Silikat Strukturen. Klassifikationskriterium Polymerisierungsgrad der SiO 4 Tetraeder. [SiO 4 ] 4- Tetraeder

Transkript

1 Zirkon

2 Silikat Strukturen Klassifikationskriterium Polymerisierungsgrad der SiO 4 Tetraeder [SiO 4 ] 4- Tetraeder

3 Silikat Strukturen Klassifikation nach Polymerisierungsgrad der SiO 4 Tetraeder [SiO 4 ] 4- isolierte Tetraeder Inselsilikate/Nesosilikate Beispiele: Olivin, Granat, [Si 2 O 7 ] 6- Doppeltetraeder Sorosilikate/Disilikate Beispiele: Lawsonit, Klinozoisit-Epidot, n[sio 3 ] 2- Tetraederringe Ringsilikate/Cyclosilicates n = 3, 4, 6 Beispiele: Benitoid BaTi[Si 3 O 9 ] Axinite Ca 3 Al 2 BO 3 [Si 4 O 12 ]OH Beryl Be 3 Al 2 [Si 6 O 18 ]

4 Silikat Strukturen Klassifikation nach Polymerisierungsgrad der SiO 4 Tetraeder Kettensilikate / Inosilikate [SiO 3 ] 2- Einfachketten [Si 4 O 11 ] 4- Doppelketten Pyroxene, Pyroxenoide Amphibole

5 Silikat Strukturen Klassifikation nach Polymerisierungsgrad der SiO 4 Tetraeder [Si 2 O 5 ] 2- eben vernetzte Tetraeder Schichtsilikate Glimmer, Talk, Tonminerale, Serpentin

6 Silikat Strukturen Klassifikation nach Polymerisierungsgrad der SiO 4 Tetraeder Tiefquarz [SiO 2 ] 3-dimensional vernetzte Tetraeder Gerüstsilikate/Tectosilikate Quarz, SiO 2 Modifikationen, Feldspäte, Feldspatvertreter, Zeolite

7 Bowen sche Kristallisationsreihe Quarz Kalifeldspat Muskovit Pyroxen Olivin Biotit Amphibol Zunehmende Polymerisierung Granit/Rhyolit Granodiorit/Dazit Diorit/Andesit Gabbro/Basalt Albit Oligoklas Andesin Labradorit Bytownit

8 Olivin

9

10 Inselsilikat - Olivin [SiO 4 ] 4- isolierte Tetraeder vierfach negative Nettoladung pro Silkat Tetraeder Ladungskompensation durch Einbau von zwei Fe 2+ und/ oder Mg 2+ Kationen pro [SiO 4 ] 4- Tetraeder Fe 2+ und Mg 2+ Kationen werden in Oktaederlücken untergebracht

11 Inselsilikate isolierte SiO 4 Tetraeder b c Projektion Olivin Blickrichtung (100) blau = M1 gelb = M2

12 Inselsilikate isolierte SiO 4 Tetraeder a b M1 in Reihen parallel c angeordnet, Oktaeder mit gemeinsamen Kanten M2 Oktaeder bilden Lagen in a-c und teilen Kanten Manche M2 und M1 teilen Kanten Olivin Blickrichtung (001) blau = M1 gelb = M2

13 Inselsilikate isolierte SiO 4 Tetraeder b c M1 und M2 als Polyeder Olivin Blickrichtung (100) blau = M1 gelb = M2

14 Inselsilikat - Olivin Olivin Vorkommen: Fe-Mg Olivin Mischkristalle: in Mantelgesteinen (Fo 90 und in maphischen (z.b. Basalt, Gabbro, ) und ultramaphischen (z.b. Peridotit, Komateit, ) magmatischen Gesteinen und deren metamorphen Derivaten Fe-Endglied: Fayalit (Fe 2 SiO 4 ) in meta-ironstones und in einigen Alkaligraniten Mg-Endglied: Forsterit (Mg 2 SiO 4 ) in hochmetamorphen kieseligen Dolomiten Monticellit (CaMgSiO 4 ) Ca M2 (grösseres Ion, grössere Lücke) Hochgradig metamorphe silikatreiche Karbonate

15 Olivin - Chemismus In Fe-reichen Olivin Mischkristallen kann neben Fe und Mg auch Ca und Mn auf den Oktaederplätzen eingebaut werden In Mg-reichen Olivin Mischkristallen kann neben Fe und Mg auch Cr und Ni auf den Oktaederplätzen eingebaut werden d.h. besonders Mantelolivine und Olivine in ultrabasischen Schmelzen können nennenswerte Ni und Cr Gehalte aufweisen

16 Mantelgesteine: Peridotite Harzburgit (Olivin, Orthopyroxen) Ligurien Harzburgit (Olivin, Orthopyroxen) Ligurien

17 Schmelzdiagramme für Mischkristalle Gegeben sei ein System mit zwei Komponenten, A und B, die im flüssigen und festen Zustand mischbar sind, d.h. Schmelzen bzw. Mischkristalle bilden.

