Mineralien und Gesteine: Die Bausteine der Erdkruste

Was versteht man unter Mineralien?

Unter dem Begriff Mineralien versteht man sowohl die Elemente in ihrer Reinform als auch ihre chemischen Verbindungen. Ein Mineral ist ein in sich einheitlicher, natürlich entstandener Feststoff. Mineralien besitzen immer dieselbe Zusammensetzung, unabhängig von ihrer Entstehung oder ihrem Fundort.

Gesteine haben eine charakteristische Mischung von Mineralien, die sich aus dem Ursprungsmaterial und den bei der Entstehung herrschenden Bedingungen ergibt. Im Gegensatz zu Mineralien variieren Gesteine in ihrer Zusammensetzung. Eine identische mineralische Zusammensetzung haben Gesteine nur, wenn sie aus einem einzigen Mineral aufgebaut sind.

Die Lithosphäre besteht aus ungefähr 100 chemischen Elementen, dazu gehören Kohlenstoff, Sauerstoff, Schwefel und Eisen. Diese gehen miteinander vielfältige Verbindungen in der Erdkruste ein; in reiner bzw. gediegener Form treten sie dagegen nur selten auf.

Wie sehen Mineralien aus?

Die meisten Mineralien weisen bestimmte Kristallformen auf, das heißt, ihre Atome oder Ionen sind gesetzmäßig angeordnet. Diese Anordnung im Inneren sorgt dafür, dass die Mineralien als mehr oder weniger regelmäßig geformte Kristalle auftreten.

Das Mineral Natriumchlorid (NaCl), unser Kochsalz, besteht aus den beiden Elementen Natrium und Chlor. Ist das Salz in Wasser gelöst, so bewegen sich Natrium und Chlor frei als positiv (Kation) bzw. negativ (Anion) geladene Ionen. Findet durch Wasserentzug eine Kristallisation statt, verbinden sich Natrium- und Chlorionen miteinander, indem sie exakt festgelegte Positionen im Kristallgitter einnehmen. Ihre Bindung basiert dabei auf der Anziehungskraft der einander entgegengesetzten Ladungen. Die systematische Anordnung der Ionen im Kristallinneren spiegelt sich vereinfacht in der äußeren Kristallform wider.

Übrigens: Aufgrund ihrer symmetrischen Eigenschaften werden die Kristallformen insgesamt sieben verschiedenen Systemen zugeordnet. Die Würfel- und die Tetraederformen etwa gehören zum kubischen (würfeligen) Kristallsystem. Kristalle entstehen auch bei der Abkühlung von Magma oder unter hohem Druck und hoher Temperatur im Erdinneren.

Was sagt die Farbe aus?

Die Farbe der Mineralien kann nur selten – wie beim gelben Schwefel – als eindeutiges Merkmal herangezogen werden. Deutlichere Aussagen ermöglicht die Strichfarbe, das heißt die Farbe, die das Mineral beim Streichen über eine Porzellantafel hinterlässt.

Auch der Glanz ist ein wichtiges Hilfsmittel. Hierbei wird u. a. zwischen metallischem Glanz, Diamantglanz, Glasglanz und Fettglanz unterschieden. Weiterhin wird die Transparenz untersucht, denn es gibt sowohl durchsichtige als auch undurchsichtige Mineralien. Einige Mineralien fallen durch ihre magnetischen, fluoreszierenden oder radioaktiven Eigenschaften auf.

Neben der Dichte (oder dem spezifischen Gewicht) eines Minerals sind dessen Spaltbarkeit und die Härte wichtige Unterscheidungsmerkmale. Das spezifische Gewicht eines Minerals gibt sein Gewicht pro Volumeneinheit an (g/cm³). Zerbricht ein Mineral, ergeben sich entweder unregelmäßige Bruchstücke oder Teile mit ebenen und parallelen Oberflächen und Kanten.

Wann sind Mineralien gediegen?

