Andesit und seine Verwitterung EarthCache
Andesit und seine Verwitterung
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(other)
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Andesit – Gestein des Jahres 2020
(Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler e.V.)
Was ist Andesit?
Andesit ist wohl eher den jüngeren Minecraft-Spielern als ein Gestein bekannt! Andesit ist ein vulkanisches Gestein. Man unterscheidet Vulkanite und Plutonite. Vulkanite sind extrusive Gesteine (Ergussgesteine) und Plutonite sind intusive Gesteine (Tiefengesteine). Der Name Andesit ist auf auf die Anden-Gebirgskette zurückzuführen.
Entstehung von Andesit
Andesit bildet sich hauptsächlich, wenn eine tektonische Platte unter eine Kontinetalplatte in den Erdmantel abtaucht und dort aufschmilzt. So entsteht, durch Vulkanismus, an den Erdplattengrenzen Gebirgsketten wie z.B. die Anden. Es herrschen dabei Temperaturen von ca. 950°C bis 1000°C in der Magma. Die Verdickung der Kruste durch tektonische Vorgänge lassen sogenannte Inselbögen entstehen. Der Pazifische Feuerring gehört zu der Vulkankette, beidem Andesit das entschiedenste Gestein für dessen Bildung ist.
Deutsches Andesit
Vor ungefähr 300 Millionen Jahren, im Permokarbon, bildeten sich die Andesit-Vorkommen in Deutschland. Diese Zeit war geprägt von starkem Vulkanismus. Das Vorkommen von Andesit beschänkt sich auf das Saar-Nahe-Gebiet, im Westerwald, im Thüringer Wald, im Flechtinger Höhenzug, in der Vorerzgebirgssenke, in Nordwestsachsen und dem Döhlner Becken. In der Bundesrepublik sind nur ca. 20 Andesit-Steinbrüche in Betrieb.
Eigenschaften und Verwendung von Andesit
Andesit ist sehr widerstandsfähig und hart. Mit seiner hohen Festigkeit, Zähigkeit und Witterungsresistenz ist es heute noch für die Bauindustrie für Denkmäler, Pflaster, Bodenbeläge und vor allem als Brechprodukte für Gleisschotter und Edelsplitte von Bedeutung. Andesit wird seit der Antike als Baugestein verwendet. In zahlreichen Bauwerken aus dem Mittelalter von Europa findet sich Andesit wieder. Mauerwerke, Säulen, Mosaike, Fußböden, Wandverkleidungen wurden hergestellt. Der Sarkophag der Helena im Vatikan, der Taufstein im Mageburger Dom, sogar die Pharaonen stellten Statuetten, Denkmäler und Gefäße aus Andesit her. Seine Farbgebung reicht von hellgrau bis dunkelgrau, grünlich und rötlich bis rotbraun.
Aufbau von Andesit
Andesite haben in der Regel viele makroskopische Phenokristalle, die in der Grundmasse eingebettet sind, man nennt sie Einsprenglinge. Sie entstehen bereits in der aufsteigenden vulkanischen Schmelze durch auskristallisieren und haben somit genug Zeit zu großen Kristallen heranzuwachsen. Die Größe der Phenokristalle reicht von ca. 1mm bis mehre cm und liegen somit abgegrenzt vor. Diese Abgrenzung der zwei Minerale (Phenokristalle und der Grundmasse) wir auch porphyrisches Gefüge genannt. (Ein Gefüge mit zwei unterschiedlichen Kristallgrößen und einer bestimmten Zusammensetzung nennt man auch Porphyr. Früher wurde Andesit auch Andesitporphyr genannt.) Die Grundmasse erstarrt an der Oberfläche sehr schnell und bildet nur sehr kleine Kristalle.
Chemische Zusammensetzung von Andesit
Andesit besteht aus bis zu 20% Quarz, 65% bis 95% Plagioklas, bis zu 35% Alkalifeldspat und bis zu 10% Foide.
Grundmasse: Quarz, Plagioklase Pyroxene, Amphibole, Glimmer, Olivin, Begleitminerale sind Magnetit, Apatit, Zirkon und Titanit
Einsprenglinge: Plagioklase, Pyroxen, Amphibol, Biotit, Quarz und Olivin
Verwitterung von Andesit
Unter Alteration versteht man die Umwandlung von Minerale eines Gestein in Sekundärminerale. Die Umwandlung kann durch gleichbleibende chemischer Zusammensetzung die Kristallstruktur der Minerale verändern. Aber auch eine Änderung der chemischen Zusammensetzung durch hydrotermale Lösungen oder Gase können das Gestein umwandeln. Dies kann durch entfernen oder hinzukommen von Stoffen erreicht werden. Je nach dem welche Reaktiontemperatur herrscht unterscheidet man zwischen deuterischen Alteration (oberhalb 400°C) und hydrothermalen Alternation (unter 400°C).
Andesit verwittert hydrothermal zu Tonminerale wie Serizit und Kaolinit (außer der Quarzanteil).
