler-weise ein kieseliges toniges oder karbonatisches Bindemittel
Sandsteine die durch Wind- und Wasserstroumlmungen abgelagert wer-den zeigen oft eine Schraumlgschichtung
11 Tonstein besteht uumlberwiegend aus Tonmineralen (wie Montmorillonitoder Illit) aber auch Quarz- Feldspat- und Karbonat-Koumlrnern in Ton-groumlszlige ( Tabelle B4)
Tonsteine zeigen eine feine Schichtung an der sie sich einfach spal-ten lassen so dass sie (metamorphen) Tonschiefern aumlhneln Siesind aus verfestigtem Schlamm entstanden
Zur Zusammensetzung des
Granits gibt es im Berg-
maumlnnischen den Merksatz
bdquoFeldspat Quarz und
Glimmer ndash die drei
vergessrsquo ich nimmerldquo
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
15
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Zusammensetzung die sich waumlhrend Verwit-
terung und Erosion aus Festgesteinen geloumlst
haben und durch Wind oder Wasser transpor-
tiert worden sind Daneben kann ein Sediment
auch aus Schalenresten oder Skelettteilen von
Organismen bestehen Die Schichtung ist eincharakteristisches Merkmal von Sedimenten
und grenzt sie gleichzeitig von magmatischen
und metamorphen Gesteinen ab Eine Schich-
tung ist durch Materialwechsel (z B Kalkstein
Sandstein) oder Gefuumlgewechsel (z B grobkoumlr-
nig feinkoumlrnig) verursacht und ein Resultat
von Schwankungen in der Materialzufuhr
Rhythmische Wechsel der Schichtung (z B jahreszeitlich wechselnder Eintrag) koumlnnen
eine feine Baumlnderung hervorrufen
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr C h emi s c h e S e d
i m en t g e s t ei n e
Kalk-Oolithe bestehen aus einer Ansammlung von kugeligen kon-zentrisch aufgebauten Partikeln die durch Ausfaumlllung von Karbonatim warmen Flachwasser entstanden sind
Diese kugeligen Ausscheidungen gibt es auch als Eisenoolithe hier
bildet Eisenhydroxid FeO(OH) einen wichtigen Bestandteil
12
Sinterkalk und Travertin sind festlaumlndische Karbonate und wurdenan kalkreichen Suumlszligwasserquellen ausgeschieden
Sie haben meist eine helle (weiszlige gelbliche roumltliche oder braune)Farbe Travertin ist ein poroumlser Sinterkalk charakteristisch sind diedeutliche Schichtung und das luumlckige Gefuumlge Die Kalkabscheidung
erfolgt weitgehend ohne Mitwirkung von Organismen durch Ausfaumll-lung beim Austritt des Quellwassers
13
Ein Schillkalk besteht aus einer Ansammlung von Bruchstuumlcken vonkalkschaligen Organismen die mit einer karbonatischen Grund-masse verfestigt sind
Im nebenstehenden Beispiel handelt es sich um unterschiedlichgroszlige Bruchstuumlcke von Kalkschalen
14 B i o g en e S e d i m e
n t g e s t ei n e
Kohle ist durch Inkohlung von Pflanzenresten entstanden (983157Modul FbdquoRohstoffe und Ressourcenldquo Exkurs Inkohlung) Die Pflanzenteilesind in klastischen Sedimenten eingelagert
Nur wenn mehr als 70 des Volumens aus Kohlenstoff bestehtspricht man von Kohle
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Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
7232019 Lernort Geologie Modul b
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
7232019 Lernort Geologie Modul b
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
Die Lockergesteine werden durch weitere Pro-
zesse verfestigt und damit zu Sedimentge-
steinen Durch uumlberlagernde Sedimente wird
das zunaumlchst in den Poren zwischen den Par-
tikeln enthaltene Wasser immer mehr ausge-
presst bis eine dichte Packung der Partikel
erreicht ist (Kompaktion) und es zu einer rand-
lichen Loumlsung von Partikeln kommt Dieses
geloumlste Material wird in den Porenraumlumen wie-
der ausgefaumlllt dadurch wird der Porenraum
weiter verkleinert (Zementation Diagenese)
Nach dem Ablagerungsraum lassen sich grob
terrestrische (kontinentale) und marine Se-
dimente bzw Sedimentgesteine unterschei-
