Einführung in die Geologie

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ANHANG: Einführung in die Geologie

1.) Begriffsdefinitionen:

Allgemeine Geologie: Angewandte Geologie: beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Veränderung der Erde befaßt sich mit den nutzbaren Stoffen und Lagerstätten (Wasser, Erdöl, Salze, Erze etc.) und den technischen Aspekten der Geologie (Tunnelbau, Talsperren, Baugrund) Paläontologie: Stratigraphie: ist die Lehre von den Fossilien beinhaltet die Beschreibung der Gesteinsschichten und deren Einordnung in die Entstehungsabfolge Mineralogie: ist die Lehre von den Mineralen, ihre usammensetzung und Bildung Petrographie: Geochemie: untersucht den Aufbau und die Entstehung von Gesteinen erforscht den Stoffbestand und die Stoffänderungen der Gesteine

Die Erde ist kein starrer Körper, sondern das Resultat ständiger Veränderungen (z.B. Hangrutsche, Überschwemmungen, Vulkanausbrüche, Erdbeben). Die Stoffe der Erde unterliegen einem fortwährenden Kreislauf, bedingt durch zwei Kräfte, den Kräften von außen (exogene Dynamik) und den inneren Kräften (endogene Dynamik).

2.) Gesteinsbildende Minerale

Die Erdkruste wird aus Mineralen und Gesteinen aufgebaut. Minerale: homogene, kristalline Festkörper (d.h. stofflich und physikalisch einheitlich) Gesteine: heterogene (d.h. uneinheitliche) kristalline Festkörper

Die meisten Gesteine sind sowohl physikalisch als auch chemisch heterogen. An ihrem Aufbau sind verschiedene Minerale, Komponenten anderer Gesteine, Reste von Organismen etc. beteiligt.

2 Minerale kommen meist in Form von Kristallen oder in kristallinen Aggregaten von unterschiedlicher Korngröße vor. Selten sind amorphe Formen, das bedeutet, daß keine Kristallgitterstruktur ausgebildet ist, z.B. beim Opal.

Eine wichtige Eigenschaft von Kristallen ist die Anisotropie, d.h. die Abhängigkeit von physikalischen Eigenschaften von der Richtung im Kristall. Jedes Kristall kann durch ein charakteristisches Raumgitter ausgedrückt werden (vgl. Abb. 1)

Abb. 1: Raumgitter des Steinsalzes (Natriumchlorid).

Die physikalischen Eigenschaften von Mineralen stehen in direktem usammenhang mit ihrem Gitterbau. Eine der wichtigsten praktischen Eigenschaften von Mineralen ist ihre Härte (Widerstand, den das Mineral einem spitzen, zum Ritzen geeigneten Gegenstand entgegensetzt). Daraus hat sich eine Härteskala entwickelt, in der jedes Mineral das vorhergehende ritzt und selbst von dem nachfolgenden geritzt wird (Tab. 1). Dabei sind die Abstände zwischen den einzelnen Härtestufen nicht linear.

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Mineral

Talk Gips Kalkspat Flußspat Apatit Feldspat Quarz Topas Korund Diamant

Formel

Mg3[(OH)2/Si4O10] CaSO4 ⋅2 H2O CaCO3 CaF2 Ca5(F, Cl, OH)(PO4)3 KalSi 3O8 SiO2 Al2[F2/SiO4] Al2O3 C

Ritzhärte (nach MOHS)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Bemerkungen

mit Fingernagel ritzbar „ „ „ mit Messer ritzbar „ „ „ „ „ „ Fensterglas wird geritzt „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „

Tab. 1: Härteskala nach MOHS.

Andere physikalische Eigenschaften von Mineralen sind neben ihrer Härte: Glanz Farbe Strich Spaltbarkeit Bruch Dichte

Teilweise gibt es Unterschiede in der Härte in Abhängigkeit der

Anisotropie

(unterschiedliche Härte in unterschiedlichen Richtungen). Dies wirkt sich auf die Spaltbarkeit von Mineralen aus, darunter versteht man die Eigenart von Kristallen, bei mechanischer Beanspruchung nach bestimmten kristallographischen Flächen zu spalten. Eine sehr gute Spaltbarkeit ist gegeben, wenn zwischen dicht besetzten Gitterebenen nur schwache Bindungskräfte vorhanden sind, z.B. bei den Schichtsilikaten (Glimmer). u einem Bruch in einem Kristall kommt es, wenn keine merklichen Kohäsionsunterschiede vorhanden sind und der Kristall bei Beanspruchung ohne Spaltflächen bricht.

Ungefähr 40 Minerale bilden die hauptsächlich vorkommenden Gesteine, dabei sind vor allem Silikate und Oxide am wichtigsten. Untergeordnet treten auch Sulfide, Halogenide,

Karbonate, Sulfate und Phospate auf. Folgende Tabelle zeigt die Verbreitung der gesteinsbildenden Minerale in dem am Aufbau der Erdkruste beteiligten Gesteine: