Granit

  Granite (von lat. Granum, „Korn“) sind massige, relativ grobkristalline, magmatische Tiefengesteine (Plutonite), die reich an Quarz und Feldspaten sind, aber auch dunkle Minerale, zum Beispiel Glimmer, enthalten. Der Merksatz Feldspat, Quarz und Glimmer, die drei vergess' ich nimmer gibt die Zusammensetzung von Granit etwas vereinfacht wieder. Granit entspricht in seiner chemischen und mineralogischen Zusammensetzung dem vulkanischen Rhyolith.

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Entstehung

  Allgemeines

Granite entstehen durch die Erstarrung von Gesteinsschmelzen (Magma) innerhalb der Erdkruste, meistens in einer Tiefe von mehr als 2 km unter der Erdoberfläche. Im Gegensatz dazu stehen die vulkanischen Gesteine, bei denen das Magma bis an die Erdoberfläche dringt. Granit ist deshalb ein Tiefengestein (Fachausdruck: Plutonit). Gesteine, die sehr nahe an der Erdoberfläche (weniger als 2 km) erstarren, nennt man hingegen Subvulkanite, Übergangsmagmatit oder Ganggestein.

Granite entstehen in den meisten Fällen nicht aus dem flüssigen Material des Erdmantels, sondern aus aufgeschmolzenem Material der unteren Erdkruste. Für die Entstehung von Magmakammern muss mit Zeiträumen von 10 - 15 Millionen Jahren gerechnet werden (ZEIL, 1984).

Aufschmelzung

Granitisches Magma entsteht meistens in der unteren Kruste der Erde, so z. B. in Bereichen der Wurzel von Gebirgen. Dort kann es durch die Bewegung von Magmaströmen im oberen Erdmantel zu einer erhöhten Wärmezufuhr in die untere Erdkruste kommen. Durch Hebungen, Senkungen oder Horizontalbewegungen der Erdkruste kommt es punktuell zu einer Druckentlastung. Dadurch sinkt die Schmelztemperatur des Magmas und führt zur Bildung der meistens zähflüssigen granitischen Gesteinsschmelzen.

Magmenaufstieg (Intrusion)

Tektonische Verwerfungen, die durch Bewegungen der Erdkruste entstehen, dienen den Magmen als leichte Aufstiegswege von der unteren in die obere Kruste. Man bezeichnet den Aufstieg derartiger Magmablasen nach oben als „Intrusion“. Dabei bilden sich in der Erdkruste große, oft riesige Magmenkörper. Sie erreichen beträchtliche Ausmaße von mehreren Kilometern bis hin zu mehreren 100 Kilometer Länge und einer entsprechenden Breite. Diese Körper nennt man Pluton oder Batholith.

Durch tektonische Prozesse kann es zu einer Abschnürung der Magmenaufstiegswege kommen. Es entsteht dann eine isolierte Magmenkammer. Häufig bleiben aber auch die Aufstiegswege in Verbindung mit dem Intrusionskörper. Daneben tritt aber auch der Fall auf, dass Magmen beim Aufstieg aufgehalten werden, da sie ihre Temperatur durch die teilweise Aufschmelzung des umgebenden Gesteins verlieren. Häufig enthalten sie dann Relikte von unaufgeschmolzenem Gestein, sogenannte Xenolithe (Fremdgestein).

Erstarrung

Wie alle Plutonite erstarrt auch Granit sehr langsam in größeren Tiefen von mehreren Kilometern. Entsprechend der Schmelztemperaturen beginnen sich die ersten Kristalle zu bilden. Dabei besitzen die dunklen Minerale - die auch meistens eine hohe Dichte haben - den höchsten Schmelzpunkt und erstarren zuerst. Erst danach kristallisieren Feldspäte und Quarz. Die zuerst gebildeten schweren Mineralien, wie Hornblende oder Pyroxen, die auf Grund ihres höheren spezifischen Gewichts und ihres höheren Schmelzpunktes bei dem Abkühlungsprozess früher ausgeschieden werden, sinken in der noch flüssigen Restschmelze ab und sammeln sich im unteren Bereich einer erstarrenden Magmakammer. Quarz oder Kalifeldspat hingegen reichern sich auf Grund ihrer geringeren Dichte in der Schmelze an und haben im Dachbereich der Magmenkammer oft deutlich erhöhte Gehalte. Diesen Prozess nennt man Differentiation.

