Mineralienatlas - Fossilienatlas
Mineralien / Minerals / Minerales => Allg. Diskussionen Mineralien / General discussions minerals => Thema gestartet von: uwe am 05 Nov 10, 18:54
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Ich habe den Eindruck, daß unser Forum im Hinblick auf die Diskussion mineralogischer Probleme etwas schwächelt.
Ich stelle nun mal folgendes „Problem“ zur Diskussion, welches mich als Sammler auch alpiner Minerale interessiert.
Im Allgemeinen kommen Minerale in Klüften, Adern oder Kontaktzonen in höherer Konzentration vor und bilden dort relativ große Kristallgruppen. Das trifft sowohl für hydrothermale und pneumatolytische Bildungen zu. Wenn der Anteil der entsprechenden Elemente sehr niedrig ist, sollte man erwarten, dass die jeweiligen Minerale unterhalb des normalen Mikroskopbereiches vorkommen. Das ist ja auch bei vielen Erzlagerstätten der Fall. So sieht man in den zu verhüttenden Gestein der meisten Goldlagerstätten mit bloßem Auge kein Gold.
Nun gibt es die Fundstelle Hopffeldboden. Hier bilden die seltenen Elemente Cer, Neodym, Lanthan, Ytterium usw. Minerale, welche in „Lupengröße“ im Muttergestein relativ gleichmäßig verteilt aber doch so selten vorkommen, dass man schon eine größere Menge des höffigen Gesteines zerschlagen muß, um erfolgreich zu sein. Von Adern oder Geoden, in denen solche Minerale angereichert vorkommen besteht keine Spur. Die Minerale (Monazit, Xenotim, Äschynit usw. kommen dabei überwiegend in Einzelkristallen bzw. in kleinen Kristallaggregaten vor. Eigentlich müssten bei dem Gehalt der seltenen Elemente die Kristalle so klein sein, dass diese ohne Elektronenmikroskop gar nicht sichtbar wären.
Wieso schließen sich die Moleküle in der Gesteinsschmelze bzw. in dem hydrothermalen oder pneumatolytischen Medium zu größeren Aggregaten zusammen?
fragt sich Uwe
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Hallo Uwe,
eine interessante Frage. Ich habe zwar früher etliche Vorlesungen über Reaktionskinetik, Lösungsgleichgewichte und Thermodynamik gehört, sehe mich aber nicht in der Lage, diese Thematik allgemeinverständlich! kurz und prägnant zu erklären. Ich denke, dass geht hier vielen so.
Ich bin gespannt ...
Beste Grüße
Kluftknacker
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Hallo,
die Vorlesungen und auch einige Vorträge über Ausscheidungen habe ich auch gehört.
Als ehemaliger Kristallzüchter habe ich solche Sachenschon selbst wachsen gesehen. Aber die Frage kann ich nicht wirklich beantworten.
In der Regel ist in solchen Fällen die Reinigung durch die Kristallisation entscheidend. Zuerst wachsen hochschemlzende Komponenten, z.B. Zirkon. Dann erstarrt meist die Hauptmasse. Nun hängt es davon ab, wie die Schmelze/Lösung erstarrt. Wenn die Stoffe/Restlösungen mobil sind, können Sie sich wie bei einem Pegmatit anreichern. Schiebt der erstarrende Stein die Schmelze vor sich her, reichern sich die Spuren an. Das stelle ich mir wie beim Zonenschmelzen vor. Zuerst kristallisierne die hochschmelzenden Komponenten aus., dann die Hauptmasse und zum Schluss die interessanten Reste. Wenn sich jetzt die niedriegschmelzenden Komponenten nicht in Zwickeln zwischen der Hauptmasse auskristallisieren, sondern sich zu einer größeren Menge sammeln können, können auch größere Kristalle an einzelnen Stellen entstehen.
Mein Modell ;-)
MFG
Frank
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Hallo Uwe,
nöö, es täuscht nicht!
Wieso schließen sich die Moleküle in der Gesteinsschmelze bzw. in dem hydrothermalen oder pneumatolytischen Medium zu größeren Aggregaten zusammen?
Egal um welche Art von "Lösung" es sich handelt, Kristallwachstum beginnt immer an den Kanten. Nun ist aber die "Länge" der Kanten im Verhältnis zur
Kristallfläche nicht proportional, sondern das Verhältnis nimmt mit steigendem Kristallvolumen ab. Anders ausgedrückt: kleine Kristalle wachsen schneller als Große, lösen sich aber auch schneller wieder auf.
Wenn also kleine Kristalle sich schneller auflösen als Große heist das, daß große Kristalle, wenn einmal gebildet, in der Lösung stabiler sind.
Man kann auch sagen, das die Reaktionsgeschwindigkeit der Kristalle mit der Lösung, bei steigendem Volumen abnimmt.
