Granit

Was Granit ist und wie er aussieht

Granit ist ein massiges, relativ grobkristallines magmatisches Tiefengestein (Plutonit). Er entsteht aus Magma in der Erdkruste und ist reich an Quarz und Feldspäten; außerdem enthält er dunkle, mafische Minerale, besonders Glimmer. Der Merkspruch „Feldspat, Quarz und Glimmer, die drei vergess’ ich nimmer“ beschreibt dies vereinfacht. Chemisch und mineralogisch entspricht Granit dem vulkanischen Rhyolith.

Typischer Granit ist mittel- bis grobkörnig und besitzt meist eine richtungslose, gleichmäßige Textur: Die unmittelbar miteinander verzahnten Kristalle sind gewöhnlich mit bloßem Auge erkennbar und einige Millimeter groß. Neben gleichkörnigen gibt es ungleichkörnige oder porphyrische Granite. Bei diesen sind einzelne, meist Feldspat-Kristalle deutlich größer als die Körner der Grundmasse; Rapakiwi ist ein bekannter porphyrischer Typ.

Die Farben reichen von hellem Grau über Blau bis Rot und Gelb. Kalifeldspat macht 40–60 % aus und ist meist rot, rötlich oder rosa; Plagioklas-Feldspat macht 0–30 % aus und ist meist weiß bis weißgrau. Quarz macht 20–40 % aus und ist meist farblos-transparent. Biotit kann 0–15 % ausmachen und ist schwarzbraun bis schwarz. Gelbe Verwitterungsfarben entstehen durch Eisenhydroxidverbindungen (Limonit). Granit kann durch waagerechte und senkrechte Klüfte in quaderförmige Blöcke zerlegt sein.

Abgrenzung und Mineralbestand

Im Alltag wird „Granit“ oft für ähnliche Tiefengesteine verwendet. Petrographisch, also nach Zusammensetzung und Gefüge, ist die Bezeichnung aber enger. Granodiorite und Tonalite sowie Gesteine mit mehr als 20 % Quarz werden unter den Oberbegriffen Granitoide oder granitische Gesteine zusammengefasst. Monzonite, Diorite und Anorthosite enthalten weniger als 20 % Quarz und sollen daher weder Granit noch Granitoid heißen.

Als „schwarze Granite“ gehandelte Naturwerksteine sind meist Gabbros, Norite, Mikrogabbros (Dolerite), Basalte oder Basanite. Sie enthalten in der Regel weniger als 20 % Quarz. Granite im petrographischen Sinn sind nie schwarz, sondern helle, leukokrate Gesteine. Auch Gneise werden im Handel oft Granit genannt. Gneis ist jedoch ein metamorphes Gestein mit schiefriger Textur (Foliation), Granit dagegen ein unmetamorpher Plutonit mit richtungslos-körniger Textur. Gneis hat nur dann eine höhere Biegezugfestigkeit als Granit, wenn die Biegespannung quer zur Foliation wirkt.

Granit besteht hauptsächlich aus Quarz und Feldspäten sowie laut Artikel zu etwa 20–40 Massen-% aus dunklen mafischen Mineralen. Unter diesen überwiegt Biotit; seltener kommen Amphibole, Pyroxene oder andere Minerale vor. Alkalifeldspäte überwiegen gegenüber Plagioklasen, Muskovit ist ein wichtiger heller Bestandteil. Nebenbestandteile (Akzessorien) sind etwa Zirkon, Apatit, Titanit, Magnetit, Rutil und Ilmenit.

Verwandte Granitoide sind Alkalifeldspatgranit, bei dem Plagioklas fast oder ganz fehlt, Granodiorit mit mehr Plagioklas als Kalifeldspat sowie im weiteren Sinn Diorit mit wenig Kalifeldspat. Pegmatite sind chemisch ähnlich, aber riesenkörnig und aus Restschmelzen entstanden; sie sind mit inkompatiblen Elementen wie Lithium angereichert. Durch Metamorphose mäßig geschieferter Granit heißt Orthogneis, bei noch klar erkennbarem Ausgangsgestein auch Granitgneis oder Gneisgranit.

Entstehung und Veränderung

Granite kristallisieren meist mehr als zwei Kilometer unter der Erdoberfläche aus Magma. Deshalb heißen sie Tiefengesteine oder Plutonite. Gesteine, die näher als zwei Kilometer an der Oberfläche erstarren, heißen Subvulkanite, Übergangsmagmatite oder Ganggesteine. Die Schmelztemperatur granitischer Magmen liegt bei Atmosphärendruck bei 960 °C; bei fluidreichen Magmen kann sie bis auf 650 °C sinken. Meist entsteht Granit aus aufgeschmolzenem Material der unteren Erdkruste, nicht direkt aus Mantelmaterial. Für die Bildung von Magmakammern werden 10 bis 15 Millionen Jahre veranschlagt.

Nach Chapell und White (1974) gibt es I-, S- und A-Typ-Granite. I-Typ-Granite entstehen aus Magmatiten und kommen vor allem bei Ozean-Kontinent-Kollisionen vor; häufig enthalten sie viel Biotit und Amphibol, besonders Hornblende. S-Typ-Granite entstehen aus metamorphen Sedimentgesteinen der unteren kontinentalen Kruste. Sie sind peralumisch und enthalten daher oft Muskovit, Cordierit oder Minerale der Al2SiO5-Gruppe. A-Typ-Granite entstehen außerhalb oder nach gebirgsbildenden Ereignissen, oft beim beginnenden Aufreißen kontinentaler Kruste. Okrusch und Matthes (2009) ergänzten seltene M-Typ-Granite als Restdifferentiate von Mantelschmelzen; neuere Literatur nennt zusätzlich C-Typ-Granit. Strontium-Isotopenverhältnisse helfen, die Anteile von Krusten- und Mantelmagmen zu bestimmen.

