Geologie

ZHAW UI15 HS15 Modulprüfung Geologie

ZHAW UI15 HS15 Modulprüfung Geologie


L. W.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Geologie auf Universitätsniveau, mit Fokus auf Gesteine, Mineralien und geologische Prozesse. Sie decken Themen wie Gesteinskreisläufe, Sedimentite, Metamorphose und vulkanische Aktivitäten ab, einschließlich spezifischer Gesteinsarten wie Gneis, Schiefer und Marmor. Ideal für Studierende und Geologie-Enthusiasten, die ihr Verständnis der Erdformationen und mineralogischen Zusammensetzungen vertiefen möchten.
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Langue
Allemand
Catégorie
Histoire naturelle
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
16.01.2016 / 03.07.2019

Cartes-fiches

Gefüge der Steine

Umfasst:

Struktur (Korngrösse, Kornform)

Textur (räumliche Anordnung der Komponente)

Ermöglicht Gesteinsbeschreibung und dessen Bestimmung

Struktur

Äussere Gestalt der eingewachsenen Mineralkörper

  • Kornform: idiomorph, xenomorph (Magmatite und Metamorphite, Sedimente of abgerundet; Abfolge des Erstarrens des Gesteins bestimmt Kornform)

 

  • Korngrösse: grobkörnig, mittelkörnig, feinkörnig 

Idiomorphie

(=eingestaltig)

  • geradlinige Kornbegrenzungsform (Magmatische Gesteine: unbehindertes Kristallwachstum in  Flüssigkeit oder Schmelze)

Abfolge der Erstarrung des Gesteins entscheiden ob idiomorph oder xenomorph 

 

Xenomorphie

(fremdgestaltig)

  • Gegenseitige Wachstumsbehinderung der Kristalle (verdträngte Mineralien durch bereits gewachsene Kristalle 
  • Ausscheidungsreihenfolge, Abkühlungsbedingungen, Transportwege = Bildungsgeschichte des Gesteins abschätzbar

Abfolge des Erstarrens eines Gesteins bestimmt ob Mineral idiomorph/ xenomorph

Korngrösse

  • Grobkörnig
  • Mittelkörnig
  • Feinkörnig

Bei Klastischen Sedimenten: ungleich grosse Komponenten (Chaotische Ablagerunsvorgänge)

  • Porphyrische Struktur: ungleichgrosse Korngrössen

Textur

(räumliche Anorndung der Komponenten/ Gesteinsgemengeteile im Raum)

Orientierung der Textur:

  • Isotrop (richtungsunabhängig)
  • Anisotrop (richtungsabhängig)

Verteilung der Mineralbestandteile

  • Homogen 
  • Inhomogen 

Raumerfüllung eines Gesteins

  • Porös (Vulkanite, Pyroklastika)
  • Kompakt (Metamorphite)

 

Anisotropie

(=richtungsabhängige Orientierung des Minerals im Gestein)

  • Schichtung
  • Schieferung

Lässt auf Orientierung der Kräfte Schliessen

  • Metamorphite unter zielgerichteter Einwirkung: Schieferung

Verteilung der Mineralbestandteile

 

  • Homogen
  • Inhomogen (Sedimentiten: Lagige Inhomogenitäten durch Materialwechsel und Korngrössenwechsel = Schichtung)

  Magmatite

= Produkte von Abkühlung und Erstarrung von Magma

  • Plutonite 
  • Vulkanite

Plutonite

= Produkt aus in der Erdkruste erstarrtem Magma

Synonyme: 

  • Tiefengestein
  • Intrusivgestein

Gefüge

Struktur

  • grobkörnig (langsames Entstehen im Erdinneren)
  • xenomorphes oder idiomorphes Kristallwachstum

Textur

  • Richtungsunabhängige Orientierung der Mineralien (Isotropie) 
  • Keine Hohlräume
  • geringes Porenvolumen
  • Kompaktes Gestein

 

 

Vulkanite

= Produkt aus der raschen Abkühlung/ Erstarrung der Lava an der Erdoberfläche

oder wenig unterhalb der Oberfläche als Ganggestein (Magma).

