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7.4
Feldspat, Quarz und Glimmer
Tab. 7.1
Die wichtigsten Glimmer und ihre Formel (sie können
weitere Elemente enthalten).
»...die vergess ich nimmer«. Diese gesteinsbildenden Minerale
sind nicht nur die Hauptbestandteile vieler Gesteine, sondern
auch wichtige Rohstoffe. Sie sind zwar sehr häufig, als Rohstoff
jedoch nur brauchbar, wenn sie in ausreichender Reinheit ge-
wonnen werden können.
Quarz (SiO
2
) dient als Rohstoff für Glas (
7
Kasten 7.2
), Kera-
mik, Silizium, Siliziumlegierungen, Silikarbid, Ferrosilizium
für die Stahlerzeugung, Silikagel, Silikone, Silane und amorphes
»
fumed silica
« (Rieselhilfe, Füllstoff in Kunststoffen und Farben,
Schleifmittel in Zahnpasta). Quarz ist piezoelektrisch und kann
mit elektromagnetischen Feldern zum Schwingen angeregt
werden. Das wird als »digitales Pendel« in Uhren und Radiosen-
dern- und Empfängern genutzt. Allerdings sind dazu nur fehler-
freie und nicht verzwillingte Kristalle geeignet. Schwingquarze
werden daher hydrothermal in Autoklaven gezüchtet, wobei
natürlicher Quarz als Rohstoff dient. Synthetische Quarzkristalle
werden auch als Prismen und Linsen verwendet. Quarz als Roh-
stoff sollte möglichst frei von Einschlüssen sein. Gewonnen wird
Quarzsand, Quarzit (ein metamorphes Gestein, das bei der Um-
wandlung von Sandstein entsteht und überwiegend aus Quarz
besteht), Quarz aus hydrothermalen Gängen (der besonders rein
ist,
7
Abschn. 4.1
) und aus Pegmatiten (
7
Abschn. 3.8
).
Muskovit
KAl
2
[(OH)
2
|AlSi
3
O
10
]
Biotit
K(Fe,Mg)
3
[(OH)
2
|AlSi
3
O
10
]
Phlogopit (Mg-Biotit)
KMg
3
[(OH)
2
|AlSi
3
O
10
]
Während Muskovit vor allem aus Pegmatiten gewonnen wird,
kommt Phlogopit in metasomatischen Reaktionszonen zwischen
sauren und basischen Gesteinen und magmatisch in Alkali-
gesteinen (
7
Abschn. 3.9
) vor. Gemahlener Glimmer wird auch
aus anderen glimmerreichen Gesteinen gewonnen. Glimmer
sind gute elektrische und thermische Isolatoren und werden da-
her in der Elektrotechnik verwendet. In vielen Anwendungen
wurden sie jedoch durch Keramik ersetzt. Gemahlener Glimmer
dient als Isoliermaterial, Zusatz in Bohrspühlungen, als glänzen-
des Pigment in Farben und Kosmetika und als Füllstoff in Putz
und Kunststoffen.
7.5
Ton und Kaolin
Tonminerale sind eine Gruppe von Schichtsilikaten, die üb-
licherweise in Form winziger (< 2 μm) Schuppen vorkommen.
Sie sind ein wichtiger Bestandteil von Böden, Tiefseeschlämmen,
Tonsteinen und in hydrothermalen Alterationszonen. Es handelt
sich um wasser- beziehungsweise hydroxylhaltige Silikate mit
hohem Aluminiumgehalt. Böden oder lockere Massen mit einem
hohen Anteil an Tonmineralen werden Ton genannt.
Das Kristallgitter der Tonminerale ist aus unterschiedlichen
Schichten zusammengesetzt. Die Tetraederschichten bestehen
aus miteinander verbundenen Siliziumoxid-Tetraedern (zum
Teil ist Si durch Al ersetzt). Die jeweils vierte Spitze der Tetraeder
ist mit der nächsten Schicht verbunden, in der Al
3+
, Fe
3+
, Fe
2+
,
Mg
2+
, Mn
2+
auf einer Oktaederposition, also zwischen jeweils
sechs O
2-
beziehungsweise (OH)
-
sitzen. Eventuell gibt es auch
breite Zwischenschichten, in die H
2
O und alle möglichen Ionen,
auch größere wie Na
+
, K
+
, passen. Je nachdem, wie diese Schich-
ten angeordnet sind, sprechen wir von Zweischicht- oder Drei-
schicht-Tonmineralen (
.
Abb. 7.2
). Außerdem gibt es Tonmine-
rale mit Wechsellagerungen von Zweischicht- und Dreischicht-
bereichen.
Es gibt unzählige Tonminerale, die sich teils sehr ähneln
(
.
Tab. 7.2
). Eine Bestimmung ist nur durch Röntgendiffrakto-
metrie möglich. Als Rohstoff für Keramik (
7
Kasten 7.3
) oder für
andere technische Anwendungen sind sie unterschiedlich gut
geeignet. Generell entstehen Tonminerale bei der Verwitterung
beziehungsweise hydrothermalen Alteration von Feldspat, wobei
Alkalien und eventuell auch etwas SiO
2
abgeführt werden,
während vor allem das immobile Aluminium zurückbleibt.
Welche Tonminerale dabei entstehen, hängt nicht nur vom
Ausgangsmaterial ab, sondern auch vom pH, von der Tempera-
tur und davon, wie weit die Verwitterung oder Alteration fortge-
schritten ist.
Kalifeldspat ist eine Mischungsreihe zwischen Alkalifeldspat
( Orthoklas, Mikroklin, KAlSi
3
O
8
) und Albit (NaAlSi
3
O
8
).
Plagioklas ist eine Mischungsreihe zwischen Albit und
Anorthit (CaAl
2
Si
2
O
8
).
Kalifeldspat hat einen niedrigen Schmelzpunkt und wird daher
für die Produktion von Keramik (als Flussmittel) und Glas
gebraucht. Gewonnen wird dieser vor allem aus Pegmatiten, wo
er zum Teil sehr große Kristalle bildet, was die Förderung eines
sehr reinen Konzentrats vereinfacht. Mithilfe von Flotation,
Magnetscheidern und so weiter kann Feldspat auch aus Graniten,
Syeniten, Nephelinsyeniten und anderen Gesteinen gewonnen
werden. Als Füllstoff werden sowohl Kalifeldspat als auch Plagio-
klas genutzt. Dafür werden auch Anorthosite (
7
Abschn. 3.5
)
abgebaut.
Glimmer sind Schichtsilikate, die in Form von Blättchen oder
»Büchern« vorkommen und sich in dünne, biegsame Scheiben
spalten lassen. Das Kristallgitter besteht wie ein Sandwich aus
zwei Schichten mit Silizium- und Aluminiumoxid-Tetraedern
und einer dazwischenliegenden Oktaederschicht mit entweder
Aluminium (Hellglimmer) oder Eisen und Magnesium (Dunkel-
glimmer). Der häufigste Hellglimmer ist Muskovit, der häufigste
Dunkelglimmer ist Biotit (
.
Tab. 7.1
). Da der Eisenanteil des
Biotits bei vielen technischen Anwendungen stört, sind vor allem
Phlogopit (das Mg-Endglied von Biotit) und Muskovit von wirt-
schaftlicher Bedeutung. Phlogopit ist deutlich hitzebeständiger
als Muskovit. In Pegmatiten können die Glimmer bis zu meter-
große Platten bilden, die sich leicht zu dünnen Scheiben spalten
lassen. In Russland wurden diese als Fensterscheiben verwendet:
Der Name des Muskovits leitet sich von »Moskauer Glas« ab.
