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Ton und Tonstein

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Tonstein, rot
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Tonstein, rot (SNr: 047)

Tonstein, rot Eifel

Sammlung: Gesteinslehrsammlung
Copyright: Goethe-Universität Frankfurt am Main
Beitrag: Stefan 2009-01-25
Ton
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Ton

Ton aus dem Quartär (vor 400.000 Jahren);
Estland

Copyright: Siim Sepp
Beitrag: Collector 2013-04-12
gefritteter Ton
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gefritteter Ton

"Gefritteter Ton", anpolierte Scheibe; Fo: Bliesen bei St. Wendel, Saarland, Deutschland; Größe: 18 x 23 x 0,5 cm

Copyright: rtbstone
Beitrag: rtbstone 2007-06-27
Tonstein, braun
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Tonstein, braun

Tonstein (mudstone); Yellowstone Nationalpark, Wyoming, USA; Foto: USGS Public Domain

Copyright: USGS
Beitrag: Collector 2006-07-08
Tonstein, grün
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Tonstein, grün (SNr: 046)

Tonstein, grün Keuper Elsass

Sammlung: Gesteinslehrsammlung
Copyright: Goethe-Universität Frankfurt am Main
Beitrag: Stefan 2009-01-25
Tonstein, grau
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Tonstein, grau (SNr: 048)

Tonstein, grau, Flysch Montagne Noire

Sammlung: Gesteinslehrsammlung
Copyright: Goethe-Universität Frankfurt am Main
Beitrag: Stefan 2009-01-25

Gruppierung

Zugehörig zu

Gesteine  ⇒ Sedimentäre Gesteine und Sedimente  ⇒ Klastische Sedimente  ⇒ Pelit

Nächst niedrigere Stufe

Argillit

Bentonit

Bolus

Glimmerton

Letten

Lutit

Schlamm-Bruch-Gestein

Schlammstein

Schwarzschiefer

Tonstein

Andere Sprachen

Deutsch

Ton und Tonstein

Englisch

mudstone and clay

Ausführliche Beschreibung

Ton

Ton / Tonstein ist ein unverfestigtes sedimentäres Gestein aus der Familie der Pelite, welches im wesentlichen aus Mineralpartikeln kleiner 20 μm im Durchmesser besteht. Unter diesen Partikeln herrschen blättchenförmige silikatische Tonminerale mengenmässig vor, deren Teilchendurchmesser meistens kleiner als 2 μm sind.

Altersmässig gehören die unverfestigten Tone fast ausschliesslich den jungen erdgeschichtlichen Formationen des Tertiärs und Quartärs an. Die Masse aller tonigen Sedimentgesteine ist jedoch verfestigt. Diese Tongesteine werden als Schiefertone bezeichnet. Sie gehören überwiegend den älteren geologischen Formationen des Meso- und Paläozoikums an.

Tonsteine treten in vielen verschiedenen Farben auf, so etwa hell- bis dunkelgrau, schwarz, rot und grün. Für die Farbe bestimmend sind Beimengungen von Limonit, Hämatit, Chlorit und organischen Kohlenstoffverbindungen wie Bitumen oder Kohle.

Unter Druck und Temperatur umgewandelter, meist dünnblättrig spaltender Tonstein wird als Tonschiefer bezeichnet. Die Spaltflächen dieses metamorphen Gesteins verlaufen mitunter nicht parallel zu den Schichtflächen.

Unter den Sedimenten herrschen Tone und Tonsteine mit rund 80% weitaus vor. Fast alle Tone sind umgelagert und zeigen eine Schichtung. Bei der Abtragung des primären Verwitterungsdetritus und seinem Transport erfolgt eine Sortierung nach der Korngrösse, Der feinkörnige Ton wird von den gröberen sandigen und kiesigen Bestandteilen getrennt wieder abgelagert. Schon geringe Korngrössenunterschiede rufen eine Schichtung des sedimentierten Materials hervor. In dem ungeschichteten Detritus von Verwitterungsprofilen sind die Tonminerale mit gröberen, noch unzersetzten Gesteins- und Mineralresten vermengt. Beispiel dieser Art sind viele Kaolinlagerstätten, besonderes aber die Böden.

