Vorlesung 08.11.11
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Übungen zur Allgemeinen Geologie, Nebenfach<br />
Erta Ale, Afrika
Minerale<br />
• anorganisch, (natürlich)<br />
• Festkörper<br />
• definierte chemische Zusammensetzung<br />
• homogen<br />
• ⇒ definiert durch chemische Formel<br />
• kristallin
Physikalische Eigenschaften der Minerale<br />
z.B. Diamant<br />
z.B. Quarz<br />
- Glimmer<br />
z.B. Hämatit: rot<br />
Press & Siever 2003
Härte<br />
Moh‘sche Härteskala
Spaltbarkeit / Bruch #<br />
• entsteht t entlang von Kristallflächen oder Gitterebenen, die durch schwache<br />
h<br />
Bindung gekennzeichnet sind.<br />
• Spaltwinkel<br />
• Spaltkörper<br />
• Sehr gut, gut, schwach<br />
• fehlend ⇒ muschelig, faserig, rauh<br />
Beispiel<br />
Biotit<br />
(K(Mg,Fe) 3 [(OH,F) 2 /AlSi 3 O 10 )Schichtsilikat<br />
Härte: 2,5 - 3<br />
Dichte: 3,02 - 3,12 g/cm3<br />
#: höchst vollkommen<br />
Farbe: schwarz, braun<br />
Kristallsystem: monoklin
• Farbe<br />
– Eigenfarbe für bestimmte Minerale typisch<br />
– „Verunreinigungen“ i ⇒ verschiedene Färbungen<br />
• Strichfarbe<br />
– Vor allem bei Metallen mit Metallglanz<br />
• Glanz
Wichtige Klassen der Mineralsystematik<br />
tik<br />
Press & Siever 2003
8 Mineralklassen<br />
• Klassen 1 – 7: Nichtsilikate<br />
~ 8 % der Erdkruste<br />
Kl 8 Silik t (7 St kt t )<br />
• Klasse 8: Silikate (7 Strukturtypen)<br />
~ 92 % der Erdkruste
Klasse 1: Elemente<br />
Gold<br />
• gediegene Metalle:<br />
Kugelpackungsstrukturen!<br />
– Gold, primär hydrothermal, wichtiger als Seifenlagerstätte<br />
– Platinmetalle, in Zusammenhang mit Magmatiten, auch als Seifen<br />
– Silber, „Zementationszone Zementationszone“ von Lagerstätten<br />
– Kupfer, Verwitterung von Lagerstätten<br />
– Eisen, vor allem in Meteoriten, terrestrisch selten durch Reduktion<br />
basaltischer Schmelzen durch Kohleflöze<br />
– Quecksilber, Verwitterung von Zinnober-Lagerstätten<br />
• Halbmetalle:<br />
– Arsen, Antimon, zusammen mit Ag- und Ni-Co-Bi-Erzen<br />
• Nichtmetalle:<br />
– Schwefel, vulkanische Exhalation<br />
– Diamant, primär in Vulkaniten aus >140km Tiefe, sekundär als<br />
Seife<br />
– Graphit, metamorph
Dichteste Kugelpackung<br />
g<br />
Mit den zwei möglichen Varianten der dritten Ebene<br />
A-B-A-B:<br />
A B:<br />
A-B-C-A-B-C:<br />
hexagonal dichteste Kugelpackung<br />
kubisch dichteste Kugelpackung
Klasse 1: Elemente<br />
Gold<br />
• gediegene Metalle:<br />
Kugelpackungsstrukturen!<br />
– Gold, primär hydrothermal, wichtiger als Seifenlagerstätte<br />
– Platinmetalle, in Zusammenhang mit Magmatiten, auch als Seifen<br />
– Silber, „Zementationszone Zementationszone“ von Lagerstätten<br />
– Kupfer, Verwitterung von Lagerstätten<br />
– Eisen, vor allem in Meteoriten, terrestrisch selten durch Reduktion<br />
