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Helle und dunkle Minerale

Alle Gesteine bestehen aus Mineralen. Sie zu erkennen, ist Grundlage jeder Gesteinsbestimmung.
Geologen unterscheiden helle und dunkle Minerale. Für die Gesteinsbestimmung sind die hellen Minerale Quarz und die Feldspäte wichtig, von denen es zwei gibt. Aus diesen drei Mineralen bestehen die meisten magmatischen Steine und ein großer Teil der metamorphen. An die Stelle von Quarz treten in einigen Gesteinen die Feldspatvertreter (Foide).
Die zweite wichtige Gruppe ist die der dunklen Minerale. Das sind vor allem Glimmer, Amphibole und Pyroxene. Hinter jedem Namen steckt eine ganze Mineralfamilie, aber es genügt völlig, wenn Sie die wichtigsten kennen.
Weitere dunkle Minerale, die Sie in den Gesteinen finden werden, sind: Olivin, Granat, Magnetit, Titanit, Epidot und Kalzit. Damit sind schon die für eine Bestimmung wichtigen Minerale genannt. Wenn Sie die erkennen, liegen Sie bei der praktischen Gesteinsbestimmung weit vorn.
Die Unterscheidung in „hell“ und „dunkel“ richtet sich nach der chemischen Zusam-
mensetzung und nicht nach dem Aussehen der Minerale. Quarz und Feldspäte sehen
zwar meistens hell aus, können aber auch sehr kräftig gefärbt sein, trotzdem sind es helle Minerale.
Dunkle Minerale sind zwar meistens wirklich schwarz oder dunkelgrün, aber auch hier gibt es etliche Ausnahmen. Manche Pyroxene sind hell, Olivin ist blassgrün und gehört trotzdem, wie der silbrige Muskovit, zu den dunklen Mineralen.

Spaltbarkeit

Spaltbarkeit ist die Eigenschaft eines Minerals, beim Zerbrechen in Stücke mit einer glatten, ebenen Oberfläche zu zerfallen.
Manche Minerale bilden nur in einer Ebene solche Spaltflächen, manche in zwei und wieder andere sogar in allen drei Richtungen. Mit Ebene sind Breite, Höhe und Tiefe gemeint.

Spaltbarkeit bei Glimmer (hier Biotit)Spaltbarkeit von Feldspat

Glimmer haben z. B. eine sehr gute Spaltbarkeit (linkes Bild). „Sehr gut“ bedeutet, dass die Spaltflächen immer entstehen, wenn man das Mineral zerbricht. „Eine“ Spaltbarkeit heißt, dass die Spaltflächen nur in einer Ebene vorkommen. Im Bild mit dem Glimmer liegt die Spaltbarkeit oben. Vorn und an der Seite, also den beiden anderen Raumebenen, bildet das Mineral keine Spaltflächen und bricht rau.
Feldspäte dagegen (rechts) haben zwei Spaltbarkeiten und bilden Spaltflächen in zwei der drei möglichen Richtungen. Das Spaltstück hat vorn links und vorn rechts eine senkrecht stehende, glatte Spaltfläche. Die raue Bruchfläche, die dritte Richtung, liegt oben.

Es gibt auch Minerale mit drei Spaltbarkeiten. Kalzit ist dafür ein Beispiel. Alle Stücke im Bild sind Spaltstücke, die beim Zerbrechen eines größeren Kalzitkristalls entstanden sind. Alle Spaltstücke haben auf allen Seiten spiegelnde Spaltflächen.

Spaltbarkeit von Kalzit - Calcit

Wie viele Spaltflächen ein Mineral entwickelt, wird von seinem Kristallgitter bestimmt. Wie viele Sie davon erkennen, hängt auch von Ihrer Blickrichtung ab.
Oft stecken die Minerale regellos und in unterschiedlichen Richtungen im Gestein. Das bedeutet, dass immer auch einige mit der rauen, also der „falschen“ Seite nach oben liegen und Sie deshalb keine Spaltfläche sehen, obwohl das Mineral Spaltbarkeit hat. Deshalb sollten Sie jeden Stein langsam bewegen, wenn Sie ihn mit der Lupe untersuchen. Spiegelt ein Mineral, hat es Spaltbarkeit. Suchen Sie sich weitere Exemplare mit gleicher Farbe und untersuchen Sie auch die. Alle Körner mit gleicher Farbe gehören zusammen und sind ein Mineral. (Das ist eine gute Arbeitshypothese, auch wenn es Ausnahmen gibt.)
Finden Sie bei einem Mineral keine einzige Spaltfläche, dann hat das Mineral keine Spaltbarkeit. Davon gibt es mehrere, ein häufiges ist Quarz.