Und wer langsamer reagiert, hat in der Lösung bessere Überlebenschancen.
nur Beispiel für die Relationen an einer Fläche
von 10*10cm hat 100cm² Fläche und 40cm Kantenlänge 40/100= 0.4
nun verhundertfachen wir die Fläche
von 100*100 hat 10.000cm² Fläche und 400cm Kantenlänge 400/10.000=0.04
Man beachte dabei, das sich die Kantenlänge nur verzehnfacht hat, das Volumen aber verhundertfacht.
Nun kann man diese sehr vereinfachte Darstellung nicht auf Alles und Jeden beziehen. Hier wirken die lokalen Bedingungen wie Sättigung, Temperatur,
Beimengungen, Druck, Wirtsgestein usw. verändernd auf die Kristallisationsgeschwindigkeiten.
Z.B. Kommt langsam aber stetig eine geringe Übersättigung der Lösung zustande, bei gleichbleibenden Umgebumngsoparametern, wachsen bevorzugt größere Kristalle (Alpine Klüfte, Erzgänge).
Fällt die Temperatur schnell bilden sich bevorzugt kleine Kristalle, da das gelöste Material sich schnell abscheiden muss( Blasen in Vulkaniten). Zirkulieren die Lösungen z.B. innerhalb eines Ganges, hat die Lösung relativ wenig Kristallkeime, da viele glatte Oberflächen vorliegen. Zirkuliert aber die Lösung z.B. in einem frischen Gesteinsriss, gibt es viele Kristallisationskeime und damit viel kleine Kristalle....usw. usw. usw.
So ganz trivial ist also die Frage nicht, und sicher hab ich sie nicht wissenschaftlich richtig beantwortet. Aber zum groben Verständnis sollte es reichen.
Glück auf
Ulrich
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Hallo!
Edit: Ulrich war mit seiner Erklärung schneller und zielt auf das gleiche ab wie ich.
Ergänzend zu Franks Modell denke ich, dass bei dem von Dir, Uwe, geschilderten Sachverhalt auch die Keimzahl in der Schmelze eine Rolle spielt: Je mehr Keime, umso mehr Kristalle, aber auch umso kleiner bleibt jeder einzelne Kristall. Umgekehrt: Gibt es nur wenige Keime, wachsen auch seltene Minerale zu "Lupen-makroskopischen" Kristallen heran.
Franks "interessante Reste" sind oft Elemente und Verbindungen, die im Chemismus der Schmelze bzw. Lösung (ich nenne das im Weiteren zusammenfassend nur noch Schmelze) weitgehend inkompatibel sind. Sie bleiben lange ungebunden. Nur mit zunehmender Abscheidung der "gewöhnlichen" Minerale aus der Schmelze konzentrieren sie sich so auf, dass sie auch energetisch ungünstige Bindungen einzugehen gezwungen sind. In dieser Zeit ist die Menge der Kristallkeime in der Schmelze aber durch gravitative Effekte und den Filtereffekt der Gesteinsporen bereits stark abgesunken. Minerale aus seltenen Elementen bilden sich nun an vergleichsweise wenigen Stellen, dienen aber als ganz bevorzugte Keime für Kristalle desselben Minerals. Es ist hier für die Elemente energetisch einfach günstiger, sich anzulagern, statt an anderer Stelle zu neuen Keimen zusammenzufinden. Danach ist der Prozess ein Selbstläufer - die vorhandenen Kristalle vergrößern sich auf Lupen-optisch wahrnehmbare Größe, die seltenen Elemente wandern dem durch die Ausfällung entstandenen Konzentrationsgefälle entsprechend den größeren Kristallen zu, und diese wachsen immer weiter, ohne dass es dabei noch zur Ausbildung mikroskopischer Kristalle käme.
Soweit noch mein Wissen aus dem Studium...
Gruß,
Rainer
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Hallo,
zu Ulrich:
Beim Erreichen der Löslichkeitsgrenze/ Beginn der Kristallistion, wachsen alle Flächen. Aber: Die späteren Ecken wachsen schneller als die Kanten, schneller als die Flächen. Die am Kristall verbleibenden Flächen sind die Flächen, die die geringste Wachstumsgeschwindigkeit haben. Das kann sich aber abhängig von der Chemie auch ändern! Wenn ein Wachstum stattfindet, löst sich kein Kristall mehr auf, wenn die kritische Keimgröße überschritten ist.
Das normale Wachtums ist ein Kombination aus:
- Adsorption/Anlagerung von Baugruppen an die Fläche
- Diffusion/Bewegung auf der Fläche
und jetzt komtm das wenn
- Wenn der Baustein eine z.B. Versetzungstufe findet, lagert er sich an.
- Wenn er keine energetisch günstige Nische findet, desorbiert er, d.h. er fliegt wieder weg.
