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Erdgeschichte - Gesteine

Gesteinsbildende Minerale
Gesteine bestehen aus Mineralen.
Kennzeichen:
· kommen natürlich vor
· bestehen aus festen anorganischen Verbindungen
· haben eine bestimmte chemische Zusammensetzung (z.B. 2 Sauerstoffatome und 1 Siliziumatom ergibt   Quarz)
· sind kristallin, d.h. nach bestimmten Strukturen aufgebaut.

Die wichtigsten gesteinsbildenden Mineralien sind:
· Silikate (Verbindungen mit Silizium Si)
· Quarz (SiO2), Merkmal: durchscheinend
· Feldspate: häufigste Minerale der Erdkruste, Silikate, Gerüstsilikate, Merkmal: grau, dicht
· Glimmer: Silikat, Merkmal: schimmernd
· Hornblende: Silikat, Merkmal: dunkel, linienförmig
· Pyroxen: Silikat: Merkmal: dunkel, ähnlich Hornblende, aber andere Winkel der Kristalle
· Karbonate (Verbindungen mit Kohlenstoff und Sauerstoff, z.B. CO3) z.B. Calcit
· Sulfide (Verbindungen mit Schwefel S) z.B. Bleisulfit, Pyrit (FeS2)
· Oxide (Verbindungen mit Sauerstoff O)

Die zehn häufigsten Elemente der Erdkruste sind:
1. Sauerstoff O 46,6 %
2. Silicium Si 27,7 %
3. Aluminium Al 8,1 %
4. Eisen Fe 5,0 %
5. Calcium Ca 3,6 %
6. Natrium Na 2,8 %
7. Kalium K 2,6 %
8. Magnesium Mg 2,1 %
9. Titan Ti 0,4 %
10. Helium H 0,1

Unterscheidungsmerkmale
Nach folgenden Kriterien lassen sich Minerale bestimmen:· Härte,· Spaltbarkeit,· Bruch,· Glanz,· Farbe,· Strich,· Dichte

Die Härteskala:

Härtegrad: entspricht Mineral: Test:
1 Talk  
2 Gips bis 2,5 Fingernagel ritzt Mineral
3 Calcit  
4 Fluorit  
5 Apatit bis 5,5 Messer ritzt Mineral
6 Feldspat  
7 Quarz ab 6 Mineral ritzt Fensterglas
8 Topas  
9 Korund  
10 Diamant  
     

Gesteinstypen
a) Magmatische Gesteine
Entstehen durch Abkühlen einer Gesteinsschmelze (Magma) bis zur Kristallisation. Geschieht das Abkühlen an der Erdoberfläche, bezeichnet man die Gesteinsschmelze als Lava. Die Gesteinsschmelzen werden immer im Erdinneren, in etwa 40 bis 60 Metern Tiefe, unter hoher Temperatur (T) und hohem Druck (p) gebildet. Diese Magma kann auch weiter nach oben in Richtung Erdoberfläche dringen und dort wie eine Blase eine Magmakammer bilden
- Vulkanite
Durch hohen Druck oder Erdbeben kann es zum Ausfließen der Magma kommen, die dann sofort auskristallisiert. Diese Gesteine bezeichnet man als Ergußgesteine oder Vulkanite. Merkmale: sehr feinkörnig, kaum Minerale erkennbar, weil kein Kristallwachstum stattfindet. Basalt ist ein typisches Vulkanit. Bei sehr schnellem Abkühlen entstehen amorphe Gesteinsformen, wie z.B. beim vulkanischen Glas Obsidian.
· Plutonite
Wenn die Magma im Erdinneren erstarrt, bilden sich erst die Minerale mit hohem Schmelzpunkt, die dann besonders schöne Formen bilden, da sie sich noch voll entfalten können. Hingegen bleibt den Mineralen mit niedrigem Schmelzpunkt nur der verbliebene Raum, weshalb sie sich oftmals nicht zur vollen Kristallform ausbilden können. Diese Gesteine bezeichnet man als Tiefengesteine oder Plutonite.(Abb. 1: Formen magmatischer Gesteinsbildung)

b) Sedimentäre Gesteine
Sedimentäre Gesteine (=Ablagerungsgesteine) entstehen in mehreren Stufen:
1. Verwitterung: an der Erdoberfläche werden durch Regen, Frost, etc. Minerale locker, es kommt zur
2. Erosion, es folgt der
3. Transport vom Ausgangsort (durch Wasser, Gletscher, Wind), gefolgt von der
4. Ablagerung am neuen Ort als Lockersediment, wird mit der Zeit gedeckt und kommt in
größere Tiefen, wo die
5. Kompaktion, d.h. das Zusammenpressen und Verdichten der Partikel. Als letzter Schritt erfolgt die
6. Lithifikation (= Zementation, „Steinwerdung“): Minimale Wassermengen zirkulieren durch die Poren der Sedimente, mit der Zeit setzen sich Stoffe aus dem Wasser, z.B. Kalziumionen, zwischen den Mineralen ab und verbinden, zementieren diese. Kalk und Quarz sind die häufigsten Zementbildner.
Sedimentgesteine treten immer schichtförmig auf, ihre Bildung erfolgt schubweise. Man unterscheidet:
· Klastische Sedimente: aus festen Bestandteilen bestehende Sedimente, z.B. Sand (unter 2 mm), Kies (ab 2 mm).
Verfestigten Kies bezeichnet man als Konglomerat.
· Chemische Sedimente: in Wasser gelöste Sedimente, z.B. Gips oder Steinsalz, die bei hohen Temperaturen oder hohem Druck wieder auskristallisieren (Abb.2: chemische Sedimentation am Beispiel von Steinsalz)
· Biogene Sedimente: Sedimente, die von Organismen aufgebaut werden, z.B. Muschelkalk.

Magmakammer
Hoher Druck kann die Magma nach oben durch den Förderschlot treiben.
Magmatische Intrusion Die Magma kühlt in der Blase langsam ab, es bilden sich Intrusivgesteine mit großen Kristallen
Lava: Durch die rasche Abkühlung an der Luft bilden sich Effusivgesteine: nur kleine Kristalle und manchmal vulkanisches Glas
in amorphen Formen (z.B. Obsidian).
Förderschlot
Asche: wird oft bis zu 25 km in die Luft geschleudert und regnet in weiter entfernten Regionen ab.

c) Metamorphe Gesteine
Die Bildung von Metamorphen (= umgewandelten) Gesteinen findet im Erdinnern unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, aber ohne Schmelzen, statt. Der Geologe spricht von Regionalmetamorphose, wenn das Gestein unter hohem Druck im Zusammenhang mit einer sogenannten tektonischen Deformation entsteht. Dagegen spricht er von Kontaktmetamorphose wenn das Gestein an der Kontaktstelle zu einer Magmakammer unter hohen Temperaturen entsteht. In beiden Fällen bilden sich neue Minerale im festen Zustand, mit einem vollständig neuen Gefüge (Größe, chemische Zusammensetzung, räumliche Anordnung). Sichtbar kann eine solche Metarmorphose beispielsweise an Bänderungen (z.B. Gneis) oder Schieferungen (z.B. Tonschiefer) werden.

Der Kreislauf der Gesteinsbildung
Wasser verdunstet
Salz fällt aus und
sinkt zu Boden
Geringer Süßwasserzufluß
Zustrom vom Ozean
gebremst
Barre oder
sonstiges
Hindernis Auf dem Meeresboden
entstehen die Evaporite,
chemische Sedimente.
Magma
Magmatit
Erdoberfläche
Verwitterung und Abtragung
Sediment
Lockergestein
Sediment
Festgestein
Metamorphit
Ablagerung auf Festland
oder im Meer
Versenkung und
Diagenese
Hebung
Temperatur, Druck
Aufschmelzung
(Anatexis)
Abkühlung
Hebung