TERRA-Online / Gymnasium

Infoblatt Kristall - Mineral - Gestein

Informationen über Kristalle, Minerale und Gesteine




Die Erdkruste, auf der wir leben, besteht aus verschiedenen Gesteinen. Diese Gesteine wiederum bestehen aus Mineralen, natürlich gebildeten Kristallen. Beide sind gleichsam die Bausteine der festen Erde.


Kristall - Mineral

Die Materie, die unsere Welt aufbaut, kann in drei verschiedenen Formen auftreten, gasförmig, flüssig und fest. Im flüssigen und gasförmigen Zustand wirbeln die einzelnen Atome und/oder Moleküle ungeordnet durcheinander; im festen Zustand ordnen sie sich meist nach bestimmten Prinzipien an.
Ein gutes Beispiel hierfür ist das Steinsalz (NaCl): Jedes Natrium-Ion (im Steinsalz liegen Natrium und Chlor als elektrisch geladene Atome, Ionen, vor) wird von 6 Chlor-Ionen umgeben und jedes Chlor-Ion von sechs Natrium-Ionen. Die Anordnung ist dabei so, dass immer 4 Chlor-Ionen neben, eines über und eines unter einem Natrium-Ion liegen. Substanzen, bei denen die Komponenten so regelmäßig angeordnet sind, werden Kristalle genannt. Natürlich entstandene Kristalle sind Minerale. Bedingt durch die geometrische Anordnung der Atome enthalten Minerale die verschiedenen Elemente in festen Proportionen. Manchmal kann allerdings auch ein Element ein anderes ersetzen; in dem Mineral Olivin kann zum Beispiel Eisen das Magnesium ersetzen, daher ist in diesem Mineral nur das Verhältnis der Summe der Eisen- und Magnesiumatome zur Zahl der Siliziumatome konstant. Solche Kristalle werden Mischkristalle genannt.




Es gibt aber auch natürliche, feste Substanzen, die keine Kristalle sind. In Glas, zum Beispiel, liegen die Atome und Moleküle relativ ungeordnet vor, daher spricht man bei Glas auch von einer 'unterkühlten Flüssigkeit'. Ein natürlich vorkommendes Glas ist der Obsidian. Andere feste Substanzen, die keine Kristalle bilden, sind Opal und organische Stoffe wie Bernstein und Kohle.


Mineralgruppen

Die Wissenschaft kennt weit über tausend Minerale und immer wieder werden neue gefunden. Aber nur wenig mehr als einhundert von ihnen sind mengenmäßig bedeutende Bestandteile der festen Erde. Manche Minerale sind sehr selten und trotzdem wichtig und bekannt, zum Beispiel Gold und Diamant.
Die meisten Minerale, welche die Erdkruste aufbauen, enthalten das Element Silizium (Si); solche Minerale werden Silikate genannt. Die Erdkruste und der Erdmantel bestehen zu über 99 % aus Silikaten [diese Angabe ist für die Erdkruste eigentlich nicht richtig, denn Quarz, reines Siliziumoxid, wird zu den Oxiden (s.u.) gerechnet].

Einige wichtige Silikate sind:

1. Feldspat - das häufigste Mineral in der Erdkruste; ein komplexer Mischkristall in denen Natrium, Kalium und Calcium, bzw. Aluminium und Silizium einander ersetzen
2. Olivin – (Mg, Fe) 2 SiO₄ - das häufigste Mineral im Erdmantel, ein Eisen-Magnesium-Mischkristall

Die wohl zweitwichtigste Mineralgruppe sind die Oxide. Zu diesen gehören der schon erwähnte

1. Quarz - SiO₂ - das zweitwichtigste Mineral der Erdkruste, und
2. Magnetit (Fe₃O₄) und Hämatit (Fe₂O₃), die wichtigsten Eisenerze.

Kalksteine bestehen aus den Karbonaten Calcit [CaCO₃] und Dolomit [CaMg(CO₃)₂].
Die meisten Schwer- und Buntmetalle kommen in der Natur als Schwefelverbindungen, Sulfide, vor. Auch reine Elemente bilden Minerale, u.a. Gold, Silber, Kupfer und Kohlenstoff (Diamant und Graphit sind reiner Kohlenstoff!).


Gesteine

Gesteine bestehen aus miteinander verwachsenen Mineralkörnern (-kristallen). Dabei kann ein Gestein aus Kristallen einer Mineralart bestehen (Sandstein kann zu über 99 % aus Quarz bestehen, Kalkstein zu über 99 % aus Calcit) oder aus Kristallen vieler Mineralarten (zum Beispiel besteht Granit aus zwei verschiedenen Feldspäten, Quarz und Glimmern: "Feldspat, Quarz und Glimmer, die drei vergess ich nimmer").

Drei große Gesteinsgruppen werden unterschieden:

1. Gesteine, die durch Abkühlen von Gesteinsschmelze entstehen: Magmatische Gesteine
2. Gesteine, die aus dem 'Schutt', der bei der Abtragung von Gesteine entsteht, bestehen: Sedimentgesteine (Sedimente)
3. Gesteine, die durch Umwandlung bei Versenkung in größere Tiefen verändert werden, metamorphe Gesteine (Metamorphite)