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Lexikon der Geowissenschaften: Ton

Ton, 1) Bodenkunde:Bodenartenhauptgruppe (Bodenart) mit einem Äquivalentdurchmesser 2 μm und den Gruppen Lehmton und Schluffton. Boden. 2) Geologie/Mineralogie:unverfestigtes Sedimentgestein. Es besteht im wesentlichen aus Mineralpartikeln kleiner 20 μm im Durchmesser. Unter diesen Partikeln herrschen blättchenförmige silicatische Tonminerale mengenmäßig vor, deren Teilchendurchmesser meistens kleiner als 2 μm sind. Altersmäßig gehören die unverfestigten Tone fast ausschließlich den jungen erdgeschichtlichen Formationen des Tertiärs und Quartärs an. Die Masse aller tonigen Sedimentgesteine ist jedoch verfestigt. Diese Tongesteine werden als Tonschiefer, Schiefertone und neuerdings auch als Tonsteine bezeichnet. Sie gehören überwiegend den älteren geologischen Formationen des Meso- und Paläozoikums an.

Unter den Sedimenten herrschen Tone und Tonsteine mit rund 80% weitaus vor. Fast alle Tone sind umgelagert und zeigen eine Schichtung. Bei der Abtragung des primären Verwitterungsdetritus und seinem Transport erfolgt eine Sortierung nach der Korngröße, Der feinkörnige Ton wird von den gröberen sandigen und kiesigen Bestandteilen getrennt wieder abgelagert. Schon geringe Korngrößenunterschiede rufen eine Schichtung des sedimentierten Materials hervor. In dem ungeschichteten Detritus von Verwitterungsprofilen sind die Tonminerale mit gröberen, noch unzersetzten Gesteins- und Mineralresten vermengt. Beispiel dieser Art sind viele Kaolinlagerstätten, besonderes aber die Böden.

Die Tonminerale sind überwiegend wasserhaltige Aluminiumsilcate. Sie entstehen im wesentlichen bei der Verwitterung von Silicatgesteinen und werden deshalb als Verwitterungsneubildungen bezeichnet. Zu diesen gehören neben den Tonmineralen häufig oxidische Eisenminerale (besonders Hämatit und Goethit), Titandioxid als Anatas sowie in den Tropen Aluminiumhydroxide, vor allem Gibbsit. Außer den mengenmäßig vorherrschenden Verwitterungsneubildungen enthalten die Tone Verwitterungsreste und Mineralneubildungen. Unter den Verwitterungsresten sind widerstandsfähige Minerale vertreten, besonders Quarz, daneben Muscovit und Feldspäte, gelegentlich gebleichte Biotite und seltener Chlorite.

Die typischen Eigenschaften der Tone – im feuchten Zustand von seifenartiger Konsistenz, Wasserbindevermögen, Quellung, hohe Absorptionskapazität gegenüber allen möglichen anorganischen und organischen Stoffen, Abdichtungsvermögen, nichtnewtonsches Fließverhalten, Thixotrophie, Plastizität – werden entscheidend durch die silicatischen Tonminerale hervorgerufen. Die Farbe der Tone wird durch Gehalt und Art der Eisenoxide bestimmt (gelb bis gelbbrauner Goethit, orangefarbener Lepidokrit, roter Hämatit und rotbrauner bis schwarzer Maghemit). Unter reduzierten Bedingungen treten durch Eisen(II)-Ionen Blaufärbungen auf, die bei der Oxidation an der Luft verschwinden. Bodentone können durch Vivianit blaugefärbt sein, der z.B. unter reduzierten Bedingungen bei kräftiger Phosphatzufuhr in den Unterwasserböden gebildet wird. Die grünliche Färbung spezieller Bodenhorizonte mag mit dem Vorkommen eines blaugrünen Eisenhydroxids (grüner Rost) zusammenhängen. An der Färbung können auch organische Verbindungen beteiligt sein, besonders bei rosaroten, violettroten und bläulichen Tonen. Auch gelbliche und braune Färbungen können von organischen Stoffen herrühren; manche Tone sind durch kohlige Substanzen schwarz verfärbt. Es gibt daher gefärbte Tone, die weiß brennen. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist der Mineralbestand. Danach trennt man kaolinitreiche und smectitreiche Tone. Die (gemeinen) Tone enthalten vor allen Illit, daneben Chlorite, Beimengungen von Kaolinit, Smectiten und Wechsellagerungsmineralen und die üblichen Akzessorien.

In der Lagerstättenkunde wird zwischen Kaolinen, Kaolinittonen, gemeinen Tonen und Bentoniten unterschieden. In der Technik werden unter Ton die durch Wasser oder Wind umgelagerten, auf sekundärer Lagerstätte liegenden Sedimente verstanden, also Kaolinittone, gemeine Tone und Bentonite. Bei der Umlagerung wurden die kleinen Teilchen bevorzugt transportiert und gröbere Bestandteile aussortiert. Viele Tone können ohne Aufbereitung eingesetzt werden. Je nach Ausgangsgestein, Grad der Verwitterung, Zersetzung und Veränderung beim Umlagern ist der Mineralbestand der Tone verschiedener Lagerstätten unterschiedlich. Entsprechend können die Eigenschaften der Tone und ihre Anwendungsmöglichkeiten variieren.

