Minerale und Gesteine: Mineralogie - Petrologie - Geochemie
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Berlin [u.a.]
Springer Spektrum
2015
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| adam_text | Titel: Minerale und Gesteine
Autor: Markl, Gregor
Jahr: 2015
Inhaltsverzeichnis
Einleitung...................XV
1 Makroskopische Bestimmung von
Mineralen und Gesteinen...... 3
1.1 Eine grobe Einteilung der
Gesteine.................... 3
1.2 Minerale.................... 4
1.3 Der Aufbau der Erde.......... 7
1.4 Die Differenzierung der Erde .. 11
1.5 Die Entstehung der Gesteins-
vielfalt - der Kreislauf der
Gesteine.................... 13
1.6 Gesteine................... 16
1.6.1 Magmatische Gesteine........ 16
1.6.1.1 Allgemeines zur Nomenklatur
von magmatischen Gesteinen .. 16
1.6.1.2 Die Streckeisennomenklatur ... 18
1.6.1.3 Das TAS-Diagramm.......... 22
1.6.1.4 Normberechnungen.......... 22
1.6.1.5 Zur Nomenklatur von vulka-
nischen Auswurfprodukten .... 23
1.6.2 Metamorphe Gesteine......... 25
1.6.3 Sedimentgesteine............. 26
1.7 Ausgewählte Minerale......... 32
1.8 Ausgewählte Gesteine......... 74
2 Allgemeine Mineralogie....... 119
2.1 Einführung.................. 119
2.2 Kristallgeometrie und Kristall-
morphologie................. 120
2.2.1 Symmetrien................. 120
2.2.2 Kristallgitter................. 123
2.2.3 Kristallsysteme............... 125
2.3 Kristallchemie............... 129
2.3.1 Grundlagen ................. 129
2.3.2 Kristallchemie wichtiger
gesteinsbildender Minerale .... 136
2.3.3 Kristallwachstum und Diffu-
sion, zonierte Minerale........ 152
2.3.3.1 Kristallwachstum............. 153
2.3.3.2 Diffusion und zonierte
Minerale.................... 158
2.4 Physikalische Eigenschaften
von Mineralen............... 161
2.4.1 Farbe....................... 161
2.4.2 Mechanische Eigenschaften___ 166
2.4.3 Elektrische und magnetische
Eigenschaften ............... 169
2.5 Optische und analytische
Methoden der Mineralogie .... 175
2.5.1 Polarisationsmikroskopie...... 175
2.5.2 Spektroskopische Methoden ... 191
2.5.3 Röntgendiffraktometrie....... 194
2.5.4 Elektronenstrahlmikrosonde ... 198
2.5.5 Röntgenfluoreszenzanalyse----- 200
2.5.6 Elektronenmikroskopie ....... 203
2.5.7 Massenspektrometrie......... 207
2.5.8 Lumineszenzmikroskopie...... 211
2.5.9 Spaltspurdatierung........... 212
2.5.10 Untersuchung von Flüssigkeits-
einschlüssen ................. 214
2.5.11 Schwermineraltrennung....... 221
2.5.12 Korngrößentrennung und
-messung................... 221
2.5.13 Quecksilber-Porosimetrie ..... 225
3 Petrologie...................229
3.1 Einführung..................229
3.2 Die betrachteten chemischen
Zusammensetzungen .........229
3.3 Phasen und Komponenten.....230
X Inhaltsverzeichnis
3.4 Der Begriff des Gleichgewichts
in der Petrologie ............232
3.5 Arbeiten mit petrologisch wich-
tigen Diagrammen...........235
3.5.1 Phasendiagramme............235
3.5.2 Dreiecksdiagramme..........236
3.5.3 Projektion von Phasen........238
3.5.4 Berechnung von Reaktions-
stöchiometrien mit Hilfe von
Matrizen....................242
3.5.5 Aktivitätsdiagramme.........243
3.6 Metamorphe Reaktionen......247
3.6.1 Phasenumwandlungen........247
3.6.2 Sonstige Festphasen-
reaktionen ..................247
3.6.3 Entwässerungsreaktionen.....249
3.7 p-T-t-Pfade und ihre Rekon-
struktion ....................250
3.8 Metamorphe Prozesse.........254
3.8.1 Das metamorphe Fazies-
konzept .....................254
3.8.2 Metamorphose von Ultra-
basiten .....................259
3.8.3 Metamorphose von kieseligen
Kalksteinen..................264
3.8.4 Metamorphose von Tonsteinen
(Metapeliten)................269
3.8.5 Metamorphose von Basalten
(Metabasiten)................274
3.9 Magmatische Prozesse........280
3.9.1 Der Zusammenhang von
Plattentektonik und Magmatis-
mus........................280
3.9.1.1 Tektonische Milieus und ihr
Zusammenhang mit vornehm-
lich basischem Magmatismus .. 281
3.9.1.2 Klassifikation und tektonische
Zuordnung von granitoiden
Schmelzen ..................294
3.9.2 Methoden und physikalisch-
chemische Grundlagen der
magmatischen Petrologie......300
3.9.2.1 Binäre Schmelzdiagramme .... 301
3.9.2.2 Ternäre Schmelzdiagramme ... 305
3.9.2.3 Der Verteilungskoeffizient.....306
3.9.2.4 Kontamination von Schmelzen.. 308
3.9.2.5 Fraktionierte Kristallisation.... 310
3.9.2.6 Dichte und Viskosität von
