Die Enstehung der Erde

Hier sehen wir die Erde am Beginn ihrer Entstehung, ein kugelförmiger, glühender Materie-Ball der sich langsam in einer elliptischen Bahn um die Sonne stabilisiert und allmählich abkühlt. Vor 635 Millionen Jahren war sie Millionen Jahre lang von Eis bedeckt. Am Äquator bildete sich eine eisfreie Zone in der sich das bis dahin vorhandene Wasser sammelte. Es bildete sich der erste Ozean, der wie ein blauer Gürtel den Planeten umspannte. Der erste Kontinent befand sich zu dieser Zeit in den Südpolregionen der Erde, die noch mehrere hundert Millionen Jahre komplett mit Eis bedeckt waren.

In der heutigen Zeit herrschen im Inneren unseres blauen Planeten immer noch Temperaturen von 10 000 Grad Celsius.








Die Bilder stammen von einem Großmodell der Erde, das im Senckenberg Museum 2011 auf einer Ausstellung zu sehen war. Man kann hier sehr schön den Aufbau der Erde erkennen. Das innere Magma drängt an die Erdoberfläche und drückt sich seitlich weg, was die Kontinentalplattendrift zur Folge hat. Magmablasen unterhalb der Vulkane streben nach oben und der Druck entweicht durch den Ausbruch der Vulkane.








Die Erdkruste hat im Schnitt einen Dicke von 35 Kilometern und besteht in erster Linie aus einer Granitschicht und einer darunter liegenden Basaltschicht. Die Trennlinien beider Schichten sind nicht kontinuierlich. Es gibt je nach Lage mal dickere und mal dünnere Schichtungen, die zudem noch durch die Kontinentalplattenverschiebung verändert werden.



Die Entstehung der Mineralien

An den Randzonen des aufsteigenden Magma-Stromes oberhalb einer Magmablase bilden sich die Mineralien. Je nach Temperatur und Druck, sowie der Beschaffenheit der aufschmelzenden Steine, am Rand des Magma-Kanals, entstehen Kristallstrukturen der unterschiedlichsten Elemente. Drückt sich die Lava durch bereits vorhandene Felsspalten so werden schon bestehende Mineralienformationen wieder angeschmolzen und nochmals verändert.

In einer Tiefe von 65 Kilometern herrschen in Vulkanschloten und den darunter liegenden Magmakammern, Temperaturen von über 1300 Grad Celsius.
Bereits hier bilden sich bei 1320 Grad Celsius die ersten Mineralien, die Proxenite.


Wie entstehen nun die Mineralien und aus was bestehen sie im physikalischen Sinn?


Mineralien sind natürlich vorkommende kristalline Festkörper, die eine homogene Struktur aufweisen. Sie sind in der Regel anorganisch und haben eine typische, chemische Zusammensetzung. Diese chemische Zusammensetzung wird bestimmt durch die vulkanischen Vorgänge und den Magmafluß.
Mineralien entstehen dabei durch Kristallisation. Hierbei werden aus einer gasförmigen oder flüssigen Phase des Ursprungsmaterials Festkörper gebildet. Diese Festkörper bilden sich dann, wenn die Atome des Ursprungsmaterials im richtigen chemischen Verhältnis in die wachsenden Kristallstrukturen eingebettet werden können.

Dieser Prozess führt zu den unterschiedlichsten Mineralienverbindungen die Mineralogen und Sammler immer wieder in ihren Bann ziehen.

Man kann die Temperaturbereiche zur Bildung von Mineralien grob betrachtet in vier Stufen einteilen :







Man nennt die Kristallisation des Magmas, unter den unterschiedlichsten Temperaturen, die magmatische Abfolge.


Hier noch einmal grob zusammengefasst, welche Vorgänge sich bei welchen Temperaturen in etwa abspielen. Diese Auflistung kann aber nur eine grobe Übersicht sein, da sich bei der Bildung von Mineralien immer die unterschiedlichsten Vermischungen ergeben, die grundsätzlich durch die örtlichen Gegebenheiten bestimmt werden.


