Tuff

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Tuff ist ein relativ weiches und poröses Gestein, das aus Asche und anderen Sedimenten aus vulkanischen Schloten besteht, die sich zu Gestein verfestigt haben. Nach dem Auswurf und der Ablagerung wird die Asche in einem Prozess, der Konsolidierung genannt wird, zu einem festen Gestein verdichtet. Gestein, das mehr als 50 % Tuff enthält, wird als tuffhaltig bezeichnet. Es kann entweder als Sedimentgestein oder als Eruptivgestein klassifiziert werden. Sie werden in der Regel im Rahmen der magmatischen Petrologie untersucht, obwohl sie manchmal mit sedimentologischen Begriffen beschrieben werden.

Namensherkunft: Der Name Tuff stammt aus dem italienischen tufo, auch bekannt als vulkanischer Tuff

Textur: Pyroklastisch

Ursprung: Extrusiv/Vulkanisch

Chemische Zusammensetzung:Felsisch

Farbe: Hell- bis dunkelbraun

Mineralische Zusammensetzung:Überwiegend Glas

Verschiedenes: Hellgraue Bimssteinfragmente in weißer Aschematrix

Tektonisches Umfeld:Konvergente Grenze – Subduktionszonen vom Anden-Typ, intrakontinentale Hot Spots und Rifts

Klassifizierung und Zusammensetzung von Tuff

Geschweißter Tuff

Geschweißter Tuff ist ein pyroklastisches Gestein, das zum Zeitpunkt der Ablagerung ausreichend heiß war, um sich zusammenzuschweißen. Enthält das Gestein verstreute, erbsengroße Fragmente oder Schlacke, wird es im Allgemeinen als Schweißtuff bezeichnet. Beim Verschweißen kleben die Glasscherben und Bimssteinfragmente aneinander, verformen sich und verdichten sich.

Rhyolithischer Tuff

Tuff wird im Allgemeinen nach der Art des vulkanischen Gesteins, aus dem er besteht, klassifiziert. Rhyolith-Tuffe enthalten Bimsstein, glasige Fragmente und kleine Schlacken mit Quarz, Alkalifeldspat, Biotit usw. Der zerbrochene Bimsstein ist klar und isotrop, und sehr kleine Partikel haben häufig sichelförmige oder bikonkave Umrisse, was darauf hindeutet, dass sie durch die Zertrümmerung eines vesikulären Glases entstanden sind, das manchmal als Aschgefüge bezeichnet wird.

Trachyttuff

Trachyttuffe enthalten wenig oder keinen Quarz, aber viel Sanidin oder Anorthoklas und manchmal Oligoklas-Feldspat, gelegentlich auch Biotit, Augit und Hornblende. Bei der Verwitterung verwandeln sie sich oft in weiche rote oder gelbe Tonsteine, die reich an Kaolin mit sekundärem Quarz sind.

Andesitischer Tuff

In der Farbe sind sie rot oder braun; ihre Schlackenfragmente sind von allen Größen, von riesigen Blöcken bis hin zu winzigem körnigem Staub. Die Hohlräume sind mit vielen sekundären Mineralien wie Calcit, Chlorit, Quarz, Epidot oder Chalcedon gefüllt; in mikroskopischen Schnitten lässt sich die Natur der ursprünglichen Lava jedoch fast immer aus den Formen und Eigenschaften der kleinen Kristalle erkennen, die in der zersetzten glasartigen Basis vorkommen.

Basaltischer Tuff

Basaltische Tuffe sind ebenfalls weit verbreitet, sowohl in Gegenden, in denen Vulkane heute aktiv sind, als auch in Gebieten, in denen die Eruptionen schon lange beendet sind. Sie sind von schwarzer, dunkelgrüner oder roter Farbe, variieren stark in ihrer Grobkörnigkeit, manche sind voller runder, schwammiger Bomben mit einem Durchmesser von einem Meter oder mehr; und da sie oft unter Wasser liegen, können sie Schiefer, Sandstein, Kies und anderes Sedimentmaterial enthalten und sind gelegentlich fossilhaltig.