den Da hierbei die gleichen Gesteine gebil-
det werden koumlnnen (z B Sandstein Tonstein)
ist eine Untergliederung nach Zusammenset-zung und Genese sinnvoller Man unterschei-
det deshalb zwischen siliziklastischen che-
mischen und biogenen Sedimentgesteinen
Insiliziklastischen Sedimentgesteinen (griech
klasis = zerbrechen) bestehen die abgelager-
ten Partikel (Komponenten) aus zerbroche-
nen oder herausgeloumlsten Gesteinspartikeln
wie beispielsweise Quarz- und Feldspatkoumlrner
aus einem verwitterten Granit Durch flieszligen-
des Wasser Wind oder Eis werden die Parti-
kel transportiert und als Schichten aus Kies
Sand Schluff (Silt) oder Ton abgelagert Die
Untergliederung der siliziklastischen Sedi-
mente bzw Sedimentgesteine erfolgt nach
der Groumlszlige ihrer Partikel (Korngroumlszlige) (983157 Lern-
ort Boden Modul A S 22f)
Bei der Verwitterung von Gesteinen koumlnnen
einige Bestandteile in Loumlsung uumlbergehen und
von Fluumlssen ins Meer oder in Seen verfrach-
tet werden wo dann wiederum neue chemi-
sche Verbindungen ausgefaumlllt werden undsich als Minerale ablagern Zu diesen che-
mischen Sedimentgesteinen gehoumlren die
Evaporite (bdquoEindampfungsgesteineldquo) her-
koumlmmlich auch als Salze bezeichnet Im
Meerwasser ist das Verhaumlltnis der geloumlsten
Bestandteile sehr konstant unabhaumlngig von
der schwankenden Konzentration der gesam-
ten Salzmenge Den vier Kationen Natrium
(Na+) Kalium (K+) Magnesium (Mg 2+) und Kal-
zium (Ca2+) stehen drei wichtige Anionen Chlor
(Clndash) Sulfat (SO42ndash) und Hydrogenkarbonat
(HCO3ndash) gegenuumlber es bilden sich daher Kar-
bonate Sulfate und Chloride Wenn die Kon-
zentration der Bestandteile durch starke Ver-
dunstungsvorgaumlnge erhoumlht ist koumlnnen die
Salze ausgefaumlllt werden
Bei den biogenen Sedimentgesteinen unter-
scheidet man zwischen organischen die aus
Ablagerungen von Schalenresten (z B Zu-sammenschwemmung von Schalenbruch-
stuumlcken sogenannter Schill) bzw pflanzli-
cher Substanz (z B Kohle) bestehen und
organogenen Sedimenten die Produkte von
Lebensvorgaumlngen sind (z B Korallenriff-
kalke) Zu den biogenen Sedimenten zaumlhlen
somit die marinen Karbonate die zu den haumlu-
figsten Gesteinen an der Erdoberflaumlche ge-
houmlren Organismen (zB Korallen Muscheln)
bauen Schalen oder Geruumlste aus den Mine-
ralen Calcit oder Aragonit Insbesondere die
Riffe bestehen zum groumlszligten Teil aus Kalk von
Korallen (Riffkalke) Werden Schalenreste im
flachen Meer zusammengeschwemmt ent-
stehen daraus Schillkalke mit deutlicher
Schichtung und Sortierung nach der Korn-
groumlszlige Aus mikroskopisch kleinen Resten von
marinen Einzellern besteht die Schreibkreide
Reste von kieseligen (aus SiO2 aufgebauten)
Organismen (Schwammnadeln oder Radio-
larien genannte Skelette von Einzellern) koumln-
nen ebenfalls Gesteine aufbauen die als
Hornsteine bezeichnet werden Kohlen ent-stehen durch Akkumulation unvollstaumlndig zer-
setzter Pflanzenteile
Tabelle B4 | Tabelle der
Korngroumlszligenbe-
zeichnungen
nach DIN 4022
Benennung Korndurchmesser Erkennungskriterium
Steine gt 60 mm groumlszliger als Huumlhnerei
Kies 2 ndash 60 mm Streichholzkopf bis Huumlhnerei
Sand 0063 ndash 2 mm kleiner als Streichholzkopf bis Grenze der Sichtbarkeit
Schluff (Silt) 0002 ndash 0063 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit nicht fest knirscht beim Kauen
Ton lt 0002 mm unter Sichtbarkeit bei Trockenheit fest knirscht nicht beim Kauen
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B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
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Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
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Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
