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bene Mineral (Mineral X) dieser Reaktion be-
kommt eine eigene, kleine Matrix und eine
dritte, die gesuchte Matrix, enthält die gesuch-
ten stöchiometrischen Koeffizienten:
[Mineral X] =
[andere Minerale] · [stöchiom. Koeffizienten]
Umformuliert lautet die zu lösende Gleichung
dann:
[stöchiom. Koeffizienten] =
[andere Minerale]
-1
·[MineralX]
In der Matrix der stöchiometrischen Koeffizi-
enten ergeben sich bei dieser Berechnung na-
türlich negative Vorzeichen für etwaige Edukt-
phasen (Mineral X ist automatisch Produkt).
Ergeben sich Dezimalzahlen, so muss man le-
diglich das kleinste gemeinsame Vielfache fin-
denundhateinefertigeReaktionvorsich.
einer Gesamtreaktion bei Standardbedingun-
gen),
R
die allgemeine Gaskonstante,
T
die
Temperatur in Kelvin,
n
die Anzahl ausge-
tauschter Elektronen bei der betrachteten Re-
aktion,
F
die Faraday-Konstante und
Q
eine Art
Gleichgewichtskonstante der an der Reaktion
beteiligten ionischen Spezies ist. Sie werden
prinzipiell genauso konstruiert und gelesen
wie Aktivitätsdiagramme und werden daher im
Folgenden nicht jedesmal gesondert genannt.
Prinzipiell gibt es verschiedene Arten, Reakti-
onsgleichungen für die Transformation eines
Minerals in ein anderes zu schreiben. Alle sind
(wenn man sie richtig aufschreibt!), korrekt,
aber sie sind für unterschiedliche Prozesse und
Fragestellungen geeignet. Betrachten wir die
Reaktion von K-Feldspat nach Muskovit in ei-
nem fluidgesättigten, Sillimanit und Quarz
führendenGestein,diemanz.B.ineinem
Dünnschliff in Form einer Sericitisierung be-
obachten kann. Diese Beobachtung kann man
in folgende Reaktionsgleichungen kleiden:
K-Feldspat + Sillimanit + Wasser =
Muskovit + Quarz,
3K-Feldspat+2H
+
=
Muskovit + 6 Quarz + 2 K
+
oder
K-Feldspat + 2 Al
3+
+ 4 Wasser =
Muskovit + 6 H
+
Obwohl zweifellos in jedem Fall K-Feldspat in
Muskovit überführt wird, ist es offensichtlich,
dass hier völlig unterschiedliche Mechanismen
vorliegen,diemanaberimGestein,d.h.im
Dünnschliff voneinander unterscheiden kann:
Im ersten Fall wird Sillimanit aufgelöst und et-
was Quarz neu gebildet, im zweiten Fall bleibt
der Sillimanit unverändert und es bildet sich
sehr viel neuer Quarz, im dritten Fall dagegen
bleiben sowohl Sillimanit als auch die Quarz-
menge im Gestein unverändert. Im ersten Fall
wird Wasser nur als an der Reaktion beteiligte
Phase betrachtet, ohne dass man sich Gedan-
ken darüber zu machen braucht, welche gelös-
ten Spezies in diesem Wasser herumschwim-
men. Die erste Formulierung ist daher hilf-
reich, wenn man Druck-Temperatur-Dia-
gramme konstruieren will und davon ausgeht,
3.5.5 Aktivitätsdiagramme
EinspeziellerTypvonDiagrammenbildetdie
StabilitätvonFestphaseninAbhängigkeitvon
denAktivitäten(Kasten3.3)inWassergelöster
Spezies ab, die mit diesen Festphasen koexis-
tieren. Solche Aktivitätsdiagramme sind un-
entbehrlich für das Verständnis von Fluid-Ge-
steins-Wechselwirkungen wie z. B. die Auflö-
sung und Ausfällung von Mineralen in meta-
morphenodersedimentärenGesteinen in
Klüften oder im Porenraum genauso wie bei
der Umkristallisation unter Beteiligung einer
Fluidphase), die Ausbildung einer Kontaktaure-
oleumPlutoneoderdieBildungvonErzlager-
stätten. In letzterem Zusammenhang werden
häufig auch
Eh-pH-Diagramme
verwendet, die
eng mit den Aktivitätsdiagrammen verwandt
sind, aber nur auf einer Achse eine Aktivität
(die H
+
-Ionen-Aktivität, genannt pH-Wert)
aufträgt, auf der anderen aber den Redoxzus-
tand des Systems ausgedrückt durch den che-
moelektrischen Spannungswert Eh in Volt, der
durch die
Nernst'sche Gleichung
definiert ist:
Eh =
E
o
+(
RT/nF
)·ln
Q
,
wobei E
o
das aus der Chemie bekannte Stan-
dardpotential (z. B. einer Halbzelle, aber auch
