Einführung in die Gesteinskunde

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1 Einführung in die Gesteinskunde Von Dr. H. Leitmeier o. Professor an der Universität Wien Mit 100 Textabbildungen Springer-Verlag Wien GmbH

2 ISBN ISBN (ebook) DOI / Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten_ Copyright 1950 by Springer-Verlag Wien sprünglich erschienen bei Springer-Verlag in Vienna 1950

3 Vorwort. Seit mehr als 20 Jahren ist in deutscher Sprache kein elementares, für den Anfänger bestimmtes Lehrbuch der Gesteinskunde erschienen. Rosenbuschs klassische Elemente der Gesteinslehre sind in der Neubearbeitung von Osann zum letztenmal im Jahre 1923 aufgelegt worden, Rinnes Gesteinskunde, die sich mehr an den Praktiker wendet, ist seit 1928 nicht mehr erschienen, S tin y s mustergültige Gesteinskunde für den Techniker geht naturgemäß andere Wege. Alle diese Bücher sind schon seit längerer Zeit vergriffen. Dieses lange Stillschweigen dürfte wohl vor allem zwei Gründe haben. Zuerst die langanhaltende Wirkung des Meisterwerkes von Rosenbusch-Osann, später aber wohl -die neuen Strömungen in unseren Vorstellungen über die Entstehung besonders wichtiger Gesteine. Wenn sich trotzdem der Verfasser, ermutigt durch Kollegen und durch die Leitung des Verlages, entschlossen hat, ein kurz gefaßtes Lehrbuch der Gesteinslehre, das ein Ersatz für das Werk von Rosenbusch-Osann werden sollte, zu schreiben, so tat er es in der Erkenntnis, daß es noch recht lange dauern kann, bis eine einheitliche Darstellung der genetischen Fragen in der Petrologie möglich sein würde. Dieses Lehrbuch sollte ebenso für die Studierenden der Mineralogie und Petrologie, der Geologie und der Geographie, wie für die im Zeitalter der Naturwissenschaften immer mehr an Zahl zunehmenden Naturfreunde, die von den Bausteinen der El'drinde mehr wissen wollen, als die mittleren Schulen der verschiedensten Art bieten können, bestimmt sein. So entstand in mehrjähriger Arbeit eine fast druckfertige Niederschrift. Da stellte sich heraus, daflder Umfang des Buches wohl wesentlich hinter dem der Elemente von Rosenbusch-Osann zurückbleiben würde, daß er aber doch einen für Studierende kaum erschwinglichen Preis des Buches bedingen würde. Nach gründlicher Beratung mit seinem Verleger entschlofl sich der Verfasser, die Niederschrift völlig umzuarbeiten und um mehr als den dritten Teil zu kürzen. Vieles mußte wegfallen, was der Verfasser nur ungern und nach langem Zögern opferte. So wurden die chemisch-physikalischen Grundlagen vollständig gestrichen, die Beschreibung der wichtigsten gesteinsbildenden Mineralien auf die Auswahl einiger besonders wichtiger Angaben beschränkt, Wert und Methode der Gefügekunde nur angedeutet. Am meisten Raum wurde durch die Streichung der Grundlagen gewonnen, denn diese Darstellung konnte, sollte sie allgemein verständlich sein, nur auf verhältnismäßig breiter Basis vorgenommen werden, die Schlüsse aus diesen Grundlagen, die Anwendung auf die Bildung der Gesteine selbst mußte überhaupt erst geschaffen wel'den, da sie in irgend wie zusammenhängender Weise bis heute noch nirgends durchzuführen versucht worden ist. Das Ergebnis dieses Versuches wäre aber auf jeden Fall zu kurz ausgefallen, da nur eine diskutierende Dar-

