Table Of ContentSpringer-Lehrbuch
Siegfried Matthes
Mineralogie
Eine Einflihrung
in die spezielle Mineralogie, Petrologie
und Lagerstattenkunde
Vierte vollsHindig iiberarbeitete Auflage
Mit 172 Abbildungen und 2 Tafeln
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Professor Dr. SIEGFRIED MATTHES
Institut fiir Mineralogie
Universităt Wiirzburg
Am Hubland
97074 Wiirzburg
ISBN 978-3-540-99507-4 ISBN 978-3-642-87508-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-87508-3
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Matthes, Siegfried:
Mineralogie: eine Einfiihrung in die spezielle Mineralogie,
Petrologie und Lagerstattenkunde I Siegfried Matthes. - 4.,
vollst. iiberarb. Aufl. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993
ISBN 978-3-540-99507-4
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1993
Urspriinglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin' Heidelberg 1993
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Einbandgestaltung: W Eisenschink, Heddesheim
Satz: Konrad Triltsch, Graphischer Betrieb, 97070 Wiirzburg
32/3145-543210 - Gedruckt auf saurefreiem Papier
Vorwort zur 4. Auflage
Die Flut alljahrlich hinzukommender neuer wissenschaftlicher Er
kenntnisse kann nicht ohne Auswirkung auf den potentiellen Lehr
und Lernstoff in der Mineralogie sein. Der Autor ist aufrichtig darum
bemiiht, weittragende wissenschaftliche Ergebnisse in das tradierte
Grundwissen dieses Lehrbuches einflieBen zu lassen. Dabei soil in
allen Fallen der einfUhrende Charakter des Buches gewahrt bleiben.
Zu spezielle und auf schwierigeren Voraussetzungen begriindete Fak
ten sollten besser dem Autbaustudium vorbehalten bleiben.
Der Text der vorliegenden Neuauflage ist erneut iiberarbeitet und
an mehreren Stellen verandert worden. Wo immer moglich, wurden
Anregungen und Kritik von Benutzern und Rezensenten beriicksich
tigt. 1m Teil II: "Petrologie und Lagerstattenkunde" wurde eine star
kere Einbindung des tradierten Grundwissens in die moderne Global
tektonik angestrebt. So ist innerhalb des Kapitels A. "Die magma
tische Abfolge" der Text durch hinzugekommene Abschnitte iiber die
"Magmenbildung", die "Globale Verbreitung der Basalte" und eine
jetzt zunehmend gebrauchliche "Einteilung der Granite auf geochemi
scher Basis" erweitert worden. Innerhalb des Kapitels C. "Die Ge
steinsmetamorphose" sind Abschnitte iiber "Hochdruck-Minerale als
Geobarometer" und iiber die Anwendung der "Druck-Temperatur
Zeit-Pfade" hinzugekommen. Die neuen Texte sind durch 7 neue
Abbildungen illustriert worden.
Wiederum habe ich rnich auch bei dieser Neuauflage des Buches
fUr die fordernde Hilfe aus dem hiesigen Mineralogischen Institut zu
bedanken. Herr Prof. MARTIN OKRUSCH besorgte die kritische Durch
sicht des erweiterten Manuskriptes. Herr Prof. WOLFGANG SCHUBERT
gab wertvolle Ratschlage zur Stoffauswahl des Kapitels A. "Die
magmatische Abfolge". Herr Prof. ARMIN KIRFEL half bei der fall
weise notwendigen Korrektur in der Verwendung der Begriffe Kri
stallstrukturf Kristallgitter im Teil I "Spezielle Mineralogie". Herr
KLAUS-PETER KELBER hat auch bei dieser Auflage die Umzeichnung
der neu hinzugekommenen Abbildungen vorgenommen.
Prof. WERNER SCHREYER, Bochum, gab dankenswerterweise seine
Zustimmung zur Ubernahme der Figuren 2, 7 und 11 aus seiner
einschlagigen Review-Arbeit (SCHREYER, 1988). Zur Abb. 143 stellte
er das Original-Foto zur VerfUgung.
SchlieBlich m6chte ich dem Springer-Verlag, namentlich Herrn
Dr. WOLFGANG ENGEL, fUr die jederzeit vertrauensvolle Zusammen
arbeit wiederum sehr herzlich danken.