Kontakt zum Nebengestein

Der Kontakt mit dem Nebengestein führte in den Randbereichen des Magmas zu „Verunreinigungen“ und zu einem rascheren Erkalten des Magmas. Häufig entstehen dabei besonders ausgefallene Gesteinsvarietäten und Minerale. Dieses trifft zum Beispiel auf den bläulichen Kösseine-Granit aus dem Fichtelgebirge zu, bei dem es durch Vermischung der Schmelze mit tonigem Nebengestein zur Bildung von feinen Cordieritkristallen kam, welche die bläuliche Einfärbung verursachen.

Weiterhin wird auch das Nebengestein durch die hohe Temperatur und durch die Materialzufuhr aus dem heißen Magma deutlich verändert und in ein metamorphes Gestein umgewandelt. Bekanntestes Beispiel sind die Hornfelse.

Nach der Erstarrung

Durch weitere Bewegungen der Erdkruste und Abtragung des darüber befindlichen Gesteins gelangt dann der erstarrte Granit an die Erdoberfläche. Dabei kann sich der Granit durch tektonische oder hydrothermale Prozesse deutlich verändern. Mit dem Erreichen der Erdoberfläche setzt außerdem die Verwitterung und Abtragung des Granits selbst ein. Bei genügend langer Zeitdauer und warm-feuchten Klima kann die Verwitterung mehr als 100 m in die Tiefe reichen. In der Sprache der Steinmetze gilt daher der Spruch: „Jeder Granit wird gelb“. Ob eine für den Abbau vorgesehene Partie eines derartigen Gesteins „gesund“ ist, kann ein Mineraloge oder Petrograph ohne Schwierigkeit bestimmen.

Aussehen

Im Allgemeinen ist Granit mittel- bis grobkörnig. Er besitzt eine homogene Mineralverteilung und die daraus resultierende relativ gleichmäßige Optik. Die Größe der Kristalle schwankt meistens zwischen 1 mm und mehreren cm. Man kann für gewöhnlich alle Kristalle mit bloßem Auge erkennen.

Das Farbspektrum reicht bei Graniten von hellem Grau bis bläulich, rot und gelblich. Dabei spielen die Art der Erstarrung und Umwelteinflüsse, denen das Gestein ausgesetzt war, ebenso eine Rolle, wie der Mineralgehalt. Die gelbe Farbe angewitterter Granite kommt von Eisenhydroxidverbindungen (Limonit), die infolge von Verwitterungseinflüssen aus primär im Granit enthaltenen Eisen führenden Mineralen entstanden sind.

Farben:

„Granite mit einem Gemenganteil von 40 bis 60% Orthoklas-Feldspat oder Kalifeldspat…sind meist kräftig rot bis rötlich oder rosa, selten bläulich, grün oder blau…

Granite mit einem Gemenganteil von 0 bis 30% Plagiklas-Feldspat sind… meist weiß bis weißgrau und nur selten farbig…

Granite mit einem Gemenganteil von 20 bis 40% Quarz sind oft fettglänzend, meist farblos transparent, selten grau, blaugrau oder rosa…

Granite mit einem Gemenganteil von 0 bis 15% Biotit… verleiht vielen Graniten einen dunklen Kontrast.“ (Zit. n. Karl Fuchs, Natursteine aus aller Welt, entdecken, bestimmen, anwenden. S. X, Callwey, München 1997)

Chemische Zusammensetzung

Granite bestehen hauptsächlich aus Quarz, Feldspäten und dunklen, mafischen Mineralen, die etwa 20–40 % der Masse einnehmen. Meistens handelt es sich dabei um Biotit (Dunkelglimmer), seltener um Amphibole oder andere mafische Minerale. Deneben kommt Muskovit vor, der Hellglimmer. Bei den Feldspäten überwiegt der Kalifeldspat über die Plagioklase. Als Akzessorien (Nebenbestandteile) führen sie Zirkon, Apatit, Titanit, auch Magnetit, Rutil, Ilmenit oder auch andere Erzmineralien, die z. T. aus überprägten Zonen stammen können.

Granite weisen oft eine natürliche Radioaktivität auf, da sie Spuren von Uran, Rubidium und anderen radioaktiven Elementen enthalten können. Ein weiterer möglicher Träger der Radioaktivität sind die in den Feldspäten und Glimmern vorkommenden radioaktiven Isotope verschiedenster Elemente, vor allem Kalium. Die Stärke der Radioaktivität kann selbst innerhalb eines geologischen Aufschlusses sehr stark schwanken.

