Kreislauf der Gesteine

Die Gesteine der Erde sind in drei Arten unterteilbar: magmatische, metamorphe und sedimentäre Gesteine. Magmatische Gesteine entstehen durch die Abkühlung von Magmen. Metamorphe Gesteine bilden sich in der Erdtiefe durch die Umwandlung anderer Gesteine, die erhöhte Temperatur und der starke, zum Teil einseitig gerichtete Druck sind die Ursache von Mineralneubildungen und der Einregelung der Mineralien in eine bestimmte Richtung. Sedimentgesteine bauen sich aus den durch die Verwitterung zerstörten und abgetragenen älteren Gesteinen auf oder sie verdanken ihre Entstehung abgestorbenen Organismen.

Jeder dieser Gesteinstypen ist also unter charakteristischen Bedingungen entstanden. Während die Sedimentgesteine an oder nahe der Erdoberfläche gebildet wurden, erforderten die Metamorphite in der Tiefe hohe Drücke und Temperaturen, die Magmatite kristallisierten aus der Gesteinsschmelze des Erdinneren.

Verwitterung - Abtragung - Transport
Unter dem Begriff Gesteinszyklus versteht man die Verhältnisse der drei Gesteinstypen zueinander. Der Kreislauf beginnt an der Erdoberfläche. Hier bewirken Verwitterung, Abtragung (Erosion) und der Transport der Gesteinsreste durch Flüsse zum Meer hin die Bildung von Sedimenten. Fast alle auf dem Land vorkommenden Sedimentgesteine sind in tieferen Meeresbecken entstanden, wo sich mächtige Sedimentserien ablagern können. So wurden z. B. vom Mississippi während der letzten 150 Millionen Jahre jährlich etwa 500 Mio. t Sedimentmaterial in den Golf von Mexiko getragen und Lage für Lage abgesetzt. Die dort abgelagerten und verfestigten Sedimente haben eine Mächtigkeit von 12 000 m.

Sedimentgesteine und ihre Umwandlung
Wenn Wasser durch abgelagerte Lockersedimente (z. B. Sand) fließt, können sich aus diesen zirkulierenden Lösungen durch chemische Ausfällungen um die losen Sandkörner herum Eisenoxide, Siliciumdioxid oder Kalk als zementartige Bindemittel anlagern und dadurch zur Verfestigung der Lockersedimente führen. Schlamme werden durch das Gewicht der überlagernden Sedimente zusammengedrückt, so dass sich der Porenraum verringert und das Wasser herausgepresst wird - es entsteht Schieferton. Den Vorgang der Verfestigung von Sedimenten nennt man Diagenese.

Die mächtigen Serien von Sedimentgesteinen sind in großen Meeresbecken, den sogenannten Geosynklinalen, entstanden. Derartige Becken sind lang anhaltenden Senkungsbewegungen der Kruste unterworfen (Epirogenese). Mit zunehmender Tiefenlage werden die Sedimente immer größeren Temperaturen und Drücken ausgesetzt. Einseitige Druckeinwirkung (Stress) verursacht Verfaltungen. Schließlich setzt (bei 200 bis 500 °C) der Vorgang der Metamorphose ein - es bilden sich metamorphe Gesteine.

Entlang den sogenannten Benioffzonen können Krustenplatten mehrere Hundert Kilometer in die Tiefe absinken. Da sich mit der Tiefe, wie schon erwähnt, Temperatur und Druck erhöhen, führt dies zum Aufschmelzen der Gesteine. Das so entstehende schmelzflüssige Magma ist jedoch leichter als festes Gestein, deshalb dringt es wieder nach oben, erstarrt als Pluton schon innerhalb der Erdkruste oder fließt als Lava in Vulkanen an der Erdoberfläche aus. Langzeitige Krustenhebungen und die Erosion des überlagernden Gesteins führen zur Freilegung auch der magmatischen Tiefengesteine, die dann ebenfalls der Verwitterung und Abtragung unterliegen. Der Gesteinskreislauf kann von Neuem beginnen.

Bisweilen lässt sich ein verkürzter Zyklus feststellen, wenn nämlich das metamorphe oder magmatische Stadium ausgelassen worden ist.

