Mikroskopie • Dr. Krakow Rohstoffe

Siebrückstand d > 125 µm in Gesteinsfüllern

Gesteinsfüller sind pulverförmige Mineralprodukte mit einer Lieferkörnung 0/90 µm. Charakteristisch ist ein feinsandiger Überkornanteil bis d = 200 µm. Gesteinsfüller fallen bei der Aufbereitung von Natursteinen als Koppelprodukte an und werden unter anderem als Magerungsmittel in der Ziegelindustrie eingesetzt. Petrographisch handelt es sich überwiegend um Plutonite und Vulkanite. Mengenmäßig untergeordnet resultieren Gesteinsfüller aus der Aufbereitung metamorpher und sedimentärer Festgesteine.

Plutonite oder Tiefengesteine

sind Kristallisationsprodukte aus silikatischen Schmelzen. Sie nehmen etwa 70 Vol.-% der kontinentalen Erdkruste ein. Plutonite kristallisieren in Erdstockwerken > 5 km Tiefe in großen Magmenkammern bei langsamer Abkühlung aus. Sie weisen meist ein mittel- bis grobkörniges Korngefüge ohne Textureffekte auf. Durch tektonische Hebung und tiefgreifende Erosion gelangen Plutonite meist erst nach Jahrmillionen ihrer Entstehung an die Erdoberfläche. Im Siebrückstand finden sich gebrochene, meist kantengerundete Partikel von idiomorph bis xenomorph kristallisierten Mineralen. Der Schmelzpunkt und die Breite des Sinterintervalls werden im Wesentlichen vom Gehalt an Kieselsäure bestimmt. Für den Einsatz in der Ziegelindustrie sind potenziell von Interesse:

Syenit (alkalireiches Tiefengestein):

Syenit hat meist eine hellgraue oder rötliche Färbung, kann jedoch auch dunkel vorliegen. Das Gefüge ist holokristallin und richtungslos-körnig. Syenit besteht fast ausschließlich aus Alkalifeldspäten (Orthoklas und Mikroklin). Deutlich geringer ist demzufolge der Anteil von natriumreichem bis intermediärem Plagioklas. Quarz fehlt weitgehend. Mafische Minerale wie Biotit, Hornblende, Pyroxen oder Olivin treten nur in geringer Menge auf.

Syenit/Odenwald (Projekt Nr.16KN047110)

Schieferton des Oberkarbon: Westfal-D/Ibbenbürener Scholle (Projekt Nr. 136-T RC)

Syenit/Odenwald (Projekt Nr.16KN047110)

Granit (saures, kieselsäurereiches Tiefengestein):

Leukokrates, mittel- bis grobkörniges massiges Gestein mit überwiegend hellen Gemengteilen, bestehend aus Quarz, Kalifeldspat und Plagioklas (Anorthit < 30 MA %). Zu den mafischen Gemengteilen zählen Muskovit und Biotit, seltener Hornblende, Pyroxen und Turmalin. Akzessorisch können Zirkon, Titanit, Apatit und opake Minerale wie Magnetit und Illmenit auftreten. Das Gefüge ist holokristallin und überwiegend richtungslos körnig ausgebildet. Granitische Magmen bilden sich durch Magmen-Differentiation in der kontinentalen Erdkruste in Richtung auf höhere Kieselsäuregehalte/geringere mafische Gehalte nach dem Schema:

Peridotit – Gabbro – Diorit – Granodiorit – Granit.

Granit ist das typische und am weitesten verbreitete Tiefengestein der kontinentalen Erdkruste. Die Genese ist komplex. Es wird differenziert zwischen: I-Type-Granit = Entstanden durch Aufschmelzung magmatischer Gesteine. S-Type-Granit = Entstanden durch Aufschmelzung sedimentärer Gesteine. A-Type-Granit = Entstanden durch Aufreißen kontinentaler Kruste außerhalb oder postorogen von gebirgsbildenden Prozessen.

Granit/Mittelsudeten (Projekt Nr. 20-004)

Granit/Südostthüringer Schiefergebirge (Projekt Nr. 16KN047110)

Granodiorit (saures, kieselsäurereiches Tiefengestein):

Granodiorit wird ähnlich wie Granit von Quarz, Feldspat und Glimmer dominiert. Die Transformation vom Granit zum Granodiorit erfolgt durch modale Zunahme von Plagioklas gegenüber Kalifeldspat. Mit Erhöhung des Plagioklasanteils nimmt oft auch der Anteil an Biotit, Hornblende und Pyroxen zu. Das Gefüge und die Genese entsprechen weitgehend der von Granit. Es handelt sich um ein mittel- bis grobkörniges, massiges Gestein von weißgrauer bis grauer Farbe.