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Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
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B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
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Minerale und Gesteine Sachinformation
33 Metamorphe Gesteine
Im Rahmen des Kreislaufs der Gesteine koumln-
nen aus vorhandenen Gesteinen beliebigen
Typs (Sedimentgesteine Magmatite oder auch
Metamorphite) infolge veraumlnderter Umge-bungsbedingungen (Druck Temperatur) Ge-
steine gebildet werden die sich hinsichtlich
ihres Mineralbestands und ihrer Textur vom
Ausgangsgestein unterscheiden Diesen Pro-
zess der mineralogischen und strukturellen
Veraumlnderung ohne Aumlnderung der chemischen
Zusammensetzung des Gesteins wird Meta-
morphose genannt War das Ausgangsgestein
ein Magmatit wird daraus ein Orthogestein
aus einem Sediment wird ein Paragestein
Grundsaumltzlich lassen sich zwei Typen von Me-
tamorphose unterscheiden
bull Regionalmetamorphose Sie ereignet sich
im Zusammenhang mit Gebirgsbildungs-
vorgaumlngen (Orogenese) Durch die Versen-
Beschreibung und Entstehung Gesteine Nr M e t am or ph i t e
Tonschiefer bildet sich bei bei niedrigen Metamorphosegraden ausTonstein
Kennzeichnend ist die relativ geringe Umkristallisation so dass
die urspruumlnglichen Minerale des Sediments weitgehend erhaltenblieben Der Mineralbestand umfasst neben den vorherrschendenTonmineralen auch Quarz und farbgebende Minerale wie Chlorit(gruumln) Haumlmatit (rot) oder auch bituminoumls-organische Substanzen(schwarz) Durch den gerichteten Druck bei der Gebirgsbildungentstehen Schieferungsflaumlchen Liegen Schicht- und Schieferungs-flaumlchen parallel zueinander dann laumlsst sich das Gestein in duumlnnePlatten (Schiefer) spalten
16
Glimmerschiefer ist ein Sammelbegriff fuumlr Metamorphite mit einemerheblichen Gehalt an Schichtsilikaten (gt 50 Glimmer) und einem(im Vergleich zum Gneis) deutlich geringeren Gehalt an Feldspat(gt 20 )
Sie sind mittel- bis grobkoumlrnig und haben ein planares (schichtiges)Gefuumlge Sie entstehen bei mittleren Metamorphosegraden(ca 300 ndash 450degC) Abgebildet ist ein Granat-Glimmerschiefer ausdem Passeiertal in Tirol mit groszligen roumltlich-schwarzen Almandin-Gra-naten auf den Schieferflaumlchen
17
Gneise haben eine typische grobschieferige gebaumlnderte Strukturmit unregelmaumlszligigen Flaumlchen
Sie entstehen bei houmlheren Temperaturen waumlhrend der Metamor-phose Die Flaumlchen werden bei der Metamorphose des Gesteinsdurch Neubildung (Kristallisation) der Minerale unter Einwirkung vongerichtetem Druck gebildet
Hier gezeigt ist ein Paragneis (ehemalige Sedimentgesteine) einAusschnitt aus einem Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
18
Migmatite haben Gefuumlgebereiche die einem feinkoumlrnigen Granitaumlhnlich sind
Hier haben sich im Gestein Schmelzen gebildet und sind dann wie-der abgekuumlhlt Es werden Quarz und Feldspat aufgeschmolzen diedunklen Gemengteile bleiben fest Dadurch haben Migmatite schlie-rige weiszlige Gefuumlgebereiche waumlhrend die dunklen Minerale im Aus-gangsgefuumlge verbleiben oder dunkle Lagen im Randbereich der Auf-
schmelzungen bilden
19
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B
Lernort Geologie
Sachinformation Minerale und Gesteine
M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
Kontaktzone kann es zum Wachstum ein-
zelner Minerale (z B Andalusit Granat)kommen die Groumlszligen von mehreren Zen-
timetern erreichen koumlnnen
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
71
B
Lernort Geologie
Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
desamtes fuumlr Vermessung und Geoinforma-
tion in Muumlnchen
B4 | Druckpresse zur Herstellung von Lithographien