Eine bedeutende Gruppe bilden Elemente in Reinform, die auch gediegene Elemente genannt werden. Dazu gehören Metalle wie Gold, Silber und Kupfer oder Nichtmetalle wie Kohlenstoff und Schwefel.

Weitere Mineralgruppen sind u. a. die Oxide, Silicate, Sulfide, Chloride und Carbonate. Oxide sind Verbindungen mit Sauerstoff, z. B. die Eisenoxide. Silicate weisen siliciumhaltige Verbindungen auf; zu dieser sehr vielfältigen Gruppe gehören viele Edelsteine wie Jade, Smaragd und Aquamarin. Sulfide und Chloride sind Verbindungen mit Schwefel bzw. Chlor. Bei Carbonaten verbinden sich Metallsalze mit Kohlensäure.

Nicht nur reines Gold oder Diamanten gelten als besonders wertvoll. Unter dem Oberbegriff Erze werden Mineralien zusammengefasst, aus denen sich Metalle gewinnen lassen. Viele Erze zählen zu den Oxiden, z. B. Haematit (Fe₂₃) und Magnetit (Fe₃₄); auch Carbonate wie Kupfercarbonat oder Sulfide wie beispielsweise Quecksilbersulfid gehören zu dieser Gruppe. Quecksilbersulfid kennt man auch als Zinnober, der dank seiner ziegelroten Farbe bereits in der Steinzeit als Farbpigment genutzt wurde.

Welche Mineralien bilden Gesteine?

Von den weit über 2000 bekannten Mineralien spielen nur wenige eine bedeutende Rolle als Gesteinsbildner. Einen besonders hohen Anteil am Aufbau der Erdkruste haben Silicate.

Diese Verbindungen aus Sauerstoff und Silicium sind als artenreichste Mineralgruppe zu etwa 90 % am Aufbau der oberen Erdkruste beteiligt. Granit etwa, ein Hauptgestein der Lithosphäre, besteht aus den Silicaten Quarz, Feldspat und Glimmer. Granite sind gelblich, rötlich, grünlich, bläulich oder grau. Die jeweilige Farbe bestimmt der Feldspat als dominierendes Mineral. Die auch in anderen Gesteinen vorkommenden Glimmer sind leicht an ihrer Spaltbarkeit zu erkennen. Bei der Spaltung zerfallen diese Silicate in glänzende kleine Blättchen. Zu den wichtigen gesteinsbildenden Mineralien zählen auch Augite, Hornblende und Olivin.

Was macht Meteorite so wertvoll?

Meteorite, Gesteinsbrocken aus dem Weltraum, unterscheiden sich in ihrer Mineralzusammensetzung von den Erdgesteinen. So sind die auf der Erde verhältnismäßig selten vorkommenden Elemente Titan, Zirkonium und Uran häufig Bestandteile von Meteoriten. In den meisten Fällen weisen sie einen erhöhten Gehalt an Eisen und Nickel auf.

Das Universum ist voller Gesteine. Schon bevor der Mensch in der Lage war, Raumsonden ins Weltall zu schicken und auf dem Mond zu landen, gelangten sie auf die Erde. Kleinere Gesteinsbrocken verglühen in der Atmosphäre und leuchten dabei als Sternschnuppen, größere erreichen als Meteorite die Erde. Da sie mit Wucht aufprallen, hinterlassen sie deutliche Krater, z. B. vor etwa 15 Mio. Jahren das Nördlinger Ries in Bayern.

Was versteht man unter Plutoniten?

Plutonite sind Tiefengesteine, die nach dem römischen Gott der Unterwelt benannt sind. Wenn durch Spalten und Risse Magma aus dem Erdinnern an die Oberfläche tritt, erstarrt es und bildet die Ergussgesteine oder Vulkanite. Ihr häufigster Vertreter ist der dunkle Basalt. Bilden sich die Magmatite unterhalb der Erdoberfläche, so spricht man von Tiefengesteinen oder Plutoniten. Granit ist der häufigste Plutonit.