Kritische Keimgröße: Da muss ich ganz tief in den grauen Zellen graben - aber steht bei Wikipedia unter Keimbildung :-). Ja, es ist richtig, dass eine kritische Krimgröße notwendig ist, die setzt sich irgendwie aus Oberfläche zu Volumen zusammen, kleine Keime lösen sich auf, große Keime können wachsen. Aber das geschieht auf der Skala der Sub-Nano-Partikel im Bereich einige 100Atome. Das hängt aber auch von der Löslichkeit des Materials ab. Die Abhängigkeit im fertigen Kristall sehe ich aber nicht. s
@Rainer
Die Bindungen werden nicht energetisch ungünstiger, sondern günstiger. Nimm Salzwasser als Beispiel: Erst kristallisiert Wasser aus. Die Salzlösung wird konzentrierter, irgendwann fällt Salz oder das Eutektikum aus. Nur an Gravimetrie oder Filterwirkung glaube ich nicht bei der Skala.
MfG
Frank
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Hallo Frank!
Die Bindungen werden nicht energetisch ungünstiger, sondern günstiger.
Das hatte ich eigentlich gemeint: Wenn die inkompatiblen Elemente in der Lösung relativ angereicht werden ist zwischen ihren Ionen nicht mehr so viel Anderes, das ihre energetisch ungünstige Aneinanderbindung verhindert. So gesehen wird die Bindung dann günstiger...
Nimm Salzwasser als Beispiel: Erst kristallisiert Wasser aus.
Nur im Winter, wenn sehr kalt ;)
Apropos Dimension: Die Riesen-Gipse von Naica kamen aufgrund genau des von Dir in großer Skala bezweifeltem Filter- und gravitativen Bereinigungseffekts zustande.
Gruß,
Rainer
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Hallo,
Gips mit der grossen Löslichkeit von g/l hat imho auch grosse kritische Keime.
Aber ist eine Keimauslese durch den "normalen" Weg wachsen auflösen wachsen usw ausgeschlossen?
Immerhin handelt es sich nicht um ein geschlossenes System wir zuvor betrachtet, sondern um ein offenes, duchflutetes...
MfG
Frank
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Hallo
Meine Vorredner (oder besser: Vorschreiber ?) haben ja nun die wesentlichen Punkte der Keimbildung schon genannt. Ein weiterer Umstand, welcher für das entstehen von Großen oder "einsamen" kleinen Kristallen zu tragen kommen dürfte ist der sogenannte "Oswald-Miers-Bereich". Er beschreibt quasi eine übersättigte Lösung, bei der die Keimbildung und Keimauflösung aber noch im Gleichgewicht ist. In diesem Statium kann aus einer Lösung kein Kristallkeim neu entstehen, bestehende Keime oder Kristalle wachsen aber weiter. Diesen Bereich macht man sich zu Nutze, um z.B. besonders große Kristalle zu Züchten (oder eben die Naica-Riesengipse). Auf der anderen Seite kann ich mir sehr gut vorstellen, das der gleiche Mechanismus dazu führt, das eben nur vereinzelt Kristalle mit "seltener" oder "exotischer" Zusammensetzung entstehen, da die Stoffkonzentration nicht für eine umfangreiche Keimbildung ausreicht. Wäre eine Erklärung, warum man nur ab und zu mal einen Synchisit oder Gadolinit in der Druse findet, dann aber einen "größeren" Kristall.
Grüße
Markus
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Hallo Markus,
ich glaube der Hauptansatzpunkt ist neben den hier genannten Punkten, das System:
- ein geschlossenes System, z.B. ein Magmakörper, kann eine Anreicherung in den Resten der flüssigen Phase haben. Da entstehen Exoten und die Verteilung der Kristallgröße hängt von Fremdionen, Temperaturwechseln, Verteilung, Mobilität, Keimzahl usw. ab. die Größe ist begrenzt.
- ein offenes System, so wie es Naica zu sein scheint. zirkulierende Lösungen sorgen mit einem Temperaturgradienten für den Stofftransport. In der Hitze (=Tiefe) löst sich MAterial aus dem Gestein/Reservoir, strebt nach oben zirkuliert dabei durch den Hohlraum und kann Keime bilden, die dann wachsen. Die Größe ist nicht begrenzt, solange gesättigte Lösung nachkommt.
Auf der anderen Seite ist die Abhängihkeit "nur ein Kristall gefunden"="war nur ein Keim da" nicht eineindeutig. Die Umkehrung gilt: Ein Keim=Ein Kristall. Aber es gibt eine Keimauslese wenn die Wachstumsbedingungen mit Lösungsbedingungen wechseln. Und dass die Bedingungen selten kosntant sind, sieht man ja an den Phantomen.