Unterscheidung von

  • Ergussgestein (Verfestigung von Lava an der Erdoberfläche oder in geringer Tiefe erstarrte Schmelzmassen) 
  • Pyroklastischem Gestein (Deposition und Ablagerung von den Vulkanen ausgeworfenen Lockermaterials)

 

Synonyme:

  • Effusivgestein
  • Extrusivgestein
  • Erruptivgestein

Gefüge:

  • feinkörnig bis glasig = Matrix (infolge rascher Abkühlung an der Oberfläche) 
  • Porphyrische Struktur: kleine Einzelkristalle, von Auge kaum wahrnembar

Bsp.:

  • wichtigste Vulkanite: Rhyolith, Andesit, Basalt
  • Trachyt, Pikrit

Kieselsäuregehalt der Magmatite

Sauer:

  • hell gefärbt
  • Hoher Kieselsäuregehalt
  • geringer Fe-,Ma-Gehalt
  • Hoher Anteil an Felsichen Mineralien
  • Bsp.: Granit, Rhyolith

Intermediär:

  • Bsp.: Diorit, Andesit

Basisch:

Hoher Anteil an:

  • Pyroxin, Olivin
  • Ma, Fe
  • Hoher Anteil an mafischen Mineralien

Dunkle Farbe, Geringer Säureanteil

Ultrabasisch:

  • Sehr hoher Anteil an Mafischen Mineralien
  • Bsp.: Harzburgit, Pyroxenite (**)

 

Unterschied Mafische Mineralien / Felsische Mineralien

Mafische Mineralien: kristallisieren bei höheren Temp. (Kristallisation während der Abkühlung einers Schmelze

Felsische Mineralien: Spätere Kristallisation als MM

Mafische Mineralien

  • Hoher Ma-, Fe-Gehalt
  • Vorwiegend in Magmatiten enthalten
  • Färbung: Je mehr Eisen in den Mineralen enthalten, desto dunkler; je mehr Magnesium, desto heller bis Durchsichtigkeit

Bsp.:  Glimmer, Amphibole, Pyroxene, Olivin, opake Minerale (Erzminerale), Epidot, Granate, Melilith und 

Felsische Mineralien

Zusammensetzung aus den Wörtern Feldspat und Silikat

  • meist helle Färbung (tellt jedoch kein hinreichendes Identifikationsmerkmal)
  • Gesteine mit hohem Anteil an felsischen Mineralien: sauer

 

Gleiche chemische Zusammensetzung von Plutoniten und Vulkaniten

= Unterschiedliches Aussehen: unterschiedliche Gesteinsbezeichnungen 

Bsp.: 

  • Plutonite: Basalt, Gabbro
  • Vulkanite: Rhyolith, Granit

Schmelztemperaturen von Gesteinen

  • Hoher Wassergehalt: Senkt Schmelztemperatur erheblich (wasserreiche Sedimentite haben einen tieferen Schmelzpunkt als wasserfreie Plutonite bspw.)
  • Druck: Schmelztemperaturen steigen mit zunehmendem Druck (in grosser Tiefe herrschen höhere Drücke = höhere Temp. für Gesteinsschmelze als an der Erdoberfläche bei Normaldruck

Ausfällungstemperatur bei Mineralen 

Ausfällung bei hoher Temperatur (1000-1200 grad Celsius):

  • Olivin, Pyroxen

Bei niedriger Temperatur (650-700 grad Celsius):

  • Orthoklas, Quarz

 

Schmelzdiagramm der Olivine

Olivine: bestehen aus unterschiedlichen Anteilen der Mineralien Forsterit Mg2 [SiO4] und Fayalit  Fe2 [SiO4]

  • Mischungsverhältnis bestimmt Schmelzpunkt/Erstarrungspunkt bzw. den Unterschied zwischen den Mischmineralien 
  • Liquiduskurve: Begrenzung zwischen dem geschmolzenen Bereich und jenem Bereich („Gleichgewichts-Kris-
    tallistations-Schmelze“), in dem Schmelze und Kristalle koexistieren können
  • Unterhalb der Soliduskurve: Material starr/erstarrt
  • Bei etwa 1650°C, 1550°C und 1430°C (Punkte Y1, Y2, Y3): Mischkristalle werden ausgeschieden (fraktionierte Kristallisation)
  • Bei 1205°C: Alle Olivine erstarrt,  
    Mischkristalle setzen sich an den Wänden und am Boden der Magmakammer ab