Wiirzburg, im Mai 1993 SIEGFRIED MATTHES
Vorwort zur 3. Auflage
Die 3. Auflage des Buches erscheint im Rahmen eines neuen Lehr
buchkonzeptes des Springer-Verlages. Hierzu wurde das Buch erneut
kritisch durchgesehen. Wo immer moglich wurden Anregungen und
Kritik von Benutzern und Rezensenten beriicksichtigt. 1m Hinblick
auf die zunehmende Beachtung ist unter 10. ein Abschnitt iiber "Fliis
sigkeitseinschliisse in Mineralen" am Ende von Teil I hinzugekom
men. Einschliisse von Mineralen Hefern wichtige Informationen iiber
Entstehungsvorgang und Bildungsbedingungen von Mineralen, Ge
steinen und Lagerstiitten. Der Inhalt dieses Abschnittes wurde dem
einfUhrenden Charakter des Buches angepaBt. Fiir ein vertiefendes
Studium der physikochemischen Grundlagen und der vie1seitigen Un
tersuchungsmethoden sei auf das einschliigige Schrifttum im Litera
turverzeichnis verwiesen.
Auch bei dieser Neuauflage wurde mir fordernde Hilfe aus dem
hiesigen Institut zuteil. DafUr bin ich iiberaus dankbar. So verfaBte
Herr Dr. REINER KLEMD den neu hinzugekommenen Abschnitt iiber
"Fliissigkeitseinschliisse in Mineralen". Herr Prof. MARTIN OKRUSCH
half bei der Durchsicht des Buches mit fundierten Anregungen.
Nicht zuletzt mochte ich dem Springer-Verlag fUr die gute Zusam
menarbeit danken.
Wiirzburg, im Januar 1990 SIEGFRIED MATTHES
Vorwort zur 2. Auflage
Nach einem relativ kurzen Zeitraum ist eine Neuauflage des Buches
notwendig geworden. Hierzu wurde das ganze Buch kritisch durch
gesehen, Anregungen und Kritik von Benutzern und Rezensenten
weitgehend beriicksichtigt. Mangel wurden behoben, neue Erkennt
nisse eingebracht. Dartiberhinaus sind einige umfassendere Ande
rungen und Erganzungen vorgenommen worden unter einer gerin
gen Vermehrung der Zahl der Abbildungen im Text. Dadurch ver
grafierte sich der Umfang des Buches urn 27 Seiten.
So ist ein Abschnitt tiber "Magmatism us, erzbildende Prozesse
und Plattentektonik" dem Teil III des Buches hinzugefugt worden,
denn aus der modernen Globaltektonik sind grundlegende neue Er
kenntnisse fur die Entstehung von Magmen und die Bildung von
Erzlagerstatten hervorgegangen. Magmatische Gesteine mit Schliis
selstellung, wie Karbonatite und Komatiit, wurden im Teil II, Ab
schnitt A "Die magmatische Abfolge", aufgenommen. Die grundle
gende Bedeutung der neuentdeckten Hochdruck-Paragenesen und
ihre Ableitung aus Vorgangen der Plattentektonik wird bei der Be
sprechung der metamorphen Facies im Abschnitt C "Die Gesteins
metamorphose" gewtirdigt. Als eine wtinschenswerte methodische
Erganzung des Abschnitts C wird nunmehr unter den graphischen
Darstellungen metamorpher Mineralparagenesen neben den ACF
und A'KF-Diagrammen auch das AFM-Diagramm anhand von drei
Abbildungen besprochen. Weiterhin ist der Abschnitt "Das hydro
thermale Stadium" im Teil II, A "Die magmatische Abfolge" in
wesentlichen Passagen abgeandert worden. Damit wurde die Glie
derung nach dem klassischen Schema der "Formationen" aufgege
ben. Die verbliebene Einteilung nach temperaturabhlingigen Para
genesengruppen und geologischen Strukturtypen (Gange, Impra
gnationen, metasomatische Karper) ist nicht mehr ausschlieBlich
magmatisch orientiert. Dabei wurde der genetische Zusammenhang
mit dem magmatischen Geschehen, wenn vertretbar, gewahrt. Die
Ausfuhrung tiber den vulkano-sedimentaren Lagerstattentyp erfuhr
eine Vertiefung.