Ultramafische Tuffe

Ultramafische Tuffe sind extrem selten; ihr Merkmal ist die Fülle von Olivin oder Serpentin und das Fehlen von Feldspat und Quarz. Zu den seltenen Vorkommen gehören ungewöhnliche Oberflächenablagerungen von Maaren aus Kimberliten der Diamantenfelder im südlichen Afrika und anderen Regionen. Das Hauptgestein des Kimberlits ist eine dunkelblaugrüne, serpentinreiche Brekzie (Blaugrund), die bei gründlicher Oxidation und Verwitterung zu einer mürben braunen oder gelben Masse (dem „Gelbgrund“) wird.

Faltung und Metamorphose

Im Laufe der Zeit können Tuffablagerungen von anderen Veränderungen als der Verwitterung erfasst werden. Manchmal sind sie an Faltungen beteiligt und werden geschert und gespalten. Die grüne Farbe ist auf die starke Entwicklung von Chlorit zurückzuführen. Unter den kristallinen Schiefergesteinen vieler Regionen kommen grüne Schichten oder Grünschiefer vor, die aus Quarz, Hornblende, Chlorit oder Biotit, Eisenoxiden, Feldspat usw. bestehen und wahrscheinlich rekristallisierte oder metamorphisierte Tuffe sind. Sie begleiten oft Massen von Epidiorit und Hornblende – Schiefer, die die entsprechenden Laven und Schwellen sind. Bei einigen Chloritschiefern handelt es sich wahrscheinlich auch um umgewandelte Schichten vulkanischer Tuffe.

Tuff-Formation

Die meisten Tuff-Formationen umfassen eine Reihe von Fragmentgrößen und -arten. Sie reichen von feinkörnigem Staub und Asche (Aschetuffe) über mittelgroße Fragmente, die Lapilli genannt werden (Lapilli-Tuffe), bis hin zu großen vulkanischen Blöcken und Bomben (Bombentuffe). Tuffe entstehen, wenn schäumendes Magma als Gemisch aus heißen Gasen und glühenden Partikeln an die Oberfläche dringt und von einem Vulkan ausgeworfen wird. Die Bedingungen, unter denen die ausgeworfene Asche erstarrt, bestimmen die endgültige Beschaffenheit des Tuffs. Er kann sowohl in seiner Textur als auch in seiner chemischen und mineralogischen Zusammensetzung variieren, da die Bedingungen für seine Entstehung und die Zusammensetzung des ausgeworfenen Materials unterschiedlich sind. Wenn das pyroklastische Material heiß genug ist, um zu schmelzen, bildet sich sofort ein verschweißter Tuff (Ignimbrit genannt). Andere Tuffe lithifizieren langsam durch Verdichtung und Zementierung und können sich schichten, wenn sie sich unter Wasser ansammeln.

Verwendung von Tuff

Es handelt sich um ein relativ weiches Gestein, so dass es seit der Antike für Bauzwecke verwendet wird. Da er in Italien weit verbreitet ist, wurde er von den Römern häufig für Bauzwecke verwendet. Das Volk der Rapa Nui verwendete es zur Herstellung der meisten Moai-Statuen auf der Osterinsel.

Sein wirtschaftlicher Wert liegt vor allem in der Verwendung als Baumaterial. In der Antike wurde Tuffstein wegen seiner relativen Weichheit überall dort, wo er verfügbar war, als Baumaterial verwendet. In Italien ist er weit verbreitet, und die Römer verwendeten ihn für viele Gebäude und Brücken.

Der Peperino, der in Rom und Neapel häufig als Baustein verwendet wurde, ist ein Trachyt-Tuff. Pozzolana ist ebenfalls ein zersetzter Tuffstein, jedoch mit basischem Charakter, der ursprünglich in der Nähe von Neapel gewonnen und als Zement verwendet wurde, doch wird dieser Name heute auf eine Reihe von Substanzen angewandt, die nicht immer den gleichen Charakter haben. In der deutschen Eifel wurde ein trachytischer, bimssteinartiger Tuff namens Trass in großem Umfang als hydraulischer Mörtel verarbeitet.

