Gesteinsbildende Minerale

Gesteine sind heterogene Gemenge von Einzelbausteinen, den Mineralen. Unter einem Mineral (lat. minera, Erzader) versteht man einen in der Erdkruste gebildeten, chemisch und physikalisch einheitlichen naturlichen Stoff. Als Bestandteil der Gesteine kommen die Minerale meist in kristalliner Form vor. Ihre raumliche Anordnung bzw. Verteilung im Gestein bezeichnet man als die Textur des Gesteins.

Von der Vielzahl gesteinsbildender Minerale sind nur etwa 40 mit groBer Haufigkeit anzu – treffen. Die wichtigsten sind: Feldspate (55…60%); Ketten – und Bandsilicate, z. B. Amphi – bole (15…16%); Quarz (12%); Glimmer (3…4%); Olivin, Kalkspat und Aragonit (1,5%); Tonminerale, Dolomit, Limonit, Gips/Anhydrit (1… 1,5%), weiterhin Salze (NaCl, KC1), Graphit, Serpentin, Apatit, Talk. Chemisch handelt es sich bei den angefuhrten Mineralen vor allem um Silicate und Siliciumdioxid, um Carbonate, Sulfate, Phosphate, Oxide, Hydroxide sowie Sulfide (Tab. 9.1). Manche Gesteine, wie z. B. Quarz und Gipsstein, be – stehen nur aus einem Mineral.

Geologische Prozesse vollziehen sich als Wechselspiel exogener und endogener Krafte. Exogene Krafte sind auf die Erdoberflache einwirkende Krafte, die den standigen Kreis – lauf von Erosion, Transport und Sedimentation in Gang halten. Endogene Krafte sind durch Magmabewegungen im Innem der Erde wirksam werdende Krafte. Sie sind verant – wortlich fur den Vulkanismus, gebirgsbildende Vorgange und Erdbeben. Bis auf chemi – sche (Kalkstein, Salze) und biogene Ablagerungen (Kohle) entstammen die Gesteine ur – sprunglich der glutflussigen Schmelze im Inneren unserer Erde (magmatische Gesteine). Gelangen sie an die Oberflache, so unterliegen sie der Verwitterung und Abtragung. Die in den Meeren und Seebecken abgelagerten Gesteinsmaterialien sind Ausgangspunkt fur die Entstehung von Sedimentgestein (Sandstein, Kalkstein). Gelangen Gesteine in Bereiche hoher Driicke und Temperaturen, so werden sie umgewandelt. Zunachst erfolgt eine me – chanische Verformung, anschlieBend verandert sich das Gefiige und die Zusammenset – zung. Es entstehen neue Gesteinsarten, die metamorphen Gesteine. Sie werden durch exo­gene Faktoren umgehend in den Gesteinskreislauf einbezogen. Die Erdkruste besteht bis in

R. Benedix, Bauchemie, DOI 10.1007/978-3-8348-9944-6_9,

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ca. 16 km Tiefe zu etwa 95% aus magmatischen und metamorphen Gesteinen und nur zu etwa 5% aus Sedimentgesteinen. Dieses Verhaltnis kehrt sich um, betrachtet man die die Erdoberflache bedeckenden Gesteine. Hier findet man zu etwa 75% Sedimentgesteine und nur zu 25% Magmagesteine.

Tabelle 9.1 Einteilung der Minerale nach ihrer chemischen Zusammensetzung

Klasse

Wichtige chemische Ver – bindungen bzw. Elemente

Beispiele

I

Elemente

Schwefel, Kupfer, Diamant

II

Sulfide: Kiese Glanze Blenden

Kupferkies CuFeS2, Magnetkies FeS Bleiglanz PbS Zinkblende ZnS

III

Halogenide

Flussspat CaF2, Sylvin KC1

IV

Oxide und Hydroxide

Quarz Si02, Korund A1203, Magnetit Fe304, Hamatit Fe203, Rutil ТЮ2

V

Carbonate

Kalkspat bzw. Aragonit CaC03, Dolomit CaMg(C03)2

VI

Sulfate

Gips CaS04 • 2H20, Schwerspat BaS04

VII

Phosphate

Phosphorit Ca3(P04)2, Hydroxylapatit Ca5(P04)3(0H), Fluorapatit Ca5(P04)3F

VIII

Silicate

Feldspate (Кар. 9.2.3.1)

Im Bauwesen werden die Gesteine nach verschiedenen Gesichtspunkten unterteilt. Man un – terscheidet:

• Naturstein als naturlich entstandenes Gestein im Gegensatz zum kiinstlich hergestell – ten Stein (Beton, Ziegel).

• Hart – und Weichgestein: Unterscheidung im Hinblick auf die Druckfestigkeit des Ge – steins; die Grenze liegt bei ca. 180 N/mm2. Unterhalb dieser Grenze liegt Weichgestein (Sandsteine, Kalksteine), oberhalb Hartgestein (Granite, Porphyre und Basalte) vor.

• Fest – und Lockergestein: Unterscheidung hinsichtlich des Zusammenhalts im Kristal – lit – bzw. Komverband. Wahrend das Festgestein im Bauwesen als Naturwerksteine un – mittelbar verwendet werden kann, muss Lockergestein (Sande, Tone) mit Hilfe eines Bindemittels verfestigt werden.

Im Hinblick auf ihre Entstehung unterteilt man die Gesteine in 3 Gruppen: magmatische Gesteine, Sedimentgesteine und metamorphe Gesteine. Alle drei Gesteinsgruppen gehoren zum Festgestein.