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GESTEINSKUNDE

Granit

In diesem Anschliff ist die mineralogische Zusammensetzung des Granits gut zu erkennen: Quarz erscheint dunkelgrau, Feldspat hellgrau und Biotit schwarz.

Granit, magmatisches Gestein (Plutonit) mit richtungslos-körniger Struktur. Es setzt sich aus Feldspat (meist Alkalifeldspat und Plagioklas), Quarz und Glimmer (Biotit oder Muskovit) sowie kleinen Anteilen weiterer Minerale wie Hornblende, Augit, Zirkon, Apatit, Magnetit, Ilmenit und Titanit zusammen.

Granit ist hell, meist grau oder leicht rötlich, gelblich oder bräunlich, und durch die dunklen Biotite meist deutlich gesprenkelt. Die Feldspäte sind manchmal in großen Kristallen eingesprengt, man spricht dann in Anlehnung an vulkanische Gesteine etwas irreführend von einer „porphyrischen” Struktur. Granit ist wegen seines Kieselsäuregehaltes ein saures Tiefengestein. Er erstarrt in größeren Tiefen (mehr als ein Kilometer) der Erdkruste aus einem intrudierenden Magma bei etwa 700 °C. Für die Entstehung dieses Magmas wiederum sind zwei Vorstellungen möglich: die eines primären Magmas, das sich ähnlich wie die vulkanischen Magmen bildet (allerdings nicht wie dort aus Mantelmaterial, sondern aus aufgeschmolzenem Krustenmaterial), und aus dessen Schmelze durch Kristallisationsdifferentiation verschiedene Magmen entstehen (erst Gabbro, dann Diorit, schließlich Granit); oder die eines sekundären Magmas, das sich wie die Metamorphite aus in tieferen Krustenteilen aufgeschmolzenen Gesteinen (z. B. Anatexis) oder durch Umwandlung von Gesteinen (z. B. Metasomatose) bildet; dieser Prozess heißt Granitisation oder Granitisierung. Das Granitmagma erstarrt in einem Pluton. Von diesem können Gänge mit feinkörnigem Aplit oder grobkörnigem Pegmatit ausstrahlen. Durch die langsame Auskristallisation entsteht das grobkörnige Gefüge des Granits. Tiefengesteine können nur durch spätere tektonische Hebungsvorgänge (Gebirgsbildungen) und Abtragung der überlagernden Gesteinspakete an die Erdoberfläche gelangen. Granit gehört zu den verbreitetsten Gesteinen der kontinentalen Erdkruste. Sein Anteil an den Tiefengesteinen beträgt mehr als 90 Prozent. Ähnliche Gesteine sind Granodiorit, Tonalit (z. B. im Adamello) und der Rapakivi (z. B. in Finnland).

Eine Besonderheit des Granits sind seine vielfältigen, charakteristischen Verwitterungsformen. Durch sich mehr oder weniger senkrecht schneidende Klüfte wird das Gestein in Quader zerlegt. Bei frei stehenden Felsen werden die Quader durch die Verwitterung langsam abgerundet, und es entstehen die kissenartigen Blöcke der so genannten Wollsackverwitterung. Derartige Felsen finden sich z. B. im Bayerischen Wald. Dort sind auf Gipfeln (z. B. Lusen) und an Hängen auch die Block- oder Felsenmeere zu beobachten, wo sich die bei der flächenhaften Verwitterung entstandenen Blöcke in wirren Haufen angesammelt haben, während das feinere Material weggespült worden ist. Eine Verwitterungsform von Granitfelsen mit Löchern und skurrilen Formen sind die Tafoni, wie sie in warm-feuchten Klimaten, z. B. auf Sardinien und Korsika, entstehen. Durch die tiefgründige Verwitterung von Graniten in warmen Klimaten (in den ostbayerischen Kristallingebieten vor allem während des Tertiärs) enstehen Kaolinerden, ein wichtiger Rohstoff für die Porzellanindustrie.

Die Dichte von Granit beträgt 2,63 bis 2,75. Seine Bruchfestigkeit reicht je nach Varietät von 1 050 bis 14 000 Kilogramm pro Quadratzentimeter. Granit hat eine höhere Festigkeit als Sandstein, Kalkstein und Marmor und ist daher schwierig abzubauen. Granit ist ein gutes Baumaterial, da er durch seinen Quarzgehalt hart und äußerst widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse ist. In Deutschland ist Granit vor allem in geologisch älteren Gebirgen zu finden, z. B. im Schwarzwald oder im Bayerischen Wald. Dort sind die Plutonite während der variszischen Gebirgsbildung, also im jüngeren Paläozoikum, aufgedrungen. Der Granit bildet dort das so genannte Grundgebirge, dessen Morphologie durch weiche, gerundete Formen gekennzeichnet ist. In den Zentralalpen kann er auch jüngeren Datums (Tertiär) sein.

