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Lexikon der Geowissenschaften: Tonminerale

Tonminerale, sind überwiegend wasserhaltige Aluminiumsilicate, die bei Verwitterungsprozessen oder durch hydrothermale Alteration entstehen. Mit Ausnahme von Allophanit (amorphes wasserhaltiges Aluminiumsilicat) gehören die Tonmineralen zu den Phyllosilicaten (Schichtsilicaten). Bausteine sind die SiO4-Tetraeder und [Mg(O,OH)6]-Oktaeder. Aus je einer Tetraeder- und Oktaederschicht bauen sich die Zweischicht-Tonminerale (1:1-Schichtsilicate) auf, zu denen die Serpentin- und Kaolinminerale gehören. In den Dreischichtmineralen (2:1-Schichtsilicate) ist an die Oktaederschicht eine weitere Tetraederschicht ankondensiert. Diese Gruppe zeichnet sich durch eine besonders große Vielfalt aus. Beispiele sind die Smectite, Montmorillonit, Illit u.a. Tonminerale mit Faserstruktur aus Leisten der Schichten der Dreischichtminerale sind Sepiolith und Palygorskit (Attapulgit). Bei Tonmineralen mit Wechsellagerungsstruktur (mixed layer minerals) können strukturell unterschiedliche Schichten, z.B. Kaolinit/Smectit, oder strukturell ähnliche Schichten wie Illit/Smectit auftreten.

Die Kornfeinheit der Tonminerale ist sehr unterschiedlich, sie reicht bei den Smectiten bis weit unter 2 μm, während Kaolinite, die mit blättchenförmigem Habitus bei Schichtdicken von 0,2-2 μm, Durchmesser bis 20 μm oder darüber erreichen können. Charakteristische Eigenschaften der Tonminerale sind ihre Ionen-Austauschreaktionen, die interkristalline Reaktivität (das hohe Adsorptionsverhalten der Bentonite wird für viele praktische Anwendungen genutzt) und die Delamation der Lithium- und Natrium-Smectite in Wasser, wobei die Smektit-Kriställchen auseinanderfallen und kolloidale Dispersionen bilden, was bei zahlreichen technischen Anwendungen eine wesentliche Rolle spielt. Die Quellfähigkeit und damit die Bildsamkeit der Tonminerale beruht auf der Einlagerung von Wasser in die Zwischengitterschichten oder auf der Umhüllung durch Wassermoleküle (Thixotropie). Dieses Quellen kann zu Quellhebung bzw. Quelldruck führen, welches u.a. im Tunnelbau zu Problemen führen kann.

In den verschiedenen geologischen Bildungsbereichen treten die Tonminerale meist nur als Gemenge mit anderen Mineralphasen auf. Je nach Hauptbestandteil, aber auch nach Eigenschaften und technisch-wirtschaftlicher Nutzung haben die Tone unterschiedliche Bezeichnungen.

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