Die Einen sammeln im Urlaub Muscheln, um sich an die schöne Zeit am Meer zu erinnern, die Anderen sammeln Steine, um sich zum Beispiel an den tollen Urlaub in den Alpen zurückerinnern zu können. Aber wo kommen Gesteine überhaupt her und welchen Kreislauf durchlaufen sie?
Gesteinskreislauf
Der Gesteinskreislauf ist ein wichtiger Kreislauf, der die Entstehung von Gesteinen beschreibt. Es gibt drei verschiedenen Gesteinsarten, die während des Gesteinskreislaufs durch geologische Prozesse entstehen. Zu diesen Prozessen gehört zum Beispiel die Plattentektonik, Magmatismus und Vulkanismus.
Gesteinskreislauf – Gesteinsarten
Bevor Du Dich mit dem Gesteinskreislauf beschäftigst, solltest Du Dir die einzelnen Gesteinsarten noch einmal genauer anschauen. Die Gesteine sind in drei unterschiedliche Arten unterteilt und entstehen während des Gesteinskreislaufs. Man unterscheidet zwischen Magmatiten, Sedimentiten und Metamorphiten.
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Gesteinsarten – Magmatite
Magmatite sind magmatische Gesteine und entstehen durch magmatische Prozesse im Inneren der Erde. Dabei kommt es bei der Abkühlung von Magma, der Schmelze im Erdinnern, zur Erstarrung der Gesteinsschmelze. Man unterscheidet zwischen Plutoniten und Vulkaniten. Plutonite erkalten im Erdinnern und werden z. B. durch Plattentektonik, also der Bewegung der Platten, an die Erdoberfläche befördert. Vulkanite erkalten erst an der Erdoberfläche.
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Plutonite und Vulkanite kann man durch ihre Korngröße unterscheiden. Plutonite sind grobkörnig und Vulkanite sind sehr feinkörnig. Grobkörnig bedeutet, dass die Mineralkörner über 2 mm groß sind. Alle Mineralkörner, die kleiner als 2 mm sind, bezeichnet man als feinkörnig.
Ein Beispiel für Plutonite sind Granite, diese sind häufig als Fliesen in Küchen zu finden. Basalt ist ein Vulkanit.
Gesteinsarten – Sedimentite
Sedimentite entstehen aus Sediment. Ein Sediment ist die Folge von Transport, zum Beispiel durch Flüsse oder Wind, Erosion und Verwitterung, also der Zersetzung von Gestein, von meist anderen Ausgangsgesteinen magmatischen und metamorphen Ursprungs. Häufig werden Sedimente auch Lockersedimente genannt, da sie nicht wie die Sedimentite verfestigt worden sind.
Unter Erosion versteht man den Prozess der Abtragung von verwitterten Gestein.
Durch Druck verfestigen sich Sedimente und werden dann zum Sedimentgestein. Die Verfestigung von Lockersediment wird als Diagenese bezeichnet.
Ein Beispiel für ein Sediment ist Sand. Ein Gestein, das zum Großteil aus Sand besteht, nennt man Sandstein.
Gesteinsarten – Metamorphite
Metamorphes Gestein entsteht durch Metamorphose.
Unter Metamorphose versteht man eine chemische oder physikalische Umwandlung des Gesteins durch Änderung des Druckes und/oder der Temperatur. Metamorphose findet im Inneren der Erde statt.
Die dabei entstandenen Gesteine nennt man Metamorphite. Durch Änderung der Temperatur oder des Druckes verändert sich das Gestein in seiner Zusammensetzung. Das Ausgangsgestein ist entweder ein Sedimentit oder ein Magmatit.
Marmor, den Du möglicherweise aus dem Klassiker "Marmor, Stein und Eisen bricht" kennst, ist ein Beispiel für ein metamorphes Gestein.
Gesteinskreislauf einfach erklärt
Der Gesteinskreislauf ist einfach erklärt, eine Abfolge von verschiedenen geologischen Prozessen. Die Prozesse führen dazu, dass Gesteine entstehen. Bei den Gesteinen handelt es sich um Magmatite, Metamorphite und Sedimentite.
Unter Gesteinskreislauf versteht man eine Abfolge von geologischen Prozessen, die zu den drei verschiedenen Gesteinsarten, also Sedimentite, Magmatite und Metamorphite, führen.
Die geologischen Prozesse werden durch die Bewegungen im Erdmantel, z. B. Mantelkonvektion und der Plattentektonik angetrieben. Jedes Gestein, das Du finden kannst, steht im Zusammenhang mit dem Gesteinskreislauf. Außerdem hängen auch die einzelnen Gesteinsarten eng miteinander zusammen.