4 IV Vorwort. stellung möglich gewesen wäre, um nicht den Rahmen eines Lehrbuches zu sprengen. Die gesteinsbildenden Mineralien können in einem Lehrbuch der Gesteinslehre stets nur kurz gebracht werden, da ihre ausführliche Schilderung ein Buch für sich (vgl. Literaturangabe) erfordert. Die Gefügekunde ist beinahe zur selbständigen Wissenschaft, zum Teil über die Petrologie hinausgehend, geworden. Sanders Lehrbuch im gleichen Verlage ist dermalen neu im Erscheinen begriffen. Fast noch schwieriger aber war es, dort sich kürzer fassen zu müssen, wo breitere Darstellung dem leichteren Verständnis gedient haben würde. So ist denn aus dem Lehrbuch eine Einführung geworden. Ob und wann das Lehrbuch nachfolgen wird, hängt von der Gestaltung der Zukunft ab. Trotz der Kürzungen und der etwas gedrängten Art der Darstellung ist der Verfasser an neuentstandenen Problemen nicht vorübergegangen. Er hat aber auch dann, wenn er selber von der Richtigkeit neubegangener Wege überzeugt ist, diese an keiner Stelle dieses Einführungsbuches allein vertreten. Er war stets bemüht, soweit es im gegebenen Rahmen möglich war, alles Problematische, Ungeklärte auch als solches zu behandeln, keinesfalls Unbewiesenes als Bewiesenes darzubieten. Namen von Forschern der neueren Zeit sind vielfach darum genannt, um deren geistiges Eigentum nicht als ein solches des Verfassers erscheinen zu lassen. Wenn sich der Verfasser mehrfach auf Rosenbusch stützt, zum Teil auch dessen System in geänderter Anordnung übernommen hat, so ist dies keineswegs aus Bequemlichkeit geschehen, vielmehr nach langer überlegung und eingehender Prüfung aller wirklich neuer durchgeführter und vorgeschlagener Systeme. Diese bieten aber gerade dem Anfänger zu wenig. um die Systematik von Rosenbusch vollkommen zu verlassen. Die meisten neueren Systeme sind auf dem Chemismus der Gesteine aufgebaut, setzen also quantitative Analysen voraus oder sie berücksichtigejl nur den Chemismus, wie etwa das System Trögers, das bewußt nur chemisch reihen will und aus den Analysen einen normativen Mineralbestand errechnet. Neue systematische Grundlagen sind vorgeschlagen worden, wie etwa von Eskola und Read, deren Berechtigung völlig anerkannt werden muß. Aber der Versuch einer neuen, noch uncrprobten Systematik bedürfte eingehender Diskussion und wäre daher wohl für ein Einführungsbuch kaum geeignet. sollten sich auch die großen Schwierigkeiten einer solchen neuen Systematik überwinden lassen. In neuester Zeit hat Niggli einen völlig neuen Gedanken der Systematik zugrunde gelegt und vor zwei Jahren in einem ersten allgemeinen Band eines groß angelegten Werkes für einen schon druckfertigen zweiten Band eine Einteilung in endogene und exogene Minerallagerstätten und Gesteine in Aussicht gestellt, der jeder Mineraloge und Petrologe mit dem größten Interesse entgegensehen wird. Daß der Verfasser an manchen Stellen das Buch von Rosenbusch Osann und das von Barth-Correns-Eskola benützt hat, daß er manche Anregung aus den Büchern von Tröger und Niggli erhalten hat, sei dankbarst vermerkt. Ein Teil der sparsam beigegebenen Bilder wurde, um der vorhandenen Druckstöcke willen, den im gleichen Verlag erschienenen Werken von Stiny und Eskola übernommen. Beiden Forschern sei hier der Dank ausgesprochen. Meinen beiden Assistenten und Mitarbeitern an der Gestaltung von Unterricht und Forschung am mineralogisch-petrographischen Institut der Wien er Universität Dr. Sedlacek und Dr. Zirkel, besonders aber meinem heuen Freunde Professor Köhler bin ich für das Mitlescn der Korrekturen zu großem Dank verpflichtet. Den beiden erst-