Auch bei der Neuauflage wurde mir aus dem hiesigen Institut
vielseitige Hilfe zuteil. Herr Prof. MARTIN OKRUSCH besorgte die
kritische Durchsicht der neuen Manuskriptteile. Seine Anregungen
waren mir wiederum eine wertvolle Hilfe. Herr Prof. PETER RICHTER
beriet mich bei der Neugestaltung des Abschnitts tiber die hydro
thermalen Lagerstatten, Herr Prof. EKKEHART TILLMANNS bei meh
reren kristallstrukturellen bzw. kristallchemischen Fragen. Herr
VIII Vorwort
KLAUS-PETER KELBER hat sich mit der Reinzeichnung der hinzuge
kommenen Abbildungen wiederum viel Miihe gemacht. Allen sei
flir die gewahrte Hilfe herzlich gedankt!
Dariiberhinaus gilt zahlreichen Fachgenossen mein aufrichtiger
Dank, die mir nach Durchsicht der ersten Auflage des Buches mit
ihren kritischen Anregungen geholfen oder mich durch ihre Zustim
mung ermutigt haben.
Nicht zuletzt mochte ich dem Springer-Verlag flir die auch bei
der zweiten Auflage jederzeit gewahrte vertrauensvolle Zusammen
arbeit herzlich danken!
Wiirzburg, im Mai 1987 SIEG FRIED MATTHES
Vorwort zur 1. Auflage
Das vorliegende Buch ist eine Einfuhrung in die Mineralogie, Petro
logie und Lagerstattenkunde auf genetischer Grundlage. Es widmet
sich dem speziellen Teil des Faches, wobei Grundkenntnisse aus
dem allgemeinen Teil - der allgemeinen Mineralogie und der Kri
stallographie - vorausgesetzt werden. Daruber hinaus sind neben
geologischen Kenntnissen Grundlagen der allgemeinen, anorgani
schen und physikalischen Chemie an vielen Stell en sehr nutzlich.
1m einleitenden Teil werden wichtige Begriffe erlautert und de
tiniert. 1m Teil I folgt eine Auswahl der hautigsten Minerale in uber
sichtlicher Form und in Anlehnung an die Systematik von H. STRUNZ.
Teil II ist der Petrologie und Lagerstattenkunde gewidmet. Er
gliedert sich: A in die magmatische Abfolge mit Systematik und
Genese der magmatischen Gesteine einschlieBlich der Mineral- und
Lagerstattenbildung, die mit magmatischen Vorgangen im Zusam
menhang steht, B in die sedimentare Abfolge mit den Verwitte
rungsprodukten, Sedimenten und Sedimentgesteinen einschlieBlich
der Mineral- und LagersHittenbildung, C die Gesteinsmetamorphose
einschlieBlich der Ultra metamorphose und der Metasomatose. Ein
abschlieBender TeillII widmet sich dem Stoflbestand von Erde und
Mond und in einem kurzen Abschnitt auch den Meteoriten. Den
einschlagigen experimentellen Zustandsdiagrammen - Ein-, Zwei
und Drei-Komponentensystemen - wird der ihnen ihrer Bedeutung
nach zukommende Raum gewahrt. An allen moglichen Stellen fin
den sich Hinweise auf die technisch-wirtschaftliche Bedeutung der
Minerale, Gesteine und Lagerstatten als Rohstoffe.
Das Buch ist aus Vorlesungen und Obungen hervorgegangen,
die der Verfasser im Laufe der Zeit seit 1950 an den Universitaten
Frankfurt (M) und Wurzburg durchgefUhrt hat. So ist der Inhalt des
Buches in erster Linie den Bedurfnissen des Unterrichts an Universi
taten und Hochschulen angepaBt. Getroffene Auswahl und Umfang
des Stoffes dieses speziellen Teiles des Faches entsprechen nach An
sicht des Verfassers weitgehend dem Lehrauftrag fUr das Grundstu
dium in Mineralogie. Fur Studierende der Geologie und andere Stu
dierende, die Mineralogie als Neben- bzw. Beifach wahlen, durfte
das Buch auch bei den Anforderungen im Hauptstudium (Aufbau
studium) hilfreich sein. In allen Fallen kann es in Verbindung und
zur Erganzung von Vorlesungen und Obungen genutzt werden. Fur
das Weiterstudium und als Quellennachweis ist am SchluB des Bu
ches ein Verzeichnis wichtiger Lehrbucher und Monographien auf
genommen worden. Das Buch richtet sich auch an diejenigen, die
X Vorwort
dem Fach Interesse entgegenbringen, urn sich Grundkenntnisse zu
erwerben oder es beruflich als Informationsquelle zu niitzen. Verlag
und Verfasser mochten glauben, daB das vorliegende Buch inner
halb des deutschsprachigen Schrifttums eine derzeit spiirbare Liicke
schlieBen hilft.
