Roland Vinx Gesteinsbestimmung im Gelände 4. Auflage Gesteinsbestimmung im Gelände Basaltische Tephraschichten, Teneriffa, Straße TF 24, ca. 4 km nordnordöstlich vom Observatorio del Teide Roland Vinx Gesteinsbestimmung im Gelände 4. Auflage Roland Vinx Hamburg ISBN 978-3-642-55417-9 ISBN 978-3-642-55418-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-55418-6 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Spektrum 4. Aufl.: © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Verviel- fältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektro- nischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Marken- schutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder die Heraus- geber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Planung und Lektorat: Merlet Behncke-Braunbeck, Martina Mechler, Dr. Christoph Iven Satz: TypoStudio Tobias Schaedla, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer-Verlag GmbH Berlin Heidelberg ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. (www.springer.de) Danksagung Während der Arbeit an den verschiedenen Auf- burg) Gesteinsdünnschliffe. Für die Überlassung lagen der „Gesteinsbestimmung im Gelände“ des Fotos 5.4 danke ich Dr. Kay Heyckendorf habe ich in vielfältiger Weise Hilfe und Beiträge (Hamburg). Rat in Detailfragen, Führungen im erhalten, für die mich an dieser Stelle bedan- Gelände, Anregungen und Literatur habe ich von ken möchte. Dr. Heinrich Kawinski (Grenzach) vielen weiteren Experten, Kolleginnen, Kollegen hat mit großer Sorgfalt die meisten Kapitel der und Freunden erhalten. Be son ders gilt dies für ersten Auflage auf Fehler, Unklarheiten und Lü- Dr. Vladimír Cajz (Prag), Prof. Dr. Olav Eklund cken durchsucht. Prof. Dr. Friedhelm Thiedig (Turku), Prof. Dr. Annette Eschenbach (Ham- (Münster, Norderstedt) hat wertvolle Hinweise burg), Dr. Alf Grube (Flintbek), Prof. Dr. Dieter zur Verbesserung der dritten Auflage gegeben. Jung (Hamburg), Prof. Dr. Anders Lindh (Lund), Prof. Dr. Jochen Schlüter (Mineralogisches Mu- Prof. Dr. Eva-Maria Pfeiffer (Hamburg), verei- seum der Universität Hamburg) hat mit großer digter Natursteinsachverständiger Arthur Schrö- Geduld Mineralproben für Fotos aus den Tiefen der (AS Arthur Schröder GmbH, Naturstein- der Sammlungen zur Verfügung gestellt und da- Fachagentur, Hamburg), cand. mag. Per Smed bei vielfältigen Rat gegeben. Matthias Bräunlich (Kopenhagen) und Hans-Joachim Wohlenberg (Hamburg) hat mir wichtige Proben von ver- (Tornesch). Schließlich möchte ich Dr. Christoph schiedenen Rapakivigraniten überlassen, Jutta Iven, Dr. Jens Seeling und Dipl.-Biologin Heide- Solcher (Evendorf) ein Glazialgeschiebe aus Ek- marie Wolter (Spektrum Akademischer Verlag) logit, Prof. Dr. Panagiotis Voudouris (Athen) ein für die freundliche und geduldige Betreuung Sortiment von Blauschiefern. Dipl.-Geologin Fi- früherer Auflagen danken. Entsprechendes gilt ona Reiser (Passau) und Dipl.-Mineraloge Tho- für Frau Merlet Behncke-Braunbeck und Frau mas Bisanz (Hamburg) haben die Endge staltung Martina Mechler (Springer Spektrum) für die eines Teils der Grafiken übernommen. Dr. Bernd angenehme Zusammenarbeit bei der Entwick- Stütze und seine Mitarbeiterinnen Elisabeth lung der vierten Auflage. Thun und Jutta Richarz (alle Hamburg) haben gesteinschemische Analysen von problemati- schen Vulkaniten angefertigt, Peter Stutz (Ham- April 2014 Roland Vinx Verzeichnis der Abkürzungen und Zeichen u = unbesetzte Position im Kristallgitter Ab = Albitkomponente in Plagioklas (Feldspat) An = Anorthitkomponente in Plagioklas (Feldspat) BB = Bildbreite (Breite des insgesamt abgebildeten Bereichs) BH = Bildhöhe (Höhe des insgesamt abgebildeten Bereichs) CNMMN = Commission on New Minerals and Mineral Names GPa = Gigapascal (Messgröße für Drucke; 1 GPa entspricht 10 Kilobar) Gew.-% = Gewichtsprozent IMA = International Mineralogical Association IUGS = International Union of Geological Sciences SCMR = Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks Vol.-% = Volumenprozent Inhaltsverzeichnis Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Chlorit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Pumpellyit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Chloritoid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 1 Wissenschaftliche und Stilpnomelan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Serpentinminerale . . . . . . . . . . . . . . . 93 praktische Bedeutung Talk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 der Gesteinsbestimmung Pyrophyllit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 im Gelände: Methoden Tonminerale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 und Hilfsmittel . . . . . . . . . . . . . 5 Prehnit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Skapolithe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Lawsonit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 2 Gesteine: Grundlagen . . . . . . 15 Epidot. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Zoisit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 2.1 Gesteinsgruppen . . . . . . . . . . . . . 