Neuwirth E. / 1954 Textauszug |
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Zur oberflächennahen
Umwandlung von Feldspat
Von Erich Neuwirth (Mit 1 Abbildung im Text) Mit Unterstützung der Kärntner Landesregierung wurde im
Sommer 1953 die petrographische Aufnahme des erweiterten Mirnockgebietes
durchgeführt. Hiebei wurde unter anderem ein an:. stehend zersetzter
Pegmatit aufgefunden, dessen Material einer licht-, elektronenoptirlen und
röntgenographischen Untersuchung unterzogen wurde. Das Ergebnis dieser
Untersuchung wird im folgenden mitgeteilt. Durch die neue Trasse des Güterweges von Fresach nach
Amberg (Mirnock, Südwestseite) sind unweit von Amberg ausgedehnt
Kalksilikatschiefer und Marmor freigelegt worden. In diesem Marmor ist
eine etwa 1 m mächtige, sehr steil stehende, zum Marmor konkordante
Pegmatitlinse eingeschlossen. Sie hebt sich vom hellen, oft schwach bläulichen
Marmor wenig ab und fällt dem aufmerksamen Beobachter nur durch ihr
verwittertes Aussehen auf. Der Zusammenhalt der Gemengteile ist bei völliger
Erhaltung von Struktur und Textur so stark zerstört, daß sich scholl bei
geringer Berührung mehr oder minder große Partien lösen und in Material
verschiedener Korngrößen zerfallend, die Aufschlußwand hinunterrieseln.
Aus der Mitte der Pegmatitbank wurde mit einer kleinen Schaufel eine
Durchschnittsprobe entnommen und einige etwas festere Pegmatitstücke
aufgesammelt. Für die weitere Untersuchung wurde das Material durch
Sieben in die Fraktionen größer 0,2 mm, 0,2-0,06 mm, 0,06-0,01 mm und
kleiner 0,01 mm untergeteilt. Aus der Fraktion kleiner 0,01 mm wurden
durch Pipettierung (Andreasen) die Fraktionen 0,005 bis 0,003 mm und
kleiner 0,003 mm hergestellt. Hievon wurden die gesiebten Fraktionen
lichtoptisch und die pipettierten elektronenoptisch und röntgenographisch
untersucht. Als Beispiele werden die Kornklassen größer 0,2 mm, 0,2-0,06
mm, 0,005-"'0,003 DJm und kleiner 0,003 mm beschrieben. Die Fraktion größer 0,2 mm besteht aus folgende nach
sinkender Häufigkeit geordneten Gemengteilen: I. Gesteinsstücke, 2-3 cm
groß, Feldspat, Quarz und Muskowit enthaltend. 2. Quarz, Korngröße bis
0,5 cm. 3. Muskowit, Blättchendurchmesser um 4 mm. 4. Feldspat, Größe
wenig über 0,2 mm, Bruchflächen matt, milchigweiße Farbe. Fraktion 0,2 -0, 06 mm. Weitaus überwiegender Gemengteil
ist der Feldspat (über 90%). Nach der Lichtbrechung lassen sich
Kalifeldspat n = 1,526 und Albit n = 1,537 unterscheiden. Eine schwach bräunliche
Färbung des Kalifeldspates und die stärkere Zerstörung der Albitoberfläche
sind weitere trennende Merkmale. Weder der Kalifeldspat noch der Albit
besitzen einwandfrei vermeßbare Zwillinge.. Eine oft beobachtbare
aggregatische Doppelbrechung zeigt an, daß die Zerstörung beider Feldspäte
weit fortgeschritten ist. Der Muskowit zeigt keine auf Abbau weisenden Anomalien.
Auch während und nach dem Glühen sind keine anomalen Eigenschaften
festzustellen. Verhältnismäßig häufig (4%) ist Kalkspat vorhanden.
Seine Anwesenheit könnte durch Einstreuung (Probenahme) aus dem
benachbarten Marmor erklärt werden. Dünnschliffe (siehe später) des
Pegmatits enthielten keinen Kalkspat. Dennoch erscheint es
wahrscheinlicher, daß er sekundärer Gemengteil (Spaltenfüllung) des
Pegmatits ist, .zumal bei der Probenahme gerade in dieser Hinsicht äußerste
Sorgfalt angewandt wurde. -Der Kalkspat ist oberflächlich stark verändert.
Die Zerstörung folgt vor allem den Spaltrissen. Kleine Rhomboeder sind
daher häufig das erste Produkt des beginnenden Zerfalls. Mengenmäßig an letzter Stelle ist der Quarz zu nennen,
Als widerstandsfähigster Gemengteil des Pegmatits ist er hauptsächlich
in den gröberen Fraktionen verblieben. Unter 0,06 mm fehlt er gänzlich.
Anomalien sind keine zu erkennen. Dünnschliffbeschreibung. Von
zwei etwas festeren Pegmatitstücken wurden Dünnschliffe hergestellt. In
ihnen ist neben etwas Quarz vor allem Kalifeldspat und Albit vorhanden.