Übrigens: Bei langsamer Abkühlung innerhalb der Erdkruste wachsen große Kristalle, die den Plutoniten eine grobkörnige Gestalt geben. An der Erdoberfläche hingegen kühlt die Lava, wie das Magma hier genannt wird, wesentlich schneller ab, so dass Vulkanite eine feinkörnige Struktur aufweisen.

Wie wird aus Sand Sandstein?

Ablagerungen von Bruchstücken verwitterter Gesteine, von chemischen Ausfällungen sowie von Resten pflanzlicher und tierischer Lebewesen bilden Schichten, die sich zu neuen Gesteinen, den Sedimentiten, verfestigen. Durch Druckbelastung werden diese Schichten entwässert; es wachsen neue Kristalle, und Bindemittel verkitten das Ganze. Je mehr Schichten sich übereinanderlagern, desto größer wird der Druck auf die tiefer liegenden. Bestehen diese aus Verwitterungsprodukten in Sandkorngröße, lässt die Verfestigung Sandstein entstehen.

Zu den chemischen Sedimentiten zählen Steinsalz und Gips; sie gehen aus der Verdunstung von Meerwasser hervor. Andere Sedimentite bestehen aus Überresten von Pflanzen und Tieren. Kalkstein ist entweder durch die Ausfällung aus Lösungen entstanden oder hat sich aus den Schalen und Skeletten oft winziger Tiere aufgebaut.

Wann werden Steine flüssig?

Bei hohen Temperaturen und hohem Druck in der Erdkruste bilden sich Metamorphite. Unter diesen Bedingungen schmelzen die Gesteine und ändern ihre Struktur. Diese Gesteinsumwandlung wird Metamorphose genannt.

Bei der Kontaktmetamorphose dringt Magma in ein anderes Gestein ein. Die hohe Temperatur lässt das umgebende Gestein teilweise aufschmelzen und in Metamorphite verwandeln. Werden Gesteine durch Zusammendrücken und Verformung umgewandelt, spricht man von Regionalmetamorphose. Typische Metamorphite sind der aus Kalkstein hervorgegangene Marmor sowie Schiefer und Gneise.

Was versteht man unter Mineralien?

Unter dem Begriff Mineralien versteht man sowohl die Elemente in ihrer Reinform als auch ihre chemischen Verbindungen. Ein Mineral ist ein in sich einheitlicher, natürlich entstandener Feststoff. Mineralien besitzen immer dieselbe Zusammensetzung, unabhängig von ihrer Entstehung oder ihrem Fundort.

Gesteine haben eine charakteristische Mischung von Mineralien, die sich aus dem Ursprungsmaterial und den bei der Entstehung herrschenden Bedingungen ergibt. Im Gegensatz zu Mineralien variieren Gesteine in ihrer Zusammensetzung. Eine identische mineralische Zusammensetzung haben Gesteine nur, wenn sie aus einem einzigen Mineral aufgebaut sind.

Die Lithosphäre besteht aus ungefähr 100 chemischen Elementen, dazu gehören Kohlenstoff, Sauerstoff, Schwefel und Eisen. Diese gehen miteinander vielfältige Verbindungen in der Erdkruste ein; in reiner bzw. gediegener Form treten sie dagegen nur selten auf.

Wie sehen Mineralien aus?

Die meisten Mineralien weisen bestimmte Kristallformen auf, das heißt, ihre Atome oder Ionen sind gesetzmäßig angeordnet. Diese Anordnung im Inneren sorgt dafür, dass die Mineralien als mehr oder weniger regelmäßig geformte Kristalle auftreten.

Das Mineral Natriumchlorid (NaCl), unser Kochsalz, besteht aus den beiden Elementen Natrium und Chlor. Ist das Salz in Wasser gelöst, so bewegen sich Natrium und Chlor frei als positiv (Kation) bzw. negativ (Anion) geladene Ionen. Findet durch Wasserentzug eine Kristallisation statt, verbinden sich Natrium- und Chlorionen miteinander, indem sie exakt festgelegte Positionen im Kristallgitter einnehmen. Ihre Bindung basiert dabei auf der Anziehungskraft der einander entgegengesetzten Ladungen. Die systematische Anordnung der Ionen im Kristallinneren spiegelt sich vereinfacht in der äußeren Kristallform wider.

