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Mineralgenese (stark vereinfachte Übersicht)
Allgemeine Termini: Paragenese = typische, weil gesetzmäßige Mineralvergesellschaftung Assoziation = zufällige Mineralvergesellschaftung Akzessorien = weit verbreitete, aber in Gesteinen nur in geringen Konzentrationen vorkommende Minerale (Gegensatz zu Hauptgesteinsbestandteilen) genesekritische Minerale = Minerale, welche nur in einem relativ schmalen Bildungsbereich entstehen (auch Faziesanzeiger) Bsp.: Diamant, Coesit für HP-HT Bsp.: Sylvin für Evaporite Bsp.: Auripigment (As2S3) für niedrigstthermale Hydrothermen Durchläuferminerale = Gegensatz zu oben: Minerale, die in sehr vielen Bildungsbereichen entstehen bzw. vorkommen Bsp.: Quarz (liquidmagmatisch, pegmatitisch, pneumatolytisch, hydrothermal, biogen, metamorph, etc.)
1. Magmatische Mineralbildung Magma = glutheiße Schmelze, meist silikatisch (auch karbonatisch oder sulfidisch) Lava = unter Entgasung an die Erdoberfläche ausfließendes Magma
Vereinfachtes Schema magmatischer Mineralbildungsmilieus Abb. aus Rösler, Lehrbuch der Mineralogie
1.a Liquidmagmatische Bildungen = Phasen entstehen direkt aus dem (flüssigen) Magma Bezug zur Auskristallisation der Hauptmenge des Magmas: Frühkristallisate – Hauptkristallisate – Spätkristallisate Frühkristallisate: wichtige Akzessorien z.B. Zirkon (ZrSiO4), Magnetit (Fe3O4), Chromit, (FeCr2O4), Spinell (MgAl2O4), Apatit (Ca5[PO4]3F) Hauptkristallisate: Plutonite = Tiefenbildungen, langsame Abkühlung Vulkanite = oberflächennahe oder extrusive / eruptive Bildungen
Hauptgemengteile, welche aus silikatischen Schmelzen auskristallisieren (in Abhängigkeit von SiO2- und Alkaligehalt) Abb. aus Rösler, Lehrbuch der Mineralogie
Liquidmagmatische Lagerstättenbildungen: (gravitative) Kristallisationsdifferentiate = Absaigern von früh Ausgeschiedenen kristallinen Komponenten Bsp.: Chromit (Cr), Ilmenit (Ti), Titanomagnetit (Ti) Liquidationsdifferentiate = Bildung von sulfidreichen Teilschmelzen Bsp.: Pyrrhotin (Fe), Pentlandit (Ni), Chalkopyrit (Cu) Diamantlagerstätten!
Spätkristallisate: Pegmatite = aus (meist silikatischen) Restschmelzen entstandene Bildungen; langsame Abkühlung bewirkt Riesenkörnigkeit; Bildung um 600–400 °C als Gänge oder Schlieren in granitischen Gesteinen Pegmatitische Lagerstättenbildungen: - Quarz, Feldspäte - Erze: REE; Nb, Ta, Th, Li, Be - Edelsteinminerale: z.B. Beryll, Topas, Turmaline, Spodumen
1.b Postmagmatische Bildungen = Phasen entstehen aus Fluida (Gasen und/oder Flüssigkeiten), die aus dem Magma entwichen sind bzw. sich aus diesem entwickelt haben Pneumatolyte = überkritische Fluida; gebildet aus leichtflüchtigen Komponenten, welche in der liquidmagmatischen Kristallisation nicht in Minerale eingebaut werden konnten; chemisch sehr aggressiv („verdünnte Säuren“: z.B. F, BO3, Cl); Mineralabscheidung um 550–374 °C [ACHTUNG: in neuerer Literatur werden Pegmatite und Pneumatolyte oft nicht mehr getrennt behandelt] Pneumatolytische Lagerstättenbildungen: Kassiterit (Sn), Wolframit (W), Scheelit (W), Molybdänit (Mo) (als Imprägnationsbildungen oder Ganglagerstätten)
Hydrothermen = (auch hydrothermale Lösungen) mineralstoffbeladene wässrige Lösungen, flüssig, bis max. 374,15 °C warm allgemeine Unterteilung nach Bildungstemperaturen katathermal
374 – 300 °C
mesothermal 300 – 200 °C epithermal
200 – 100 °C
telethermal
<100 °C
Hydrothermale Lagerstättenbildungen: - intrakrustal: Ganglag., Imprägnationslag., Verdrängungslag. (z.B. Ag, Au, Cu, Zn, Pb, auch Mo) - epikrustal: z.B. submarin-hydrothermal-sedimentär (Fe, Pb, Zn, etc.)