15 Titanit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Apatit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Lazulith (Blauspat) . . . . . . . . . . . . . . . 102 3 Gesteinsbildende Minerale 21 Topas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.1 Diagnostisch wichtige Zirkon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Eudialyt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Mineraleigenschaften . . . . . . . . 25 Pyrochlor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 3.2 Wichtige gesteinsb ildende Karbonatminerale: Calcit, Aragonit, Minerale einschließlich Dolomit, Magnesit, Siderit, Ankerit 103 Gesteinsglas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Gips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Gesteinsglas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Anhydrit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Quarz, Steinsalz (Halit) . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 andere SiO -Modifikationen . . . . . . 38 Fluorit (Flussspat) . . . . . . . . . . . . . . . 108 2 Feldspäte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Baryt (Schwerspat) . . . . . . . . . . . . . . . 109 Feldspatvertreter (Foide) . . . . . . . . . 52 Graphit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Zeolithe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Magnetit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Glimmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Chromit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Amphibole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Ilmenit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Pyroxene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Hämatit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Olivin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Kupferkies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Melilith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Pyrit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Granat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Molybdänglanz (Molybdänit) . . . . . 113 Al SiO -Trimorphe: Andalusit, Magnetkies (Pyrrhotin) . . . . . . . . . . 113 2 5 Sillimanit, Disthen . . . . . . . . . . . . . . . 85 Bleiglanz (Galenit) . . . . . . . . . . . . . . . 114 Staurolith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Zinkblende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Cordierit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Goethit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Korund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Manganomelane . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Wollastonit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Gibbsit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Turmalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Diaspor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Vesuvian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 VIII Inhaltsverzeichnis 4 Gesteine: 5.4.2 Auf Vulkanite, Subvulkanite Allgemeine Einführung . . . . . 117 und Ganggesteine beschränkte Gefüge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 4.1 Ursachen der Gesteinsvielfalt 5.4.3 Auf Plutonite beschränkte der Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 oder nur dort makroskopisch 4.2 Klassifikation und Benennung erkennbare Gefüge . . . . . . . . . . . . 151 von Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . 117 5.4.4 Übergänge zu metamorphen 4.3 Übersicht bestimmungs- Gefügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 relevanter Merkmale 5.5 Alteration von magmatischen von Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . 120 Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 5.6 Klassifikation und Benennung 5 Magmatische Gesteine . . . . 127 von Plutoniten und 5.1 Magmatismus . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Vulkaniten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 5.2 Magma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 5.6.1 Gruppenzuordnungen und 5.2.1 Magmentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Anpassung an makroskopische Bestimmungsmöglichkeiten . . . 163 5.3 Magmatische Fazies: Plutonite, 5.6.2 Praktisches Vorgehen bei der Vulkanite, Subvulkanite, makroskopischen Bestimmung pyroklastische Bildungen, von Magmatiten . . . . . . . . . . . . . . . 168 Gang gesteine, Hyaloklastite . . 130 5.6.2.1 Plutonite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 5.3.1 Makroskopische und Gelände- 5.6.2.2 Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 merkmale von Vulkaniten . . . . . 132 5.6.3 QAPFM-Diagramm zur 5.3.1.1 Geologische Formen Bestimmung von Plutoniten des Auftretens von Vulkaniten . . . . 133 und Vulkaniten . . . . . . . . . . . . . . . 170 5.3.1.2 Absonderungsformen und Inhomo- 5.6.4 Kumulat-Klassifikation basischer genitäten von Vulkaniten und Subvulkaniten . . . . . . . . . . . . . . 137 P lutonite (ergänzend zur 5.3.2 Makroskopische und Gelände- IUGS-Klassifikation) . . . . . . . . . . 171 merkmale von Plutoniten . . . . . . 