Mineralogie

Die Feldspäte sind mit 60 - 65 Vol.% die weitaus häufigsten Minerale der Erdkruste. Sie bilden eine Gruppe von drei Endgliedern. Die Verhältnisse zwischen diesen Gliedern werden durch Abb. 1 veranschaulicht. An den Ecken des Dreiecks liegen die Endglieder. Alle Mischkristallzusammensetzungen zwischen diesen drei Endgliedern befinden sich an einem bestimmten Punkt innerhalb des Dreiecks. Ein Mischkristall zwischen dem Natrium-Feldspat Albit und dem Calcium-Feldspat Anorthit stellt sich z.B. an der Basis des Dreiecks dar. Solche Mischkristalle heißen Plagioklase und werden je nach ihrer Zusammensetzung mit eigenen Namen belegt: 0 - 10% Anorthit (An_0-10) = Albit; 10 - 30% Anorthit (An_10-30) = Oligoklas; An_30-50 = Andesin; An_50-70 = Labradorit; An_70-90 = Bytownit; An_90-100 = Anorthit. Die Feldspat-Mischkristalle zwischen Albit und Kalifeldspat heiß Alkalifeldspäte. Kristalle, deren Zusammensetzung im Inneren des Dreiecks liegen, werden auch ternäre Feldspäte genannt. Die Mischbarkeit der drei Endglieder innerhalb des Dreiecks ist nicht vollkommen. Vielmehr befindet sich zwischen Anorthit und Kalifeldspat eine sogenannte Mischungslücke, die gelb eingezeichnet ist. Bei einer Ausgangszusammensetzung, die in diesem Feld liegt, kann kein homogener Feldspat-Mischkristall entstehen, sondern es bilden sich zwei verschiedene Mischkristalle, von denen einer Kalifeldspat-reich und einer Plagioklas-reich ist. Daher ist es ohne weiteres möglich, und bei vielen Gesteinen sogar die Regel, daß zwei verschiedene Feldspäte nebeneinander vorkommen. Die Größe der Mischungslücke ist nun nicht bei allen physikalischen und chemischen Bedingungen gleich, sondern sie vergrößert sich erheblich beim Abkühlen der Gesteine. Damit verändert sich auch der Mischkristallbereich drastisch.

Abb. 1 - Feldspat-Dreiecksdiagramm
gelb - Mischungslücke (Abb.1a bei 900°C, Abb.1b bei 600°C)
Bei hohen Temperaturen, wie sie zum Beispiel magmatischen Bildungen entsprechen, ist der Mischristallbereich groß und umfaßt den in Abb. 1a eingezeichneten Bereich. Eine ternäre Zusammensetzung, die dem eingezeichneten Punkt AK entspricht, führt zur Kristallisation eines einzigen Alkalifeldspat-Mischkristalls. Sinkt nun die Temperatur langsam ab, so vergrößert sich die Mischungslücke immer weiter. Bei einer niedrigeren Temperatur ist sie so groß geworden, daß nur noch für den in Abb. 1b eingezeichneten Bereiche Mischbarkeit vorliegt. Ist die Abkühlung so langsam vonstatten gegangen, daß sich die Kalium- und Natriumatome im Kristallgitter der Feldspäte neu ordnen konnten, so entstehen nebeneinander im ursprünglichen Einkristall zwei verschiedene Kristallarten, ein Kalifeldspat-reicher Kristall und ein Albit-reicher Kristall, deren Zusammensetzung etwa den Punkten K und A entspricht. Der ursprünglich homogene Mischkristall hat sich entmischt. Die Entmischungsstrukturen sind sehr typisch in ihrem Erscheinungsbild - meist spindel- oder aderförmig - und heißen Perthit bzw. Antiperthit, je nach dem, ob die Menge des Kalifeldspats oder des Albit-Feldspats im entmischten Kristall vorherrscht. Die Mischreihe der Plagioklase zeigt in Abhängigkeit von der Temperatur keine so drastische Mischungslücke. Allerdings sind hier mehrer kleine Mischungslücken vorhanden, z.B. die Peristeritlücke innerhalb des Grenzbereichs Albit-Oligoklas. Z.B. der typische blaue Schimmer des Labradorits weist auf submikroskopisch feine Entmischungen hin. All diese Entmischungsvorgänge beruhen auf Diffusion von Kalium, Natrium und Calcium im Kristallgitter und benötigt daher ausreichend Zeit. Sie bilden sich nur in Tiefengesteinen aus, die über geologisch lange Zeiträume abkühlen. Der ursprüngliche Zustand zum Beispiel des Punktes AK kann auch "eingefroren" werden, wenn die Kristalle schnell abkühlen, wie beispielsweise in einem vulkanischen Gestein.

Alkalifeldspäte sind nach den Plagioklasen die verbreitesten Minerale. Kalifeldspäte kristallisieren in zwei verschiedenen Kristallsystemen, je nachdem, ob sich die Aluminium- und Siliziumatome im Kristallgitter regellos verteilen oder ob sie in bestimmter Weise geordenet sind. Der ungeordnete, höher symmetrisch monokline Kristall entsteht bei hohen Temperaturen und heißt Sanidin. Durch zunehmende Ordnung entsteht bei tieferen Temperaturen niedrigere trikline Symmetrie, es bildet sich Mikroklin. Der vielfach benutzte Name Orthoklas bezieht sich sich auf ein Zwischenstadium zwischen diesen beiden Ordnungszuständen.
Kalifeldspäte sind in der Regel tafelig ausgebildet (leistenförmiger Querschnitt) und oft typisch verzwillingt, nach dem Karlsbader Gesetz. Die Farbe ist weiß, oft fleischrot bis tiefrot und selten smaragdgrün (Amazonit). Typische Kennzeichen sind die fast rechtwinklige Spaltbarkeit und die Härte 6.

Im Gegensatz zu den Alkalifeldspäten bilden die Plagioklase (schief spaltend) nahezu immer komplexe, feinlamellare Zwillingsstöcke nach dem Albit-Gesetz, die allerdings makroskopisch nur mit einer starken Lupe oder oft gar nicht erkennbar sind. Die Kristalle sind gleichfalls tafelig. Ihre Farbe variiert von farblos, klar durchsichtig, weiß, grau bis schillernd rot ("Sonnenstein"). Labradorite zeigen häufig einen herrlichen Farbschiller. Bei zunehmender Zersetzung werden sie durch Neubildung von Epidot meist vom Kern her leicht grünlich (Saussuritisierung). Makroskopisch gibt es keine Möglichkeit zwischen den einzelnen Gliedern der Plagioklas-Reihe zu unterscheiden, deren Grenzen willkürlich bei 10%, 30%, 50%, 70% und 90% Anorthit-Gehalt gesetzt wurden. Betrachtet man die chemische Zusammensetzung der beiden Endglieder, fällt auf, daß beim Albit in den Metalloxid-Schreibweise 6 SiO₂ vorhanden sind, während der Anorthit nur 4 SiO₂ besitzt. Im Sinne der Petrographie ist daher der Albit ein sogenannter saurer Feldspat, während der Anorthit basisch ist.