Vorkommen

  Granite gehören zu den häufigsten Gesteinen innerhalb der kontinentalen Erdkruste. Sie finden sich auf allen Kontinenten. Sie entstehen im Rahmen der Plattentektonik primär an Subduktionszonen: die abtauchende (ozeanische) Platte erwärmt sich, der hohe Wassergehalt lässt Sedimente aufschmelzen, dabei entsteht saures, granitisches Magma, das bei der Abkühlung im Erdinneren Granit bildet. Bei orogenen (gebirgsbildenden) Prozessen entsteht ebenfalls Granit.

Granitvorkommen in Mitteleuropa

• Alpen; dort aber nur in den Zentralalpen
• Bayerischer Wald
• Erzgebirge
• Fichtelgebirge
• Harz, Brockengebiet
• Mühlviertel, Böhmische Masse, Österreich
• Oberlausitz
• Oberpfälzer Wald
• Odenwald
• Schwarzwald
• Waldviertel, Böhmische Masse, Österreich
• Granite findet man auch sehr häufig als eiszeitliches Geschiebe in Norddeutschland.

Granittypen

Man unterscheidet vier verschiedene Typen von Graniten:

• I-Typ Granite (igneous source, d.h. aus Magmatiten erschmolzen) Granite sind Restdifferentiate von Mantelschmelzen.
• S-Typ Granite (sedimentary source, d.h. aus Sedimentiten erschmolzen) sind das Ergebnis einer Aufschmelzung von Sedimentgesteinen.
• A-Typ Granite (anorogenic source, d.h. außerhalb von gebirgsbildenden Ereignissen entstanden) treten oft bei beginnendem Aufreißen kontinentaler Kruste in Erscheinung.
• M-Typ Granite (mantel source) entstehen an ozeanischen Inselbögen.

Verwandte Gesteine

Mit dem Granit eng verwandt und in Plutonen oft mit diesem vergesellschaftet finden sich andere magmatische Gesteine, die aber eine veränderte chemische Zusammensetzung haben. Dazu gehören der Alkaligranit (Plagioklas fehlt weitgehend), Granodiorit (Plagioklas überwiegt über Kalifeldspat) und der Diorit (Kalifeldspat fehlt weitgehend).

Granit ist das entsprechende Tiefengestein zu dem vulkanischen Gestein Rhyolith. Beide haben die gleiche chemische Zusammensetzung.

Bodenbildung auf Graniten

Auf Grund des Vorherrschens von Quarz und Feldspat entstehen in Mitteleuropa aus Graniten im Allgemeinen nährstoffarme Böden, die außerdem zur Versauerung neigen. Je nach Wasserangebot und Entwicklungstiefe des Bodens findet man meistens Ranker oder Braunerden, seltener Podsole. Meistens werden diese Böden forstwirtschaftlich genutzt.

Verwendung

Einsatz im Bauwesen

  Granite haben wegen ihrer hohen Widerstandskraft, Härte und Wetterfestigkeit und wegen ihrer guten Schleif- und Polierbarkeit eine große wirtschaftliche Bedeutung im Bauwesen. Sie finden sich:

• im Straßenbau als Pflasterstein, Bordstein, Gehwegplatte, Schotter,
• im Bahnbau als Schotter,
• im Hochbau als Außenwandbekleidung, Bodenbelag,
• im Innenausbau als Wandbekleidung, Treppen- und Bodenbelag, Fensterbank, Tischplatte, Küchenarbeitsplatte, Waschtisch
• im Gartenbau als Pflasterstein, Rabattenstein, Brunnen, Vogeltränke, etc.

Dass Granit nicht immer grau sein und eine „Pfeffer und Salz - Optik“ besitzen muss, zeigen uns Materialien aus dem Norden Europas. Zu den bekanntesten Vertretern der farbigen Granite gehören die als Baltic Braun und Baltic Rot bekannten Rapakiwi-Granite aus Finnland oder Karelien. Beide Materialien werden mit einer geflammten Oberfläche häufig in Außenbereichen eingesetzt.

Granit wird weltweit in vielen Steinbrüchen gewonnen. Dabei gelten grob folgende Regeln:

• Gelbe Granite sind meistens technisch schlechter als graue. Sie wurden zum Teil in Tonminerale umgewandelt, was mit einem deutlichen Rückgang der Festigkeitseigenschaften verbunden ist. Vor allem die Feldspäte sind dann oft in Tonminerale umgewandelt worden. In manchen gelben Graniten ist die Intensität der Feldspatumwandlung noch zu tolerieren. Stark verwitterte gelbe Granite lassen sich aber noch bei einer Stärke von 2 cm wie ein Hartkeks von Hand brechen. Je nach Materialqualität kann die Zeit bis zur „Vergelbung“ einzelner Platten des Granits von 4 Wochen nach Verlegung bis 30.000 Jahre dauern.

