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Plastische Tone

Replastifizierte paläozoische/mesozoische Tongesteine sowie känozoische Tone und Kaoline sind unverzichtbare Basisrohstoffe der Ziegelindustrie. Sie ermöglichen die plastische Formgebung ebenso wie den effektiven Sinterprozess.

Nach mineralogischer Definition sind Tone klastische Sedimente mit einer medianen Korngröße von d < 2 µm. Sie entstehen durch Verwitterung, Erosion, Transport und Sedimentation. Wichtige Eigenschaften plastischer Tone werden von der Korngrößenverteilung, speziell von Art und Anteil der Tonminerale gesteuert.

Darstellung der Korngrößenverteilung von plastischen Tonen nach WINKLER (1954) & STEIN (1982)
Darstellung der Korngrößenverteilung von plastischen Tonen nach WINKLER (1954) & STEIN (1982)

Daneben bestimmen unplastische und gröbere Komponenten wie Quarz und Feldspat das keramische Verhalten und den Abmagerungseffekt. Karbonate und färbende Oxide wie Eisen, Mangan und Titan bestimmen nach Anteil und Oxidationszustand die Brennfarben der Tone.

Die meisten Tonminerale bilden planare Kristalle mit plättchenförmiger Struktur und zählen zur Klasse der Phyllosilikate. Tonminerale entstehen vorwiegend durch Verwitterung feldspatreicher Gesteine in tropischen Klimazonen. Das Hauptbildungsmilieu liegt damit auf dem Festland, bevorzugt in der äquatorialen Waldzone. Hier kann die Verwitterungszone mehrere Hundert Meter mächtig werden.

Tonmineralzonen und Tiefgang der Verwitterung (umgezeichnet nach Brinkmann, R. 1980)
Tonmineralzonen und Tiefgang der Verwitterung (umgezeichnet nach Brinkmann, R. 1980)

Hohe Niederschläge und niedrige pH-Werte begünstigen den hydrolytischen Zersatz der Ausgangsgesteine und damit die Entstehung der Tonminerale als Verwitterungsneubildungen. Der Prozess ist durch Abfuhr von Kieselsäure und Kalium sowie durch relative Anreicherung von Aluminiumoxid und durch Aufnahme von OH-Baugruppen gekennzeichnet.

Die Verwitterungsdecken der Festländer werden durch Wasser, Wind oder Eis abgetragen. Jährlich werden etwa 16 Mrd. Tonnen partikuläres Sedimentmaterial über Flüsse ins Meer verfrachtet. Dazu kommen jährlich noch rund 4 Mrd. Tonnen gelöste mit dem Flusswasser zugeführte Substanzen. Über Windströmungen erreichen pro Jahr rund 1,8 Mrd. Tonnen Staub aus den Wüstengebieten die Ozeane.

Aktueller Sedimentaustrag und Suspensionsfrachten der Erde (umgezeichnet nach Gaupp, R. 2005)
Aktueller Sedimentaustrag und Suspensionsfrachten der Erde (umgezeichnet nach Gaupp, R. 2005)

Nach dem Transport werden die Tonminerale zusammen mit resistenten Verwitterungsresten abgelagert. Hierbei handelt es sich meist um Quarz, Feldspat, Glimmer und Gesteinsfragmente, die sich im Siebrückstand der Tone wiederfinden. Die Ablagerung kann in verschiedenen Sedimentationsräumen auf dem Festland, auf dem Schelf oder im Meer erfolgen.

Koinzidenz der Kaolinitverteilung mit den Klimazonen der Erde (umgezeichnet nach Füchtbauer, H. 1988)
Koinzidenz der Kaolinitverteilung mit den Klimazonen der Erde (umgezeichnet nach Füchtbauer, H. 1988)

Bei aridem Klima werden in sporadischen Seen und in flachen Meeresbecken Karbonate und Sulfate ausgefällt, die als chemische Sedimente in den terrigenen Tonschlamm gelangen. Im frischen Tonsediment können sich Glaukonit und Konkretionen von Pyrit/Markasit, Calcit und Siderit bilden. Über eingeschwemmte Landpflanzen und Mikroorganismen der Meere wird organischer Kohlenstoff eingetragen. Euxinische Verhältnisse in ruhigem Wasser verhindern den Abbau der organischen Substanz.

 

 

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