Tone werden in der Technik und dem traditionellen Handwerk vielseitig verwendet. Kaolin besteht hauptsächlich aus Kaolinit und Kaolinitmineralen, neben Quarz und anderen Tonmineralen einschließlich Allophanit. Es ist das Verwitterungsprodukt von Granit, Gneis, Porphyr usw. Sein Name stammt vom chinesischen Kao'ling her, dem Namen eines Berges, von dem die Chinesen Feldspat als Zuschlagstoff für ihre Porzellanherstellung gewannen. Er wurde irrtümlich auf den Ton übertragen. Je nach den anderen Bestandteilen sind die Eigenschaften des Kaolins, wie z.B. der Schmelzpunkt, verschieden, und man unterscheidet magere und plastische Kaoline. Die Hauptmenge des Quarzes wird durch Schlämmen aus dem Rohkaolin entfernt. Die plastischen Sorten werden zur Porzellanherstellung (Porzellan), die mageren für die Papierfabrikation verwandt. Sie dürfen, damit sie weiß brennen, kein Eisendioxid enthalten, wogegen eine schwache Braunfärbung durch Humusstoffe unschädlich ist, da diese beim Brennen verschwindet. Steinguttone enthalten 90% Tonsubstanz, 2-3% Feldspat und unter 1% Eisenoxid. Töpfertone sind fette bis magere, oft graue Tone mit einem geringen Gehalt an Flußmitteln, Quarz, Alkalien, Kalkspat usw., die das frühe Dichtbrennen bewirken. Ziegeltonehaben einen höheren Gehalt an Flußmitteln und erweichen bereits zwischen 1000ºC und 1150ºC, sind also nicht feuerfest. Infolge des Gehaltes an Eisenhydroxid sind sie meist braun und brennen dann zu roter Farbe durch Entwässerung des Hydroxids zum Oxid. Als feuerfest bezeichnet man Tone (fire clay) mit einem Schmelzpunkt über 1580ºC, während er bei hochfeuerfesten Tonen oberhalb 1730ºC liegen muß. Diese sind im allgemeinen keine Naturprodukte, sondern industrielle Mischungen. Bentonite sind hochquellbare Tone, die eine Wasseraufnahme von 200-300% besitzen können und als Haupttonmineral Montmorillonit enthalten. Sie sind aus vulkanischen Gesteinen wie Quarztrachyt, Liparit, Rhyolith und deren Tuffen entstanden. Der Name rührt von der Bentonformation in den USA her. Hunderttausende Tonnen von ihnen werden jährlich industriell verwertet, 80-90% davon als Spülversatz bei Tiefbohrungen der Erdölindustrie. Sie werden verwandt als Bindemittel für Formsande und zur Herstellung von Fullererden, zur Bodenverbesserung, als Füllstoff für Gummi, Kunststoffe, Asphalt, Teer sowie pharmazeutische und kosmetische Produkte. In der Keramik dienen sie zur Erhöhung der Bildsamkeit, in der Farbenindustrie als Farbträger. Hauptproduzent sind die USA, in Europa auch England und Ungarn.

Den Bentoniten ähnlich sind die Fullererden(Walkerden). Sie wurden seit alten Zeiten zum Entfetten von Häuten (Walken) und zum Bleichen von Textilien verwandt. Fullererden werden hauptsächlich zum Entfärben von Pflanzen- und Mineralölen verwandt. Darüber hinaus werden sie als Füll- und Absorptionsmittel sowie als Trägersubstanzen für Insektizide, z.B. DDT, gebraucht. Hauptproduzent sind die USA. In Europa folgt England mit den Fundorten Kent, Dorset, Surrey, Bedfordshire, Shropshire usw., Österreich mit Feldbach, Deutschland mit Vorkommen in Sachsen, Schlesien, Westerwald, Moosburg (Bayern), Kronwinkel, Pfirsching, Hallertan und Geisenheim.

Bolusist ein durch Eisenhydroxid oder Eisenoxid braun bis lebhaft rot gefärbter Ton, der zur Hauptsache aus Montmorillonit oder Halloysit besteht. Auch er wurde früher wegen seiner Absorptionsfähigkeit geschätzt, als solcher zu Heilzwecken, z.B. Darminfektion, benutzt. Daneben war er als Farberde beliebt. Zu seinen Varietäten gehört die früher als Heilmittel benutzte „Sächsische Wundererde”, die hellbraune Terra di Siena und die dunkelbraune Umbra. [RZo,GST]

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