Der Zusammenhang von Gesteinsentstehung und -abtragung war den Menschen schon länger bekannt. Die heute akzeptierte Theorie zur Plattentektonik von Alfred Wegener wurde erst später einige Jahre später bekannt.
Magmatismus – Anfang des Gesteinskreislaufs
Wenn Du Dir den Gesteinskreislauf genauer ansiehst, so fällt Dir sicherlich auf, dass der Magmatismus Mittelpunkt und Ursprung des Gesteinskreislaufs ist. Ohne Magmatismus kann nämlich kein Gestein entstehen.
Der Begriff Magmatismus fasst alle geologischen Prozesse zusammen, die die Bildung und die Tätigkeit von Magma betreffen. Dazu gehört auch die Kristallisation von Mineralen und somit die Entstehung von Gestein.
Gesteinskreislauf – von Magma zu magmatischem Gestein
Wenn Magma abkühlt, kommt es zur Kristallisation der Schmelze. Der Abkühlungsprozess kann sowohl im Erdinnern, als auch an der Erdoberfläche stattfinden. Die Minerale, die dabei kristallisieren, fügen sich dann zu Gesteinen zusammen.
Unter Kristallisation versteht man den Prozess, der dazu führt, dass Minerale aus zunächst flüssigen Material erhärten und sich zu Kristallen ausbilden. Kristalle sind einheitlich angeordnete Festkörper, die sich aus verschiedenen Elementen zusammensetzen.
Je nachdem wie viel Zeit das Magma hat um abzukühlen, werden die Minerale stark oder weniger stark ausgebildet. Das heißt, sie sind entweder grob- oder feinkörnig. Dadurch wird zwischen zwei unterschiedlichen Arten von magmatischen Gestein unterschieden.
Das Gestein oder die Schmelze gelangen durch vulkanische Aktivitäten, Magmatismus oder Plattentektonik an die Erdoberfläche.
Magmatite, die aus Lava entstehen, nennt man Vulkanite. Lava ist Magma, das durch einen Vulkanausbruch an die Erdoberfläche gelangt ist. Magmatite, die sich im Erdinneren bilden, nennt man Plutonite.
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Gesteinskreislauf – von magmatischen Gestein zu Sediment
Sind magmatische Gesteine an die Erdoberfläche gelangt, so beginnt das Gestein zu verwittern. Die Verwitterung erfolgt durch Organismen und/oder chemische Prozesse. Durch die Verwitterung wird das Gestein instabiler und es zerfällt. Der Transport und die Erosion des instabilen magmatischen Gesteins führen dann dazu, dass aus Magmatiten Lockersediment wird. Dieses Lockersediment kann sich im weiteren Verlauf des Gesteinskreislaufs zu einem Sedimentgestein entwickeln.
Wenn ein Gestein oder Mineral sich aufgrund von verschiedenen Prozessen an der Erdoberfläche verändert oder zersetzt, so spricht man von Verwitterung.
Es gibt verschiedene Arten von Verwitterung. Dazu gehören die physikalische, die chemische und die biochemische Verwitterung.
Ein Beispiel für die Verwitterung ist die Frostsprengung. Es handelt sich hierbei um eine physikalische Form der Verwitterung. Dabei gelangt Wasser in die Zwischenräume des Gesteins. Wenn das Wasser gefriert, vergrößert sich das Volumen und auf das Gestein wird ein Druck von innen aufgebaut. Durch diesen Druck zerfällt das Gestein dann in Bruchstücke.
Gesteinskreislauf – von magmatischem Gestein zu metamorphem Gestein
Wenn magmatisches Gestein in höhere Tiefen versenkt wird, steigt der Druck und/oder die Temperatur wieder enorm an. Ab etwa 150 °C beginnen einzelne Minerale des Gesteins ihre chemische Zusammensetzung zu verändern. Die Metamorphose setzt ein und das Gestein verändert sich. Die Gesteinsmetamorphose kann dabei bei Temperaturen im Bereich von 150 - 1050 °C stattfinden, je nachdem wie belastbar die Bestandteile des Gesteins sind. Ab 600 °C ist eine Aufschmelzung des Gesteins möglich, dadurch entsteht wieder Magma.
Es gibt verschiedene Formen der Metamorphose. Die meisten hängen stark mit Plattentektonik zusammen. Aber es gibt auch Metamorphosearten, die zum Beispiel mit Impakten (Meteoriteneinschlag oder Ähnlichem) zusammenhängen.