Übrigens: Aufgrund ihrer symmetrischen Eigenschaften werden die Kristallformen insgesamt sieben verschiedenen Systemen zugeordnet. Die Würfel- und die Tetraederformen etwa gehören zum kubischen (würfeligen) Kristallsystem. Kristalle entstehen auch bei der Abkühlung von Magma oder unter hohem Druck und hoher Temperatur im Erdinneren.

Was sagt die Farbe aus?

Die Farbe der Mineralien kann nur selten – wie beim gelben Schwefel – als eindeutiges Merkmal herangezogen werden. Deutlichere Aussagen ermöglicht die Strichfarbe, das heißt die Farbe, die das Mineral beim Streichen über eine Porzellantafel hinterlässt.

Auch der Glanz ist ein wichtiges Hilfsmittel. Hierbei wird u. a. zwischen metallischem Glanz, Diamantglanz, Glasglanz und Fettglanz unterschieden. Weiterhin wird die Transparenz untersucht, denn es gibt sowohl durchsichtige als auch undurchsichtige Mineralien. Einige Mineralien fallen durch ihre magnetischen, fluoreszierenden oder radioaktiven Eigenschaften auf.

Neben der Dichte (oder dem spezifischen Gewicht) eines Minerals sind dessen Spaltbarkeit und die Härte wichtige Unterscheidungsmerkmale. Das spezifische Gewicht eines Minerals gibt sein Gewicht pro Volumeneinheit an (g/cm³). Zerbricht ein Mineral, ergeben sich entweder unregelmäßige Bruchstücke oder Teile mit ebenen und parallelen Oberflächen und Kanten.

Wann sind Mineralien gediegen?

Eine bedeutende Gruppe bilden Elemente in Reinform, die auch gediegene Elemente genannt werden. Dazu gehören Metalle wie Gold, Silber und Kupfer oder Nichtmetalle wie Kohlenstoff und Schwefel.

Weitere Mineralgruppen sind u. a. die Oxide, Silicate, Sulfide, Chloride und Carbonate. Oxide sind Verbindungen mit Sauerstoff, z. B. die Eisenoxide. Silicate weisen siliciumhaltige Verbindungen auf; zu dieser sehr vielfältigen Gruppe gehören viele Edelsteine wie Jade, Smaragd und Aquamarin. Sulfide und Chloride sind Verbindungen mit Schwefel bzw. Chlor. Bei Carbonaten verbinden sich Metallsalze mit Kohlensäure.

Nicht nur reines Gold oder Diamanten gelten als besonders wertvoll. Unter dem Oberbegriff Erze werden Mineralien zusammengefasst, aus denen sich Metalle gewinnen lassen. Viele Erze zählen zu den Oxiden, z. B. Haematit (Fe₂₃) und Magnetit (Fe₃₄); auch Carbonate wie Kupfercarbonat oder Sulfide wie beispielsweise Quecksilbersulfid gehören zu dieser Gruppe. Quecksilbersulfid kennt man auch als Zinnober, der dank seiner ziegelroten Farbe bereits in der Steinzeit als Farbpigment genutzt wurde.

Welche Mineralien bilden Gesteine?

Von den weit über 2000 bekannten Mineralien spielen nur wenige eine bedeutende Rolle als Gesteinsbildner. Einen besonders hohen Anteil am Aufbau der Erdkruste haben Silicate.

Diese Verbindungen aus Sauerstoff und Silicium sind als artenreichste Mineralgruppe zu etwa 90 % am Aufbau der oberen Erdkruste beteiligt. Granit etwa, ein Hauptgestein der Lithosphäre, besteht aus den Silicaten Quarz, Feldspat und Glimmer. Granite sind gelblich, rötlich, grünlich, bläulich oder grau. Die jeweilige Farbe bestimmt der Feldspat als dominierendes Mineral. Die auch in anderen Gesteinen vorkommenden Glimmer sind leicht an ihrer Spaltbarkeit zu erkennen. Bei der Spaltung zerfallen diese Silicate in glänzende kleine Blättchen. Zu den wichtigen gesteinsbildenden Mineralien zählen auch Augite, Hornblende und Olivin.