2. Metamorphe / metamorphogene Mineralbildung Metamorphose = Umwandlung (eines Minerals in ein anderes etc.) Arten: Regionalmetamorphose = meist durch tektonische Absenkung; charakterisiert durch hohen Druck und hohe Temperatur Sonderfall: druckbetonte Metamorphose bei Subduktion Kontaktmetamorphose = meist in der Nähe von Intrusionen; charakterisiert vor allem durch Temperaturerhöhung weitere Typen: - Schockmetamorphose (z.B. Impaktereignisse) - Dynamometamorphose / Dislokationsmetamorphose Metasomatose = Metamorphose mit Zu- und/oder Abfuhr chemischer Komponenten chem. Verdrängung, z.B. Greisen, Skarne, Pseudomorphosen Beschreibung des Metamorphosegrades: Faziesgruppen
Wichtige Faziesbereiche (Auswahl) Abb. aus Baumann et al., Einführung in die Geologie und Erkundung von Lagerstätten Metamorphe/metamorphogene Lagersträtten: - metamorphogene Bildungen: durch Metamorphose entstandene bzw. angereicherte Minerale Bsp.: Skarne (Überprägung karbonatischer Gesteine) mit Pb, Zn, Fe, … - metamorphisierteBildungen: Überprägung vorhandener Mineralanreicherungen Bsp.: Eisenquarzite Bsp.: Graphit als metamorphisierter Kaustobiolith (Kaustobiolithe = brennbare, aus Organika zus. Sedimente)
3. Sedimentäre Bildung 3.a Klastische Sedimente Klastika (auch klastische Sedimente) = Material, das aus der mechanischen Zerstörung anderer Gesteine stammt (nach dem griechischen klasto = gebrochen, abgebrochen) z.B. Muskovit, Quarz, u.v.m. Restit = nach Abtransport bzw. Verwitterung der übrigen Komponenten am ursprünglichen Ort übrigbleibender unverwitterter Rest Seifen = sekundäre sedimentäre Mineralanreicherungen z.B. Zirkon, Rutil, Ilmenit, Hämatit, ev. Xenotim Lagerstätten der mechan. Verwitterung: Bsp.: Edelmetalle in Seifen (Pt, Au) Bsp.: Schwermineralseifen (Sn, Zr, Ce; auch Diamant)
3.b Chemisch-biogene Sedimente 3.2.1. Karbonat-Sedimentite z.B. Calcit Dolomit etc. 3.2.2. Evaporite (sulfatische und halogenidische Sedimentite) z.B. Gips Anhydrit Halit, Sylvin (Baryt) 3.2.3. Weitere: kieselige Sedimentite, Phosphatsedimentite, Al-reiche Verwitterungsbildungen,… z.B. Goethit (Limonit) Kaolonit Opal (organogen z.B. Radiolarit) Apatit (Phosphorite), Anhydrit (diagenetisch aus Gips) (Diagenese = niedrigstgradige Metam.; Verfestigung von Lockersed.) Lagerstätten der chem. Verwitterung - in situ (ohne Transport) Bsp.: Laterite (Fe), Bauxit (Al), Kaolin, Hydrosilikate (Ni) Bsp.: Oxydations- und Zementationszone (Edel- und Buntmetalle) - mit Transportweg terrestrisch-limnische Sedimente (Buntmetalle, Ag, U) marine Sedimente (Limonit/Hämatit, Fe-Chlorite) - Biolithe (Metallsulfide durch Bakterien, z.B. Kupferschiefer)
