Tonschiefer in der Tektonikarena Sardona
Schiefer ist ein Sammelbegriff für verschiedene Gesteine, die hauptsächlich durch Metamorphose oder zumindest tektonische Deformation (Faltung) aus Sedimentgesteinen hervorgegangen sind. Ein gemeinsames Merkmal ist ihre ausgezeichnete Spaltbarkeit entlang engständiger paralleler Flächen, den sogenannten Schieferungsflächen, die sekundär durch die Deformation entstanden sind.
Die Schieferung, ein charakteristisches Merkmal vieler metamorpher Gesteine, bildet eine lagenhafte (planare) Textur des Gesteins. Im Gegensatz zur Schichtung, die auf Ablagerungsprozessen beruht, entsteht die Schieferung durch tektonische Vorgänge, bei denen Gestein unter hohem Druck und hoher Temperatur beeinflusst wird. Schieferungsflächen müssen nicht zwangsläufig parallel zu vorhandenen Sedimentationsebenen verlaufen. Im Falle ihrer nichtparallelen Anordnung spricht man von Transversalschieferung.
Minerale, die dazu neigen, flächige Strukturen auszubilden (wie Glimmer, Tonminerale, Vertreter der Chloritgruppe), richten sich unter dem gerichteten Druck des Metamorphoseprozesses so aus, dass die Bereiche des größten Kristallwachstums, nämlich die Kanten, dem geringsten Druck ausgesetzt sind, da dies für das Kristallwachstum energetisch am günstigsten ist. Die größten Flächen dieser Minerale stehen daher senkrecht zur Richtung des gerichteten Drucks. Die auf diese Weise entstandenen Schieferungsflächen können in vielen Gesteinen infolge weiterer mechanischer Einwirkungen ein System von Kluftflächen bilden, das die Stabilität des betroffenen Gesteinskörpers erheblich beeinflussen kann.
Bei der Gebirgsbildung werden die Tonsteinschichten im Zuge einer Stauchung der Erdkruste gefaltet. Während dieser tektonischen Vorgänge kommt es zunächst zur Drucklösung von Tonmineralkörnern in der parallel zur Stauchrichtung liegenden Ebene. Mehr oder weniger simultan kristallisieren neue Tonminerale in der senkrecht zur Stauchrichtung liegenden Ebene. Dadurch erhält der ursprüngliche Tonstein sein schiefriges Gefüge.
Weist der Aufbau im Gestein wechselnde Lagen deutlich unterschiedlicher Zusammensetzung auf, spricht man eher von einer Bänderung. Diese ist besonders bei höhergradig metamorphen Gesteinen zu finden. Tonschiefer entsteht aus Tonstein oder Schieferton bei geringen Metamorphosegraden. Als Schieferung bezeichnet man engständige, ebene, parallele, durch gerichteten Druck erzeugte Trennflächen im Gestein. Schieferungsflächen stehen stets senkrecht zur Druckrichtung. Liegen Schicht- und Schieferungsflächen parallel zueinander, wird das Gestein als Dachschiefer bezeichnet. Varianten sind Griffelschiefer (zwei sich schneidende Schieferebenen) und verschiedene stenglig brechende Gesteine.
Ton bzw. Tonstein ist ein unverfestigtes sedimentäres Gestein aus der Familie der Pelite, das im Wesentlichen aus Mineralpartikeln kleiner als 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 und gehören überwiegend den älteren geologischen Formationen des Meso- und Paläozoikums an.
Als Schieferton bezeichnet man einen diagenetisch verfestigten Tonstein (Ton, Schluff), dessen Tonminerale gleichgerichtet abgelagert sind, wobei ein schieferähnliches Parallelgefüge, jedoch keine Schieferung entsteht. Die Definition von Tonschiefer ist nicht einheitlich. Schiefertone bestehen wesentlich aus Tonmineralen; Beimengungen in kleineren Anteilen können auch Quarz und Glimmer sein. Häufig sind auch Eisensulfide enthalten.
Tonsteine treten in vielen verschiedenen Farben auf, etwa von Hell- bis Dunkelgrau, Schwarz, Rot und Grün. Für die Farbgebung sind Beimengungen von Limonit, Hämatit, Chlorit und organischen Kohlenstoffverbindungen wie Bitumen oder Kohle verantwortlich. Weitere Gemengteile sind Quarz und Feldspat sowie Karbonate. Die Tonminerale sind überwiegend wasserhaltige Aluminiumsilikate und entstehen hauptsächlich bei der Verwitterung von Feldspäten und Glimmern. Sie werden daher als Verwitterungsneubildungen bezeichnet. Unter den Sedimenten machen Tone und Tonsteine rund 80% aus und sind häufig geschichtet. 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 und wieder abgelagert. Selbst geringe Korngrößenunterschiede führen zu einer Schichtung des sedimentierten Materials. In ungeschichteten Detritusmaterialien von Verwitterungsprofilen sind Tonminerale oft mit gröberen, noch unzersetzten Gesteins- und Mineralresten vermischt.
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- Beschreibe die Struktur, Lage der Schieferung und Festigkeit des Tonschiefers?
- Welche Farbe hat die Schieferung und was glaubst du, welches Mineral ist dafür verantwortlich?
- Schaue die einmal genau die Schieferung an den Bruchflächen an. Du kannst unter der oberflächlichen Farbe eine weitere Farbe entdecken. Welche Farbe siehst Du? Was glaubst du, welcher Prozess führt zu diesem Erscheinungsbild (Tipp: Denke auch an das Mineral bei Frage 2)
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