Verwerfungen dienen Magmen als Aufstiegswege. Große erstarrende Magmenkörper in mehreren Kilometern Tiefe heißen Plutone und können mehrere bis mehrere 100 Kilometer lang und breit sein. Beim langsamen Aufstieg eines basaltischen Mantelmagmas kristallisieren zuerst dunkle, dichte Minerale mit höherem Schmelzpunkt. Quarz und Kalifeldspat kristallisieren später; das Restmagma wird dadurch zunehmend granitisch. Dies heißt magmatische Differentiation.

Am Kontakt mit Nebengestein kann Magma verunreinigt werden und schneller erkalten. Beim Kösseine-Granit verursachte die Vermischung mit tonigem Nebengestein feine Mikroklinkristalle und damit die blaue Farbe. Das erhitzte Nebengestein kann zu metamorphem Gestein werden, beispielsweise zu Hornfels. Nach Hebung und Abtragung gelangt Granit an die Oberfläche, kann tektonisch oder hydrothermal verändert werden und verwittert dann.

Vorkommen, Verwitterung und Böden

Granit gehört zu den häufigsten Gesteinen der kontinentalen Erdkruste und kommt auf allen Kontinenten vor. In Dehnungszonen der kontinentalen Kruste können granitoide Magmen durch Druckentlastung und/oder Temperaturerhöhung durch Mantel-Upwelling entstehen, entlang von Störungen aufsteigen und auskristallisieren. In Ozean-Kontinent-Subduktionszonen senkt aus der abtauchenden Platte entweichendes Kristallwasser den Schmelzpunkt des Mantelgesteins. Daraus können komplexe plutonische Körper, Batholithe, aus Granit, Granodiorit und Diorit entstehen.

Mitteleuropäische Vorkommen liegen unter anderem in den Alpen, im Bayerischen Wald, Erzgebirge und östlichen Vogtland, Fichtelgebirge, Harz, Oberpfälzer Wald, Odenwald, Schwarzwald und Thüringer Wald sowie in Teilen Österreichs, Tschechiens, Polens und den zentralen Vogesen. In den pleistozänen Tiefländern Mittel-, Nord- und Osteuropas ist Granit außerdem häufig als eiszeitliches Geschiebe zu finden.

Bei Druckentlastung nahe der Oberfläche bildet Granit oft eine rechtwinklige Klüftung. Dringen Niederschlagswasser ein und wirken Temperaturschwankungen, entstehen daraus häufig matratzenförmige Blöcke; dies heißt Wollsackverwitterung. Das sandartige Verwitterungsprodukt heißt Granitgrus oder Granitgruß. Es kann als Wegebaumaterial, Zuschlagsstoff für Kalkmörtel und als Dichtung im Erd- und Grundbau verwendet werden. Bei warm-feuchtem Klima kann Verwitterung mehr als 100 m tief reichen und erfolgt über Zehntausende von Jahren. Wegen des hohen Quarzanteils sind die Böden meist nährstoffarm und neigen zur Versauerung; in Mitteleuropa entstehen vor allem Ranker oder Braunerden, seltener Podsole.

Nutzung und Radioaktivität

Granit ist wirtschaftlich wichtig, weil er meist fest, wetterbeständig sowie gut schleif- und polierbar ist. Er wird im Straßenbau als Pflaster, Bordstein, Gehwegplatte, Schotter und Poller verwendet, im Bauwesen für Fassaden, Profilstücke und Böden sowie im Innenausbau etwa für Treppen, Fensterbänke, Tisch- und Küchenarbeitsplatten. Weitere Anwendungen sind Gartenbau, Denkmalsockel, Plastiken und Grabmale. In Technik und Wissenschaft dient Granit als vibrations- und wärmedehnungsminimierte Platte oder optische Bank, außerdem für Anreiß- und Messplatten. Curlingsteine bestehen ebenfalls aus Granit. Als schwer zu bearbeitendes Hartgestein wird er für Skulpturen seltener genutzt als Weichgesteine.

Für belastete Bereiche nennt der Artikel typische technische Werte: Wasseraufnahme nach EN 1925 unter 0,32 Gewichtsprozent, Druckfestigkeit nach EN 1926 über 160 N/mm², Biegezugfestigkeit nach EN 12372 über 13 N/mm², Abrieb nach EN 14231 unter 6,5 cm³ und Reindichte beziehungsweise Rohdichte nach EN 1936 von 2800 kg/m³. Gefordert werden außerdem Frostbeständigkeit nach EN 12371 und Salzbeständigkeit nach EN 12370. Grobkörnige Granite haben schlechtere Druck- und Biegezugwerte als fein- bis mittelkörnige; eingelagerte Minerale können Verfärbungen verursachen.

Bei der magmatischen Differentiation reichern sich Uran und Thorium an. Zusammen mit Kalium-40 in Kalifeldspäten und Muskovit bewirken sie, dass Granitoide zu den am stärksten strahlenden Gesteinen gehören; radioaktive Minerale sind insbesondere Zirkon, Titanit und Apatit. Die Strahlenbelastung durch Granitplatten im Haushalt und entweichendes Radon gilt gegenüber natürlicher Hintergrundstrahlung oder Röntgentechnik als vernachlässigbar. David J. Brenner schätzt das Krebsrisiko selbst bei stark angereicherten Platten auf etwa eins zu einer Million. In besonders granithaltigen Regionen können lokal erhöhte Radonwerte auftreten; besonders in Kellerräumen kann eine Messung klären, ob Handlungsbedarf besteht.