Der Kalifeldspat zeigte deutliche Gitterung und ist auch zufolge seiner
Lichtbrechung als Mikroklin zu bezeichnen. Beide Feldspäte sind
wiederholt stark getrübt. Die Trübe ist in den meisten Fällen nur ganz
schwach oder weniger häufig stärker bräunlich gefärbt. In der helleren
Trübe erkennt man unter dem Lichtmikroskop gerade noch Einzelteilchen mit
im Verhältnis zu ihrer Dünne hohen Interferenzfarben {starke
Doppelbrechung). Öfters schwimmt mitten in der Trübe ein größeres Blättchen
mit ausgefransten Rändern, hoher Doppel- und schwacher Lichtbrechung. Es
handelt sich dabei um Muskowit. Der örtliche Zusammenhang und die Ähnlichkeit
der Eigenschaften von Trübe und Muskowit verleiten zur Annahme, daß sich
beide stofflich nahe stehen. Man könnte aus diesem Grunde und zahlreicher
Literatur folgend, die Trübe als Serizit bezeichnen. Gerade diese kleinen
Teilchen werden jedoch im Elektronenmikroskop Beurteilung und Bestimmung
finden, so daß ihre Identifizierung bis dahin zurückgestellt sei. Aus
diesen Beobachtungen geht hervor, daß von den Komponenten dieses
Pegmatits nur der Feldspat und der Kalkspat abbauenden Veränderungen
unterliegen. Mengenmäßig spielt hiebei jedoch nur der Feldspat eine
Rolle. Elektronenoptische und röntgenographische Untersuchung. Correns
und Engelhardt haben gezeigt (1), daß der Feldspat bei der
Tonmineralbildung eine bedeutende Rolle spielt. Der Grund hiefür .liegt
nicht nur in seiner großen Verbreitung, sondern auch in seinem chemischen
Verhalten (verhältnismäßig leichte Lösbarkeit in z. B. basischen Lösungen
usw.). Die genannten Autoren konnten bei Experimenten auch die Abhängigkeit
des Lösungsfortschrittes des Feldspates von der Korngröße feststellen.
Diese Tatsache steht im Einklang mit Beobachtungen in der Natur (1, 3). Das elektronenoptische Bild der Fraktion 0,005,--0,003 mm
wird von Feldspatresten beherrscht. Darunter finden sich einige dünne Blättchen,
die sich nach Form und Verhalten im Hell- und Dunkelfeld (strahlungsbeständige
Gitterreflexe usw.) als Serizit erwiesen. Somit wurde jener Teil der Trübe,
der lichtoptisch gerade noch erfaßbar war, durch Anhaltspunkte, die aus
beiden Methoden gewonnen worden waren, als Serizit bestimmt. In der nächstkleineren Fraktion (kleiner 0,003 mm) sind
fast keine Feldspatreste mehr zu sehen. Der Rückgang des Feldspates
.erfolgte fast ~lagartig; er wird ab dieser Größe vollständig gelöst.
An seine Stelle tritt ein eigenartig geschwänztes, oft hauchdünnes und
mit feinsten, wolkigen Gebilden besetztes Mineral (Abb. I). Der Form und
den Eigenschaften nach muß es Montmorillonit sein. Die zugehörige
Elektronen und vor allem Röntgenbeugungsaufnahme (Debeye -Scherrer) bestätigte
diese Feststellung. Neben Montmorillonit sind noch etwas Serizit und feine
Wolken, die wie erwähnt zum Teil auch auf Montmorillonit haften, zu
sehen. Diese beiden Substanzen lieferten, da sie in zu geringer Menge
vorhanden sind, keine Röntgeninterferenzen. Von den wolkigen Gebilden ist
anzunehmen, daß es amorphes SiO2. ist.) Ein Teil des
Feldspates ist somit zu Montmorillonit umgewandelt worden, wobei offenbar
überschüssiges SiO2 in wolkiger Form zurückgeblieben ist. Genetische Erörtrungen Die Auflösung und
Umwandlung eines Teiles des Feldspates tritt im Felde durch den Verlust
der Festigkeit und durch den zerfall des Feldspates in verschieden feines
Korn (bis 0,003 mm) in Erscheinung. Im Lichtmikroskop erhält sie durch
die dort sichtbare Trübung des Feldspates eine weitere Kennzeichnung. Die
Trübe besteht im wesentlichen aus, Serizit und Montmorillonit. Hievon ist
der Serizit zweifellos die ältere Bildung. Seine Entstehung wird im
allgemeinen entweder auf hydrothermale Umwandlungsprozesse (in
Erstarrungsgesteinen -hydrothermale Phase, in kristallinen Schiefern
-epizonale Bedingungen, Diaphtorese) oder auf Vorgänge der
Tiefenverwitterung (2) zurückgeführt. Die vorhandenen Silikate werden
bei den genannten, fast Bedingungsgleichen Vorgängen je nach Art des
Silikates mehr oder minder weitgehend in Hydroxy-Silikate (2) umgewandelt.