MfG
Frank
(der sich gerade mit Ostwaldscher Stufenregel und Ostwald-Volmer beschäftigt.)
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Bisher eine (zumindest für mich) hochinteressante Diskussion. Um nochmal auf den Hopffeldboden zurück zu kommen, hier ist das Muttergestein sehr locker bzw. porig (Kenner der Fundstelle werden wissen, was ich meine). Es besteht überwiegend aus Adular (meist als Kristalle ausgebildet mit einer Zwickelfüllung aus Chlorid). Es hat den Anschein, daß die Adularkristalle um die "Exoten" herumgewachsen ist, also danach oder zumindest nach dem Vorliegen größerer Exotenkristalle auskristallisiert sind. Hier scheint mir der von Markus genannte "Oswald-Miers-Bereich" die einleuchtendeste Erklärung ist.
Ich stelle mir das laienhaft so vor, daß in einer hydrothermalen Lösung sehr lange keine Veränderung stattgefunden hat bzw. daß die Bedingungen sehr lange durch Zufuhr von Energie konstant waren und daß das System geschlossen war - kein Druckabfall. Hier haben sich die relativ großen Exotenkristalle (Synchesit, Xenotym, Monazit) gebildet. Als dann Druck und Temperatur sehr langsam zurück gingen ist der Adular und Chlorid kristallisiert. Vermutlich haben sich in dieser Phase auch die Aeschynite gebildet, denn die sitzen meines Erachtens auf dem Adular bzw. in den Zwickeln.
Uwe
Uwe
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Hallo zusammen,
viele Aspekte sind ja schon recht verständlich erklärt.
Ich habe alle Beiträge interessiert gelesen und verstanden. 8)
Auch wenn ich die Theorie über "Oswald-Miers-Bereich" nicht kenne.
Ich halte folgenden Aspekt auch noch für wichtig;
Klar ist, dass die Konzentration an den chemischen Elementen sehr entscheidend ist.
Dann ist es wichtig, was sich sonst so noch in der Lösung befindet.
Das sind dann Reaktionspartner und die entstehenden Reaktionsprodukte können entsprechend eher auskristallisieren.
Das Druck, Temperatur, pH-Wert, Stoffkonzentration, Oberflächen-Volumenverhältnis und Anzahl der Kristallkeime etc. entscheidend sind....ist klar und wurde auch schon wirklich gut beschrieben.
Gerade Stoffe in geringer Konzentration bleiben lange in Lösung.
Und das ist bei seltenen Elemente ja eher die Regel.
Durch die Auskristallisation an den Mineralien , die in großer Konzentration enthalten sind, wird die Gesamkonzentration
in der Lösung also geringer.
Was dann noch gelöst ist, kann dann später ausscheiden. Vielleicht dann die seltenen Erden-Verbindungen.
Ob da nur die nur Änderung des chemischen Gleichgewichtes zumTragen kommt, kann ich nicht beurteilen.
(Die Phasendiagramme für die Stabilität von Stoffgemischen sind hinreichend komplex.)
Es ist auch möglich, dass noch weitere seltene Erden, die z.B. noch feinverteilt im Nebengestein enthalten sind,
in Lösung gehen. Dies wäre für eine weitere Kristallisation von Vorteil.
Aber warum, gibt es dann nicht viele winzige Kristalle?
Kristallkeime gibt es ja genug (z.B. durch die Kristalle der anderen Mineralien).
Ein Aspekt, den ich noch wichtig finde, sind die deaktivierten Oberflächen!
Bestimmte z.T. hauchdünne Mineralablagerungen können die nachfolgende
Mineralbildung einfach verhindern. Dann wachsen die Kristalle nur an den Stellen, die nicht benetzt sind.
(Dies ist ist in meiner Heimatregion bei den Zepterquarzen bzw. Fensterquarzen auf Nadelquarz wahrscheinlich
der Fall. Hier sind es gewöhnliche Eisenhydroxyoxidablagerungen, die oft nur einen
Zepterquarz oder Fensterquarzdoppelender wachsen lassen, je nachdem wo eine freie nicht deaktivierte Stelle auf den Nadelquarzen ist. Und dies bei dem häufigen SiO2)
Wie gesagt, dies ist nur meine Meinung und Theorie.
Es gibt dazu garantiert "richtigere" Theorie und zugleich bewiesene wissenschaftliche Untersuchungen.
Gruß
Kay
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Auch wenn ich die Theorie über "Oswald-Miers-Bereich" nicht kenne.
http://de.wikipedia.org/wiki/Ostwald-Reifung
es fehlt das T.
kurz gesagt: die Kristallisation ist ein Phasenübergang (ja, es gibt verschiedene : -) ) Dieser Phasenübergang kann ab einer bestimmsten Temperatur einsetzen, muss aber nicht, z.B. Eis kann ab 0°C entstehen, muss aber nicht - unterkühlte Schmelze. Und in diesen Bereiche ngibt es Übergänge in denen etwas nicht neu entstehen kann (Keim fehlt), aber wachsen kann, wenn ein Keim vorhanden ist.
