Basalt

Basalt - Eigenschaften, Entstehung und Verwendung

englisch: basalt | französisch: basalte

Plinius und der Basalt von Äthiopien

Der Name Basalt wird erstmals in den Aufzeichnungen des römischen Naturgelehrten Plinius der Ältere (23 bis 79 n.Chr.) erwähnt. In "Naturalis historia" beschreibt Plinius einen Stein aus Äthiopien, dessen Farbe und auch Härte ihn an Eisen erinnern.

Da Basalt aufgrund der Härte auch zur Herstellung von Waffen geeignet schien, gab der Römer dem Gestein den aus dem ägyptischen stammenden Namen Basalt - wortwörtlich übersetzt mit harter Stein.

Eigenschaften von Basalt

Definition: Basalt ist ein basisches (= siliciumdioxidarmes), magmatisches Gestein extrusiver Herkunft - alternativ: Extrusiva, Ergussgestein oder Vulkanit, mit einer charakteristischen fünf- oder sechseckigen Säulenform ("Säulenstein", Gmelin 1790).
Das plutonische Äquivalent von Basalt ist Gabbro, d.h. Gabbro weist die gleiche mineralische Zusammensetzung wie Basalt auf, ist jedoch unterhalb der Erdoberfläche entstanden.

Die Farbe von Basalt ist dunkel, wie es für Gesteine mit basischer Zusammensetzung charakteristisch ist.
Oft erscheint das Gestein blau, graublau, dunkelgrau oder schwarz, kann laut dem Chemiker Johann Friedrich Gmelin (1748 bis 1804) aber auch "eine röthlicht braune Farbe" aufweisen. Infolge der Verwitterung, so schreibt der deutsche Mineraloge Carl Hartmann 1854 verändert sich die Farbe und "wird lichtgrau, bald erscheinen gelbe und braune Flecken, es bildet sich eine bräunliche Kruste".
Die Ursache für die Farbgebung von Basalten sind die gesteinsbildenden Gemengteile (= die Minerale, aus denen ein Gestein besteht), die gleichzeitig zur Abgrenzung von anderen Gesteinen bzw. die Grundlage der Definition von Basalt sind.

Das Gefüge von Basalt ist feinkörnig bis dicht; die xeno- und idiomorphen Kristalle sind mit dem Auge aufgrund der Größe nicht einfach zu erkennen - mit Ausnahme von Feldspat-Basalt. Infolge von Eruptionen oder Verschlackungen weist Basalt häufig eine Fließrichtung auf. Zuweilen befinden sich im Basalt kleinere Hohlräume oder eingeregelte Einsprenglinge bestehend aus Pyroxen- oder Olivinnestern.
Die Dichte von Basalt beträgt 3,0 bis 3,5 g/cm³.

Haupt- und Nebengemengteile von Basalt

Die in Basalten dominierenden Hauptgemengteile mit einem Anteil von mehr als fünf Prozent der Zusammensetzung werden durch

• Plagioklas-Feldspäte
• Augit/Pyroxene
• Hornblende/Amphibole

vertreten.

Mit einem Anteil von bis zu 5 % stellen das

• Glimmermineral Biotit
• Olivin
• Nephelin/Foide
• Magnetit
• Apatit
• Ilmenit

die sogenannten Nebengemengteile von Basalt dar.

Abhängig von den Entstehungsbedingungen und der regionalen Herkunft kann die mineralische Zusammensetzung von Basalt schwanken.

Olivinbasalt als Varietät verweist beispielsweise auf mengenmäßig relativ reiche Olivingehalte.
Feldspatbasalt ist eine Basaltvarietät, die deutlich sichtbare, größere Kristalle von Feldspäten zeigt.
Tholeiitbasalt, benannt nach dem Ort Tholey im Saarland/Deutschland, ist ein Basalt, der reich an Plagioklas-Feldspäten, Augit sowie Orthopyroxenen ist.

In den Basalten von Honduras wurde zudem Opal als mineralischer Bestandteil entdeckt.

Der Mineralbestand von Basalt findet sich auch in Gabbro wieder, weshalb das Gestein als plutonisches Äquivalent von Basalt gilt.

Entstehung und Verbreitung von Basalt

Basalte als Vertreter der Ergussgesteine entstehen durch die schnelle Erkaltung von an die Erdoberfläche gelangenden, kieselsäurearmen Magmen.
Deshalb wird Basalt der Gesteinsgruppe der Vulkanite - magmatische Gesteine, die an der Erdoberfläche entstehen - zugeordnet. (Näheres: Die Entstehung magmatischer Gesteine)

Basaltische Lava zeichnet sich durch eine sehr hohe Fluidität aus, weshalb die Lava weitreichende Gesteinsdecken bilden kann, die sowohl das Festland und fast den ganzen Meeresgrund der Ozeane der Welt bedecken. Daneben bildet sich Basalt ebenso in Vulkankegeln.

Die kegelartige Form von einigen Basaltbergen gab historischen Mineralogen und Geologen Anlaß, über die Entstehung von Basalt zu diskutieren.
Karl Wilhelm Nose (1753 bis 1835) beobachtete, dass Basalte "gewisse Merkmale vom Feuer in sich tragen". Déodat de Dolomieu (1750 bis 1801) geht weiter und schreibt, dass Basalt ein "Produkt des unterirdischen Feuers seyn könne" - insofern er den Vergleich von Basaltbergen mit der Form von Vulkanen zieht.