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Weiterfuumlhrende Literatur Links und Karten (Auswahl)
Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
Umwelt und Gesundheit (StMUG)
Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)
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M e t a m o r p h i t e Nr Gesteine Beschreibung und Entstehung
20 Amphibolite sind mittel- bis grobkoumlrnige teils massige teilsgeschieferte Metamorphite von dunkelgruumlner grauer oder schwarz-gruumlner Farbe
Hauptgemengteile sind Hornblende (30 ndash 70 ) und Plagioklas
(15 ndash 40 ) Sie entstehen durch Metamorphose mafischer Magma-tite (z B Gabbro Basalt)
Das Bild zeigt einen Bohrkern der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB)aus Windischeschenbach in der Oberpfalz (983157Modul I bdquoAuszligerschuli-sche Lernorteldquo)
21 Marmor entsteht bei der Metamorphose aus relativ reinenKalksteinen
Bei der Metamorphose bilden sich groumlszligere Calcit Kristalle die eindichtes Mosaik bilden Frische Bruchflaumlchen zeigen die Kristallflauml-chen des Calcits und erscheinen als bdquozuckerigesldquo Gefuumlge Nur ganz
reiner Kalkstein wird bei der Metamorphose zu reinweiszligem Marmorwie z B der Carrara Marmor aus Norditalien oder der Thassos Mar-mor aus Griechenland Je nach Verunreinigung koumlnnen verschiede-nen Faumlrbungen auftreten die von dunkelgrau gestreift uumlber gelblichgruumlnlich und rosa reichen
22 Kontaktmetamorphe Gesteine zeichnen sich durch das Groumlszligen-wachstum einzelner Minerale aus und es bilden sich oft schoumlneKristalle
Welche Minerale sich bilden haumlngt von der Kontaktwirkung desmagmatischen Koumlrpers und der Zusammensetzung des Umge-bungsgesteins ab
Das Bild zeigt einen Chiastolithschiefer aus Gefrees (Fichtelgebirge)mit regellos gewachsenen Andalusitkristallen in einem regionalme-tamorphen Glimmerschiefer ( auch Mineral Nr 7)
kung und Einwirkung der aus Plattenbewe-
gungen resultierenden Spannungen ent-
stehen mineralogische und strukturelle Ver-
aumlnderungen in den Gesteinen Minerale
werden eingeregelt oder wachsen orien-
tiert immer senkrecht zur Richtung der
groumlszligten Spannung ndash so entstehen z B eine
Schieferung oder ein Gneisgefuumlge Mit stei-
gender Temperatur bilden sich charakte-
ristische Metamorphite z B Tonstein
983143 Tonschiefer bei niedriger Temperatur
(etwa 150 ndash 250degC) zum983143 Phyllit (250 ndash
350degC) oder 983143 Glimmerschiefer (300 ndash
600degC) bei noch houmlherer Temperatur bil-
den sich Gneise Oberhalb von 700degC kann
es zur Ausbildung verschiedener Gesteins-
typen kommen je nachdem ob das Gestein
wasserhaltige Minerale enthaumllt (z B Glim-merminerale Tabelle B2) oder bdquotrockenldquo
ist Im ersten Fall kommt es zur Teilauf-
schmelzung von Quarz und Feldspat und
es bildet sich ein Migmatit im zweiten Fall
bildet sich ein Granulit
bull Kontaktmetamorphose Durch eine Waumlr-
mequelle beim Aufstieg von Schmelzen
z B bei Bildungen von Granit-Plutonen
oder basaltischen Gaumlngen wird das Um-
gebungsgestein aufgeheizt und es bildet
sich eine Kontaktaureole bzw ein Kon-
taktsaum Auf Grund der relativ geringen
Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine entsteht
ein Temperaturgefaumllle mit dem Ergebnis
einer zonaren Anordnung von kontaktme-
tamorphen Gesteinen Direkt am Kontakt
koumlnnen sehr feinkoumlrnige massige Horn-
felse entstehen (keine Foliation) in der
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in planparallele Platten spalten die unter dem
Druck der Druckpresse nicht zerbrechen Die
Steinplatten werden vor Gebrauch geschlif-
fen dann wird das Druckbild auf die Oberflauml-
che eingeritzt und mit einer fetthaltigen Sub-
stanz markiert Die Oberflaumlche wird so
behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