140 5.7 Plutonite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 5.3.2.1 Geologische Formen 5.7.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . 173 des Auftretens von Plutoniten . . . . . 140 5.7.2 Besonderheiten der 5.3.2.2 Absonderungsformen und Inhomo- makroskopischen Bestimmung genitäten plutonischer Gesteine . . 141 5.3.3 Makroskopische und Gelände- von Plutoniten . . . . . . . . . . . . . . . . 173 5.7.3 Granitische und verwandte merkmale von pyroklastischen Bildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Plutonite (Granitoide) . . . . . . . . . 175 5.3.4 Makroskopische und Gelände- 5.7.4 Dioritische Plutonite . . . . . . . . . . 187 merkmale von magmatischen 5.7.5 Gabbroide Plutonite . . . . . . . . . . . 190 5.7.5.1 Gabbroide Kumulatgesteine . . . . . . 199 Ganggesteinen . . . . . . . . . . . . . . . . 145 5.7.5.2 Mikrogabbro, Dolerit, Diabas . . . . . 201 5.3.5 Makroskopische und Gelände- 5.7.6 Syenitische und monzonitische merkmale von Hyaloklastiten . . 145 Plutonite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 5.4 Gefüge von magmatischen 5.7.7 Foiddioritische, foidgabbroide, Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 foidsyenitische, foidolithische 5.4.1 In Plutoniten und Vulkaniten Plutonite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 gleichermaßen auftretende 5.7.8 Plutonische Karbonatite . . . . . . . 213 Gefüge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 5.7.9 Plutonische Ultramafitite . . . . . . 215 Inhaltsverzeichnis IX 5.8 Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 6.4 Karbonatische 5.8.1 Vulkanite und Magma . . . . . . . . . 220 Sedimentgesteine . . . . . . . . . . . . 313 5.8.2 Besonderheiten der 6.4.1 Kalkstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 makroskopischen Bestimmung 6.4.2 Dolomit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 von Vulkaniten . . . . . . . . . . . . . . . . 221 6.4.3 Mergel, karbonatisch-tonige 5.8.3 Paläovulkanitische Gesteins- Mischgesteine . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 benennungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 6.5 Evaporite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 5.8.4 Basaltische und basaltartige 6.6 Sedimentäre Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Phosphatgesteine . . . . . . . . . . . . 339 5.8.5 Andesitische Vulkanite . . . . . . . . 232 5.8.6 Rhyolithische und dacitische 6.7 Nichtklastische Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 SiO -Sedimentite . . . . . . . . . . . . . 339 2 5.8.7 Trachytische und latitische 6.7.1 Radiolarit Vulkanite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 (Kieselschiefer, Lydit) . . . . . . . . . . 340 5.8.8 Phonolithische Vulkanite . . . . . . 242 6.7.2 Kieselgur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 5.8.9 Tephritische Vulkanite . . . . . . . . . 244 6.8 Sedimentäre Fe-Gesteine . . . . 341 5.8.10 Foiditische Vulkanite . . . . . . . . . . . 245 5.8.11 Ultramafische Vulkanite . . . . . . . 247 6.9 Konkretionäre Bildungen . . . . 343 5.8.12 Vulkanische Glasgesteine . . . . . . 248 6.10 Kohlen und verwandte 5.9 Pyroklastische Ablagerungen Bildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 und Hyaloklastite . . . . . . . . . . . . 251 5.10 Spezifische Ganggesteine . . . . 259 5.10.1 Aplite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 7 Metamorphe Gesteine 5.10.2 Pegmatite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 der kontinentalen und 5.10.3 Lamprophyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 ozeanischen Erdkruste . . . . 353 7.1 Gefüge, Struktur und 6 Sedimentgesteine . . . . . . . . . . 265 Textur von metamorphen 6.1 Gefüge, Struktur und Textur Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 von Sedimentgesteinen . . . . . . 272 7.1.1 Kornbezogene Gefüge (Struktur) . . . . . . . . . . . . . . . . . .363 6.2 Klassifikation 7.1.2 Gesteinsbezogene Gefüge der Sedimentgesteine . . . . . . . 274 (Textur) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 6.3 Klastische Sedimentgesteine 276 7.1.3 Benennung metamorpher 6.3.1 Benennung klastischer Gesteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Mischsedimentite . . . . . . . . . . . . . 280 7.2 Spezifische kontaktmeta- 6.3.2 Konglomerat, Brekzie, Kies, morphe und verbrennungs- Steine, Blöcke (Psephite) . . . . . . . 281 metamorphe Gesteine . . . . . . . 373 6.3.3 Sand, Sandstein, sandsteinartige 7.2.1 Kontaktmetamorphite aus Sedimentite (Psammite) . . . . . . . 288 pelitischen und psammitisch- 6.3.3.1 Sand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 6.3.3.2 Sandsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 pelitischen Edukten . . . . . . . . . . . 375 6.3.4 Schluff, Schluffstein (Pelite) . . . . 302 7.2.2 Kontaktmetamorphite aus karbo- 6.3.5 Ton, Tonstein, Schieferton natischen und karbonatisch- (Pelite, Mud, Mudstone) . . . . . . . 303 silikatischen Edukten . . . . . . . . . . 378 6.3.6 Siliziklastische Sedimentite 7.2.3 Kontaktmetamorphite aus besonderer Entstehung . . . . . . . . 308 basischen Eduktgesteinen . . . . . . 379