basaltischer Schmelzen durch Kohleflöze<br />
– Quecksilber, Verwitterung von Zinnober-Lagerstätten<br />
• Halbmetalle:<br />
– Arsen, Antimon, zusammen mit Ag- und Ni-Co-Bi-Erzen<br />
• Nichtmetalle:<br />
– Schwefel, vulkanische Exhalation<br />
– Diamant, primär in Vulkaniten aus >140km Tiefe, sekundär als<br />
Seife<br />
– Graphit, metamorph
Klasse 2: Sulfide<br />
Pyrit<br />
S 2-<br />
Strich, meist Metallglanz.<br />
wichtige Erzminerale<br />
• Bleiglanz (Galenit) PbS, hydrothermale Gänge<br />
• Zinkblende (Sphalerit), ZnS, hydrothermale Gänge<br />
• Kupferkies (Chalcopyrit), CuFeS 2 , Erz, hydrothermale<br />
Gänge<br />
• Pyrit, FeS 2 , häufigstes Sulfidmineral,<br />
Vorkommen vielfältig: magmatisch, hydrothermal,<br />
sedimentäre Konkretion
Klasse 3: Halogenide<br />
Anionen = Halogenide (vor allem Cl - und F -)<br />
Eindampfungsminerale<br />
• Steinsalz (Halit) NaCl<br />
• Sylvin: KCl<br />
• Carnallit KMgCl 3 x 6 H 2 O<br />
• Flussspat (Fluorit), CaF 2 , vor allem<br />
hd hydrothermalh<br />
Halit
Klasse 4: a) Oxide und b) Hydroxide<br />
Klassifikation: M 2 O, M 3 O 4 , M 2 O 3 , MO 2 , Hydroxide<br />
meist Strich, meist Metallglanz<br />
wichtige Erze, oft Verwitterungsminerale!<br />
• Magnetit, Fe 3 O 4 , Eisenerz!!, in Magmatiten, magnetisch!<br />
• Chromit FeCr 2 O 4 , in Ultramafiten, Chromerz<br />
• Hämatit (Roteisenerz): Fe 2 O 3 , roter Strich, Verwitterung,<br />
hydrothermal, mit magmatischer Tätigkeit<br />
• Psilomelan und Pyrolusit, MnO 2 , u.a. Verwitterung<br />
• Quarz SiO 2 siehe Silikate<br />
• Goethit (oft mit Lepidokrokit) in Limonit (FeOOH),<br />
Verwitterung<br />
Gebändertes Eisenerz
Klasse 5: Karbonate (und Nitrate)<br />
Calcit<br />
• Klasse 5a: Borate<br />
–BO 3 und BO 4<br />
– Borax: Na 2 [B 4 O 5 (OH) 4 ] x 8 H 2 O<br />
– Eindampfungsmineral<br />
• Karbonate<br />
Klassifikation nach Kristallstrukturen:<br />
t Calcit-Gruppe, Aragonit-Gruppe, Dolomit-Gruppe,<br />
Azurit-Malachit-Gruppe<br />
aac uppe<br />
Wichtigste gesteinsbildende Minerale:<br />
– Calcit CaCO 3, Spaltrhomboeder, HCl-Reaktion, sehr<br />
verbreitet<br />
– Aragonit biogen<br />
– Dolomit CaMg(CO 3 ) 2 , nur schwache HCl-Reaktion
Klasse 6: Sulfate<br />
(incl. Chromate, Molybdate, Wolframate):<br />
• Gips CaSO 4 x 2 H 2 O, salinare<br />
Ablagerung, Umwandlung aus<br />
Anhydrit, Verwitterung,<br />
„Sandrosen“<br />
• Anhydrit CaSO 4 , salinare<br />
Ablagerung<br />
• Baryt ayt(Schwerspat) BaSO 4 ,<br />
hydrothermal, hohe Dichte<br />
Anhydrid aus einem Bohrkern
Klasse 7: Phosphate (Arsenate, Vanadate):<br />
• Apatit Ca 5 [(F, Cl, OH)/(PO 4 ) 3 ]<br />
– verbreitet, vor allem akzessorisch, manchmal als<br />
hydrothermale Gänge, sedimentär, Hauptknochenund<br />
Zahnmaterial ⇒ Friedhöfe =Ausgangsmaterial für<br />
Phosphorite
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