Granodiorit/Mittelsudeten (Projekt Nr. 20-016)

Diorit (intermediäres Tiefengestein):

Graugrünes, meist fein- bis mittelkörniges mesokrates Gestein von massiger Ausbildung. Bei den hellen Mineralbestandteilen dominiert eindeutig Plagioklas (Anorthit = 30 – 50 MA %). Kalifeldspat und Quarz fehlen meistens oder treten akzessorisch mit Anteilen von unter 5 MA % auf. Mafische Gemengteile sind Hornblende, Pyroxen und Biotit. Das Gefüge ist hypidiomorph-körnig ausgebildet. Bei erhöhtem Quarzanteil wird das Gestein als Quarz-Diorit bezeichnet.

Gabbro (basisches, kieselsäurearmes Tiefengestein):

Melanokrates bis mesokrates mittel- bis grobkörniges, meist massig ausgebildetes Gestein mit Diopsid und Plagioklas (Anorthit = 50 – 90 MA %). Nur in Ausnahmefällen geringe Gehalte an Quarz und Kalifeldspat. Dunkle Minerale sind vor allem Pyroxene. Hornblende und Biotit fehlen. Wenn Olivin auftritt, wird das Gestein als Olivin-Gabbro bezeichnet. Hier dann Übergänge zum Peridotit. Gabbro entsteht vor allem im Bereich mittelozeanischer Rücken durch das langsame Auskristallisieren des aufsteigenden basaltischen Mantelmaterials unterhalb des Ozeanbodens.

Peridotit (ultrabasisches, kieselsäurearmes Tiefengestein):

Holomelanokrates, mittel- bis grobkörniges Gestein, fast ausschließlich bestehend aus monoklinen und orthorhombischen Pyroxen sowie aus Olivin. Akzessorisch treten Chromspinell und Magnetit auf. Feldspäte und andere helle Gemengteile fehlen. Peridotit ist das typische Gestein des Erdmantels. Wegen des extrem hohen Schmelzpunktes (> 1.400 Grad C) gelangen Peridotite meist nur durch plattentektonische Prozesse/Obduktion an die Erdoberfläche. In Gegenwart von Wasser werden magnesiumreiche Minerale in schwarzgrünen Serpentin transformiert. Besteht das Mantelgestein fast ausschließlich aus Olivin wird es als Dunit bezeichnet. Harzburgit repräsentiert einen Dunit mit Beimengungen von Orthopyroxen.

Vulkanite oder Ergussgesteine

sind durch Aufstieg und Intrusion des Magmas bis in den oberflächennahen Schichtverband oder durch Ausfließen und entgasen des Magmas an der Erdoberfläche gekennzeichnet. Sie nehmen etwa 20 Vol.-% der kontinentalen Erdkruste ein. Infolge der schnellen Abkühlung ist das Gefüge der Vulkanite generell feinkörniger als das der Plutonite. Vulkanite weisen häufig ein porphyrisches Gefüge auf, bei dem größer entwickelte Einsprenglinge in einer feinkörnigen, zum Teil auch glasigen Grundmasse eingebettet sind. Die meisten Vulkane fördern neben flüssiger Lava auch festes Material, das explosiv ausgeworfen wird. Diese Lockerstoffe sedimentieren auf der Erdoberfläche als pyroklastische Gesteine. Je nach Korngröße wird zwischen vulkanischen Bomben, Lapilli und Aschen unterschieden. In der keramischen Industrie kommen vorwiegend zum Einsatz:

Rhyolith (saures, kieselsäurereiches Ergussgestein):

Leukokrates, dichtes bis feinkörniges Gestein mit gelegentlichen Einsprenglingen. Rhyolith besteht überwiegend aus Quarz und Feldspat, wobei Alkalifeldspat und Plagioklas in komplementären Anteilen auftreten. Meist helle Gesteinsfarbe wie hellgrau, hellgrün oder hellrot. Nur selten sind dunkle Minerale eingesprengt wie etwa Biotit. Rhyolithische Magmen entstehen durch magmatische Differentiation in besonders dicker Erdkruste unter Kontinenten in Richtung auf höheren Kieselsäuregehalt nach dem Schema:

Tholeiitbasalt – Andesit – Dacit – Rhyodacit – Rhyolith.

Die Grundmasse ist häufig glasig ausgebildet und durch ein Fließgefüge gekennzeichnet. Bei vollständig glasiger Ausbildung wird zwischen Obsidian und blasig-porösem Bimsstein unterschieden. Rhyolith ist das vulkanische Äquivalent vom Granit und entsteht typischerweise im postorogenen Rifting-Stadium.

