Mineralienwelten
Du stehst hier vor dem Museum des mineralogischen Instituts der Uni Hamburg. Wir tauchen ein ins Reich der Mineralien und Gesteinen.
Das Museum ist leider an Öffnungszeiten gebunden, dafür ist der Eintritt frei:
Mittwoch: 15 - 18 Uhr
Sonntag: 10 - 17 Uhr
Der Entstehungsprozess von Mineralien
Ununterbrochen entstehen Minerale durch geologische Prozesse wie Entstehung und Zerfall. Dies geschieht in kurzen, aber auch längeren Zeitabständen.
Minerale entstehen durch unterschiedliche geologische-geochemische Prozesse. Dabei spielen Druck, Temperatur und das Vorhandensein von chemischen Elementen eine große Rolle. Bei der Bildung der Mineralien unterscheidet man drei Arten:
Primäre Bildung: Magmatische Entstehung
Bei Vulkanen treten geschmolzene Gesteine in Form von Lava an die Oberfläche und erstarren allmählich. Beim Erkalten der Magma an der Luft entstehen die Ergussgesteine oder die Vulkanite. Zu diesen zählt zum Beispiel der Basalt. Durch den schnellen Abkühlungsprozess können sich nur kleine Kristalle bilden.
In der in tiefen Schichten vorkommenden Magma finden sich Stoffe, die vor allem Sauerstoff-, Silicium-, Aluminium- und Eisen-Atome enthalten. Beim langsamen Abkühlen entstehen durch Kristallisation gesteinsbildende Mineralien. Das Abkühlen der Schmelze im Erdinneren erfolgt langsamer. Dort entstehen dann unter hohem Druck und hoher Temperatur Tiefengesteine oder die Plutonite. Der Granit ist das am häufigsten vorkommende Tiefengestein. Die Komponenten dieses Gemenges bestehen aus Quarz, Feldspat und Glimmer.
In den Tiefengesteinen bildet sich auch die Mineralien der Olivin-Gruppe. Diese bauen die Gesteinsgruppe der Peridotite auf, die aber noch weitere farbige Mineralien enthalten können. Zu den Tiefengesteinen gehört auch der Kimberlit, der neben Olivinen auch Glimmer und Ilmenit enthält. Darin entstehen unter hohem Druck und bestimmten Bedingungen auch die wertvollen Diamanten.
Zwischen den Ergussgesteinen und den Tiefengesteinen liegen die Ganggesteine. Die Mineralien darin bilden sich auf dem Weg der Magma im Gang nach oben. Zu diesem Gesteinstyp wird der Granitporphyr gezählt, der im Vergleich zum Granit feinkörniger ist. Bei der Abkühlung einer Schmelze auf dem Weg nach oben bilden sich auch immer wieder Hohlräume, in denen unter besonders günstigen Bedingungen Mineralien und Kristalle wachsen können. Die Hohlraumbildung ist besonders dann günstig, wenn die Schmelze auf wenige hundert Grad abgekühlt ist. Dann werden die Gesteine nicht mehr plastisch verformt, sondern zerbrechen unter Druckeinwirkung, was Kluftbildungen und Verwerfungen begünstigt.
Wenn aus der Tiefe aufsteigendes, heißes Wasser, das gelöste Mineralstoffe enthält, in einen Hohlraum gelangt, werden die Mineralstoffe ausgefällt und kristallisieren dabei aus.
Je langsamer, je länger und je ungestörter das mineralstoffreiche Wasser in einer Kluft zirkuliert, um so größer und regelmäßig ausgebildeter entwickeln sich die Kristalle. Dieser Prozess kann viele Millionen Jahre andauern.
Sekundäre Bildung: Sedimentäre Entstehung
Sedimentgesteine entstehen durch Verwitterung und Erosion unter Einfluss der Sonne, des Wassers, des Windes, der Temperaturschwankungen und der Lebewesen. Wenn Material durch Bäche und Flüsse in einem Delta abgelagert wird, werden diese Ablagerungen später verdichtet und verkitten zu Konglomerat. Ton, Sand und Kies sind auf diese Weise entstanden. Ton ist ein feinkörniges Gestein, das neben einigen anderen Komponenten das Mineral Kaolinit enthält. Im trockenen Zustand ist Ton hart, bei der Zugabe von Wasser wird er plastisch verformbar. In seinen feinsten Poren kann er Wasser festhalten, daher kann Ton Grundwasser stauen. Als Baustoff für die Herstellung von Ziegeln und feuerfesten Steinen ist er begehrt. Einen kalkarmen Ton bezeichnet man als Lehm, einen hellen, kalkreichen Ton dagegen als Mergel. Durch Entwässerung und unter Druck entsteht aus dem Ton der Tonschiefer.