18 Das Erdinnere Mantel: Peridotite (ultramafisch) Oberer Mantel bis 410 km (Olivin( Spinell) Low Velocity Layer km Transition Zone Wellengeschw. steigt 660 Spinell Perovskit-Typ Si IV Si Si VI Unterer Mantel weiter langsamer Geschw. Anstieg Figure 1-2. Major subdivisions of the Earth. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

19 Schmelzdiagramm fuer Zweikomponenten System vollkommene Mischbarkeit von Schmelze und Festphase T 1 : es bilden sich erste Kristalle, die gegenüber der Schmelze an der Komponente B angereichert sind T Schmelze + Festphase Schmelze Festphase T 1 T 2 T 3 T 2 : der Anteil der kristallisierten Festphase steigt und der Anteil der verbleibenden Schmelze sinkt Schmelze und koexistierende Festphase werden zunehmend reicher an der Komponente A, Mengenverhältnisse von Schmelze und Festphase werden mit Hilfe der Balkenregel ermittelt A X B B T 3 : die letzte Schmelze wird verbraucht, das ganze Material ist auskristallisiert, die Zusammensetzung der Festphase gleicht jener der Ausgangsschmelze Voraussetzung für dieses Verhalten: fortlaufende Einstellung von Gleichgewichten zwischen Festphasen und Schmelze (beide Phasen ändern vortwährend ihre Zusammensetzung

20 Balkenregel, Hebelgesetz, lever rule T Schmelze + Festphase A Schmelze Bei T 2 liegt das System mit der Zusammensetzung X S 2 α β B in Form eines T F 2 Gemisches von Schmelze und 2 Festphasen mit den Zusammensetzungen S 2 und F 2 vor; Festphase Der relative (molare) Anteil an Schmelze wird durch die Länge β, der Anteil von X B B Festphasen wird durch die Länge α repräsentiert.

21 Schmelzdiagramm der kontinuierlichen Mischkristallreihe Forsterit - Fayalit

22 Schmelzdiagramme für nicht mischbare Kristalle Gegeben sei ein System aus zwei Komponenten, A und B, die im flüssigen Zustand mischbar sind, d.h. Eine binare Schmelze bilden, die aber als Festphasen nicht mischbar sind sondern eigene Phasen, a und b, ausbilden.

23 Schmelzdiagramme für nicht mischbare Kristalle T Schmelze + Festphase a A Schmelze Festphasen a + b S 2 α β b T 2 Schmelze + Festphase b X B B System mit Komponenten A und B, einer Schmelze und den Festphasen a und b, die untereinander keine Mischkristalle asubilden Bei T 2 liegt das System mit der Zusammensetzung X B in Form eines Gemisches von Schmelze mit den Zusammensetzungen S 2 und der Festphase b vor; Der relative (molare) Anteil an Schmelze wird durch die Länge β, der Anteil von Festphase b wird durch die Länge α repräsentiert.

24 Inselsilikate - Granat Granat: : A B [SiO 4 ] 3 Pyralspite - B = Al Pyrop op: : Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Almandin mandin: : Fe 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Spessartin essartin: : Mn 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Ugrandite - A = Ca Uvarovit: : Ca 3 Cr 2 [SiO 4 ] 3 Grossular ossular: : Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Andradit radit: : Ca 3 Fe 2 [SiO 4 ] 3 Vorkommen: Meist in metamorphen Gest. Pyralspite in Metapeliten Ugrandite in Metakarbonaten Selten in Al-reichen Magmatiten Mitunter in Mantel-Peridotiten Granat Blickrichtung [001] blau = Si violett = A türkis = B

25 Inselsilikate - Granat Granat: : A B [SiO 4 ] 3 a 1 a 3 a 2 Pyralspite - B = Al Pyrop op: : Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Almandin mandin: : Fe 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Spessartin essartin: : Mn 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Ugrandite - A = Ca Uvarovit: : Ca 3 Cr 2 [SiO 4 ] 3 Grossular ossular: : Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Andradit radit: : Ca 3 Fe 2 [SiO 4 ] 3 Vorkommen: Meist in metamorphen Gest. Pyralspite in Metapeliten Ugrandite in Metakarbonaten Selten in Al-reichen Magmatiten Mitunter in Mantel Peridotiten blau = Si violett = A türkis = B

26 Granat Granat in pegmatitischer Lage im Plattengneis, Koralpe, Österreich

27 Granat Granat-Glimmerschiefer Wölzer Tauern, Brettsteingraben

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