Rhyolith/Nordpfälzer Bergland (Projekt Nr. 19-010)

Rhyolith/Halle an der Saale (Projekt Nr. 16KN047110)

Andesit (intermediäres Ergussgestein):

Dichtes bis feinkörniges, graues bis rötlichbraunes Gestein mit Plagioklas, Hornblende, Biotit und Pyroxen. Oft auch mit etwas Quarz, Calcit, Hämatit und Magnetit. Die Grundmasse ist häufig glasig und porphyrisch ausgebildet. Andesit ist das vulkanische Äquivalent vom Diorit. Andesit entsteht vor allem im Bereich von Subduktionszonen, Inselbögen und mittelozeanischen Rücken. Es ist das typische Gestein der Orogene. Der Name ist abgeleitet vom 7.500 km langen Gebirgszug der südamerikanischen Anden.

Andesit/Nordpfälzer Bergland (Projekt Nr. 16-004)

Andesit/Flechtinger Höhenzug (Projekt Nr. 20-044)

Basalt (basisches, kieselsäurearmes Ergussgestein):

Melanokrates, dichtes bis mittelkörniges, gelegentlich porphyrisches Gestein von dunkelgrauer bis schwarzer Farbe. Nach dem Chemismus wird zwischen erdalkalireichen Tholeiitbasalten (Plagioklasbasalten) und alkalireichen Alkalibasalten (Olivinbasalten) unterschieden. Hauptgemengteile sind in beiden Fällen Plagioklas und Pyroxen/Augit. Häufig sind Olivin, Ilmenit, Magnetit und Titanomagnetit sowie Hornblende vorhanden. Basalt ist das vulkanische Äquivalent vom Gabbro. Basalt entsteht bei der Aufschmelzung des Erdmantels, bevorzugt an mittelatlantischen Rücken. Untergeordnet im plattentektonischen Rifting-Stadium an kontinentalen tektonischen Gräben wie im Leintalgraben oder der Hessischen Senke.

Basalt/Mittelsudeten (Projekt Nr. 20-010)

Basalt/Niedersächsisches Bergland (Projekt Nr. 16KN047110)

Diabas (basisches, kieselsäurearmes Ergussgestein):

Durch Anchimetamorphose sekundär umgewandelte Tholeiitbasalte werden als Diabase, Paläobasalte oder Grünsteine bezeichnet. Es handelt sich überwiegend um dunkelgrüne, dichte bis mittelkörnige, selten auch porphyrische Gesteine. Durch Mineralumwandlungen ist Plagioklas mehr oder weniger in Albit und Calcit übergegangen, wobei der Calcitgehalt über 20 MA % betragen kann. Klinopyroxene sind partiell oder vollständig in Amphibole oder Chlorit transformiert. Dabei können die Chloritgehalte bis zu 50 MA % betragen.

Diabas/Oberharz (Projekt Nr. 16KN047110)

Diabas/Fichtelgebirge (Projekt Nr. 16KN047110)

Tuff (pyroklastisches Ergussgestein):

Unter Wassereinfluss verfestigten sich staubfeine bis sandige Aschen zu Tuff. Per Definition bestehen Tuffe zu > 75 MA % aus pyroklastischem Material aller Korngrößen. Lithischer Tuff besteht überwiegend aus Gesteinsfragmenten. Kristalltuff überwiegend aus Einzelkristallen.Vitrischer Tuff überwiegend aus Bims und Glasfragmenten. Stark aufgeblähte, hochporöse und glasig erstarrte Lavafetzen werden als Bimssteine bezeichnet. In der Regel ist die Entstehung hochporöser Auswurfprodukte mit rhyolithischen Magmen korreliert.

Lithischer Tuff/Flechtinger Höhenzug (Projekt Nr. 20-044)

Kristall-Tuff/Eifel (Projekt Nr. 18-036)

Umwandlungsgesteine oder Metamorphite

sind Produkte der Gesteinsmetamorphose, die in tieferen Erdschichten unter erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur stattfindet. Es handelt sich um eine mineralogische und strukturelle Umbildung von Gesteinen unter Beibehaltung des festen Zustandes. Metamorphe Gesteine können aus magmatischen oder sedimentären Gesteinen entstehen. Charakteristisch ist eine Einregelung der Minerale, die vielfach visuell in einer Schieferung oder Bänderung erkennbar ist. Eine besondere Art der Gesteinstransformation ist die Hochtemperatur-Niedrigdruck-Metamorphose beim Kontakt mit magmatischen Schmelzen und hydrothermalen Lösungen (Kontaktmetamorphose).