Das Nuklearabfalllager Yucca Mountain, ein Endlager des US-Energieministeriums für abgebrannte Kernreaktoren und andere radioaktive Abfälle, besteht aus Tuff und Ignimbrit in der Basin and Range Province in Nevada. Im Napa Valley und Sonoma Valley in Kalifornien werden routinemäßig Flächen aus Tuffstein für die Lagerung von Weinfässern ausgehoben.

Tuffstein aus Rano Raraku wurde von den Rapa Nui auf der Osterinsel für die Herstellung der meisten ihrer berühmten Moai-Statuen verwendet.

Schlussfolgerung

• Die Tuffsteinablagerungen können Hunderte von Kilometern dick sein, und das Gesamtvolumen des Ausbruchs kann viele Kubikkilometer betragen. Diese Dicke kann von einem einzigen oder mehreren Ausbrüchen über einen langen Zeitraum herrühren.
• Ein kleiner Vulkankegel mit niedrigem Relief, der einen flachen Krater umgibt, wird als Tuffring bezeichnet. Die Krater werden als Maare bezeichnet und entstehen durch Explosionen, die durch den Kontakt zwischen kaltem Grundwasser und heißem Magma verursacht werden. Der Ring bildet sich, wenn die Materialien auf die Erde zurückfallen.
• Geschweißter Tuff ist ein Gestein, das sich bildet, wenn der Auswurf beim Auftreffen heiß genug ist und die Partikel weich und klebrig sind. Die ausgeworfenen Partikel sind miteinander verschweißt. Die Ablagerungen können sich in der Nähe des Schlots befinden und „ungeschweißter“ Tuff in einiger Entfernung, wo kältere, kleinere Partikel auf den Boden gefallen sind.
• Eine breite Palette von Materialien wird oft als Tuff bezeichnet. Oft ist die einzige Voraussetzung, dass die Materialien durch einen Vulkanausbruch entstanden sind.
• Tuff kann unterschiedliche Partikelgrößen enthalten, von staubgroßen bis zu blockgroßen Partikeln, und aus vielen verschiedenen Materialarten bestehen.
• Eine große Anzahl von Tuffablagerungen kann Fragmente enthalten, die nichts mit vulkanischer Aktivität zu tun haben. Sie stammen von vulkanischen Explosionen, die unter der Erde stattgefunden haben.
• Zahlreiche Tuffablagerungen bilden sich aus Magma mit rhyolitischer Zusammensetzung, aber auch basaltisches, andesitisches und anderes Magma kann dazu beitragen.
• Sie sind in der Regel nach der Ablagerung in ihrer Zusammensetzung und Beschaffenheit erheblich verändert worden. Die Veränderung kann mit dem Schmoren einer heißen Ascheschicht in ihren eigenen Gasen und kondensierten Flüssigkeiten oder mit der Zugabe von Wasser von außen zur heißen Asche beginnen.
• Diese Gesteine sind im Nordwesten der Vereinigten Staaten, in weiten Teilen Washingtons und Oregons als Folge der Explosion des Mount St. Helens zu finden. Andere Gebiete sind Neuseeland, die Osterinsel, Griechenland und Peru.
• Seit der Antike wird es als Baumaterial verwendet, da es leicht zu bearbeiten und relativ weich ist.
• In der Vergangenheit wurden große Schnitzereien aus Tuffstein angefertigt, und auf der Osterinsel gibt es berühmte Statuen aus Tuffstein.
• In Italien ist es weit verbreitet, und die Römer verwendeten es für Gebäude und Brücken. Die Römer glaubten auch, dass Bienen in Tuffstein nisteten.
• Wenn sich Tuffstein aus einem heißen Aschestrom bildet, kann er Schalen um Objekte oder Menschen bilden.
• Der Ausbruch des Vesuvs und der Tuffstein führten dazu, dass die Formen und Haltungen der Menschen, die von der Eruption und der Asche bedeckt waren, erhalten blieben.
• Das Atommüllendlager im Yucca Mountain, ein Endlager für verbrauchte Kernreaktoren und radioaktive Abfälle, besteht aus Tuff und Ignimbrit.