Lernort Geologie Modul b

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Lernort  Geologie Minerale und Gesteine 1 Der Kreislauf der Gesteine 54 2 Minerale 55 2.1 Die Kristallsysteme und Eigenschaften der Minerale 56 2.2 Die gesteinsbildenden Minerale 57 3 Gesteine 62 3.1 Magmatite 62 3.2 Sedimentgesteine 66 3.3 Metamorphite 69

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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-

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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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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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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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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

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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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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

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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)

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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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)

Page 2: Lernort Geologie Modul b

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

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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

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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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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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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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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

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)

Page 3: Lernort Geologie Modul b

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

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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

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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

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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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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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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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

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)

Page 4: 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

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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

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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

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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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

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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)

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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

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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

7232019 Lernort Geologie Modul b

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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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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

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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

httpslidepdfcomreaderfulllernort-geologie-modul-b 2020

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

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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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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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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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

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

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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)

Page 7: 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

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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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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

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)

Page 8: Lernort Geologie Modul b

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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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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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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

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

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

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

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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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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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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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)

Page 10: 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

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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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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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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)

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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

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

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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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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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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

httpslidepdfcomreaderfulllernort-geologie-modul-b 1920

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)

Page 12: Lernort Geologie Modul b

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

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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

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

7232019 Lernort Geologie Modul b

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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)

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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

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

7232019 Lernort Geologie Modul b

httpslidepdfcomreaderfulllernort-geologie-modul-b 1920

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)

Page 13: Lernort Geologie Modul b

7232019 Lernort Geologie Modul b

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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

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

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

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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

Umwelt und Gesundheit (StMUG)

Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)

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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

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

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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Duda F amp Reijl L 2003 Der Kosmos-Mineralienfuumlhrer Mineralien Gesteine Edelsteine

319 S Kosmos Verlag ISBN 978-3-44009-451-8

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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

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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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pflege Beschreibung zur Entstehung und Bestimmung der Kieselsteine an der Salzach

zu beziehen uumlber 983157 wwweuregio-salzburgeu

Fotos von Mineralen und Gesteinen

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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

7232019 Lernort Geologie Modul b

httpslidepdfcomreaderfulllernort-geologie-modul-b 172069

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

7232019 Lernort Geologie Modul b

httpslidepdfcomreaderfulllernort-geologie-modul-b 182070

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

httpslidepdfcomreaderfulllernort-geologie-modul-b 1920

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

httpslidepdfcomreaderfulllernort-geologie-modul-b 2020

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

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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

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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

Umwelt und Gesundheit (StMUG)

Staatsinstitut fuumlr Schulqualitaumlt und Bildungsforschung (ISB)

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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

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

httpslidepdfcomreaderfulllernort-geologie-modul-b 1920

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

httpslidepdfcomreaderfulllernort-geologie-modul-b 2020

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

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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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

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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

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Herausgeber

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Umwelt und Gesundheit (StMUG)

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