Geo-Foto – Quarz und Feldspat

Mente et Malleo

Auf diesem Foto sehen wir ein kleines Quarzkorn, wie es sich in normalem Sand finden lässt. Und wir sehen noch ein weiteres Mineral, einen kleinen Feldspat. Das heißt, eigentlich sehen wir den Feldspat nicht mehr, sondern nur noch seine Hohlform. Das verrät uns eigentlich schon zwei Dinge:

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Ehemaliger Feldspat in einem Quarzkorn. Eigenes Bild, CC-Lizenz.

Erstens, der Feldspat war bereits vor dem Quarz da, denn dieser hat den Feldspat umwachsen., während der Feldspat augenscheinlich weitgehend seine Kristallform ausbilden konnte. Das Bedeutet: in der Magmenkammer, in der beide Minerale einstmals entstanden sind, muss der Feldspat bei höheren Temperaturen auskristallisiert sein als der Quarz. Und das ist auch wirklich so. Feldspäte beginnen gerne vor den Quarzen zu kristallisieren. Die Quarze sind, was die Kristallisation angeht, oft Spätzünder, und sie bilden sich erst, wenn die Schmelze aufgrund der Bildung anderer Minerale genügend an SiO2 gesättigt ist. Man muss hier allerdings dazu sagen, dass Feldspat nicht gleich Feldspat ist. Das, was gerne als Feldspat bezeichnet wird, ist in Wirklichkeit ein Mischkristall, der sich aus verschiedenen Komponenten zusammensetzt. Im Grunde genommen sind es drei verschiedene Minerale, und der Feldspat, dem wir in der Natur begegnen, stellt eine Mischung aus diesen drei Mineralen dar: Orthoklas KaAlSi3O8 sowie Albit NaAlSi3O8 und Anorthit CaAl2Si2O8. Grob kann gesagt werden, dass die Plagioklase ärmer an SiO2 sind und oft früher kristallisieren als die Orthoklase. Das genaue Verhalten im Einzelnen hängt aber nicht nur von der Temperatur der Schmelze, sondern auch von deren chemischer Zusammensetzung ab.

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Das ternäre System der Feldspäte und ihrer Mischbarkeit bei rund 900°C. Bei kälteren Temperaturen öffnet sich eine Mischungslücke zwischen den Plagioklasen und den Alkalifeldspäten. Aber das ist eine andere Geschichte. Muskid (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Feldspat_gruppe.svg), „Feldspat gruppe“, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode

 

Deren ungeachtet erzählen die beiden Minerale aber noch mehr. Denn dort, wo einstmals der Feldspat saß, findet man heute nur mehr ein Loch mit den Umrissen des ehemaligen Gastminerals nebst einigen traurigen Überresten. Die beiden Minerale haben sich also nicht nur in der Magmenkammer unterschiedlich verhalten, sondern auch danach. Als nämlich das Gestein, zu dem die beiden einst gehörten, durch die Dynamik unseres Planeten an die Erdoberfläche geriet und dort der Verwitterung zum Opfer fiel. Diese Vorgänge konnten auch unsere beiden kleinen Freunde nicht ganz unbeteiligt lassen. Allerdings reagierten sie unterschiedlich. Während der Quarz gegenüber der chemischen Verwitterung unbeeindruckt blieb, zeigte sich sein kleiner Insasse ziemlich betroffen. Feldspäte haben eine Schwachstelle. Als Alumosilikate sind sie auf den Ladungsausgleich durch die K, Na und Ca-Ionen angewiesen. Wasser aber neigt dazu, eben diese auch gerne mit einer Hülle aus Wassermolekülen zu umgeben. Damit wird das Gitter der Feldspäte empfindlich gestört. dabei zeigen sich die Plagioklase als empfindlicher als die Alkalifeldspäte. Grob gesagt gilt die Devise; Wer zuerst kristallisiert, der verwittert auch als erstes.

Quarz hingegen ist nur sehr schwer durch Wasser löslich. Um einen Quarz in Wasser aufzulösen, bedarf es Unmengen an Wasser und eine lange (auch im geologischen Sinn) Zeit. Aber unmöglich ist es eben auch nicht. Für unseren Fall reicht es aber aus, dass Quarz gegenüber der Verwitterung beständiger ist als der kleine Feldspat, von dessen einstiger Anwesenheit nur noch ein Loch und einige traurige Verwitterungsüberreste erzählen.

Gunnar Ries

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen. Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

4 Kommentare

  1. Und durch die Umweltverschmutzung wird die Auflösung der Feldspate noch verstärkt, oder? Die Schwefeloxide haben wir ja mittlerweile recht gut im Griff, aber bei NOx sieht es immer noch nicht so gut aus.

  2. @ Martin

    Inwieweit die Stickoxide in die Feldspatverwitterung eingreifen, weiß ich nicht. Aber alleine der Eintrag an Kohlendioxid dürfte über die Kohlensäure sicher zu einer beschleunigten Verwitterung mancher Silikate führen. Verwitterung ist einer der Mechanismen, wie über geologische Zeiträume Kohlendioxid aus der Atmosphäre entzogen und in der Erdkruste gebunden wird.

  3. Ihnen ist ein Rechtschreibfehler unterlaufen: Es muss ‘unbeeindruckt’ heißen.
    Aber ein schöner Text, und lehrreich. Danke.

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