Kristalle#

Was sind Mineralien und Gesteine?#

Mineralien sind in der Natur vorkommende, anorganische Feststoffe mit exakt definierter chemischer Zusammensetzung und einem geordneten Atomgitter. Gesteine sind natürliche Aggregate oder Verbindungen eines oder mehrerer Mineralien. Manche Gesteine wie Quarzit (reiner Quarz) oder Marmor (reiner Kalzit) bestehen aus den Kristallen eines einzigen Minerals. Die meisten Gesteine setzen sich allerdings aus mehreren verschiedenen Mineralien zusammen. Zwei häufig vorkommende Gesteine sind Granit und Basalt.

Wie Gesteine entstehen:

Die geologischen Prozesse wirken in festgelegten Kreisläufen, die jeweils die chemischen Elemente, Mineralien und Gesteine an und unter der Erdoberfläche umverteilen. Die Prozesse in der Erdkruste, wie Metammorphose und Gebirgsbildung, werden von der Wärme des Erdinneren gesteuert. Die Oberflächenprozesse, wie die Verwitterung, hauptsächlich von der Sonnenenergie. Kommt es durch Temperaturschwankungen abwechselnd zu Ausdehnung und Kontraktion, können Gesteine zerbrechen. Auch Sickerwasser vergrößert sein Volumen wenn es gefriert und kann so Gesteine sprengen.

Was sind Kristalle?#

Rauhreif-Kristalle. Bild ist aus Wikicommons, Bild ist gemeinfrei

Kristalle sind einheitlich zusammengesetzte feste Körper. Viele Mineralien bilden aufgrund ihrer inneren Struktur solche Formen aus. Die Kristallform ist von der chemischen Zusammensetzung und der Gitterstruktur abhängig. Die Lehre von den Kristallformen heißt Kristallographie. Kristalle haben einen regelmässigen inneren Aufbau und sind von ebenen Flächen begrenzt. Eine der einfachsten Kristallformen ist der Würfel.

Ein Kristall lässt sich durch einige Merkmale von anderen Stoffen abgrenzen: Er ist aus homogenen Bausteinen, also Atomen, Ionen oder Atomgruppen, aufgebaut. Ein Kristall hat oft anisotrope Eigenschaften. So kann z.B. die Wärmeleitfähigkeit, die Brechzahl, die Spaltbarkeit stark richtungsabhängig sein. Die Kristallform, die Symmetrie und die Eigenschaften des Kristalls sind wichtige Bestimmungsmerkmale für Mineralien.

Kristalle sind somit der sichtbare Ausdruck einer inneren Welt aus räumlichen Symmetrien. Man kann an den Kristallen von außen feststellen, nach welchen Prinzipien sie innen gebaut sind. Die Eigenschaften der Kristalle spiegeln diese Ordnung wieder! Gesteine, die aus Kristallen oder Kristallfragmenten bestehen werden als kristallin bezeichnet. Zu den kristallinen Gesteinen gehören z.B. metamorphe Gesteine, die unter hohen Temperaturen oder hohem Druck rekristallisieren, oder vulkanisches Gestein, das beim Abkühlen der Gesteinsschmelze entstand.

Entstehung / Kristallwachstum:

Ein Mineral entsteht durch den Prozess der Kristallisation, wenn die atomaren Bestandteile des Minerals in der Umgebung vorliegen und im richtigen chemischen Verhältnis in die Kristallstruktur eingebaut werden können.

Die Kristallisation beginnt mit der Bildung mikroskopisch kleiner Kristallisationskeime, kleinster, kristallin geordneter Körper. Im Verlauf der weiteren Kristallisation wachsen die ursprünglich mikroskopisch kleinen Kristalle oftmals unter Ausbildung ihrer Kristallflächen, solange sie das frei und ungehindert tun können. Sehr häufig wird dabei eine Änderung der begrenzenden Flächen beobachtet. Während ein kleiner Kristall oftmals eine Vielzahl von Flächen hat, weist ein großer Kristall meist nur wenige große Flächen auf.

Große Kristalle mit gut ausgebildeten Flächen entstehen durch langsames und stetiges Wachstum, wenn sie den nötigen Platz haben und nicht durch andere Kristalle in ihrer Umgebung behindert werden. Deshalb bilden sich die meisten großen Mineralien in offenen Räumen im Gestein, etwa in offenen Klüften.

Sind die Räume zwischen den wachsenden Kristallen ausgefüllt, oder läuft die Kristallbildung zu rasch ab, so werden die Kristallflächen schliesslich überwachsen. Die ursprünglichen Kristalle vereinigen sich dann zu einer festen Masse kristalliner Teilchen, die wir als Kristallaggregate bezeichnen.

Wann kristallisieren Mineralien?#

• Kristallisation aus flüssigem Gestein, wenn es abgekühlt wird und wieder erstarrt (bei Vulkanen).
• Kristallisation aus einer Flüssigkeit (zum Beispiel Meerwasser), wenn das Wasser verdunstet oder wenn heisses Wasser abgekühlt wird.
• Umwandlungen von bestehenden Kristallen bei grosser Hitze (bis 600 Grad) und grossem Druck.

Quarz-Bergkristallstufe. Bild ist aus Wikicommons. Bild ist gemeinfrei

Quarz-Bergkristallstufe. Bild ist aus Austria-Forum, © Fritz Bayerl

Eine ausführliche Beschreibung von Bergkristall mit Bildern und Video findet sich auch im Heimatlexikon des Austria-Forums