Mineral- uncl Gesteinsbildung 



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Fiir polymorphe Substanzen sind diese Ver- 

 haltnisse im Prinzip schon lange bekannt 

 und fiir manche, z. B. fiir Schwefel, jetzt 

 ahnlich fiir Si0 2 , auch zahlenmaBig be- 

 stimmt. Aus irgendwelcher Stoffkombination 

 wird daher nur innerhalb einer gewissen, vom 

 Druck abhangigen Temperatur ein bestimmtes 

 Mineral hervorgehen konnen; wird dieselbe 

 nicht eingehalten, so entsteht aus dem 

 gleichen Stoff ein anderes Mineral. So 

 kann beispielsweise aus bestimmten Mengen 

 von (MgO,FeO), A1 2 3 und Si0 2 ) in niederer 

 Temperatur Cnloritoid, bei hoheren Tem- 

 peraturen Staurolith und in den hochsten 

 Hitzegraden Cordierit hervorgehen. Sind 

 in einem Gestein alle Komponenten unter 

 den veranderten physikalischen Bedingungen 

 bestandfahig, so wird dasselbe der neuen 

 Gleichgewichtslage angepaBt sein. Die 

 Feststellung der Existenzfelder fiir meta- 

 morphe Mineralien und Gesteine bildet eine 

 wichtige Aufgabe der Zukunft. 



2. Faktoren der Metamorphose. 

 2a)Die Konzentration der beteiligten 

 Stoffe. Mas s enw irku ngsg es et z. 

 Phasenregel. Losungsmittel. Der Gang 

 der Metamorphose wird vor allem zunachst 

 bedingt durch die Art und Menge der in 

 Aktion tretenden Stoffe. Dabei kommt wohl 

 in erster Linie das von Guldberg und 

 Waage aufgestellte Massenwirkungs- 

 gesetz in Betracht, welches in seiner ein- 

 fachsten Formulierung sagt, ,,die chemische 

 Wirkung eines Stoffes ist proportional seiner 

 wirksamen Masse". Bildet sich z. B. in einem 

 sich umwandelnden Gesteinskorper Anorthit 

 an Stelle von Andalusit und Wollastonit: 

 (Si 2 8 Al 2 Ca == Si0 5 AL + Si0 3 Ca), so wird 

 die Menge des entstehenden Anorthits urn 

 so gro'Ber werden, je mehr Si0 3 Ca neben 

 Si0 5 Al 2 zur Verfiigung steht. 



Die niathematische Formulierung des Massen- 

 wirkungsgesetzes, die zugleich erlaubt. nicht nur 

 die Qualitiit, sondern auch die Quantitiit der 

 eintretenden Veranderungen anzugeben, lautet: 

 ,,Der Quotient aus den Proclukten der Konzen- 

 tration der reagierenden und der entstehenden 

 Stoffe ist fiir gegebene Drucke und Temperaturen 

 eine Konstante (K)." Fiir eine chemische Glei- 

 chung: A + B = D + E mit den Konzen- 

 trationen CA, CB, CD, und CE ergabe sich die 

 Formel: 



CA x CB 



siiure. Das Masseuwirkungsgesetz ergabe fiir 

 dieses Gleicheewicht : 



K 



CSnCU X C 2 H.,Q CsnCU X C 2 H,O 

 CSnO, X C 4 HCl' 



" CD x CE 



Dieselbe gilt uneingeschrankt aller dings nur fiir 

 homogene Systeme. DaB sie sich aber auch fiir 

 die hier in _ Betracht kommenden heterogenen 

 Systeme (mit Bodenkorpern) weitgehend ver- 

 wenden laBt, erhellt aus folgendem Beispiel, 

 das im pneumatolytischen Kontakt haufig reali- 

 siert \vird. Nach der chemischen Gleichung: 

 SnCl, + 2H 2 ^ Sn0 2 + 4HC1 



fiihrt die Reaktion zwischen Zinnchlorid und 

 Wasser zur Bildung von Zinnstein und Salz- 



da Sn0.j als ,,Bodenkorper' ; aus dem Gleich- 

 ge \vicht ausscheidet. Daraus ist unrnittelbar 

 crsichtlich, daB eine Erhohiuig der Wasserdampf- 

 konzentration das Gleichgewicht zugunsten der 

 Salzsaure und demzufolge auch des aus- 

 fallenden Zinnsteins - - verschieben muB. 



Nach Friiherem liegt nun bei der Meta- 

 morphose in der Regel eine ,,Losung mit 

 Bodenkorpern". also ein heterogenes System 

 vor, in welchem eine Mehrzahl von Kompo- 

 nenten in vorwiegend 2 Pliasen (fliissig 

 und fest) vorhanden ist, so daB es sich lohnt, 

 die moglichen Vorgange unter dem Gesichts- 

 j punkt der fiir solche Verhaltnisse geltenden 

 Phasenregel von Willard Gibbs ins 

 Auge zu fassen. Ihre einfachste Fassung 

 lautet: ,,Es herrscht vollstandiges Gleich- 

 gewicht, wenn n Stoffe in (n + 1) Phasen 

 zusammentreten; sind weniger Phasen vor- 

 handen, so ist das Gleichgewicht ein unvoll- 

 standiges." 



Sie stellt somit einen Zusamrnenhang her 

 zwischen der Zahl der Komponenten, aus denen 

 ein System sich aufbaut und der Anzahl der 

 auf sie sich verteilenden Phasen gegeniiber den 

 moglichen Veranderungen von Konzentration, 

 Temperatur und Druck, denen es unterworfen 

 werden kann. Ihre mathematische Fassung wird 

 gewohnlich gegeben durch die Formel: 



F = :(K + 2) P, 



worin F die Zahl der moglichen Veranderungen 

 (Freiheiten), K die Zahl der uu abhangigen Kom- 

 ponenten uud P die Anzahl der Phasen (d. h. 

 der durch eine scharfe, augenfallige Grenze 

 v.ni der Urngebung abgetrennten Bausteine des 

 Systems) bedeutet. Mehrere feste Boden- 

 korper stelleu somit ebenso \aele getrennte Phasen 

 dar; ein Bodenkorper in seiner gesattigten 

 Losung reprasentiert eine feste und eine fliissige 

 Phase und dariiber existiert daun in der Regel 

 noch eine dampfformige Phase. In dem Gleich- 

 gewicht: CaO + C0 2 ^CaC0 3 sind allerdingsdrei 

 Komponenten vorhanden, allem doch nur zwei 

 imabhangige, indent aus ihnen der dritte seiner 

 Art rtach schou bestimmt ist. 



Die Gibbssche Phasenregel ist bis jetzt 

 fiir die Mineralbildung durch Metamorphose 

 wenig verwendet worden, weil schon Systeme 

 mit 4 Stoff en sehr groBe Komplikationen 

 aufweisen und in der Gesteinsmetamorphose 

 meist mehrstoffige Systeme auftreten. 

 Neuerdings hat aber V. M. Goldschmidt 

 in seiner ,,Untersuchung iiber die Kontakt- 

 metamorphose im Kristianiagebiet" die 

 Phasenregel fiir die Zwecke der Gesteins- 

 metamorphose sehr einfach formuliert, indem 

 er sie an die Form der Gesetze fiir die Bildung 

 von Doppelsalzen anschloB und ihr die Form 

 gab: ,,Die maxdmale Anzahl der festen 

 Mineralien, die gleichzeitig nebeneinander 

 stabil existieren konnen, ist gleich der Anzahl 