Und das ist bei seltenen Elemente ja eher die Regel.
Vergleiche einmal die Löslichekti von Gips und Baryt. Der Baryt wird eher ausfallen=kristallisieren :-) Egal ob millionenmal mehr Ca in der Lösung ist.
Es ist auch möglich, dass noch weitere seltene Erden, die z.B. noch feinverteilt im Nebengestein enthalten sind,
in Lösung gehen. Dies wäre für eine weitere Kristallisation von Vorteil.
Dafür braucht du einen thermischen Gradienten zur Lösung und Kristallisation (von heiss nach kalt) und chemischen Gradienten damit sich was bewegt (Diffusion), wenn nichts zirkuliert.
Bestimmte z.T. hauchdünne Mineralablagerungen können die nachfolgende
Mineralbildung einfach verhindern. Dann wachsen die Kristalle nur an den Stellen, die nicht benetzt sind.
(Dies ist ist in meiner Heimatregion bei den Zepterquarzen bzw. Fensterquarzen auf Nadelquarz wahrscheinlich
der Fall. Hier sind es gewöhnliche Eisenhydroxyoxidablagerungen, die oft nur einen
Zepterquarz oder Fensterquarzdoppelender wachsen lassen, je nachdem wo eine freie nicht deaktivierte Stelle auf den Nadelquarzen ist. Und dies bei dem häufigen SiO2)
Tja, das ist so eine Sache: Jetzt komem nwir in den Bereich der Homo- und Hetero-Keimbildung bzw. Epitaxie.
Es gibt imho drei Fälle:
- gleicher Keim = geringe Unterkühlung reicht zu mWachstum
- angepasster Hetero-Keim (Fremdkein) = in der Regel eine Art Epitaxie, es wird eine größere Unterkühlung benötigt.
- absoluter Hetero-Keim = es muss sich eine neuer Homo-Keim bilden.
Dann sind aber andere Flächen schnell günstiger. Das ist meine Erklärung der "Passivierung".
Totaler Querlink durch die Thermodynamik: http://de.wikipedia.org/wiki/Moussierpunkt
Mfg
Frank
(der gleich Phasendiagramme diskutieren darf :-( )
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Von Interesse sollte noch sein, daß im Beispiel Hopffeldboden alle Kristalle eines Exotenminerals ungefähr die gleiche Größe haben - also es gibt beispielsweise keine Synchesite von 2 cm länge neben solchen von unter einem mm länge. Das sollte doch für Oswald-Miers sprechen, nach dem kleine Kristalle wieder in Lösung gehen und dafür größere weiter wachsen und das alles in einem geschlossenen System ???.
Ich habe mal die Theorie gehört, daß die höffige Zone im Hopffeldboden ein durch Auffaltung liegender Vulkanschlot wäre. Hier wäre ja genug Wärmezufuhr von unten gegeben gewesen, um ein geschlossenes System lange genug stabil zu halten ???.
Uwe
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Hallo Frank,
werde demnächst das t nicht vergessen 8)
http://de.wikipedia.org/wiki/Ostwald-Reifung
es fehlt das T.
Mit den Phasendiagrammen durfte ich mich vor 22Jahren auch mal beschäftigen.
Das die Löslichkeit entscheidend ist, was zuerst ausfällt=auskristallisiert :-), ist selbstverständlich.
Ich habe neben dem Sammeln von Zepterquarzen und Fensterquarzen mich auch dann auch damit beschäftigt,
warum meistens sich nur ein oder zwei gößere Zepter bilden und nicht dutzend winzige Zepter.
In einer benachbarten Geode, kann es dann sein, dass sich kein Zepterquarz sondern an Prismenfläche
ein oder zwei dickprismatische Doppelender bilden. Zufall? Ein Hinweis über die Passivierung = Deaktivierung
durch Eisenhydroxyverbindungen fand ich in der Literatur.
Vergleiche einmal die Löslichekti von Gips und Baryt. Der Baryt wird eher ausfallen=kristallisieren :-) Egal ob millionenmal mehr Ca in der Lösung ist.
Gruß
Kay
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Von Interesse sollte noch sein, daß im Beispiel Hopffeldboden alle Kristalle eines Exotenminerals ungefähr die gleiche Größe haben - also es gibt beispielsweise keine Synchesite von 2 cm länge neben solchen von unter einem mm länge. Das sollte doch für Oswald-Miers sprechen, nach dem kleine Kristalle wieder in Lösung gehen und dafür größere weiter wachsen und das alles in einem geschlossenen System ???.