• Grobkörnige Granite haben schlechtere Biegezugwerte als die fein- bis mittelkörnigen.

• Granite enthalten oft Erzminerale, die einen Verfärbungsprozess stark beschleunigen können, ohne dass sich die technischen Eigenschaften messbar verändern. Dabei kommt es sehr darauf an, um welches Erzmineral es sich handelt. Pyrit (FeS₂) zersetzt sich sehr rasch. Magnetit (Fe₃O₄) ist dagegen relativ verwitterungsresistent. Die erste Maßnahme nach der groben Entscheidung über die gewünschte Optik, sollte eine polarisationsmikroskopische Untersuchung der ausgewählten Gesteine sein. Dabei kann ein Geowissenschaftler ungewünschte Beimengungen und auch den Verwitterungszustand erkennen. Sollte ein Material bereits bei dieser relativ preiswerten Prüfung (ca. 350 €) durchfallen, erübrigen sich die Kosten für weitere Untersuchungen.
• Technische Werte: Nachfolgend ist ein typisches Anforderungsprofil mit Normprüfungen für belastete Bereiche aufgeführt:
  • Wasseraufnahme nach DIN 52103 < 0,32 Gewichtsprozent
  • Druckfestigkeit nach DIN 52105 > 160 N / mm²
  • Biegezugfestigkeit nach DIN 52112 > 13 N / mm²
  • Abrieb nach DIN 52108 < 6,5 cm³
  • Frost- Tausalzbeständigkeit nach Önorm B3303 / 3306
  • Dichte: 2800 kg/m³

Oberflächenbearbeitung

Siehe Oberflächen von Naturwerkstein

Verwendung im Maschinenbau

Im Maschinenbau und Werkzeugbau wird Granit zur Konstruktion von Maschinensockeln, Richtplatten und für Betten von Linearmotoren eingesetzt. Hierfür sprechen die kontrollierbare Wärmeausdehnung, das Gewicht, die Abnutzungs- und die Korrosionsfestigkeit. Besonders bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten und schnellen Bewegungen der Werkzeuge ist Granit als Werkstoff den Metallen und Verbundwerkstoffen überlegen.

Natursteinsorten

• Raumünzach Granit (Baden-Württemberg)
• Kösseine (Kösseine, Fichtelgebirge): Der einzig blaue Granit in Deutschland.
• Wurmberg Granit (Harz)
• Tittlinger Granit (Tittling, Bayerischer Wald)
• Odenwald Granit ( Sonderbach, Wald-Erlenbach) Odenwald
• Übersicht: Fichtelgebirgsgranite

Granit als umgangssprachlicher Begriff

In der Umgangssprache wird häufig das Wort Granit als Überbegriff jener vielen Gesteine verwendet, die in Struktur, Körnung und Entstehung Ähnlichkeiten mit Granit haben. Meistens handelt es sich dabei um andere Tiefengesteine unterschiedlichster mineralogischer Zusammensetzung und Farbe. Vor allem der Granodiorit und der Alkalifeldspatgranit werden umgangssprachlich meistens als Granit bezeichnet.

Im Vallemaggia und im gesamten Tessin wird sehr häufig ein „Granit“ genanntes Gestein für Hausdächer, Pergole, Strassenbegrenzungen, Tische und Bänke verwendet, das im geologischen Sinne kein Granit ist, sondern Gneis.

Weiterhin taucht der Begriff Granit mehrmals in Redewendungen auf. Es wird dabei vor allem auf seine Härte und Widerständigkeit verwiesen:

• Auf Granit beißen für ein aussichtsloses Unterfangen
• hart wie Granit für extrem widerständig

Weitere Besonderheiten

Besonderheiten sind auch die „polsterartige“ Verwitterung (Wollsackverwitterung) und die damit zusammenhängende moosüberwachsene Struktur, der bodenbildende Gries, die Entstehung von Blockheiden und Hochmooren, die touristische Vermarktung von granitischen Landschaften in „mystischen Projekten“ und Seminaren, frühere Hexengeschichten und viele Wackelsteine, an denen man seine Kräfte messen kann. Aus verwittertem Granit entstehen u. a. Kaolin und Quarzgrus. Am Monte Kaolino in der Oberpfalz ist der „Restquarz“ zu einem Eventhügel aufgetürmt. Andere Verwitterungsprodukte sind u. a. Tonmineralien.

Siehe auch: Liste der Gesteine

Literatur

• Maresch, W. und Medenbach O.: Steinbachs Naturführer Gesteine. 287 S., München, 1996. ISBN 3-576-10699-5