Gesteine
Gesteine sind natürlich entstandene, in der Regel als Gemenge aus Mineralien sowie Gesteinsbruchstücken oder auch Fossilien bestehende Massen. In seltenen Fällen sind sie nur von einer Mineralart aufgebaut.
Inhaltsverzeichnis
Wesen
Trotz der Vielfalt an Gesteinen sind bei deren Aufbau nur wenige Mineralfamilien in nennenswerten Umfang beteiligt:
Viele Gesteinseigenschaften z. B. die Zusammensetzung, die Größe und Anordnung der Bestandteile, das Gewicht und die Härte, werden aus der jeweiligen Entstehungsgeschichte verständlich.
Art der Bildung
Man unterscheidet:
- Bildung aus dem Schmelzfluß erstarrter Gesteine (magmatische Gesteine oder Magmatite)
- Ablagerungs- oder Schichtgesteine (Sedimentgesteine oder Sedimentite)
- Umwandlungsgesteine (metamorphe Gesteine oder Metamorphite)
Erstarrungsgesteine
Sie entstehen aus Schmelzen, die aus großen Tiefen aufsteigen, allmählich zäher werden und dann einige Kilometer unter der Erdoberfläche einen festen Platz einnehmen. Bei langsamer Abkühlung kristallisieren die einzelnen Mineralbestandteile zu etwa gleichgroßen Körnern aus und geben diesen Tiefengesteinen (Gabbro oder Granit) ein richtungsloses Gefüge.
Die zuerst gebildeten Kristalle entwickeln oft ihre ideale Gestalt, während die zuletzt gewachsenen nur den verbleibenden unregelmäßigen Zwischenraum füllen können. Bewegungen und Rißbildungen in den überlagernden Schichten erlauben es den beweglicheren Restschmelzen, in den Spaltgängen aufzusteigen und an der Oberfläche auszutreten (Ergußgesteine).
Zwischen je einem Tiefengestein und einem Ergußgestein lassen sich verwandtschaftliche Beziehungen ableiten. Als Gesetzmäßigkeit gilt, daß quarzhaltige oder genauer siliciumreichere Schmelzen wesentlich zäher sind als andere. Daher kommt von den siliciumarmen Schmelzen der Gabbrogesteine das Ergußgestein Basalt besonders häufig vor und bildet bei vielen Vulkanen die Füllung ihrer Zufuhrspalten, ihre Bergkegel und Auswurfmassen.
Rasches Aufsteigen und Abkühlen der Gesteinsschmelze führt dazu, daß nur einige Minerale zu größeren Kristallen wuchsen. Die Hauptmenge des vulkanischen Gesteins erstarrte zu einer feinkörnigen Masse. Solche Gefüge zeigen z.B. Porphyr und Trachyt.
Tritt die Schmelze als Lava an der Oberfläche aus steht sie plötzlich nicht mehr unter Druck. Die enthaltenden Gase bilden Bläschen. Die Lava selber kristallisiert nicht, sondern erstarrt zu Glas, das manchmal von den Gasen schaumig gebläht ist (Bimsstein).
Wenn nur wenig Lava, sondern in der Hauptsache nur vulkanische Dämpfe an die Erdoberfläche gelangen können bei größerer Stärke und Heftigkeit Explosionstrichter entstehen (Maare).
Manche Reste von Tiefengesteinsschmelzen enthalten metallreiche Lösungen, die beim Aufsteigen Erze in den Gesteinsspalten absetzen. Zeugen hierfür sind bisweilen kohlesäurehaltige Mineralquellen.
Ablagerungsgesteine
Sie entstehen nach Verwitterung, Abtragung, Transport und Absatz von mineralischer Substanz sowohl auf dem Festland wie im Meer. Die Verwitterung zerkleinert und zersetzt das Ausgangsgestein. Wasser, Eis und Wind tragen die Teile und die gelösten Stoffe ab.
Der Transport durch Eis bringt keine Materialtrennung mit sich: Große Blöcke wie feiner Staub werden gemeinsam transportiert und abgelagert.
Bei Wasser und Wind kommt es je nach Stärke und Geschwindigkeit tu einer ausgeprägten Trennung nach Korngrößen. Grobe, wenig runde Bruchstücke haben nur einen kurzen Weg zurückgelegt, zunehmende Rundung der Gerölle entspricht größeren Transportentfernungen.
Nach weiterer Verfrachtung trüben Sande oder gar mehrstaubfeine Tonteilchen das Wasser ein. Die mechanisch zerkleinerten und transportierten Massen bilden bei der Ablagerung Lockergesteine wie Geröll, Kies, Sand, Lehm, Ton und Löß. Mit Bindemitteln verfestigte Trümmergesteine bilden Konglomerat, Grauwacke, Sandstein, Quarzit und Tuff.
Im Wasser enthaltene natürliche Säuren können Gesteine allmählich weglösen: Chemisch gelöste Substanzen wie Kalk und vor allem Salze werden meist bis ins Meer transportiert und erst wieder ausgefällt, wenn die Lösungsfähigkeit des Wassers überschritten ist (Salzgesteine).
Die dritte Möglichkeit der Bildung von Schichtgesteinen ergibt sich durch vorhandene Tiere oder Pflanzen, die entweder die Ausfällung von Stoffen bewirken oder deren leblose Bestandteile sich ablagern wie bei Kohlen und Kalksteinen. Die meisten Ablagerungsgesteine sind erkennbar an ihrer lagenweisen – nicht unbedingt ebenen – Schichtung oder auch an Spuren oder Resten von Lebewesen (Fossilien), die sie enthalten.
Umwandlungsgesteine
Sie bilden sich aus Ablagerungsgesteinen und auch aus Erstarrungsgesteinen entweder durch wachsenden Überlagerungsdruck und stärkere Erwärmung beim Absinken in tiefere Teile der Erdkruste oder durch starke Erhitzung in der Nähe von schmelzflüssig eingedrungenen Gestein (z. B. Granit).
Die Gesteinsumwandlung bedeutet eine Veränderung der Korngrößen und der Gefüge. Unabhängig von vorhandenen Schichtrichtungen bildet sich durch den starken Druck eine Schieferung und plattige Orientierung der Mineralkörner aus.
Ohne daß Zufuhr oder Wegfuhr von Stoffen geschehen muß und ohne flüssig zu sein wachsen neue, andere Mineralien auf Kosten der ursprünglichen Mineralarten. Dies geschieht in charakteristischen Etappen, so daß die Stärke der Gesteinsumwandlung anhand der miteinander vergesellschafteten Mineralien erkennbar ist. Für bestimmte Ausgangsgesteine lassen sich jeweils Folgen von Umwandlungen aufzeigen.
Ein Beispiel zunehmender Veränderung ist die Reihe Lehm – Tonschiefer – Glimmerschiefer – Gneis. Das letzte Glied leitet über zu echt wiederaufgeschmolzenem Material, das dann granitische Zusammensetzung hat und bei Abkühlung als Granit wieder auskristallisiert.
Viele Gesteine findet man heute in veränderter Lage und an anderen Orten vor: Sie wurden geknickt, gefaltet und in Blöcke getrennt, sie sind als Schollen gegeneinander versetzt oder auf- und abgeschoben. So kommen auch Tiefengesteine an die Oberfläche: Sie werden freigelegt, verwittern und können als Lehm wieder abgelagert werden. So schließt sich durch eine Fülle geologischer Vorgänge ein Kreislauf der Gesteine von vielen Millionen Jahren[1].