Ich habe mal die Theorie gehört, daß die höffige Zone im Hopffeldboden ein durch Auffaltung liegender Vulkanschlot wäre. Hier wäre ja genug Wärmezufuhr von unten gegeben gewesen, um ein geschlossenes System lange genug stabil zu halten ???.
Uwe
Hallo Uwe,
also es gibt schon Synchisite von cm-größe, z.B. die ersten Funde von Franz Gartner . Auch winzige Synchisite findet man immer wieder, nur beachtet man sie kaum.
Zum Zweiten ist die alpine Metamorphose in großer Tiefe erfolgt, unter großem Druck und über einen sehr langen Zeitraum. Erst später wurde die Gesteinslage, in der heute der Hopffeldboden liegt, aufgefaltet. Dies geschah dadurch, daß der zentrale Teil der Tauern diese Gesteinslagen durchbrochen hat und damit die einzelnen Lagen steil gestellt hat. Das Ergebnis war das Tauernfenster, umgeben von schmalen Lagen der steil gestellten ehemals überdeckenden gesteine. Im Prinzip ist der Gneiskern der Tauern von zwiebelringartigen Gesteinslagen, die den Gneiskern ehemals überlagert hatten, umgeben. Das erklärt auch, warum man z.B. Berylliummineralisationen bevorzugt in einem schmalen Geländestreifen parallel zum Oberpinzgauer Haupttal findet, Sphene ebenso in einer anderen Lage und auch die Hopffeldbodenmineralisationen sind in einem recht schmalen Streifen im Oberpinzgau vertreten. Der Streifen geht ungefäht vom Mitterkopf im Untersulzbachtal über die Hackenköpfe ins Gebeit der Krimmler Tales (hab die genaue Bezeichnung der Alm vertgessen, liegt aber vor dem Söllenkar). Am Mitterkopf ist ebenfalls Synchisit, Aeschynit Monazit, Xenotim und ein euxenitähnliches Mineral in einer sehr ähnlichen Gesteinsart wie am Hopffeldboden belegt. Von Funden aud dem Krimmler Tal weis ich nichts, die sind aber warscheinlich auch sehr ähnlich.
Interessanterweise stellt sich die Situation so nur am Nordrand des Tauernfensters dar, während der Südrand eine abweichende und vor allem ärmere Mineralisation aufweist. Das kann durchaus mit der Verschiebungstektonik im Zusammenhang mit der Alpenauffaltung erklärbar sein.
Was den "liegenden" Vulkanschlot betrifft, so habe ich da eher Zweifel, denn dieser hätte ja die anderen Gesteinsschichten ebenfalls durchschlagen. Derartige "Überreste" sind mir aber nicht bekannt, zumal sie sich in relativer Nähe befinden müssten. Ausserden sind Vulkanschlote eher arm an exotischen Metallen.
Meine Theorie währe eher folgende: Die im Norden an die Hopffeldbodenzone anschließenden Gesteine sind Schiefer und artverwandte Gesteine geringerer Metamorphose als die südlicher liegenden Gesteinsschichten. Nun sind Schiefer Sperrschichten für wässrige Lösungen. Während der Metamorphose, die Gesteine liegen noch flach und werden von unten zusätzlich erwärmt. steigen wässrige Lösungen auf und stauen sich an der Sperrschicht. Dabei reichern sie sich aber auch mit den exotischen Elementen an, ähnlich einer Restschmelze in einem Pegmatit. Später kommt es dann auch zur Metamorphose auch dieser Gesteine und damit zur Einlagerung der exotischen Metalle in das neue entstehende Gestein. Bei der Auffaltung und Kluftbildung (auch tritt hierbei Rekristallisation des Gesteines auf), werden die Metalle frei und können in kleinen Hohlräumen kristallsiieren.
Dieser Priozess ist sehr ähnlcih dem der Auslaugung der Wirtsgesteine um eine alpine Kluft. Auch hier findet man viele exotische Mineralien in eben diesen kavernösen Partien um die Kluft. Soweit meine Theorie, aber ich kenne da auch nicht die neuesten Erkenntnisse!
