Die Farben der Geologie

Bei der Entstehung der verschiedenen Gesteinsarten und Schichten kommt es immer wieder zu bizarren Farbspielen. Die verschiedenen Gesteinsschichten werden hierbei oft durch den Einfluss von Mineralien in ihrer Farbgebung für uns ersichtlich beeinflusst. Das ist das Thema dieses Earthcaches.

Ein Mineral ist ein Element oder eine chemische Verbindung, die im Allgemeinen kristallin und durch geologische Prozesse gebildet worden ist. Es sind derzeit rund 5000 Minerale bekannt. Die Begriffe „chemisches Element“ und „chemische Verbindung“ beinhalten eine feste Zusammensetzung und eine definierte chemische Struktur.

Minerale bilden sich

1. durch Kristallisation aus Schmelzen (magmatische Mineralbildung) oder aus wässrigen Lösungen (hydrothermale und sedimentäre Mineralbildung) oder aus Gasen durch Sublimation (zum Beispiel an Vulkanen)
2. während der Metamorphose durch Festkörperreaktionen aus anderen Mineralen oder natürlichen Gläsern.

Primärminerale entstehen zeitgleich mit dem Gestein, dessen Teil sie sind, während sich Sekundärminerale durch eine spätere Veränderung des Gesteins (Metamorphose, hydrothermale Überprägung oder Verwitterung) bilden.

Optische Eigenschaften

Bestimmung mit bloßem Auge:

Die Farbe in Mineralen resultiert aus der Absorption von Licht der Komplementärfarbe durch einen oder mehrere der folgenden Prozesse:

• • Übergänge von Elektronen zwischen den durch das Kristallfeld aufgespaltenen d- oder f-Orbitalen der Übergangsmetalle oder Lanthanoide (z. B. die Rotfärbung des Rubins durch Chromionen auf der Aluminiumposition)
  • Übergänge von Elektronen zwischen zwei Kationen oder zwischen Kation und Anion (z. B. die Blaufärbung des Saphirs durch Übergänge zwischen Titan- und Eisenverunreinungen)
  • Übergänge von Elektronen vom Valenz- in das Leitungsband von Halbleitern (z. B. die Rotfärbung des Cinnabarits)
  • Übergänge von Elektronen vom Valenzband in das Akzeptorniveau einer Verunreinigung (z. B. Blaufärbung von Diamant aufgrund von Bor)
  • Übergänge von Elektronen vom Donatorniveau einer Verunreinigung in das Leitungsband (z. B. Gelbfärbung von Diamant aufgrund von Stickstoff)
  • Übergänge von Elektronen zwischen s- und d-Bändern in Leitern (z. B. Farbe des Goldes)
  • Änderung des Energiezustandes eines Elektrons auf einer Anionenvakanz
  • Beugungseffekte an niederdimensionalen Strukturen (z. B. Opal)
• Strichfarbe: Sie ist die Farbe des pulverförmigen Minerals, die sich oft von der Färbung seiner Oberfläche unterscheidet.
• Glanz: Man unterscheidet zwischen Matt, Seidenglanz, Perlmuttglanz, Glasglanz, Fettglanz, Diamantglanz, Metallglanz und Wachsglanz.
• Transparenz: Man unterscheidet durchsichtige (zum Beispiel Calcit), durchscheinende (zum Beispiel Hämatit) und opake Minerale (zum Beispiel Kassiterit). In der Regel sind Gesteinsbildner durchsichtig oder durchscheinend und Erze opak.

Und nun zum Gestein:

Als Gestein bezeichnet man eine feste, natürlich auftretende, in der Regel mikroskopisch heterogene Vereinigung von Mineralen, Gesteinsbruchstücken, Gläsern oder Rückständen von Organismen. Das Mischungsverhältnis dieser Bestandteile zueinander ist weitgehend konstant, sodass ein Gestein trotz seiner detaillierten Zusammensetzung bei freiäugiger Betrachtung einheitlich wirkt.

Die Untersuchung der Lithogenese (= Stein, Fels, Gestein), Petrogenese (= Stein) oder Gesteinsbildung ist zentrales Gebiet der Petrologie und Geologie, aber auch der Geophysik und Geochemie.

Die meisten Gesteine der Erdkruste (und auch der terrestrischen Planeten) sind Silikatgesteine (Hauptbestandteile Feldspäte und Quarz), nur ein kleiner Prozentsatz sind Karbonate.