Das reflektierende Mineral auf den beiden folgenden Bildern ist Feldspat. Die Spiegelungen der Spaltflächen erscheinen nur, wenn sie richtig ins Licht gedreht werden.
Feldspat, reflektierendSpaltbarkeit und Reflexion bei Feldspäten
Dabei ist es gleichgültig, ob die Spaltfläche ganz glatt ist oder in sich gestuft wie eine Treppe. Auch wenn die Spaltfläche sich über mehrere Absätze erstreckt, so spiegelt sie in einem Stück - so, wie im linken Bild. Feldspäte sind in Gesteinen häufig und spielen eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung.

Die Spaltbarkeiten wichtiger Minerale im Vergleich:

  • Quarz: Keine Spaltbarkeit, nur muscheliger, unebener Bruch.

  • Glimmer: Eine sehr gute Spaltbarkeit

  • Feldspäte: Zwei gute bis sehr gute Spaltbarkeiten

  • Amphibole: Zwei sehr gute Spaltbarkeiten

  • Pyroxene: Zwei nur mäßig gute Spaltbarkeiten. In Vulkaniten keine Spaltbarkeit.

  • Kalzit: Drei sehr gute Spaltbarkeiten.

  • Feldspatvertreter: Nur mäßige Spaltbarkeit, oft uneben-muscheliger Bruch. Verwechselung mit Quarz möglich.

Glanz:

Minerale werden auch durch den Glanz auf ihren Spaltflächen beschrieben, wobei die Begriffe in der Regel selbsterklärend sind. Häufig sind „Glasglanz“, „Fettglanz“ oder „metallischer Glanz“, letzterer vor allem bei Erzen.

Härte:

Die Härte eines Minerals spielt bei der Bestimmung eine wichtige Rolle. Maßstab ist die Härteskala nach Mohs, die von 1 (mit dem Fingernagel ritzbar) bis 10 (Diamant) reicht. Die Einzelheiten überspringe ich hier, die finden Sie in der Literatur. Im Gelände genügt es, die Härte zu schätzen. Ein Stück gehärteter Stahl ist dafür nützlich. Ihr Taschenmesser ist aus gehärtetem Stahl, eine Nagelfeile oder eine Schere ebenso. Normale Nägel aus dem Baumarkt sind ungeeignet. Es gibt dort auch gehärtete Nägel, was auf der Verpackung extra vermerkt sein muss. Ich benutze zum Prüfen meist eine Nagelfeile, weil man die gut anfassen kann und sie ohnehin vorhanden ist.
Ritzprobe: Setzen Sie die Stahlspitze auf das Mineral und drücken Sie kräftig vom Körper weg. Sie werden vermutlich abrutschen, aber eine Schramme im Tisch ist wirklich besser als eine durchbohrte Hand. Mit der Lupe schauen Sie anschließend nach, ob Sie eine Furche im Mineral hinterlassen haben oder ob nur einen dünnen metallischen Abrieb vom Stahl. Minerale sind etwa bis zur Härte 5 ritzbar.
Mit einer Ritzprobe können Sie ganz leicht Glimmer von Amphibolen unterscheiden und auch weißen Kalkspat von hellen Feldspäten.
Zusammen mit der Lupe und dem Hammer haben Sie jetzt schon (fast) alles beisammen, was Sie im Gelände brauchen. Es fehlt noch die Salzsäure, dazu später mehr.

  

    Helle gesteinsbildende Minerale

Quarz (SiO2)

Jede Gesteinsbestimmung beginnt mit der Suche nach Quarz. Ist er vorhanden, sind automatisch nur noch ganz bestimmte Gesteine in der Auswahl.
Quarz ist leicht zu erkennen, denn seine Bruchfläche ist uneben und rau, manchmal mit muscheligem Bruch. Quarz hat einen typischen Glasglanz oder Fettglanz.

Quarz, Bruch

muschliger Bruch bei QuarzBruchfläche bei Quarz

Zerbricht man einen Quarzkristall, entsteht der typisch muschelige Bruch mit dem Glasglanz. So, wie hier auf den Fotos, sieht Quarz auf Bruchflächen aus.
Das zweite Bestimmungsmerkmal von Quarz ist seine große Härte. Sie können Quarz auch mit gehärtetem Stahl nicht ritzen.

Farbe: Quarz ist oft weißlich, hellgrau oder transparent, er kann aber auch braun, rötlich, schwarz oder blau aussehen. Deshalb ist die Farbe kein verlässliches Kriterium. Sie sind auf die typische Bruchfläche und die hohe Härte angewiesen.

