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E-Book

Minerale und Gesteine

AutorGregor Markl
VerlagSpektrum Akademischer Verlag
Erscheinungsjahr2004
Seitenanzahl370 Seiten
ISBN9783827414953
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis41,00 EUR

Das vorliegende Buch ist eine verständliche Einführung in die Grundlagen der Mineralogie und Petrologie. Es stellt die wichtigsten Minerale und Gesteine vor und ermöglicht deren Bestimmung. Mineralogische Konzepte werden ebenso erläutert wie die Prozesse der Gesteinsentstehung und -veränderung. Zudem bietet das Werk einen Überblick über die wichtigsten optischen und analytischen Methoden.

Das Lehrbuch besticht durch

- moderne Stoffauswahl und -darstellung,
- übersichtlich strukturierte und verständliche Texte,
- die im deutschen Sprachraum einzigartige Verbindung von Bestimmungsteil mit den Grundlagen und Methoden der Mineralogie und Petrologie
- sowie eine große Zahl von farbigen Fotos und instruktiven zweifarbigen Grafiken.

Studenten der klassischen Fächer Mineralogie, Geologie und Geographie wie auch des modernen Studiengangs der Geowissenschaften wird dieses Buch vom Grundstudium bis zum Bachelor oder Diplom begleiten.

Der Autor

Gregor Markl ist Professor für Petrologie der Magmatite und Metamorphite am Institut für Geowissenschaften der Eberhard-Karls-Universität Tübingen. Im Jahre 2002 erhielt er den Alfried-Krupp-Förderpreis für junge Hochschullehrer. Für die Amtsperiode 2005/2006 ist Markl zum Vorsitzenden der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft gewählt. 

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Leseprobe

1.6 Gesteine (S. 16-17)

Wir werden in diesem Abschnitt darauf hinarbeiten, einen Bestimmungsgang für Gesteine zu entwickeln. Dazu benötigen wir allerdings detailliertere Informationen zum Auftreten, zur Ausbildung und zur Klassifikation der wichtigsten Gesteine.

1.6.1 Magmatische Gesteine

1.6.1.1 Allgemeines zur Nomenklatur von magmatischen Gesteinen

Die große Gruppe der magmatischen Gesteine wird zunächst in solche Gesteine eingeteilt, die an der Erdoberfläche erstarren (Vulkanite, Effusiv- oder Ergussgesteine) und solche, die im Erdinneren erkalten (Plutonite, Intrusiv- oder Tiefengesteine). Sie unterscheiden sich deutlich in ihren Gefügen (Abb. 1.9), die unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten (Abkühlraten) anzeigen. Kommt zum Beispiel bei der Bildung eines Vulkanits eine 1300°C heiße Schmelze am Ozeanboden in Kontakt mit Wasser, so wird sie regelrecht abgeschreckt – bei Silikatschmelzen führt das typischerweise zur Bildung von Glas, da dieser Prozess zu schnell ist, um Kristallwachstum zu ermöglichen. Wenn der Kontrast dagegen nicht gar so extrem ist, also die Abkühlung z.B. mit Luft statt mit Wasser an der Erdoberfläche abläuft, so bilden sich feinkörnige Gesteine, die aus kleinen, bisweilen nur unter mm-großen Kristallen bestehen.

Schwammen in der Schmelze vor ihrem Kontakt mit dem Meerwasser oder der Luft bereits Kristalle (was häufig der Fall ist, da natürliche Schmelzen häufig eher einem Kristallbrei ähneln), so bleiben diese natürlich in der glasigen oder extrem feinkörnigen Grundmasse erhalten – es entsteht ein so genanntes porphyrisches Gefüge (Abb. 1.9, 10) mit großen Einsprenglingen in feinkörniger oder glasiger Matrix (Grundmasse). Die Abkühlung solcher Schmelzen auf Umgebungstemperatur dauert nur Stunden bis Tage. Bildeten die Einsprenglinge sich durch Abkühlung aus der Schmelze selbst, so spricht man von Phänokristallen, sind sie jedoch beim Aufstieg der Schmelze mitgerissene, hineingefallene Kristalle anderer Gesteine, so nennt man sie Xenokristalle (vom griechischen Wort xenos = Fremder). Entsprechend heißen übrigens Nebengesteinsbruchstücke, die in eine Schmelze hingefallen und auch nach deren Erstarrung noch erkennbar sind, Xenolithe (Abb. 1.11, wieder ein griechisches Wort: lithos = Stein).

Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis6
Vorwort8
Danksagung10
Liste der Kästen12
Einheiten und Abkürzungen14
Einleitung16
1 Makroskopische Bestimmung von Mineralen und Gesteinen18
1.1 Eine grobe Einteilung der Gesteine18
1.2 Minerale19
1.3 Der Aufbau der Erde22
1.4 Die Differenzierung der Erde26
1.5 Die Entstehung der Gesteinsvielfalt –der Kreislauf der Gesteine28
1.6 Gesteine31
1.6.1 Magmatische Gesteine31
1.6.1.1 Allgemeines zur Nomenklatur von magmatischen Gesteinen31
1.6.1.2. Die Streckeisennomenklatur33
1.6.1.3 Das TAS-Diagramm37
1.6.1.4 Normberechnungen37
1.6.1.5 Zur Nomenklatur von vulkanischen Auswurfprodukten38
1.6.2 Metamorphe Gesteine40
1.6.3 Sedimentgesteine42
1.7 Ausgewählte Minerale45
Oxide47
Halogenide53
Karbonate55
Sulfate59
Phosphate59
Silikate61
1.8 Ausgewählte Gesteine87
Plutonite87
Ultramafitite93
Vulkanite/Subvulkanite95
Foidführende Vulkanite99
Metamorphite103
Sedimentite119
2 Allgemeine Mineralogie132
2.1 Einführung132
2.2 Kristallgeometrie und Kristallmorphologie133
2.2.1 Symmetrien133
2.2.2 Kristallgitter136
2.2.3 Kristallsysteme138
2.3 Kristallchemie142
2.3.1 Grundlagen142
2.3.2 Kristallchemie wichtiger gesteinsbildender Minerale149
2.3.3 Kristallwachstum und Diffusion, zonierte Minerale165
2.3.3.1 Kristallwachstum166
2.3.3.2 Diffusion und zonierte Minerale171
2.4 Physikalische Eigenschaften von Mineralen174
2.4.1 Farbe174
2.4.2 Mechanische Eigenschaften179
2.4.3 Elektrische und magnetische Eigenschaften182
2.5 Optische und analytische Methoden der Mineralogie188
2.5.1 Polarisationsmikroskopie188
2.5.2 Spektroskopische Methoden204
2.5.3 Röntgendiffraktometrie207
2.5.4 Elektronenstrahlmikrosonde211
2.5.5 Röntgenfluoreszenzanalyse213
2.5.6 Elektronenmikroskopie216
2.5.7 LA-ICP-MS220
2.5.8 Lumineszenzmikroskopie222
2.5.9 Spaltspurdatierung223
2.5.10 Untersuchung von Flüssigkeitseinschlüssen225
3 Petrologie230
3.1 Einführung230
3.2 Die betrachteten chemischen Zusammensetzungen230
3.3 Phasen und Komponenten231
3.4 Arbeiten mit petrologisch wichtigen Diagrammen233
3.4.1 Phasendiagramme233
3.4.2 Dreiecksdiagramme234
3.4.3 Projektion von Phasen237
3.4.4 Berechnung von Reaktionsstöchiometrien mit Hilfe von Matrizen239
3.5 Der Begriff des Gleichgewichts in der Petrologie241
3.6 Metamorphe Reaktionen243
3.6.1 Phasenumwandlungen243
3.6.2 Sonstige Festphasenreaktionen244
3.6.3 Entwässerungsreaktionen245
3.7 p-T-t-Pfade und ihre Rekonstruktion248
3.8 Metamorphe Prozesse250
3.8.1 Das metamorphe Fazieskonzept250
3.8.2 Metamorphose von Ultrabasiten253
3.8.3 Metamorphose von unreinen Kalksteinen257
3.8.4 Metamorphose von Tonsteinen (Metapeliten)267
3.8.5 Metamorphose von Basalten (Metabasiten)271
3.9 Magmatische Prozesse278
3.9.1 Der Zusammenhang von Plattentektonik und Magmatismus278
3.9.1.1 Tektonische Milieus und ihr Zusammenhang mit vornehmlich basischem Magmatismus279
3.9.1.2 Klassifikation und tektonische Zuordnung von granitoiden Schmelzen293
3.9.2. Methoden und physikalischchemische Grundlagen der magmatischen Petrologie299
3.9.2.1 Binäre Schmelzdiagramme299
3.9.2.2 Ternäre Schmelzdiagramme305
3.9.2.3 Der Verteilungskoeffizient306
3.9.2.4 Kontamination von Schmelzen308
3.9.2.5 Fraktionierte Kristallisation309
3.9.2.6 Dichte und Viskosität von Schmelzen311
3.9.2.7 Fluide in der magmatischen Petrologie314
3.9.2.8 Redoxreaktionen in magmatischen Systemen317
3.9.3. Bildung, Aufstieg und Kristallisation von Schmelzen321
3.9.3.1 Die Entstehung von Schmelzen321
3.9.3.1.1 Die Entstehung von Schmelzen im Erdmantel321
3.9.3.2 Aufstieg von Schmelzen328
3.9.3.3. Kristallisation330
3.9.3.3.1 Kristallisation basaltischer Schmelzen330
3.9.3.3.2 Kristallisation granitischer, syenitischer und nephelinsyenitischer Schmelzen336
3.9.3.3.3 Spät- und postmagmatische Phänomene340
3.9.4. Wichtige Kuriositäten: Karbonatite, Kimberlite,Anorthosite342
Abbildungsnachweis350
Weiterführende Literatur354
Mineraltabelle358
Register360
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