Über 1300 ° Celsius : Das Vulkanmagma drückt sich durch Spalten oberhalb einer Magmablase. Bereits dort bilden sich schon die ersten Kristalle, die Proxenite


1200-650° Celsius: Hier bilden sich Magnetit, Apatit, Olivin, Pyroxene, Hornblende, Glimmer, Feldspat und Quarz.
Je nachdem wie viel Kieselsäure in der Restschmelze vorhanden ist, entstehen hier die Magnetite, die sowohl sauer als auch basisch sein können.
Die Restschmelze enthält noch Beryllium, Bor, Lithium und Zirkonium.


650-500° Celsius:  Glimmer, Feldspat, grobe Magmatite, Granitporphyr und Pegmatit entstehen in diesem Temperaturbereich. Der Pegmatit enthält wiederum Beryll, Olivin, Zirkon und den beliebten Turmalin.
Pegmatit kann Flächen von über 5 Quadratmeter ausbilden, sogenannte Spodumene.


550-400° Celsius: Das ist der Temperaturbereich in dem es zu heftigsten Reaktionen kommen kann. Dringt nämlich Meerwasser durch Ritzen und Spalten ein, das durch Salzsäure, Flusssäure und Bor angereichert ist, kommt es zu einer schlagartigen Verdampfung.
Hierbei entstehen Erze, die Wolframit, Molybdän und Magnetit enthalten. Hier bildet sich der Topas und auch noch der Turmalin.

Ab einer Temperatur von

400 Grad Celsius wird zusätzlich Schwefel freigesetzt und dringt in die Dampfblase ein. Der dabei entstehende Druck befördert das flüssige Erz, Kupfer, Blei, Zink und Antimon in die vorhandenen Spalten und Ritzen und drängt in Richtung Erdoberfläche.
Auch Silber, Kobalt und Gold werden in den ausgasenden Spalten hinterlassen. Dabei entstehen auch Minerale wie Fluorit, Dolomit und Quarz.

Es ist ein Inferno aus den unterschiedlichsten Reaktionen die dort stattfinden und die letztendlich zur Bildung der Kristalle und Mineralien führen.



Die Fließgeschwindigkeit des Magmas, sowie die unterschiedlichsten Umgebungsfaktoren, spielen bei der Art und Weise wie sich Mineralien bilden, eine große Rolle.

Der Mineraloge bezeichnet das vorab Beschriebene als  PARAGENESE.

Die Paragenese beschreibt wie Mineralien entstehen und welche Mineralien nebeneinander entstehen können. Dabei gibt es auch Mineralien, die aus physikalischen Gründen überhaupt nicht miteinander oder nebeneinander entstehen können.


Wer tiefer in diese Materie einsteigen möchte, dem sei folgender Link empfohlen:


https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Paragenese?lang=de&language=german


Die Mineralogie ist ein Fachgebiet für sich. Mineralogen haben ein umfangreiches Studium zu bewältigen, zum dem auch der Bereich der Geologie gehört.
Die Mineralogie stellt praktisch den Fachbereich der "Material- und Werkstoffkunde" unter den Geowissenschaften dar.




Hier noch ein Download-Link zu einer Arbeit von dem Diplom Mineralogen Dr.Udo Maerz über  "Die Gesteine der kanarischen Inseln unter dem Polarisationsmikroskop".

http://www.mikroskopie-bonn.de/_downloads/Die_Kanarischen_Inseln_-Vortrag_Doernberg.pdf



Eine kurze Übersicht über den Vortrag (ohne Download) finden Sie auf der Seite des Mikroskopischen Kollegiums in Bonn:


http://www.mikroskopie-bonn.de/berichte_von_treffen_und_aktionen/doernberg_iii/index.html#a4442



Die Faszination die von Mineralien ausgeht, erschließt sich Jedem, der schon einmal eine Mineralienbörse besucht hat. Man muss aufpassen, dass man sich dabei nicht mit dem Mineralien-Sammelvirus infiziert.  

Kleine Mikro-Mounts bekommt man schon für wenig Geld. Es sind Mini Gesteinsbrocken mit mikrofeinen Mineralieneinschlüssen der unterschiedlichsten Arten.

Bilder und Fototipps findet man im Bereich "Steine und Mineralien " auf dieser Seite.