Zusammensetzung, Gefüge und Struktur

Gesteine bestehen im Wesentlichen aus Mineralen, von denen aber nur etwa dreißig einen bedeutenden Anteil an der Gesteinsbildung haben, die darum ‚gesteinsbildende Minerale‘ genannt werden. Vor allem sind dies Silikate, wie Feldspäte, Quarz, Glimmer, Amphibole oder Olivin, aber auch Karbonate, wie Calcit oder Dolomit sind wichtige Bestandteile von Gesteinen. Als Gefüge eines Gesteins bezeichnet man vor allem seine Textur – die räumliche Lage und Verteilung der Minerale in einem Gestein, die sich aus den Eigenschaften und dem Verhältnis der gesteinsbildenden Minerale zueinander ergibt – und die Struktur, die sich auf die geometrischen Eigenschaften der einzelnen Gesteinsbestandteile bezieht. Dazu gehören relative und absolute Größe, die Form der Kristalle oder Mineralkörner und die Art des Kornverbandes.

Klastische Sedimentgesteine sind Gesteine, die aus unterschiedlich großen Mineral- und Gesteinsbruchstücken zusammengesetzt sind. Die kleineren dieser Bruchstücke werden als Sedimentkörner, oder kurz: Körner, bezeichnet. Jener Anteil von Körnern in einem Sedimentgestein, der einen Äquivalentdurchmesser innerhalb des Größenspektrums von Sand (0,063–2 mm) besitzt, wird als Sandanteil oder Sandfraktion bezeichnet. Alle klastischen Sedimentgesteine, in denen die Sandfraktion den überwiegenden Anteil (> 50 %) der Mineral- und Gesteinsbruchstücke stellt, werden unter dem Oberbegriff Sandstein zusammengefasst. Die Farbe von Sandstein kann, genauso wie die von Sand, variieren, übliche Farben sind grau (ohne Mineral-Beimengungen), gelb (durch enthaltenes Limonit), braun, rot (durch Hämatit) und weiß (wie bei grau, nur ist die Oberflächenreflexion eine andere). Rote Sedimente, die in trocken-warmem Klima entstanden sind, enthalten unter anderem Hämatit. Bei Hämatit handelt es sich um ein sehr häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide mit der Summenformel Fe₂O₃ und die häufigste natürlich auftretende Modifikation des Eisen(III)-oxids. In kälterem Klima konnten hingegen grünen Sedimente entstehen. Hier fehlt das Mineral Hämatit, aber das Gestein weist Eisen(II)-oxid auf. Dieses kann an der Oberfläche aber wieder zu Eisen(III)-oxid verwittern (oxidieren) und führt somit von einer Grünverfärbung zu einer Rotverfärbung.

Da Ihr jetzt rein zufällig vor einem Sandsteinbruch steht, betrachtet ihn erst einmal von den gelisteten Koordinaten aus. Danach begebt Euch an den Start (WP-Start) und geht hoch zum Ende (WP-Ende). Betrachtet dabei den Aufschluss.

Um diesen Earthcache loggen zu dürfen, müsst Ihr VORAB folgende Fragen beantworten. Die Antworten schickt Ihr am besten über unser Profil. Logs ohne vorherige Antworten, werden kommentarlos gelöscht ! Wir freuen uns über Bilder, aber in diesem Fall bitte OHNE Bilder, die den Aufschluss zeigen. Du wirst keinerlei Infoschilder finden. Alles was Du brauchst steht im Listing und findest Du mit Deinen Augen vor Ort. Bitte beachte auch, dass Du nicht an dem steilen Aufschluss herum klettern musst, das gefährdet nur Deine Gesundheit. Du kannst alles perfekt vom Bürgersteig sehen/lösen. Earthcaches sollen den Regeln nach lehrreich sein. Deshalb sendet uns bitte, auch wenn Ihr im Team vor Ort seit, jeweils pro Cacheraccount die individuellen Antworten (und nicht zig mal das Gleiche !). Nur so kommt es zum Lerneffekt für alle vor Ort :-) Also keine Sammelantworten !

Hier die Fragen:

1. An den gelisteten Koordinaten hast Du einen schönen Überblick über den ganzen Aufschluss, beschreibe die Farben und deren Anteil in Prozent.
2. In welchem Klima entstand der Sandsteinbruch ?
3. Gehe zum WP Start-Aufschluss und betrachte den Aufschluss während Du Richtung WP Ende-Aufschluss gehst. Was fällt Dir auf in Bezug zur Farbgebung, was ändert sich ?
4. Welches Mineral ist für den Großteil der Farbe die Du siehst verantwortlich ?
5. Welche Mineralbeimengungen sind für die „restlichen“ Schichten verantwortlich ?
6. Wie kann Sandstein die „Farbe ändern „ ?
7. Beschreibe Glanz und Transparanz anhand der Beschreibung im Listing.
8. Foto (Freiwillig und optional, NICHT vom Aufschluss !)

Wir wünschen Euch viel Spaß beim Lösen dieses kleinen geologischen Rätsels :-)

Quelle; Wikipedia