Form: In seltenen Fällen hat Quarz die Chance, ungestört in Hohlräumen zu wachsen. Dann bilden sich idiomorphe, also eigengestaltige Kristalle:

idiomorpher Quarz

In magmatischen Gesteinen sind solche hübschen Quarze die Ausnahme, da es fast nie die nötigen Hohlräume gibt. Meist wird Quarz erst am Ende der Kristallisation ausgeschieden, was bedeutet, dass sich der Quarz einen Platz in den verbliebenen Lücken zwischen den anderen Mineralen suchen muss. Dann hat er keine definierte Form und seine Umrisse werden von den Zwischenräumen der anderen Minerale bestimmt. Solche Nischen nennt man „Zwickel“ und Quarz steckt sehr oft in diesen Zwickeln. Das sieht dann so aus wie auf den beiden folgenden Bildern. Achten Sie auch auf den typischen Glanz, der in der Vergrößerung am besten zu sehen ist. Nach solchen, wie Glas glänzenden und meist hellen Körnern suchen Sie. (Das hellbraune Mineral im Bild ist Feldspat. Quarz kommt praktisch immer zusammen mit Feldspat vor.)

Quarz und Feldspat im Granit
Vergrößerung ohne Beschriftung.

Zwickelmineral Quarz
Vergrößerung ohne Beschriftung.

Hier sind die weißen Quarze (Q) in den Zwickeln besonders anschaulich.
Das Bild zeigt einen polierten Schnitt, auf dem das Gefüge gut zur Geltung kommt. Wegen der Politur fehlt hier der typische Quarzglanz.

Im Bild links unten ist der Quarz milchig-hellblau und auch hier ist der Quarz wieder xenomorph, also fremdgestaltig.

Blauquarzgerundeter Quarz, magmatische Korrosion

In manchen Gesteinen treten die Quarze als Einsprenglinge in einer feinkörnigen Grundmasse auf, so wie hier oben rechts.
Alle rundlichen Gebilde sind Quarze, die, bis auf den großen in der Mitte, beim Zerteilen des Steins quer durchgebrochen sind. Der Quarz in der Mitte hat eine zernarbte Außenseite mit winzigen, rundlichen Strukturen, die von einer beginnenden Aufschmelzung erzählen. Diese kleinen braunen Flecken sind mit Grundmasse gefüllte Löcher, die ins Innere des Quarzes führen. Die Löcher bildeten sich, weil der Kristall anfing, sich wieder aufzulösen. Die umgebende Schmelze füllte diese Löcher, was man auf den Bruchflächen der benachbarten Quarze gut sehen kann. Achten Sie wieder auf den typischen Quarzglanz.

In seltenen Fällen kristallisieren in einer Schmelze die Quarzkristalle vor den Feldspäten. Dann entstehen Quarze mit kantigen Umrissen, die im Querschnitt viereckig oder sechseckig aussehen können oder kleine Pyramiden bilden (Pfeile).

idiomorpher Quarz in einem Rapakiwi, Rapakivi
Vergrößerung ohne Beschriftung.
Das Gestein ist ein Rapakiwi aus Finnland. Im Glazialgeschiebe kann man solche eigengestaltigen Quarze in einigen Rapakiwi-Graniten finden.

Kein Quarz neben Foiden und neben Olivin

Wenn ein Gestein Quarz enthält, dann schließt das einige andere Minerale von vornherein aus. Das sind vor allem Olivin und die Feldspatvertreter (Foide), die nicht neben Quarz vorkommen. Warum ist das so?
Olivin und die Feldspatvertreter bilden sich nur, wenn in einer Schmelze Mangel an SiO2 herrscht. Gäbe es noch verfügbares SiO2, würde statt der Foide richtiger Feldspat entstehen und statt des Olivins ein Pyroxen.
Findet man aber Quarz im Gestein, so zeigt der einen Überschuss an SiO2 an. Erst dann, wenn kein SiO2 mehr in andere Minerale eingebaut werden kann, wird SiO2 ausgeschieden und erst dann erscheint freier Quarz im Gestein.
Weil nun nicht gleichzeitig ein SiO2-Mangel (Feldspatvertreter) und SiO2-Überschuss (sichtbarer Quarz) herrschen kann, gibt es beide Minerale nicht gleichzeitig in einem Gestein.
Die Regel, dass Olivin nicht zusammen mit Quarz vorkommt, gilt für den normalen, gelblichen bis blassgrünen Olivin. Wenn der Olivin aber sehr eisenreich ist („Fayalit“), dann ist er neben Quarz stabil. Fayalit kommt manchmal in dunklen Rapakiwi-Graniten vor.

Zusammenfassung: Quarz kommt in unterschiedlichster Gestalt und in vielen Farben vor, wobei hellgrau bis weiß oder transparent am häufigsten sind. Meist steckt er als spät ausgeschiedenes Mineral zwischen Feldspäten, er kann aber auch rund oder als idiomorpher Einsprengling vorkommen.
Quarz zeichnet sich durch einen auffälligen Glas- bis Fettglanz und eine uneben-muschelige Bruchfläche aus. Um diesen Glanz zu sehen, brauchen Sie eine frische Bruchfläche. Quarz ist so hart, dass Sie ihn nicht ritzen können.

 

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