 

Magmatische Differentiation

Differentiation: Die Ausscheidung von Kristallen von der Schmelze

Magmatische Differentiation: Beim Abkühlungsprozes der Schmelze bilden sich Gesteine mit unterschiedlicher Zusammensetzung

  1. Partielles Aufschmelzen (eines Nebengesteins = Bildung einer Magma mit bestimmter Zusammensetzung)
  2. Ungleichmässiges Abkühlen (Kristallisation von Mineralen, setzen sich am Boden von Kammer ab)
  3. Änderung des Chemismus (Vermischung zweier verschiedener Magmenarte/-kammern (basalt))
  4. Einmischung chemisch anderer Magmen (Bildung einer andesitischen Schmelze)
  5. Neues Magmagemisch, je nach Bedingungen beginnende partielle Kristallisation (Absetzung der Kristalle an den Wänden der Magmenkammer)

Entstehung von verschiedenen Plutoniten

Bildung von verschiedenen Plutoniten abhängig von:

  • Temperatur
  • chemischer Zusammensetzung 

Zu unterschiedlichen Zeitpunkten werden unterschiedliche Plutonite nach oben genannten Faktoren gebildet

Begrifflichkeiten:

  • Batholit
  • Pluton 
  • Geisteinsgang
  • Lagergang

  • Batholit: Grosser Pluton (=grösste Intrusivkörper (Plutone))
  • Pluton: Grosser Intrusivkörper 
  • Gesteinsgang (=Dikes): verlaufen vertikal (diskordantes Durchschlagen des Nebengesteins)
  • Lagergang: (=Sill): verlaufen horizontal (Schichtparallel)

 

Plutonite (2) 

Grobkörnig, grosse teilweise idiomorphe Minerale häufig, kompakt.

  • Gabbro
  • Diorit
  • Granit (Bild)

Granite

  • plutonische, SiO2-übersättigte Intrusivgesteine mit einem SiO2-Gehalt von über 66 %. (Silizium-oxid)
  • entstehen aus sauren Gesteinsschmelzen, welche noch im Untergrund erstarren.
  • liegen meist als Intrusivgänge und Batholithe vor.
  • zeigen eine teilw. idiomorphe, meist auch porphyrische Struktur und Textur.
  • Granite finden hauptsächlich als Naturwerksteine Verwendung. 

Diorit

  • plutonisches, intermediäres (SiO2-Gehalt zwischen 52 und 63%) Tiefengestein
  • Gehört zusammen mit Andesit (Vulkanit) zu den Kalkalkalimagmatiten.
  • Diorit bildet selbstständige Stöcke und Gänge, kann aber auch eine lokale Variation eines Granit- oder Gabbromassivs sein.
  • Meist schwarz-weiss gesprenkelt (Salz-und-Pfeffer-Textur), zeigen jedoch auch dunkelgrüne Farbtöne.
  • Diorit findet ebenso wie Granit als Naturwerkstein Verwendung, ist allerdings nicht ganz so verbreitet. 

Gabbro

  • Intrusivgestein (Plutonit) mit SiO2 Gehalt < 52% (Basisch) 
  • bildet sich durch das langsame Abkühlen basaltischen Magmas in meist mehr als fünf Kilometer Tiefe, 
  • hat eine grauschwarze, gelegentlich auch blaugrüne Farbe  
  • Verwendet wird Gabbro als Baumaterial u.a. für Grabmale 

Periodit

Häufigstes magmatisches Gestein des Erdmantels

 

  • Plutonit (Intrusivgestein)
  • ultrabasisch

Basaltbildung

Entsteht bei der Aufschmelzung des Erdmantels, dünnflüssiges, SiO2 -
armes Magma erkaltet
an der Erdoberfläche oder im Ozean beim Austritt relativ schnell zu 
Basaltlava

Hot Spot

Grosse Magmakammer unter einem Vulkan

Riftbildung

Lange Senken, durch Dehnung der Erdkruste enstanden

Effusiver vulkanismus

Langsames Auslaufen der Lava

Pyroklastische Ablagerungen 

Auswurfprodukte (Kristalle, Glas, Gesteine) von Vulkanausbrüchen, die von grösseren Gesteins- und Magmenverbänden getrennt werden und sich separat ablagern

Pyroklastika

= gehören zu den Magmatiten, nicht zu den Sedimentiten!