Amphibolit (Metamorphit):

Meist graue bis dunkelgrüne Gesteine mit fein- bis mittelkörniger Struktur. Amphibolite entstehen überwiegend aus Basalten, Andesiten und Gabbros. Hauptminerale sind Amphibole/Hornblende, Glimmer und Feldspäte/Plagioklas. Die Genese erfolgt unter hohen Druck-/Temperaturbedingungen bei der Gebirgsbildung in Subduktionszonen. Amphibolite treten meist als Einlagerungen in Gneisen und Glimmerschiefern auf.

Amphibolit/Mittelsudeten (Projekt Nr. 18-059)

Gneis (Metamorphit):

Mittel- bis grobkörniges körnig-flaseriges oder lagiges Gestein, das überwiegend aus hellen Gemengteilen besteht. Hauptminerale sind Feldspäte sowie > 20 MA % Quarz und 10 – 50 MA % Phyllosilikate vor allem Muskovit und Biotit. Gneise können aus magmatischen oder sedimentären Ausgangsprodukten gebildet worden sein. Durch partielle Aufschmelzung können bei hohen Temperaturen fließende Übergänge zu granitähnlichen Gesteinen entstehen.

Pyllitschiefer (Metamorphit):

Dünnschiefrig-blättriges Gestein, dessen Schichtsilikate in der Schieferungsebene als zusammenhängender Seidenglanzüberzug erscheinen. Hauptminerale sind feinschuppige Hellglimmer/Serizit und Chlorit sowie Quarz. Daneben kommen Feldspäte und Biotit vor. Phyllite entstehen durch Metamorphose von Tonsteinen, Schiefertonen und Tonschiefern. Übergänge zu Quarzphylliten und kristallinen Schiefern.

Phyllitschiefer/Thüringisches Schiefergebirge (Projekt Nr. 120-U RC)

Phyllitschiefer/Ostsudeten (Projekt Nr. 004-W RC)

Quarzit (Metamorphit):

Meist weißgraue bis weiße, fein- bis mittelkörnige Gesteine, entstanden durch Umwandlung aus Sandstein bei der Regionalmetamorphose. Quarzite bestehen meist aus reinem Quarz. Charakteristisch ist die Korn-an-Korn-Bindung der Quarze. In Füllern können jedoch auch größere Mengen an Phyllosilikaten enthalten sein. Dabei handelt es sich meist um Muskovit, Serizit und Kaolinit.

Quarzit/Hunsrück (Projekt Nr. 16KN047110)

Sedimentgesteine

entstehen durch Verwitterung, Transport, Erosion und Sedimentation sowie durch nachträgliche diagenetische Verfestigung. Sedimente sind typische Produkte des exogenen Gesteinskreislaufes. Je nach Art der Ablagerung wird zwischen klastischen, chemischen und biogenen Sedimenten unterschieden. Aus der Reihe der sedimentären Gesteinsfüller sind für die Ziegelindustrie vor allem von Interesse:

Grauwacke (klastisches Sedimentgestein):

Graue bis graugrüne, zum Teil auch rötliche Gesteine mit Gehalten an Quarz, Feldspat und Gesteinsbruchstücken. Als Nebengemengteile kommen Karbonate und Tonsubstanz in Form von Glimmer und Chlorit vor. Grauwacken werden auch als unreine oder schlecht sortierte Sandsteine bezeichnet. Sie repräsentieren typische Flyschsedimente und entstehen im Zuge der Gebirgsbildung aus submarinen Trübeströmen/Turbiditen.

Grauwacke/Sauerland (Projekt Nr. 16KN047110)

Kalk-/Mergelstein (chemisches bis klastisches Sedimentgestein):

Kalksteine bestehen überwiegend aus chemisch gefälltem Calcit in Form von Schalen und Skelettresten von Meeresorganismen wie etwa Korallen und Muscheln. Daneben auch aus feinkörnigen, klastisch sedimentierten Zerstörungsprodukten ehemaliger Riffkalkkomplexe. Hier dann häufig unter Beteiligung von gelöstem und wiederausgefälltem Calcit. Vielfach haben Kalksteine Beimengungen von Ton, die mit fließenden Übergängen zu Kalkmergelsteinen, Mergelsteinen und klastisch dominierten Tonmergelsteinen überleiten. Bei der Verwendung derartiger Gesteinsfüller muss sicher gewährleistet sein, dass der Überkornanteil möglichst gering ist und dass kein sprengfähiger Kalk im Füller enthalten ist.

Siebrückstand d > 125 µm in Tongesteinen