Schmelzen ..................312
3.9.2.7 Fluide in der magmatischen
Petrologie...................315
3.9.2.8 Redoxreaktionen in magma-
tischen Systemen.............318
3.9.3 Bildung, Aufstieg und Kristalli-
sation von Schmelzen.........322
3.9.3.1 Die Entstehung von
Schmelzen ..................322
3.9.3.2 Aufstieg von Schmelzen.......329
3.9.3.3 Kristallisation................332
3.9.4 Wichtige Kuriositäten:
Karbonatite, Kimberlite,
Anorthosite .................343
3.10 Sedimentpetrologie...........350
3.10.1 Einleitung...................350
3.10.2 Die Verwitterung.............352
3.10.2.1 Chemische und physikalische
Verwitterung................352
3.10.2.2 Verwitterungsbildungen.......355
3.10.2.3 Der globale Thermostat:
ein Zusammenhang zwischen
Verwitterung und Klima......365
3.10.3 Die Diagenese...............371
3.10.3.1 Einleitung und Klassifikation
der Diagenese ...............371
3.10.3.2 Das Schicksal des organischen
Kohlenstoffs in der Diagenese.. 371
3.10.3.3 Die Veränderung des Poren-
raumes und des Drucks im
Gestein.....................377
3.10.3.4 Fluidzusammensetzung und
Mineralstabilitäten in Sedi-
menten .....................385
3.10.3.5 Evaporite ...................392
4 Geochemie.................. 397
4.1 Einführung.................. 397
4.2 Nukleosynthese.............. 398
4.3 Die Entstehung und frühe
Entwicklung der Planeten..... 404
4.4 Meteorite und Kometen....... 408
4.4.1 Allgemeines zu Meteoriten .... 408
4.4.2 Alter und Herkunft von
Meteoriten.................. 412
Inhaltsverzeichnis XI
4.4.3 Die Klassifikation von
Meteoriten..................414
4.4.4 Funde und Fälle..............415
4.4.5 Die verschiedenen Meteoriten-
arten .......................417
4.4.5.1 Steinmeteorite...............417
4.4.5.2 Stein-Eisenmeteorite..........427
4.4.5.3 Eisenmeteorite...............427
4.4.5 Weitere Beurteilungskriterien
für Meteorite................429
4.5 Die Zusammensetzung von
Erde und Mond..............431
4.5.1 Die Zusammensetzung der
Gesamterde und des Erdkerns .. 432
4.5.2 Die Zusammensetzung des
Erdmantels..................435
4.5.3 Die Zusammensetzung der Erd-
kruste ......................439
4.5.4 Die Zusammensetzung der
Ozeane und der Atmosphäre... 443
4.5.5 Die Zusammensetzung des
Mondes ....................454
4.6 Die Verteilung der Elemente ... 457
4.6.1 Die geochemische Einteilung
der Elemente................457
4.6.2 Verteilungskoeffizienten.......462
4.6.3 Die Quantifizierung der Ele-
mentverteilung bei Schmelz-
und Kristallisationsprozessen .. 471
4.6.3.1 Gleichgewichtskristallisation ... 471
4.6.3.2 Fraktionierte Kristallisation___473
4.6.4 Die Seltenen Erden...........473
4.7 Stabile Isotope...............484
4.7.1 Die Fraktionierung stabiler
Isotope.....................484
4.7.2 Fraktionierungsfaktoren und
gebräuchliche Notationen.....489
4.7.3 Traditionell häufig in den
Geowissenschaften benutzte
stabile Isotope...............489
4.7.3.1 Wasserstoff und Sauerstoff.....489
4.7.3.2 Kohlenstoff..................506
4.7.3.3 Schwefel....................514
4.7.3.4 Stickstoff....................519
4.7.4 Neue stabile Isotopen-
systeme .....................521
4.7.4.1 Eisen.......................521
4.7.4.2 Kupfer......................524
4.7.4.3 Die Leichtelemente Lithium,
Beryllium und Bor...........525
4.7.4.6 Calcium.....................527
4.7.4.7 Silizium.....................528
4.7.4.8 Chlor.......................529
4.8 Radiogene Isotope............531
4.8.1 Einführung..................531
4.8.2 Geochronologie..............534
4.8.3 Wichtige Systeme radiogener
Isotope.....................539
4.8.3.1 Das Rb/Sr-System............539
4.8.3.2 Das Sm/Nd-System...........542
4.8.3.3 Das U/Pb-System.............544
4.8.3.4 K/ArundAr/Ar..............554
4.8.3.5 Das Lu/Hf-System............557
4.8.3.6 Das Re/Os-System............559
4.8.3.7 Die Ungleichgewichtsmethoden
des Urans und Thoriums......562
4.8.3.8 Die U-Th-(Sm)/He-Methode ... 565
4.8.3.9 Kosmogene Radionuklide.....565
4.8.3.10 Edelgase....................569
4.8.4 Radiogene Isotope als petro-
genetische Tracer in magma-
tischen Prozessen............572
4.9 Biogeochemische Kreisläufe am
Beispiel des Kohlenstoffs......578
Abbildungsnachweis..........583
Tabellennachweis............591
Literaturverzeichnis ..........593
Mineraltabelle...............597
Register ....................600
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