  • Sammelbegriff für alle lockeren oder verfestigten Ablagerungen von 
    vulkanischen Auswurfsprodukten.
  • entstehen durch Zerreißen und Zerfetzen infolge vulkanischer 
    Aktivitäten
  • Ablagerung der Partikel erfolgt mehr 
    oder weniger weit vom Entstehungsort entfernt
  •  kann an Land oder im Wasser, aus der 
    Luft oder einem pyroklastischen Strom erfolgen
  • Schitung zunächst locker, später durch Kompaktion und Zementierung verfestigt
  • sobald verfestigt = pyroklastische Gesteine

Bsp.:

  • Tuffe, Bimsstein, Olivinbomben

Bimsstein

 

Entsteht bei Vulkan-Eruptionen aus zähflüssiger Lava aufgeschäumt durch Kohlendioxid, Wasserdampf

  • hohe Porosität mit 
  • zahlreichen, teilweise großen Hohlräumen.
  •  auffallend leicht (extrem geringe Dichte 
    durch hohe Porosität, Dichte kleiner als die von Wasser: schwimmt)
  •  heller Klang
  • Farbe: Aus basaltischer Lava nahezu schwarz bis fast weiss bei Zuhname des Luftgehalts
  • lässt sich leicht mit Fingernagel ritzen

Obsidian

  • Vulkanisches Glas
  • Extrusivgestein (an der Erdoberfläche gebildet = Vulkanite)
  • Entsteht wenn Lava sich rasch abkühlt (schnelle Abkühlung verhindert Entstehung von Kristallstrukturen)
  • Kieselsäureanteil (SiO2): 70% = sauer
  •  

Obsidian

  • Vulkanisches Glas
  • Extrusivgestein (an der Erdoberfläche gebildet = Vulkanite)
  • Entsteht wenn Lava sich rasch abkühlt (schnelle Abkühlung verhindert Entstehung von Kristallstrukturen)
  • Kieselsäureanteil (SiO2): 70% = sauer
  •  

Andesit

Auch: Islandit

Sedimente:

Physikalische Verwitterung

  • zerlegt das Gestein, ohne es chemisch zu verändern
  • greift häufig an natürlichen Schwächezonen im Gestein an:
  •  Klüfte (feiner, noch nicht oder kaum geöffneter Riss) und Spalten (gegenüberliegenden Gesteinspartien bereits auseinandergewichen)
  • Temperaturverwitterung: wechsel von Sonneneinstrahlung = Zerrütterung und Lockerung
  • Frostzersprengungsverwitterung: Wasser gefriert in Poren, Rissen, Klüften oder Spalten 
    = Ausdehnung des Volumens, dadruch enorme Sprengkraft
  • Lockerung durch Gefrieren und wiederauftauen = Gestein zerfällt

Chemische Verwitterung

  •  führt zu einer stofflichen Veränderung der Gesteine
  • fast alle chemische Prozesse finden unter Mitwirkung des Wassers statt:
  • Gestein wird vom Wasser selbst oder von im wasser gelösten Stoffen angegriffen
  • wird begünstigt duchr phys. Verw. da mehr Angriffspunkte

Bsp.: Kohlensäureverwitterung

  • Kohlensäure (durch Vermischung von Regenwasser mit natürlich vorkommendem Kohlendioxid) greift Gesteine an
  •  für Kalkgesteine der wesentliche Verwitterungsprozess

Verwitterungsfaktoren

1) Chemische Zusammensetzung des Ausgangsgesteins 
2) Die Temperatur 
3) Druck 
4) Anwesenheit von Wasser und der darin gelösten Stoffe 
5) Zeit 

Étudier