Wabenstruktur und Bérnard-Effekt von Basalt

Typisch für Basalt sind geometrisch perfekte, fünf- oder sechseckige (hexagonale) Säulen, oder wie Hartmann 1854 meint: "sehr oft hat das in seinem Aeußern merkwürdig constante Gestein eine vollkommen prismatische Absonderung und bildet schöne Säulen".

Die Ursache für die Entstehung von hexagonal ausgerichteten Basaltsäulen sind thermodynamische Vorgänge während der Abkühlung der Lava.

Der Effekt, der zur säulenartigen Ausrichtung des Basalts führt, wird Bérnard-Effekt genannt. Demnach entstehen einerseits durch die Hitze der Gesteinsschmelze an der Unterseite und andererseits durch die atmosphärische Abkühlung infolge der Luft an der Oberseite vertikal strukturierte Konvektionszellen, die in der Aufsicht sechseckig erscheinen.

Bei weiterer Abkühlung der flüssigen Gesteinsschmelze kommt es zu Kontraktionen und Zugspannungen, weshalb die Gesteinsmasse der hexagonalen Konvektionszellenausrichtung folgend auseinanderbricht.

Auf der ganzen Welt gibt es zahlreiche Orte, an denen sich säuliger Basalt wie aus dem Bilderbuch präsentiert: der Giant´s Causeway in Irland stellt quasi einen Teppich aus Basalt dar, am Wasserfall Svartifoss auf Island reiht sich eine Basaltsäule an die nächste, und am Scheibenberg im Erzgebirge bildet Basalt Palisaden, die im Volksmund als Orgelpfeifen bezeichnet werden.

Am Meeresgrund entstandene Basalte weisen dahingegen eine kugelige, runde Form auf, Kugelbasalt. Die sogenannte Kissenlava erhärtet innerhalb weniger Minuten aufgrund des enormen Temperaturunterschiedes zwischen Lava und Meereswasser.
Als "Beweis", dass die sog. pillow lava tatsächlich sehr schnell auskühlte, zeigt Basalt, der im Meer gebildet wurde, Überzüge mit Gesteinsglas.

Vorkommen von Basalt

Basalte kommen weltweit vor – an Hot Spots unter kontinentalen oder ozeanischen Platten, an Spreizungszonen mittelozeanischer Rücken (zwischen zwei auseinanderdriftenden ozeanischen Platten) sowie an Subduktionszonen von Platten, aber auch in Gegenden mit aktiven oder historischen Vulkanismus.

Bedeutende Basaltvorkommen befinden sich auf Island; Grönland; den Kanarischen Inseln/Spanien; Färöer-Inseln; in Irland; Auvergne/Frankreich; Dekkan/Indien; Karroo/Südafrika; Kamerun; Montana und in den USA. In Deutschland sind ebenfalls zahlreiche Basaltvorkommen bekannt, die Zeugnis vulkanischer Aktivitäten in der geologischen Vergangenheit der jeweiligen Region sind; z.B. Rhön, Vulkaneifel/Eifel, Westerwald, Odenwald, Schwäbischer Vulkan, Vogelsberg, Siebengebirge, Lausitz, Pöhlberg, Scheibenberg und Bärenstein.

Sonnenbrennerbasalt - Verwitterung von Basalt

Unter dem Begriff Sonnenbrennerbasalt (engl. sunburned basalt) wird keine Varietät von Basalt verstanden, sondern eine Form der Verwitterung umschrieben, die vor allem bei Basalten und Basaniten beobachtet wird.

Vom sog. geologischen Sonnenbrand sind insbesondere Basalte betroffen, die reich an Foiden, speziell Nephelin sind, bei denen im Zuge der Verwitterung und der einhergehenden Metamorphose die Umwandlung zu Analcim stattfindet. Zeitgleich kommt es zu einer Zunahme des Volumens infolge des Kristallwachstums um ca. fünf Prozent - vergleichbar mit der Verwitterungsform Frostsprengung.
Zu den typischen Merkmalen von Sonnenbrennerbasalt zählen die weiß-fleckige Oberfläche, die rissig und mürbig wirkt. Binnen weniger Jahre zerfällt das harte Gestein zu kleineren Bruckstücken oder Grus. Aus diesem Grund ist Sonnenbrennerbasalt nicht für den Straßenbau geeignet. Durch die hohe mechanische Belastung für den Straßenverkehr würde das Gestein zu schnell zerfallen.

Bedeutung und Verwendung von Basalt

Basalt ist ein sehr kompakter Naturstein, der nur langsam verwittert, und deshalb Einsatz als Mühlstein, Wegemarkierung (Basaltkreuz), Splitt und Schotter sowie als Mauerstein findet. Die Verwendung als Straßenbelag/Pflasterstein ist nicht mehr aktuell, da Basalt durch Niederschläge schlüpfrig wird, auch wenn Gmelin 1790 anderer Meinung war: "vortrefflich zum Pflastern der Straßen und zum Bauen der Häuser sowohl als der Brücken, Treppen".

Basalt ist häufig reich an gediegen Kupfer, Saphiren und Eisenerzen, weshalb das magmatische Gestein auch für die Gewinnung bestimmter Rohstoffe und Minerale von Bedeutung ist.

In der Bauindustrie wird Basalt aufgeschmolzen und für besonders widerständige Bodenplatten, Fliesen oder als Bestandteil von Mineralwolle genutzt. Daneben wird Basalt als Ersatz für Eis als Whiskeystein verwendet, um Whiskey zu kühlen, ohne dass das Getränk verwässert oder im Geschmack beeinträchtigt wird.

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