Die Kristallbilder sind dem Atlas der Kristallformen von
V. GOLDSCHMIDT, die Kristallstrukturen groBenteils dem Struktur
bericht entnommen und umgezeichnet worden. Die meisten Dia
gramme und Strichzeichnungen stammen aus dem zitierten Schrift
tum, teilweise vereinfacht, andere erganzt. Die Zahl der Autotypien
wurde mit Riicksicht auf die Preisgestaltung des Buches niedrig ge
halten.
Bei der Fertigung des Buches erfuhr ich aus dem hiesigen Insti
tut mannigfaltige Hilfe. Herr Prof. MARTIN OKRUSCH iibernahm die
kritische Durchsicht des Manuskriptes. Seine Ratschlage wurden als
substantielle Verbesserungen dankbar anerkannt. Dariiber hinaus
gewahrte er mir freundliche Hilfe beim Lesen der Korrektur. Herr
KLAUS MEZGER vom hiesigen Institut unterstiitzte mich bei der Fer
tigung des Registers. Herr KLAUS-PETER KELBER hat sich mit der
sorgfaltigen AusfUhrung der Zeichnungen und allen Mineralfotos
groBe Verdienste urn das Buch erworben. Die Originalaufnahmen
zu den Abbildungen 145 und 146 stellte Herr Prof. K. R. MEHNERT,
Berlin, freundlicherweise zum Abdruck zur VerfUgung. Die Fotos
der Abb.92 und 93 stammen vom Verfasser. Meine Tochter HElKE
hatte die lastige Aufgabe der Reinschrift des Manuskriptes iiber
nommen. Allen sei fur die gewahrte Hilfe herzlich gedankt!
SchlieBlich habe ich dem Verlag fur die jederzeit vertrauensvolle
Zusammenarbeit, die Ausstattung des Buches und dessen er
schwinglichen Preis zu danken, Herrn Dr. KONRAD F. SPRINGER fur
sein stets fdrderndes Interesse und Herrn Dr. DIETER HOHM fur Mii
hewaltung und Umsicht wahrend dieser Zusammenarbeit.
Wiirzburg, im Sommer 1983 SIEG FRIED MATTHES
Inhaltsverzeichnis
Einfuhrung . . . . . . . . . . . . . . .. 1
Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . .. 1
Mineralbegriff 1 - Mineralarten und Mineravarietii-
ten 3 - Vorkommen der Minerale 4 - Gesteinsbe-
griff 6 - Mineral- und Erzlagerstiitten 6 - Mineralo
gische Wissenschaften 6 - Anwendungsgebiete der
Mineralogie in Technik, Industrie und Bergbau 8 - Be
stimmung von Mineralen mit einfachen Hilfsmitteln 8
Teil I Spezielle Mineralogie
1. Zur Systematik der Minerale 10
2. Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Metalle 12 - Semimetalle (Metalloide, Halbmetalle) 19
- Nichtmetalle 20
3. Sulfide, Arsenide und komplexe Sulfide (Sulfosalze) 27
Allgemeines und Unterteilung 27 - Komplexe Sulfide
(Sulfosalze) 44
4. Oxide und Hydroxide. . . . . . . . . . . . . . 48
X20-Verbindungen 48 - X203-Verbindungen 49 -
X02-Verbindungen 52 - XY 204-Verbindungen 68-
Hydroxide 70
5. Halogenide 72
6. Karbonate ... . . . . . . . . . . . . . . . . .. 76
Die Calcit-Reihe 77 - Die Aragonit-Reihe 82 - Dolo
mit-Reihe 86 - Malachit-Azurit-Gruppe 87
7. Sulfate und Wolframverbindungen . . 89
Sulfate 89 - Wolframverbindungen 93
8. Phosphate. . . . . . . . . . . . . 96