Gneis

Gneis, mittel- bis grobkörniges Metamorphit mit deutlicher Schieferung und zum Teil gebänderter oder lagiger Parallelstruktur. Gneis gehört zu den typischen Gesteinen der Regionalmetamorphose. Die Metamorphose vieler magmatischer und sedimentärer Gesteine führt zu Strukturen, in denen Lagen vorwiegend aus Quarz und Feldspat mit Lagen vorwiegend aus dunklen Mineralien wie Biotit abwechseln. Gneis enthält mindestens 20 Prozent Feldspat (im Unterschied zum Glimmerschiefer, der weniger enthält). Weitere mögliche Bestandteile sind Muskovit, Hornblende, Cordierit, Granat, Sillimanit. Die Gneise sind meist hell und bräunlich, grau oder rötlich gefärbt. Sie werden nach dem Gestein benannt, aus dem sie entstanden sind (wie Granit-Gneis oder Diorit-Gneis), oder nach dem Mineral, an dem das Gestein besonders reich ist (wie Biotit-Gneis und Hornblende-Gneis), oder nach seinem Gefüge (wie Augengneis oder Flasergneis). Bei magmatischen Ausgangsgesteinen spricht man von Orthogneis, bei sedimentären Ausgangsgesteinen von Paragneis. In Deutschland besteht das so genannte Grundgebirge teilweise aus Gneis, so im Schwarzwald und im Bayerischen Wald. Auch in den Kristallingebieten der Zentralalpen ist Gneis ein häufiges Gestein.

Marmor

In den Steinbrüchen der Apuanischen Alpen werden Marmorsorten gewonnen, die im Bauhandel sehr begehrt sind.

Marmor, mittel- bis grobkörniges Gestein, das bei der Metamorphose von Kalkstein entsteht. Hauptbestandteil (bis 99 Prozent) ist Calcit. Durch Fremdbestandteile, die das Gestein bei der Metamorphose aufnimmt, erscheint es braun, gelb, rot, grün, grau oder schwarz gefärbt und weist zum Teil eine Marmorierung auf. Reiner Marmor ist weiß und relativ selten. Die große Lichtdurchlässigkeit verleiht manchen Sorten einen typischen Schimmer. Marmor lässt sich polieren und findet vor allem als Bau- und Bildhauermaterial Verwendung. In der Bauwirtschaft und im Handel wird der Begriff auf alle Kalksteine ausgedehnt, die polierfähig sind. In der Antike wurde in den Steinbrüchen des Berges Pentelikon in Attika der berühmte pentelische Marmor gebrochen, den Bildhauer wie Phidias und Praxiteles benutzten. Der ebenfalls von Bildhauern und Architekten der griechischen Antike verwendete parische Marmor stammt aus den Brüchen am Berg Parpessa auf der griechischen Insel Paros. Carrara-Marmor wird in der Umgebung von Carrara, Massa und Serravezza in Italien gebrochen und schon in Rom zur Zeit Kaiser Augustus’ zu Bauzwecken verwendet (siehe Elgin Marbles).

Basalt

Basalt ist das häufigste Vulkangestein. Er erstarrt oft in schönen, polyedrischen Säulen.

Basalt, das verbreitetste vulkanische Gestein. Basalt ist ein feinkörniges, dichtes und dunkles, graues bis schwarzes Gestein. Es enthält Feldspäte, vor allem Plagioklas, aber auch Alkalifeldspäte, Quarz und Foide oder Feldspatvertreter (das sind Minerale, die in silikatarmen, basischen Magmen die „Feldspäte vertreten”); Nebengemengteile sind Hornblende, Pyroxene, Biotit, Olivin, Magnetit, Ilmenit und Apatit. Basalt sondert oft bei der Erstarrung der Lava schöne polyedrische Säulen ab, die senkrecht zur Abkühlungsfläche stehen. Er bildet Kuppen und mächtige Decken und Plateaus (siehe Trapp). Basalt ist ein besonders zähes und wetterfestes Gestein, es wird zu Gleisschotter und Splitt verarbeitet. Basalt kommt in Deutschland u. a. im Siebengebirge, Westerwald, Vogelsberg und in der Rhön vor. Größere Vorkommen (Plateaubasalte) finden sich in Indien, Sibirien, Südafrika und auf Island. Basalt baut auch die mittelozeanischen Rücken auf (siehe Plattentektonik).