Von Sediment zu Gestein
Sedimentgesteine sind sogenannte Ablagerungsgesteine. Der Name kommt daher, dass sie nach einem Transportprozess durch Ablagerung von Sediment entstehen. Dabei gibt es verschiedene Wege von Transport und Ablagerung, man unterscheidet zwischen:
- äolischem Transport, also Transport durch Wind und Ablagerung durch Windabnahme
- fluviatilem Transport und Ablagerungen in einem Fluss
- glazialem Transport durch Gletscher und Ablagerungen am Ende des Gletschers
- marinem Transport und Ablagerungen im Meer
Den Weg von Sediment zu Sedimentgestein kannst Du Dir wie folgt vorstellen: Sediment wird durch einen der vier genannten Möglichkeiten abgelagert und nach einer gewissen Zeit kommt es zur Diagenese.
Aber wie läuft die Diagenese von Sediment ab? Durch weitere Ablagerungen von Sediment kommt es zu einem erhöhten Druck und das Sediment verfestigt sich. Dabei gelangt das Sedimentgestein in höhere Tiefen und Metamorphose kann einsetzen.
Vielleicht ist Dir bei manchen Sedimentgesteinen schon mal aufgefallen, dass sie eine Schichtung aufweisen. Das liegt daran, dass die verschiedenen Schichten eine andere chemische Zusammensetzung aufweisen können. Diese Schichtung kannst Du zum Beispiel beim Grand Canyon beobachten.
Gesteinskreislauf – von Sedimentgestein zu Metamorphiten und wieder zurück
Durch Versenkung in höhere Tiefen, was zum Beispiel durch Überlagerung oder Plattentektonik erfolgen kann, kommt es zu einer Druck- und/oder Temperaturerhöhung und die Metamorphose beginnt. Dadurch wird aus einem Sedimentit wieder ein Metamorphit.
Wenn Metamorphite durch geologische Prozesse an die Erdoberfläche gelangen, kann aus ihnen Lockersediment und anschließend ein Sedimentgestein entstehen. Durch Transport und Erosion wird aus dem metamorphen Gestein zunächst ein Lockersediment. Durch die Diagenese wird es anschließend verfestigt und ein Sedimentgestein entsteht.
Gesteinskreislauf – von Sedimentgestein zu Magma
Auch Sedimentite können durch Versenkung in höhere Tiefen aufschmelzen und werden dann wieder zu Magma, daraus können dann wieder Magmatite entstehen. Der Kreislauf kann also wieder beginnen.
Zusammenhang Gesteinskreislauf und Plattentektonik
Der Antrieb für den Gesteinskreislauf ist, neben der Mantelkonvektion, auch die Plattentektonik. Durch die Plattentektonik werden Platten gehoben oder versenkt. Dadurch können Plutonite und Metamorphite an die Erdoberfläche gelangen. Ebenso können aber auch Gesteine von der Erdoberfläche in das Erdinnere gelangen und dort aufgeschmolzen oder durch Metamorphose umgewandelt werden.
Auch vulkanische Aktivität kann auf Plattentektonik zurückgeführt werden und dadurch auch in Verbindung mit Vulkaniten gebracht werden.
Es gibt verschiedenen Formen der Metamorphose und viele davon hängen stark mit der Plattentektonik zusammen.
Die Orogenmetamorphose ist ein Beispiel für eine Metamorphoseform, die im engen Zusammenhang mit plattentektonischen Aktivitäten steht. Sie läuft bei der Gebirgsbildung ab.
Zur Plattentektonik findest du ebenfalls eine spannende Erklärung, die du dir anschauen solltest, wenn du mehr über das Thema erfahren möchtest.
Gesteinskreislauf – Das Wichtigste
- Im Mittelpunkt des Gesteinskreislaufes steht der Magmatismus.
- Es gibt drei verschiedenen Gesteinsarten, die dem Gesteinskreislauf entspringen:
- Magmatite entstehen durch Erstarren von Magma.
- Metamorphite entstehen durch Metamorphose von Sediment- und magmatischen Gestein.
- Sedimentgesteine entstehen durch Diagenese von Sediment.
- Der Gesteinskreislauf steht im engen Zusammenhang mit Plattentektonik.
- Antrieb für den Gesteinskreislauf sind Bewegungen im Erdinneren und plattentektonische Prozesse.
Nachweise
- Markl. (2015). Minerale und Gesteine. Springer Verlag.
- Sebastian. (2018). Gesteinskunde. Springer Verlag.
- Bahlburf; Breitkreuz. (2017). Grundlagen der Geologie. Springer Verlag.
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