5 Vorwort. V genannten Herren danke ich aber auch noch für,die Auswahl und Herstellung vieler Dünnschliffbilder, meiner Frau für Beihilfe beim Register. Mein besonderer Dank aber gilt dem Verlag und dessen Leiter, Herrn atto Lange, für die gute Ausstattung und die verhältnismäßig niedere Preisgestaltung des Buches und das damit verbundene Risiko. Wien, im Juni Der Verfasser. Einige, zumeist leider vergriffene Werke, die dem weiteren Eindringen in die Welt der Gesteine dienen, seien hier genannt: Rosenbusch: Elemente der Gesteinslehre, 4. vona.osann neubearbeitete Auflage. Stuttgart: E. Schweizerbart, Rinne: Gesteinskunde, 12. Auflage (anastatischer Neudruck der 10. und 11. Auflage. Leipzig: Jänecke, Stiny: Technische Gesteinskunde. Wien: Julius Springer, Barth, Correns, Eskola: Die Entstehung der Gesteine. Berlin: Springer Verlag, Weinschenk: Die gesteinsbildenden Mineralien. Freiburg: Herder, C h u d 0 b a: Mikroskopische Charakteristik der gesteinsbildenden Mineralien (völlige Neubearbeitung von Weinschenks Buch). Freiburg: Herder, Weinschenk: Grundzüge der Gesteinskunde I und II.Freiburg, 1906 und 190? (Herder). Veraltet, aber auch heute noch von großem Interesse. Tröger: Spezielle Petrographie der Eruptivgesteine. Verlag der deutschen Mineralog. Gesellschaft, Johannsen: A descriptive petrography of igneous rocks. Chicago: University of Chicago Press, Eskola: Kristalle und Gesteine. Wien: Springer-Verlag, Niggli: Gesteine und Minerallagerstätten, Bd. I. Basel: Birkhäuser, Tu r n e r: Mineralogical and structural evolution of the metamorphic rocks. New York: Geolog. Society of America. Memoir 30, 1949.

6 Inhaltsverzeichnis. Seite Allgemeiner Teil Einleitung I Untersuchungsmethoden Die feldgeologischen Untersuchungen Die optischen Untersuchungen... 4 Die quantitative Gesteinsanalyse Die wichtigsten gesteinsbildenden Mineralien Die Erstarrungsgesteine Die Grundlagen Erdkruste und Erdinneres Die Bildung der Erstarrungsgesteine Gesteinsbildung und Gleichgewichte Die komplexe gravitative Kristallisationsdifferentiation Gesteinsverwandtschaften Die Bildung der Tiefengesteine Erstarrungsgesteine und Orogenese Ausscheidungsfolge und Gefüge Ausscheidungsfolge Das Gefüge der Erstarrungsgesteine Die Systematik der Erstarrungsgesteine Die Reihe der Basaltgesteine und Gabbrogesteine Die Familie der Basalte im engeren Sinne, Melaphyre und Diabase Die Familie der Alkalibasalte Alkalibasalte der Oststeiermark und des Burgenlandes von jungpontischem (pannonem) Alter Die Familie der Gabbrogesteine Die Familie der Pyroxenite Die Familie der Hornblendite Die Familie der Peridotite Die Familie der Anorthosite (Labradorfels, Labradorit)... 7 [) Gabbroide Ganggesteine der Alkalikalkreihe Der Chemismus der Gabbrogesteine der Alkalikalkreihe Die Familie der Essexite Die Familie der Theralithe und Shonkinite Ganggesteine der Alkaligabbrogesteine Die Familie der Ijolithe Der Chemismus der Alkali-Gabbro-Gesteine Die Familie der Andesite und Porphyrite Der Chemismus der Andesite und Porphyrite