Unter Kaolinisierung wird die hydrothermale Bildung von Kaolinit (pH-Wert 5-6) aus Feldspäten und Glimmer alkaliführender Magmatite verstanden. Ein hohes Wasserstoff-/Kalium-Ionen-Verhältnis der hydrothermalen Lösung muss erforderlich sein. Das Kalium muss mit der Lösung abtransportiert werden, damit sich kein Illit bildet.
Unter Sericitisierung wird die hydrothermale Bildung von Serizit (pH-Wert 6-7) aus Feldspäten und Glimmer bei niedrigen pH-Werten verstanden. Je nach Material verläuft die Umwandlung unter Verbrauch oder Freisetzung von Kalium und Bildung von Quarz.
Im niedrigen pH-Bereich, d.h. in stark sauren Lösungen gehen die Fe- und AI-Hydroxyde in Lösung. Bei Ansteigen des pH-Wertes, setzen sich zwischen einem pH-Wert von 3-4 Fe-Hydroxyd und bei einem pH-Wert von 5-8 AI-Hydroxyd ab. Wenn der pH-Wert 9-10 übersteigt, d.h. die Lösung stark basisch wird, so beginnt sich das AI-Hydroxyd wieder aufzulösen. Die Kieselsäure (SiO2 · n H2O), die im gleichen Milieu immer vorhanden ist, löst sich im sauren Bereich wenig, im alkalischen Bereich erheblich. Demnach bilden sich im sauren Bereich das Mineral Kaolinit mit dem Al2O3/SiO2 : 1/2 Verhältnis, im alkalischen Bereich das Mineral Montmorillonit mit dem Al2O3/SiO2 : 1/3-4-Verhältnis.
Lage des Andesit im Döhlener Becken
Kesselsdorfer Andesit
Der Andesit in Kesselsdorf ist das nordwestlichste Vorkommen im Döhlener Becken. Hier am ehemaligen Steinbruch wurden hauptsächlich Brechprodukte hergestellt. Gleisschotter und Edelsplitt in den verschiedensten Körnungen. Der Andesit weißt hier eine hohe Wasseraufnahme auf, dies hat zur folge, dass er nicht frostbeständig ist. Wasser dringt tief in das Gestein ein und bei Frost sprengt es das Gestein auf. Dies führt zur völligen Zerstörung des massiven Andesit zu regelrecht klein körnigen Splitt. Frisch gebrochener Kesselsdorfer Andesit, bricht splittig.
Chemische Zusammensetzung des Kesselsdorfer Andesit
Quarz 15%
Albit 15%
Andesin 20%
Sanidin 30%
Biotit 2%
Hornblende 2%
Hämatit 2%
Glasphase 14%
Apatit Spuren
Titanminerale Spuren
Andesit aus Baugestein
Regionale Bauten aus Andesit sind z.B.
Bahnhof Freital-Potschappel
Christuskirche Freital
Emmanuskirche Freital
Stüzwand Freital/Schachtstr.
Als Mauerstein für Kellerwände Freital 1
Als Mauerstein für Kellerwände Freital 2
Aufgaben zu Andesit
1. Bestimmt bitte die Größe der Einsprenglinge im mm (von … bis ...)
2. Welche Farbe/n hat der Andesit hier vor Ort?
3. Welche Farbe/n und Form/en haben die Einsprenglinge hier vor Ort?
4. Ist die nicht Frostbeständigkeit das Andesit erkennbar? Wenn, ja woran?
5. Kann man Verwitterten Andesit vor Ort erkennen? Wenn ja, woran?
6. Experiment: ermittelt den pH-Wert vom Steinmehl.
7. Schlussfolgerung zum Experiment: welche Verwitterung liegt vor? Aus welchem Material besteht somit das Steinmehl welches ihr untersucht habt?
8. Foto vor Ort optional von euch und/oder dem Gestein, Macro-Fotos sind gern gesehen.
zu 6. Das Experiment
Ihr benötigt:
- destilliertes Wasser,
- ein kleines Gefäß,
- pH-Teststreifen oder Indikatorpapier,
- einen Löffel oder Spatel,
- eine pH-Wert-Tabelle
Durchführung:
- nehmt eine kleine Probe vom Steinmehl (ca. 1g)
- gebt ein paar Tropfen vom destillierten Wasser hinzu, sodass das Gestein gut benetzt ist (ca. 6 Tropfen)
- das Gemisch ca. eine Minute bewegen/rühren
- Gemisch ruhen lassen bis es sich abgesetzt hat
- Teststreifen kurz in die Lösung halten (ca. eine halbe Sekunde)
- Teststreifen mit pH-Wert-Tabelle vergleichen
Loggen des EC
Wir erteilen euch keine Logfreigabe, ihr könnt den EC also gleich nach dem Besuch loggen!
Schickt parallel dazu eure Antworten an georg83undKatrin@gmail.com
Falls die Antworten falsch beantwortet wurden, setzen wir uns mit euch in Verbindung.
In Zusammenarbeit mit dem Ortschaftsrat Kesselsdorf und dem GEOPARK Sachsens Mitte e.V. Dorfhain.
Additional Hints
(No hints available.)