Einführung in die Geologie

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1 Einführung in die Geologie Teil 4: Minerale - Baustoffe der Gesteine Prof. Dr. Rolf Bracke International Geothermal Centre Lennershofstraße Bochum Übersicht Definition der Minerale Minerale und Kristalle Kristallbildung Kristallsysteme Gesteinsbildende Minerale

2 Definition der Minerale Natürlich vorkommend Kristalliner Festkörper Feste anorganische Verbindungen Bestimmte chemische Zusammensetzung Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Minerale und Kristalle Minerale entstehen durch den Prozess der Kristallisation, bei dem aus einer gasförmigen oder fluiden Phase Festkörper entstehen In einer Kristallstruktur sind die Atome, Ionen oder Molekülgruppen periodisch zu Raumgittern angeordnet Flächen und Symmetrien der Kristalle hängen direkt mit der Anordnung von Atomen in ihrem Kristallgitter zusammen Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum

3 Kristallbildung Kristallisation beginnt mit Bildung mikroskopisch kleiner Kristallisationskeime Wachstum der kleinen Kristalle unter Beibehaltung der Kristallflächen Sind die Räume zwischen den wachsenden Kristallen ausgefüllt werden die Kristallflächen überwachsen Die ursprünglichen Kristalle vereinigen sich zu einer festen Masse kristalliner Teilchen, sogenannte Kristallaggregate Kristallgeometrie Symmetrieoperationen Spiegelungen Zwei-, drei-, vier- oder sechszählige Drehungen Translationen (Verschiebungen) Gleitspiegelungen Spiegelung und Translation werden verknüpft Inversion (Punktspiegelungen) Schraubungen Drehinversion

4 Symmetrieoperationen Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum Kristallsysteme Gestalt eines Kristalls: Habitus Gesamtheit der entwickelten Flächen: Tracht Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum

5 Beispiele von natürlichen Kristallen für verschiedene Kristallsysteme Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum Kriterien zur Bestimmung von Mineralen Optische Eigenschaften: Farbe Strich Glanz Form der Kristalle Bruch Physikalische und chemische Eigenschaften Spaltbarkeit Härte Dichte

6 Farbe Strich

7 Glanz Spaltbarkeit Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum

8 Härte Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Chemische Einteilung der Minerale Quelle: Die Erde; Verlag: DK

9 Gediegene Elemente Gediegene Elemente sind chemische Elemente, die in der Natur in reiner Form vorkommen.

10 Kupfer Platin Eisen Silber Gold

11 Graphit Schwefel Arsen Diamant

12 Sulfide In Sulfidmineralien ist Schwefel mit einem oder mehreren Metallen verbunden. Zu dieser Mineralklasse gehört die größte Anzahl der Erzminerale. Eigenschaften: Gleichen denen von Metallen z.b. Metallglanz und elektr. Leitfähigkeit

13 Pyrit Oxide und Hydroxide Dicht gepackte Sauerstoffatome, in deren Hohlräume Metall- oder Halbmetallatome eingeschlossen sind

14 Spinell Korund: Saphir Karbonate, Nitrate und Borate Chemisch sind Karbonate Salze der Kohlensäure H ² CO ³ Karbonate bedeutende Mineralgruppe in der Erdkruste

15 Calcit Dolomit Aragonit Sulfate und Chromate

16 Baryt Gips Anhydrit Phosphate Phosphate enthalten Phosphor und Sauerstoff im Verhältnis 1:4 Unterteilung: Primäre Phosphate (Kristallisieren aus wässrigen Lösungen) Sekundäre Phosphate (Entstehen in Gegenwart von Wasser aus primären Phosphaten) Feinkörnige gesteinsbildende Phosphate (Entstehen aus phosphorhaltigen organischen Stoffen)

17 Silikate Natürliche Silikate sind mit etwa 90 Vol.-% am stofflichen Aufbau der Erde beteiligt Si stets von 4 O-Atomen umgeben Aufteilung in 6 Silikatgruppen Inselsilikate Isolierte Gruppen von Siliciumtetraedern Meist hohes spezifsches Gewicht und große Härte

18 Olivin Zirkon Topas Gruppensilikate Epidot

19 Ringsilikate Beryll: Aquamarin Ketten- und Doppelsilikate Unterteilung in: Pyroxene (Einfachketten) Amphibole (Doppelketten)

20 Schichtsilikate Talk Muskovit Kaolinit Biotit

21 Gerüstsilikate SiO2-Minerale Feldspate Zeolithe Heulandit

22 Mineralverteilung innerhalb der Erdkruste Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum

23 Quelle: Minerale und Gesteine; Verlag: Spektrum

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