Porphyr

Porphyr (griechisch porphyros: purpur), ursprünglich Bezeichnung für ein in Ägypten gefundenes Gestein, das markante, in eine rote oder purpurne Matrix eingelagerte Feldspatkristalle besaß. Heute bezeichnet man damit allgemein ein Eruptivgestein, das große, gut ausgebildete, in einer feinkörnigen Masse eingebettete Kristalle besitzt. Die feinkörnige Matrix nennt man Grundmasse und die größeren Kristalle Einsprenglinge.

Sandstein

In Deutschland findet man selten so schön herausgewitterte Sandsteine wie diese Felsen in Arizona. Die Kreuz- oder Schrägschichtung ist häufig in Sandsteinen zu beobachten. Sie entsteht bei der Ablagerung in Dünen, in Flüssen oder in der Flachsee.

Sandstein, grobkörniges Sedimentgestein, das aus Quarzsand entsteht und durch die Verkittung der Sandkörner verfestigt ist. Bindemittel können Quarz, Calciumcarbonat oder Eisenoxid sein. Die Farbe des Steines hängt weitgehend von dem Bindemittel ab. Eisenoxid führt zu einer roten oder rotbraunen, andere Bindestoffe zu einer weißen, gelblichen oder grauen Farbe. Sandstein ist nicht nur ein natürlicher Speicher für Öl- und Erdgasvorkommen, sondern wird auch als Baumaterial und für die Herstellung von Schleif- und Mahlsteinen verwendet.

Tuff

Tuff, verfestigtes vulkanisches Auswurfmaterial bis zur Größe der Lapilli. Tuffe stehen in enger Beziehung zu Lava, da sie gleichzeitig mit dieser aus dem Krater ausgeworfen werden. Entsprechend bestehen zwischen Lava, Tuff und den aus Tuff und Sedimenten gebildeten Tuffiten Übergänge. Nach der Zusammensetzung lassen sich verschiedene Tuffarten unterscheiden. Im Agglomerattuff wurden größere Lapilli verbacken, während Aschentuff und Staubtuff aus vulkanischer Asche bzw. sehr feiner Asche bestehen. Wurde der Tuff aus Glut, Bruchstücken von Gläsern oder Kristallen gebildet, spricht man vom Gluttuff, Glastuff bzw. Kristalltuff. Wurde das Material unmittelbar nach dem Auswurf durch eigene Wärme verschmolzen, bildet sich Schweißtuff.

Osterinsel (Chile), Gigantische Tuff- Statuen wachen über die Inseln westlich der Küste Südamerikas.

Quarzit

Bergkristall, diese Stufe zeigt schön ausgebildete Quarzkristalle.

Quarzit, weitverbreitetes Gestein, fast ausschließlich aus Quarz bestehend. Als Quarzit werden sowohl verfestigte, dichte Sandsteine als auch metamorphe Sandsteine bezeichnet. An Beimengungen anderer Minerale finden sich Feldspat, Glimmer, Rutil, Turmalin, Magnetit und Zirkon. Quarzit ist meist massig und ungeschiefert, nur wenn er Glimmer enthält, kann er eine leichte Schieferung zeigen. Er kommt vor allem in kambrischen und präkambrischen Formationen vor.

Schiefer

Als Schiefer werden alle durch Schieferungsflächen gegliederten Gesteine bezeichnet. Zu den verbreitetsten Formen gehört der Tonschiefer.

Schiefer, im weiteren Sinn Bezeichnung für ein Gestein, das in dünne Platten gespalten werden kann. Die Flächen entsprechen dabei den Schichtflächen. Es gibt verschiedene Arten von Schiefer, so z. B. den Ölschiefer, den Kupferschiefer und den Mergelschiefer. Entsprechend der Lage der einzelnen Schichten wird zwischen einer Transversalschieferung (wenn die Schichten nicht parallel zur Schichtung liegen) und einer Parallelschieferung (wenn die Schichten parallel zur Schichtung verlaufen) sprechen. Im engeren Sinne bezeichnet der Begriff Schiefer kristalline Schiefer, die eine Hauptgruppe der Metamorphite bilden, sowie die so genannten Tonschiefer, die zum Teil durch Diagenese, zum Teil aber auch durch Metamorphose entstanden.