Was macht Meteorite so wertvoll?

Meteorite, Gesteinsbrocken aus dem Weltraum, unterscheiden sich in ihrer Mineralzusammensetzung von den Erdgesteinen. So sind die auf der Erde verhältnismäßig selten vorkommenden Elemente Titan, Zirkonium und Uran häufig Bestandteile von Meteoriten. In den meisten Fällen weisen sie einen erhöhten Gehalt an Eisen und Nickel auf.

Das Universum ist voller Gesteine. Schon bevor der Mensch in der Lage war, Raumsonden ins Weltall zu schicken und auf dem Mond zu landen, gelangten sie auf die Erde. Kleinere Gesteinsbrocken verglühen in der Atmosphäre und leuchten dabei als Sternschnuppen, größere erreichen als Meteorite die Erde. Da sie mit Wucht aufprallen, hinterlassen sie deutliche Krater, z. B. vor etwa 15 Mio. Jahren das Nördlinger Ries in Bayern.

Was versteht man unter Plutoniten?

Plutonite sind Tiefengesteine, die nach dem römischen Gott der Unterwelt benannt sind. Wenn durch Spalten und Risse Magma aus dem Erdinnern an die Oberfläche tritt, erstarrt es und bildet die Ergussgesteine oder Vulkanite. Ihr häufigster Vertreter ist der dunkle Basalt. Bilden sich die Magmatite unterhalb der Erdoberfläche, so spricht man von Tiefengesteinen oder Plutoniten. Granit ist der häufigste Plutonit.

Übrigens: Bei langsamer Abkühlung innerhalb der Erdkruste wachsen große Kristalle, die den Plutoniten eine grobkörnige Gestalt geben. An der Erdoberfläche hingegen kühlt die Lava, wie das Magma hier genannt wird, wesentlich schneller ab, so dass Vulkanite eine feinkörnige Struktur aufweisen.

Wie wird aus Sand Sandstein?

Ablagerungen von Bruchstücken verwitterter Gesteine, von chemischen Ausfällungen sowie von Resten pflanzlicher und tierischer Lebewesen bilden Schichten, die sich zu neuen Gesteinen, den Sedimentiten, verfestigen. Durch Druckbelastung werden diese Schichten entwässert; es wachsen neue Kristalle, und Bindemittel verkitten das Ganze. Je mehr Schichten sich übereinanderlagern, desto größer wird der Druck auf die tiefer liegenden. Bestehen diese aus Verwitterungsprodukten in Sandkorngröße, lässt die Verfestigung Sandstein entstehen.

Zu den chemischen Sedimentiten zählen Steinsalz und Gips; sie gehen aus der Verdunstung von Meerwasser hervor. Andere Sedimentite bestehen aus Überresten von Pflanzen und Tieren. Kalkstein ist entweder durch die Ausfällung aus Lösungen entstanden oder hat sich aus den Schalen und Skeletten oft winziger Tiere aufgebaut.

Wann werden Steine flüssig?

Bei hohen Temperaturen und hohem Druck in der Erdkruste bilden sich Metamorphite. Unter diesen Bedingungen schmelzen die Gesteine und ändern ihre Struktur. Diese Gesteinsumwandlung wird Metamorphose genannt.

Bei der Kontaktmetamorphose dringt Magma in ein anderes Gestein ein. Die hohe Temperatur lässt das umgebende Gestein teilweise aufschmelzen und in Metamorphite verwandeln. Werden Gesteine durch Zusammendrücken und Verformung umgewandelt, spricht man von Regionalmetamorphose. Typische Metamorphite sind der aus Kalkstein hervorgegangene Marmor sowie Schiefer und Gneise.