7 Inhaltsverzeichnis. Die Familie der quarzarmen bis quarzfreien Diorite (Diorite im engeren VII Seite- Sinn) Dioritische Ganggesteine Die lamprophyrischen Ganggesteine Malchit, Minette, Kersantit, V ogesit und Spessartit Der Chemismus der Dioritgesteine Die Familie der Monzonite Die Familie der Phonolithe Die Familie der Nephelinsyenite und der Leuzitsyenite Ganggesteine der Nephelin- und Leuzitsyenite Chemismus der Nephelinsyenitgesteine Die Familie der Trachyte Der Chemismus der Trachyte Die Familie der Syenite Ganggesteine der Syenite Der Chemismus der Syenite Die Familie der Dazite und Quarzporphyrite Die Familie der Quarzdiorite Der Chemismus der Quarzdiorite Die Familie der Liparite und Quarzporphyre uo Der Chemismus der Liparite und Quarzporphyre... U3 Die Familie der Granite Granitische Ganggesteine Der Chemismus der Granite Die Genesis der granitodioritischen Gesteine Die Sedimentgesteine Sediment und Sedimentgestein Die Bildung der Sedimente Die Zerstörung der vorgebildeten Gesteine Die Bildung der Sedimentgesteine aus den Sedimenten (Diagenese). 131 Systematik und Nomenklatur der Sedimentgesteine Die klastischen Sedimentgesteine (Trümmergesteine) Die Familie der Psephite (Brekzien und Konglomerate) Die Familie der Psammite (Sandsteine) Die Familie der Pelite (Tongesteine).: Die Familie der Tuffe und Tuffite Die chemischen Sedimente und Sedimentgesteine A. Ausfällungen, zum Teil unter Mitwirkung von Organismen Die Familie der Kalksteine Die Familie der Dolomitgesteine B. Die fast ausschließlich aus Organismenresten aufgebauten chemischen Sedimente und Sedimentgesteine Die Familie der organogenen kalkigen Sedimentgesteine Die Familie der Kieselgesteine Die Familie der Kohlengesteine Vom Torf zur Steinkohle Arten der Steinkohle Arten der Braunkohlen...' Mikroskopische Untersuchungen der Kohlen Die Entstehung der Kohlen Die Verbreitung der Kohlengesteine Ölschiefer (Sapropelite)

8 VIII Inhaltsverzeiohnis. Seite C. Die Präzipitatgesteine...' Die Salzlagerstätten und ihre Bildung Einige VorkoIIlInen... ; Die Metamorphite... ' Die Meta:rnorphosen Das Gefüge der Meta:rnorphite... ' Die Tiefenstufen und Eskolas Fazieslehre Die Metasomatosen Alkalimetasomatose Die Serizitisierung Karbonatisierung Serpentinisierung Propylitisierung Die Systematik der Metamorphite Die Kontaktgesteine (Thermometa:rnorphite) Kontaktgesteine ohne Stoffzufuhr Kontaktmetamorphite mit Stoffzufuhr Die kristallinen Sohiefer Die Familie der Gneise Granit und Gneis V orkoiilinen Die Granulite Orthoalkaligneise Porphyroide und Porphyroidgneise Die Familie der Tonsohiefer und Phyllite Tonsohiefer Phyllite Die Familie der GlimInersohiefer Die Quarzite Die Hornblendesohiefer... " 225 Die Familie der Aktinolithsohiefer und Hornblendeschiefer im engeren Sinne Die Familie der Amphibolite Die Familie der Eklogite und Eklogitamphibolite Die Genesis der Eklogitgesteine Die Erlanfelse Die Familie der GrÜnBohiefer Die Prasinite Die Chloritsohiefer Die Familie der Glaukophansohiefer Die Familie der Serpentingesteine Die Gesteine der Kalkreihe Die Familie der Marmore Die Fa:rnilie der KalkgliIIlInersohiefer und Kalkphyllite Die KalkglimInersohiefer Die Kalkphyllite Die Familie der karbonatfreien Kalksilikatsohiefer Die Gesteine der Magnesiareihe... " Die Familie der Talksohiefer und Topfsteine Gesteine der Tonerdereihe (Schmirgel) Sogenannte EisenglimInersoh~efer (Itabirite) Die Mylonite... ' Saohverzeiohnis