Die magmatischen Gesteine
Magmatische Gesteine, kurz Magmatite genannt, werden in Intrusiv- und Extrusivgesteine unterteilt. Während die Extrusiv- oder Ergussgesteine vulkanischen Ursprungs sind und bei Vulkanausbrüchen an der Erdoberfläche durch die sich rasch abkühlende Lava entstehen, erstarren die Intrusivgesteine bereits in der Tiefe (Tiefengesteine).

Die Größe der Mineralkörner eines Magmatits hängt von der Abkühlungszeit des Magmas ab. Grobkörnige Gesteine sind langsam erstarrt, und ihre Mineralien können Korngrößen bis zu einigen Millimetern erreichen. Weil Magma in größeren Tiefen, wo hohe Temperaturen herrschen, langsamer abkühlt, ist Grobkörnigkeit der Mineralien ein Bestimmungsmerkmal für Intrusivgesteine. Dagegen sind die schnell erstarrenden Extrusivgesteine meist feinkörnig, zum Teil sogar glasig, weil unvermittelte Abkühlung zur Entstehung natürlicher Gläser (Obsidian) führen kann.

Die Magmatite lassen sich aber nicht nur anhand ihres Mineralbestandes, sondern auch nach ihrem Siliciumgehalt unterscheiden. Ihre chemische Zusammensetzung ist auf den Entstehungsort des Magmas zurückzuführen, der entweder in der Erdkruste oder im Erdmantel liegt. Magmatite, die sich durch Schmelzen von Krustenteilen gebildet haben, führen zur Kristallisation heller, siliciumreicher Gesteine, Magmatite, die aus dem Mantelmaterial stammen, sind dunkel und siliciumarm.

Wichtige magmatische Gesteine sind Basalt (feinkörniges, junges Ergussgestein), Dolerit (eher grobkörniges Ergussgestein), Granit (helles, meist grobkörniges Tiefengestein) sowie Gabbro und Peridotit (dunkle Tiefengesteine). Am häufigsten kommen Granite vor, hauptsächlich in den Kontinentalbereichen. Demgegenüber finden sich Basalte auf den Ozeanböden sowie in Vulkangebieten. Im Laufe der Erdgeschichte hat die Verbreitung der Granite zugenommen, da nach der Erstarrung vieler geschmolzener Sedimente Granit entstanden ist.

 



Die Ausbildung der Mineralien kann zur Bestimmung der verschiedenen Gesteinstypen herangezogen werden. Magmatite [A] besitzen meist gut ausgebildete Mineralien, Sedimentgesteine [B] oft gerundete und Metamorphite [C] unter Druck eingeregelte.

 



A Magma (Gesteinsschmelze)
B Instrusivgesteine
C Extrusivgesteine
D (Locker-)Sedimente
E Sedimentgesteine
F Metamorphe Gesteine
1 Ablagerung
2  Verfestigung
3  Aufschmelzung
4  Auskristallisation
5  Metamorphose
6  Erosion
7 Neues Material aus dem Erdinnern
Als Kreislauf der Gesteine (Gesteinszyklus) wird die Umwandlung eines Gesteinstypus in einen anderen bezeichnet. Die Erosion erzeugt Sedimente, durch Diagenese bilden sich aus Sedimenten verfestigte Sedimentgesteine. Wenn Gesteine in größere Erdtiefen absinken, bewirken der steigende Druck und die hohe Temperatur eine Umwandlung in metamorphe Gesteine. SchließIich erfolgt das Aufschmelzen der Gesteine, das Magma kann intrudieren und kristallisiert zu magmatischem Gestein.

 



Basalt und Granit kommen häufiger an der Erdoberfläche vor als alle sonstigen Magmatite. Beide bestehen vorwiegend aus Silicium und Sauerstoff, die zusammen mit anderen chemischen Elementen die gesteinsbildenden Mineralien aufbauen. Basalt ist ein Ergussstein und an vulkanische Vorgänge gebunden, Granite hingegen erstarren als Intrusionskörper in der Erdtiefe.

 



Die Ursache des Kreislaufs der Gesteine ist einerseits die Sonnenenergie [1], die indirekt zur Zerstörung der Gesteine und Bildung der Sedimente führt, andererseits die radiogene thermische Energie im Erdinneren [2], die zur Entstehung der magmatischen Gesteine beiträgt und außerdem die Bewegung der Krustenplatten bewirkt.

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Artikel Nr.: 2544 - Kreislauf der Gesteine (Referat)
Kategorie: Gesteinhülle und Gewässer
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