Ton/Tonstein besteht überwiegend aus Tonmineralien (z.B. Montmorillonit, Illit). Weitere Gemengteile sind Quarz und Feldspat und Karbonate. Beimengungen von Limonit, Hämatit, Chlorit und organischen Kohlenstoffverbindungen (Bitumina) sind farbbestimmend. Die Tonminerale sind überwiegend wasserhaltige Aluminiumsilikate. Sie entstehen im wesentlichen bei der Verwitterung von Feldspäten und Glimmern und werden deshalb als Verwitterungsneubildungen bezeichnet. Aus dieser Verwitterung werden SiO2-Tetraeder und Oktaeder durch isomorphen Ersatz mit Al (III) versetzt, Si(IV) wird dabei verdrängt. Die nun negativ geladenen Tetraeder und Oktaeder lagern sich zu Schichten zusammen. Zwischen diesen Schichten können sich Kationen anlagern. Man unterscheidet 2-, 3- und 4-Schichttonminerale, die unterschiehdliche Eigenschaften besitzen. Tonminerale haben eine große aktive Oberfläche und sind definiert auf die Größe <2µm Neben den Tonmineralen enthalten Tone häufig oxidische Eisenminerale (besonders Hämatit und Goethit), Titandioxid als Anatas sowie in den Tropen Aluminiumhydroxide, vor allem Gibbsit. Zusätzlich können Tone noch weitere organische und anorganische Materialien enthalten, die nicht zu den plastischen Eigenschaften beitragen wie z. B. Quarz, Calzit, Dolomit, Feldspäte, Oxide, Hydroxide oder auch kolloidale Kieselsäure, Eisenhydroxidgele oder organische Gele. Ausser den mengenmässig vorherrschenden Verwitterungsneubildungen enthalten die Tone Verwitterungsreste und Mineralneubildungen. Unter den Verwitterungsresten sind widerstandsfähige Minerale vertreten, besonders Quarz, daneben Muscovit und Feldspäte, gelegentlich gebleichte Biotite und seltener Chlorite.

Eigenschaften:

Die meisten Tone haben die Fähigkeit, Wasser zu binden und aufzunehmen und damit aufzuquellen. Bei Trockenheit wird das Wasser wieder entzogen und der Ton schrumpft. Tone können entsprechend ihrer Ladung Kationen aufnehmen und auch wieder abgeben. (Kationenaustausch) Tone mit hohem Anteil an Tonmineralien, welche meist plastisch erscheinen, werden als Fetter Ton, die anderen als Magerer Ton bezeichnet.

Tone sind im feuchten Zustand von seifenartiger Konsistenz. Sie haben eine hohe Absorptionskapazität gegenüber allen möglichen anorganischen und organischen Stoffen. Abdichtungsvermögen, nichtnewtonsches Fliessverhalten, Thixotrophie, Plastizität werden entscheidend durch die silikatischen Tonminerale hervorgerufen. Die Farbe der Tone wird durch Gehalt und Art der Eisenoxide bestimmt (gelb bis gelbbrauner Goethit, orangefarbener Lepidokrit, roter Hämatit und rotbrauner bis schwarzer Maghemit). Unter reduzierten Bedingungen treten durch Eisen(II)-Ionen Blaufärbungen auf, die bei der Oxidation an der Luft verschwinden. Bodentone können durch Vivianit blaugefärbt sein, der z.B. unter reduzierten Bedingungen bei kräftiger Phosphatzufuhr in den Unterwasserböden gebildet wird. Die grünliche Färbung spezieller Bodenhorizonte mag mit dem Vorkommen eines blaugrünen Eisenhydroxids (grüner Rost) zusammenhängen. An der Färbung können auch organische Verbindungen beteiligt sein, besonders bei rosaroten, violettroten und bläulichen Tonen. Auch gelbliche und braune Färbungen können von organischen Stoffen herrühren; manche Tone sind durch kohlige Substanzen schwarz verfärbt. Es gibt daher gefärbte Tone, die weiss brennen. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist der Mineralbestand. Danach trennt man kaolinitreiche und smectitreiche Tone. Die (gemeinen) Tone enthalten vor allenIllit, daneben Chlorite, Beimengungen von Kaolinit, Smectiten und Wechsellagerungsmineralen und die üblichen Akzessorien. Tone können entsprechend ihrer Ladung Kationen aufnehmen und auch wieder abgeben. (Kationenaustausch) Tone mit hohem Anteil an Tonmineralien, welche meist plastisch erscheinen, werden als Fetter Ton, die anderen als Magerer Ton bezeichnet.