In dem Sinne
Glück auf
Ulrich
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Hallo
Noch eine kleine Anmerkung zum Thema "Ostwald-Miers": Sorry, ich hatte das auf der Arbeit aus dem Gedächtniss geschrieben, da ist mir das "t" entgangen. Nichts desto trotz hat Frank den falschen Wiki-Link angegeben, hier der Richtige: http://de.wikipedia.org/wiki/Ostwald-Miers-Bereich (http://de.wikipedia.org/wiki/Ostwald-Miers-Bereich). Das ist also auch keine "Theorie", sondern lediglich ein Bereich in einem Diagramm bzw. natürlich auch ein real messbares Phänomen (oder wie auch immer man das nennen soll). Man kann es am Besten mit einer unterkühlten Schmelze erklären die zwar nach Temperatur schon fest (=auskristallisieren) sollte, dies jedoch nicht tut, da der Keimbildungsprozess nicht eintritt. In diesem Bereich entstehen zwar permanent Keime, diese lösen sich aber im gleichen Maße wieder auf so das kein Keim zu einem Kristall heranwachsen kann. Durch entsprechendes initiieren kann man jedoch sofort Keime erhalten, die dann auch weiterwachsen (z.B. an Staubkörnern, Gefäßwänden etc.). Diesen Ostwald-Miers-Bereich gibt es nicht nur bei Schmelzen, sondern auch bei Lösungen, da ja lediglich ein thermodynamisches Zustandsfeld beschrieben wird.
Mich wundert bei all den Mineralogen, die hier ja nun außer mir rumtollen, anscheinend keiner den "Ostwald-Miers"-Bereich kennt - hat den keiner von euch Kristalle gezüchtet ?
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Übrigens, eine mit dem Hopffeldboden nahezu vergleichbare Art des Vorkommens seltener Minerale in Lupengröße stelle ich bei dem Fundort Vetralla Viterbo in Italien fest. Auch hier handelt es sich einen Vulkan.
Tja Markus, mich wundert auch, daß sich bisher kaum bzw. sehr wenige Berufsmineralogen zu diesem Thema gemeldet haben. Hätte gern noch etwas dazu gelernt. Noch eine Frage eines Laien: Was könnte denn in einer Schmelze im Ostwald-Miers-Bereich noch die Kristallbildung initiiern? Staub kommt ja in erkaltenden vulkanischen Schmelzen nicht vor, oder ?
Uwe
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Hi Uwe
Nunja, ich gehe mal davon aus, das alle Hauptkomponenten der Schmelze in so hohen Konzentrationen (=Übersättigungen) vorliegen, das es zur spontanen Kristallbildung kommt. Nachdem die Hauptkomponenten auskristallisiert sind, bleiben die Ionen (Elemente) in Lösung, die nicht so richtig in die Gitter der Hauptminerale passen und natürlich diverse Fluide wie Wasser und auch Kohlendioxid. An geeigneten Stelle (Schrumpfrissen, Blasenhohlräume) können dann die weniger passenden Elemente Minerale bilden, ich nenne sie einfach mal "Nebenkomponenten". Ich denke da z.B. an den Anatas vom Petersberg bei Halle. Nachdem nun auch die Nebenkomponenten ihren Platz gefunden haben, bleiben nur noch die wirklich seltenen Elemente übrig, wobei man natürlich im Hinterkopf behalten sollte, das diese nicht nur in einem Mineral gebunden werden können. Das bedeutet, das in den Restlösungen bestimmte Mineralzusammensetungen (z.B. die Kombination zur Bildung von Gadolinit) in so geringen Konzentrationen vorliegen, das sie nicht mehr spontan auskristallisieren können. Ok, irgendwo gibt es dann doch mal einen Keim der zu einem Kristall heranwachsen kann und man hat einen u.U. recht beachtlichen Gadolinitkristall in einer sonst eher gadolinitarmen Umgebung. Das wäre dann die direkte Anwendung bzw. der direkte Bezug zu eben jenem Ostwald-Miers-Bereich, da ja genau diese Bedingungen herschen: Keine spontane Keimbildung möglich, aber evtl. vorhandene Kristalle wachsen weiter. Was letztlich dazu führt, das hier und da dann doch mal ein Keim zu einem Kristall werden kann, wird sich kaum sichre klären lassen. Grade bei dem Steinbruch Petersberg ist mir schon oft aufgefallen, das die Synchisite in ein und demselben Brocken sehr unterschiedlich verteilt sein können und gelegentlich ware Nester bilden. Und dann findet man auch Brocken, wo fast statistisch verteilt immer mal wieder einzelne Kristalle oder kleine Gruppen auf den Kuftflächen zu finden sind. Bei den Nestern gab es eine hohe Konzentration von Synchisit-"Bausteinen" die zur spontanen Kristallbildung ausreichten und dann die beobachteten Nester bildeten und bei den statistischen verteilungen war die Lösung mit der Bausteinkonzentration irgendwo im Ostwald-Miers-Bereich. Das ist so im Großen und Ganzen die Theorie, die ich mir zu diesem Thema zurechtgebastelt habe - keine Ahnung, ob das so korrekt ist, ich sehe aber auch keine offensichtlichen Fehler in dem Erklärungsmodell. Vielleicht kann ja noch jemand anderes etwas dazu beitragen...