Durch die große Ähnlichkeit der Vorgänge und ihrer Produkte ist es
meist sehr schwer, den genauen Bildungsvorgang des Serizits zu bestimmen.
Die Feldspäte der Pegmatite des weiteren Mirnockgebietes sind jedoch in
so gleichem Maße getrübt (hier ist nur die Trübung durch Serizit
gemeint), daß anzunehmen ist, daß epizonale Vorgänge gewirkt haben. Es
ist ferner als wesentlich festzuhalten, das das Gestein bereits einen
Hydroxydisierungsvorgang durchgemacht hat, bevor es zu einem weiteren mit
Montmorillonitbildung kam. Die Genese des Montmorillonits ist einfacher zu überblicken.
Hier handelt es sich um eine intensive, oberflächennahe Umwandlung mit
stark lösenden Wässern, die eine weitgehende Zerkleinerung des
Feldspates und schließlich seine ionare Auflösung zur Folge hatte. Hiezu
ist der Feldspat, wie früher erwähnt wurde, besonders geeignet. Die
Umwandlung des Feldspates zu Montmorillonit mag für's erste eigenartig
anmuten, da man von älteren Untersuchungen her gewöhnt ist, in diesem
Zusammenhange von einer Kaolinisierung des Feldspates zu sprechen. Einige
Untersuchungen auf diesem Gebiet in Steiermark und Kärnten zeigten
jedoch, daß der Kaolinit wohl häufig das oberflächennahe
Umwandlungsprodukt des Feldspates ist, daß aber fast ebenso oft Halloysit
und Montmorillonit angetroffen werden. Aus der geschilderten Untersuchung und ihrem Ergebnis erwächst
schließlich noch die Frage, welche besonderen Umstände hier zur
Montmorillonitbildung geführt haben. Bei der Betrachtung der
geologisch-petrographischen Verhältnisse des Amberger sowie zahlreicher
anderer Vorkommen (Saualmgepiet), die in gleicher Weise untersucht wurden,
fällt besonders die offenbar zwingende Anwesenheit folgender zwei
Faktoren auf: I. Kalkspat, 2. Wasser. Der Kalkspat kann Gemengteil des
feldspatreichen, zersetzten Gesteins selbst sein oder in unmittelbarer
Nachbarschaft gesteinsbildend auftreten. Der letzte Fall wurde bisher häufiger
beobachtet. Marmore sind dann meist das unmittelbare Nachbargestein. Das
Wasser wird entweder durch geeignete morphologische Verhältnisse oder
aber zufolge der unterschiedlichen Durchlässigkeit von Schiefer bzw..
Pegmatit und Marmor an den Schiefergrenzen gesammelt und fließt in beiden
Fällen durch den Marmor zum Schiefer. Als Regen oder Schneewasser schon
mit einem gewissen CO2-Gehalt versehen, ist es imstande, beim
Durchgang durch den Marmor beträchtliche Mengen weiteren CaCO3's
zu lösen; der CO2Gehalt wird dabei weiter erhöht. Erreicht
nun eine derartige Lösung feldspatreiche Partien, so werden diese von ihr
stark angegriffen und unter laufender Zerkleinerung des Feldspatkornes
schließlich in Lösung gebracht. Sie enthält dann neben Ca(OH)2
und CO2 auch namhafte Mengen an Alkalien, SiO2, Al2O3
Mg(OH)2 u. a. m. Aus dieser Lösung scheidet sich
Montmorillonit ab, es bleiben daher neben Resten von SiO2~ und
Ca(OH)2 vor allem die Alkalien und CO2 in Lösung.
Im Falle eines querartigen Austrittes dieses Wassers, der sich auch durch
Kalksinterbildung kundtut, ist es als Mineralquelle zu bezeichnen. Die
dargestellten Zusammenhänge (Kalkspat, Wasser) sind zwingend. Treffen sie
zu, so war immer das Auftreten von Mineralquellen zu beobachten. "Es
wird in einer späteren Arbeit Gelegenheit sein, auf den letzten
Fragenkomplex gründlicher einzugehen. Ich verdanke die Möglichkeit der Durchführung der
voranstehenden Untersuchung den Herren Prof. Dr. A. Hauser und Dr. F.
Kahler. Ich hatte Gelegenheit, die röntgenographische Untersuchung am
mineralogisch-petrographischen Institut der Universität Gral und die
elektronenoptischen Aufnahmen ah der Forschungsstelle für
Elektronenmikroskopie an der Technischen Hochschule in Gral durchführen
zu können. Herrn Prof. Dr. H. Heritsch und Herrn Dr. Ing. F. Grasenik bin
ich dafür zu Dank verpflichtet. Literatur 2. Niggli,
P.: Gesteine und Minerallagerstätten. II. Band. - Verlag Birkhäuser Basel
(1952).
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