Verwendung

Ton ist der wichtigste und älteste Rohstoff für die Herstellung von Keramik. Als Bestandteil von Lehm wird er für die Herstellung von Ziegel benötigt. Daneben wird er zusammen mit Kalkstein zur Produktion von Zement verwendet. In der Bildenden Kunst dient er der Herstellung von Plastiken. Tonminerale werden als Ionenaustauscher, beispielsweise bei der Säuberung von Trinkwasser und zum Entfärben von Lösungen eingesetzt. Insbesondere Montmorillonit wird wegen seiner Wasseraufnahmefähigkeit genutzt, zum Beispiel im Katzenstreu. Kaolinit wird auch in der Papierindustrie als Appreturmittel verwendet, glättet die Oberfläche und nimmt Tinte auf. Blähton (stark porös gebrannter Ton) dient als isolierender Baustoff und für die Hydrokultur. Andere Tone dienen als Abdichtung in Deponien, sind Füll-, Trenn-, und Zuschlagstoffe in Farben, Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten oder werden als Katalysatoren eingesetzt.

Zum Einsatz als Füllstoff, beispielsweise in Kunststoffen, werden Tone zuvor mit organischen Modifikatoren modifiziert, um sie organophil (d.h. hydrophob) zu machen. Dadurch verlieren sie ihre gute Wasseraufnahmefähigkeit, lassen sich aber gut mit organischen Stoffen (z.B. Polymerschmelzen) mischen. Sie können dann als Nanofüllstoff eingesetzt werden.

Töpfertone sind fette bis magere, oft graue Tone mit einem geringen Gehalt an Flussmitteln, Quarz, Alkalien, Kalkspat usw., die das frühe Dichtbrennen bewirken. Ziegeltone haben einen höheren Gehalt an Flussmitteln und erweichen bereits zwischen 1000ºC und 1150ºC, sind also nicht feuerfest. Infolge des Gehaltes an Eisenhydroxid sind sie meist braun und brennen dann zu roter Farbe durch Entwässerung des Hydroxids zum Oxid.

Feuerfeste Tone sind Tone (fire clay) mit einem Schmelzpunkt über 1580ºC, während er bei hochfeuerfesten Tonen oberhalb 1730ºC liegen muss. Diese sind im allgemeinen keine Naturprodukte, sondern industrielle Mischungen.

Bentonite sind hochquellbare Tone, die eine Wasseraufnahme von 200-300% besitzen können und als Haupttonmineral Montmorillonit enthalten. Sie sind aus vulkanischen Gesteinen wie Quarztrachyt, Liparit, Rhyolith und deren Tuffen entstanden. Der Name rührt von der Bentonformation in den USA her. Hunderttausende Tonnen von ihnen werden jährlich industriell verwertet, 80-90% davon als Spülversatz bei Tiefbohrungen der Erdölindustrie. Sie werden verwandt als Bindemittel für Formsande und zur Herstellung von Fullererden, zur Bodenverbesserung, als Füllstoff für Gummi, Kunststoffe, Asphalt, Teer sowie pharmazeutische und kosmetische Produkte. In der Keramik dienen sie zur Erhöhung der Bildsamkeit, in der Farbenindustrie als Farbträger. Hauptproduzent sind die USA, in Europa auch England und Ungarn.


s.a. > Sedimentäre Gesteine, Tonstein , Schlammstein, Tonschiefer, Schieferton, Naphtolith, Kaolin , Mergel, Schiefer


Quellen

  • Christidis, G.E. (1998), Comparative study of the mobility of major and trace elements during alteration of an andesite and a rhyolite to bentonite, in the islands of Milois and Kimolos, Aegean, Greece: Clays and Clay Minerals: 46: 379-399
  • Grim, R.E. and N. Güven (1978), Bentonites. Geology, mineralogy, properties and uses: 143-155. Elsevier, Amsterdam.
  • Guggenheim, S., 1995; Definition of Clay and Clay Mineral: Joint Report of the AIPEA Nomenclature and CMS Nomenclature Committees, Clays and Clay Minerals, Vol. 43, No. 2, 255–256 (PDF; 168 kB)
  • Hillier, S. , 2003; Clay Mineralogy. pp 139–142 In: Middleton G.V., Church M.J., Coniglio M., Hardie L.A. and Longstaffe F.J.(Editors) Encyclopedia of sediments and sedimentary rocks. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.

Teilweise zitiert:

Gesteinszuordnungen (10)




 
 
 
 


 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 


 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

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Aktualität: 15. Feb 2020 - 11:45:17

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