Grüße
Markus
P.S.: Entweder mein Browser oder das Forum zickt grade ganz gewaltig rum: Beim tippen springt die Ansicht immer in die Mitte meines Textes was ein vernünftiges Schreiben nahezu unmöglich macht - geschweige denn Fehlerkorrektor...
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Hi Uwe
Nunja, ich gehe mal davon aus, das alle Hauptkomponenten der Schmelze in so hohen Konzentrationen (=Übersättigungen) vorliegen, das es zur spontanen Kristallbildung kommt. Nachdem die Hauptkomponenten auskristallisiert sind, bleiben die Ionen (Elemente) in Lösung, die nicht so richtig in die Gitter der Hauptminerale passen und natürlich diverse Fluide wie Wasser und auch Kohlendioxid. An geeigneten Stelle (Schrumpfrissen, Blasenhohlräume) können dann die weniger passenden Elemente Minerale bilden, ich nenne sie einfach mal "Nebenkomponenten".
Hallo Markusn,
nein sehe ich etwas anders: Nur weil ein Element/Komponente häufig voprkommt, muss Sie nicht zuerst kristallisieren. Nehmen wir zirkon, eher selten aber wegen des Schmelzpunkts kommt es zuerst. Und Nebensachen könne nsich auch leicht lösen. Niob würde ich im Rutil oder im Brookit suchen.
Frank
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Hallo,
zur Kristallbildung sind mit gerade zwei sehr interessante Bilder aufgefallen. Wie kann man so extrem scharfe Quarznadeln erklären? Finde ich sehr faszinierend.
(https://www.mineralienatlas.de/VIEWmax.php?param=1291195582.jpg.b) (https://www.mineralienatlas.de/VIEWFULL.php?param=1291195582.jpg) (https://www.mineralienatlas.de/VIEWmax.php?param=1291327727.jpg.b) (https://www.mineralienatlas.de/VIEWFULL.php?param=1291327727.jpg)
beide Bilder (c) Matteo Chinellato
Mich wundert bei all den Mineralogen, die hier ja nun außer mir rumtollen, anscheinend keiner den "Ostwald-Miers"-Bereich kennt - hat den keiner von euch Kristalle gezüchtet ?
Bin "nur" Chemiker, aber der Begriff begegnet mir jedes Jahr wieder in den Protokollen von Physikern im chemischen Praktikum bei der Kristallzüchtung ;D
Gruß,
Andreas
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Hallo Andreas,
ich vermute mal, dass bei der raschen Abkühlung nach der Intrusion eine starke Übersättigung gab. Die Kristallisationswärme durch das rasche Kristallwachstum konnte an den weniger exponierten stellen nicht durch die Lösung/Fluid? abgeleitet werden wodurch es zu extrem dünnen Nadeln kam. In einer späteren Phase mit gemäßigteren Wachstum wurden die Nadeln dicker und bildeten am Fuß einen gedrungenen Habitus. Bei schwacher Übersättigung steht das Kristallwachstum vor allen an den exponierten Stellen in Konkurrenz zu Lösungserscheinungen, wodurch das weiterwachsen der Nadeln gehemmt war.
Aber wie gesagt, ist nur eine Vermutung.
Ich glaube nicht dass es sich um durch Strukturfehler (Versetzungen) entstandene Verzerrungen, wie z.B. Nadelpyrit oder Chalkotrichit welche bei geringer Übersättigung entstehen, handelt. Die Versetzungslinien nehmen nur einen gewissen Winkelbereich zur wachsenden Fläche ein. Bei Quarz ca. 30° zur Senkrechten (LANG und MIUSCOV 1967). Da die Basisfläche die am schnellsten wachsende Fläche ab Quarz ist, kann man Versetzungen in Richtung der C-Achse als Ursache der nadeligen Bildung wohl ausschließen.
Grüße Josef
Änderung: Der Grund für die Verdickung am Fuß der Nadeln könnte von einer höheren Versetzungsdichte liegen, die durch den Kontakt mit der Matrix entsteht.
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Hallo Markusn,
nein sehe ich etwas anders: Nur weil ein Element/Komponente häufig voprkommt, muss Sie nicht zuerst kristallisieren. Nehmen wir zirkon, eher selten aber wegen des Schmelzpunkts kommt es zuerst. Und Nebensachen könne nsich auch leicht lösen. Niob würde ich im Rutil oder im Brookit suchen.
Frank
Ok, da hast Du natürlich recht, der Schmelzpunkt spielt bei der Kristallisationsreihenfolge natürlich auch eine wichtige Rolle. Allerdings spielt mein Erklärungsmodell erst deutlich später, wenn alle Haupt- und Hochschmelzkomponenten schon fest geworden sind und sich die "selteneren" Mineralien bilden. Naja, ist letztlich nur eine Theorie oder besser ein Erklärungsmodell, da kann noch dran verbessert werden :)
@Andreas: Na immerhin einer ;D