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Minerale und Gesteine Sachinformation
Lithographie ndash der Steindruck E
x k ur s
Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
felder in Bayern erfunden Diese Drucktech-
nik war fuumlr fast 100 Jahre das am haumlufigsten
angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
Senefelder benutzte den Solnhofer Platten-
kalk (983157 Modul I bdquoAuszligerschulische Lernorteldquo
Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
B5 | Kartenausschnitt der Stadt Muumlnchen aus dem
Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
vielfaumlltigt wurde
B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
Anstaltldquo eingerichtet in der unter der Leitung
von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
heute im Lithographiestein-Archiv des Lan-
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Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine
319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8
Grundmann G amp Scholz H 2005 Kieselsteine im Alpenvorland ndash suchen und selbst
bestimmen bdquoRolling Stonesldquo aus dem Einzugsbereich Iller ndash Lech ndash Isar ndash Inn 72 S
Weise Verlag ISBN 978-3-92165-665-5
Markel G 2004 Minerale und Gesteine Eigenschaften-Bildung-Untersuchung 355 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-8274-2024-4
Rothe P 2005 Gesteine Entstehung ndash Zerstoumlrung ndash Umbildung 192 S Primus Verlag
ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
EuRegio-Broschuumlre bdquoSalzachkieselldquo Bayerische Akademie fuumlr Naturschutz und Landes-
pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach
zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu
Fotos von Mineralen und Gesteinen
983157 wwwgesteine-projektde
983157 wwwminuni-bremendekabinett
983157 wwwgeologieuni-frankfurtdegesteinegesteinehtml
Herausgeber
Bayerisches Staatsministerium fuumlr
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behandelt dass nur die fetthaltigen Linien
die Druckerfarbe annehmen Von einer Vor-lage koumlnnen bis zu 10000 Abzuumlge gemacht
werden
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Lithographie ndash der Steindruck E
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Die Lithographie das erste chemische Flach-druckverfahren wurde 1798 von Alois Sene-
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angewendete Verfahren zur Vervielfaumlltigung
von Landkarten und farbigen Drucksachen
und war damit fuumlr die darstellende Kunst von
groszliger Bedeutung
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Exkursion Nr 4) als Drucktraumlger Dieser sehr
feinkoumlrnige und harte Jura-Kalkstein laumlsst sich
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Jahre 1849 die im Steindruckverfahren ver-
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B3 | Druckplatte aus Solnhofer Plattenkalk
In Bayern wurde 1808 die bdquoLithographische
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von Senefelder ein Landkartenwerk fuumlr das
Koumlnigreich Bayern erstellt wurde Auf Kalk-
steinplatten in der Groumlszlige von 70 x 70 cm wur-
den dazu detailgenaue topographische Dar-
stellungen als Druckvorlage spiegelverkehrt
auf die Kalksteinplatten aufgetragen Diese
Platten insgesamt 26634 befinden sich
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ISBN 978-3-89678-536-7
Schumann W 2008 Minerale ndash Gesteine Merkmale Vorkommen und Verwendung 127
S blv Verlag ISBN 978-3-83540-372-7
Sebastian U 2008 Gesteinskunde Ein Leitfaden fuumlr Einsteiger und Anwender 166 S
Spektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82742-024-4
Vinx R 2007 Gesteinsbestimmung im Gelaumlnde 472 SSpektrum Akademischer Verlag ISBN 978-3-82741-925-5
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