Der Sandstein ist das am weitesten verbreitete Sedimentgestein. Er entsteht durch Verdichtung und Verkittung von quarzhaltigen Sandkörnern mit Ton oder Kalk.
Tertiäre Bildung: Metamorphe Entstehung
Die magmatisch oder sedimentär entstandenen Gesteine werden im Verlauf der Erdgeschichte immer wieder in die Erdkruste hineingeschoben, so auch bei der Verschiebung von Kontinentalplatten oder bei der Entstehung von Gebirgen. Unter dem erhöhten Druck und der erhöhten Temperatur in den tiefen Schichten machen die Gesteine eine Umwandlung oder eine Metamorphose durch. Unter diesen besonderen Bedingungen entwickeln sich die metamorphen Gesteine. Durch Metamorphose entsteht beispielsweise aus Kalk Marmor. In metamorphen Gesteinen finden sich wenig Hohlräume und kaum Fossilien.
Warum sehen Mineralien so kunstvoll aus?
Kristallstrukturen
Die meisten Minerale bilden Kristalle aus, die einer Kristallstruktur folgen. Das Aussehen ist abhängig von dieser chemischen Struktur des Minerals.
Je nach Ausprägung der äußeren Form unterscheidet man
- unbeeinträchtigt ausgebildete, sogenannte idiomorphe Kristalle (freie Wuchsform) und
- xenomorphe Kristalle, deren äußere Form durch fremde Grenzflächen bestimmt ist.
Der idiomorphe Kristall weist in seiner äußeren Form auf die jeweilige Kristallstruktur hin. Deshalb sind z. B. ungestört gewachsene Natriumchloridkristalle (Kochsalz, Mineral Halit) würfelförmig. Auch bei idiomorphen Kristallen liegt in der Natur meist eine gewisse Verzerrung vor, d. h. die Kantenlängen (nicht aber die Winkel) können von der Idealform deutlich abweichen
Man unterscheidet eine ganze Reihe an Kristallstrukturen.
Deine Aufgaben:
Teil 1 - Aussenaufgabe
1. Vor dem Institut stehen zwei beladene Loren. Diese sind mit weissem Gestein beladen. Bestimme, mittels deinem Besuch im Museum, welches Gestein dies ist. Ein ähnlicher Stein ist innen ausgestellt. (siehe Wegpunkt 1)
2. Unterhalb des Eingangsschildes "Mineralogisches Institut" findest du einen querliegenden Stein. Um welche prägnante Gesteinsart handelt es sich hier? Wie lang ist der Stein? (siehe Wegpunkt 1)
3. Auf der Wiese vor dem Museum befinden sich mehrere Findlinge aus diversen Steinen. Gehe zum größten und messe grob den Umfang des Findlings. (siehe Wegpunkt 2)
Teil 2 - Innenaufgabe
4. Nenne mir den Namen des Minerals, welches 1845 beim Bau der Nicolaikirche gefunden wurde.
5. Welche Kristallstruktur hat Natriumchlorid (Kochsalz) wenn es ungehindert kristallisiert?
6. Welche Kristallstruktur hat der, unter Kristallographie ausgestellte, Magnetkies?
7. Gehe zur Vitrine 'Elemente'. Wieviele unterschiedliche chemische Elemente sind hier ausgestellt?
8. In der Vitrine 'Halogenide' sind verschiedene Arten von Flourit (Flußspat) ausgestellt. Wieviele sind es?
9. Optionale, freiweillige Aufgabe: Mache ein Bild von dir vor den beiden Loren am Eingang. Dies ist keine Logbedingung sondern als optional zu betrachten.
Alle Fragen sind im Erdgeschoss bzw auf dem Platz vor dem Museum zu beantworten und somit ist dieser Cache auch rollstuhltauglich.
Zum Loggen dieses Caches, bitte ich dich die oben stehenden Fragen zu beantworten. Die Antworten kannst hier du über mein Profil auf GC schicken.
Loggen darfst du nach Absendung der Fragen sofort. Sollte etwas nicht in Ordnung sein, so melde ich mich bei dir.
Quellen: Wikipedia, Seilnacht.de, wissen.de
