Der Kreislauf der Gesteine

Was sind Gesteine?
Bei einer aufmerksamen Fahrt durch unsere Landschaft fällt schon nach kürzester Zeit auf, wie unterschiedlich die vorkommenden Gesteine sind. Gesteinsarten lassen sich durch ihre Farbe, die Form und besondere Eigenschaften voneinander abgrenzen. Haben Sie sich schon mal die Frage gestellt wieso das so ist? Was sind überhaupt Gesteine und wie entstehen diese?

Gesteine sind die Bausteine der Erde: Die Erdkruste und der Erdmantel bestehen aus Gesteinen. Sie sind zugleich wichtige Dokumente der Erdgeschichte, so enthalten sie doch Informationen über ihre Entstehung und damit über die Prozesse, die im Erdinneren ablaufen. In Gesteinen sind außerdem viele Informationen über vergangene Erdzeitalter gespeichert. Sie geben Auskunft über das Klima, sowie über Flora und Fauna vor Millionen von Jahren.

Gesteine sind aus einzelnen Mineralien aufgebaut (sog. gesteinsbildende Minerale: Quarz, Feldspat, Glimmer, Olivin u.a.). Die räumliche Lage und Verteilung der Minerale in einem Gestein wird als Gefüge bezeichnet und kann große Unterschiede aufweisen. Daraus resultieren verschiedene Eigenschaften von Gesteinen, die unter anderem auch die Nutzbarkeit durch den Menschen bestimmen. Gesteine lassen sich entsprechend ihrer Entstehung (Genese) in drei verschiedene Gesteinsarten unterteilen:

  • Magmatische Gesteine (Magmatite)
  • Sedimentgesteine (Sedimentite)
  • Metamorphe Gesteine (Matamorphite)
Wilhelmsteine im Schelderwald

Magmatische Gesteine:

Magmatite entstehen durch das Erkalten und Auskristallisieren von Gesteinsschmelzen, dem so genannten Magma. Nach der Art ihrer Entstehung und der Gefügeeigenschaften werden magmatische Gesteine in zwei Gruppen unterteilt.

Plutonite (Tiefengesteine) entstehen, wenn die Gesteinsschmelze noch im Erdinneren erstarrt und kristallisiert. Da dieser Prozess vergleichsweise langsam abläuft und die Minerale genügend Zeit haben, größere Kristalle zu bilden, sind Plutonite durch eine mittel- bis grobkörnige Struktur gekennzeichnet. Je schneller die Schmelze erkaltet, desto feinkörniger wird das Gestein. Der wichtigste Vertreter der Tiefengesteine ist der Granit.

Gelangt das Magma jedoch durch Vulkanausbrüche an die Erdoberfläche, spricht man von Lava. Aus den erkalteten Lavaströmen entstehen die magmatischen Ergussgesteine, die so genannten Vulkanite. Durch die vergleichsweise rasche Abkühlung können sich, im Gegensatz zu den Plutoniten, nur kleine Kristalle bilden, die mit dem bloßen Auge kaum zu erkennen sind. Zu den bekanntesten Vertretern dieser Gesteinsgruppe zählen die Basalte sowie der Andesit und der Trachyt.

Basaltsäulen

Sedimentgesteine:

Sediment- oder auch Ablagerungsgesteine bilden sich an der Erdoberfläche und entstehen durch die Ablagerung von Sedimenten an Land und im Wasser. Diese Sedimente sind die Verwitterungsprodukte von bereits vorhandenen Gesteinen. Das Material wird durch Wind, Wasser oder Eis transportiert und an anderer Stelle wieder abgelagert. Durch die Auflast weiterer Sedimentationsschichten wird das Material immer mehr verfestigt; man spricht dann von Diagenese. Nach Art und Herkunft der Sedimente unterscheidet man klastische, biogene und chemische Sedimente. Bei den klastischen Sedimentiten handelt es sich um Sedimentgesteine, deren Material aus der mechanischen Zerstörung anderer Gesteine stammt. Häufigste Vertreter dieser Sedimentgesteine sind Sand- und Tonsteine. Chemische Sedimentgesteine entstehen durch die direkte Ausfällung in Lösung befindlicher Stoffe. So bilden sich z.B. durch die Lösung des Minerals Kalzit aus dem Kalkstein und späterer Ausfällung sogenannte Tropfsteine. Biogene Sedimentgesteine werden durch die Aktivitäten von lebenden Organismen wie auch aus Resten von toten Organismen gebildet. Hierzu zählen die Riffkalke, die sich zu einer Zeit bildeten, als sich Deutschland noch unter einem warmen Ozean befand.

Höhleneingang im Riffkalkstein

Metamorphe Gesteine:

Metamorphe Gesteine entstehen durch die Umwandlung von bereits bestehenden Gesteinen (Magmatiten, Sedimentiten) im Erdinneren unter hohen Temperaturen bzw. hohem Druck. Bei dem Umwandlungsprozess, der als Metamorphose bezeichnet wird, bleibt der feste Zustand des Gesteins erhalten, lediglich die Mineralzusammensetzung und das Gefüge werden verändert. Durch diese Umwandlungsprozesse wird z.B. aus Kalkstein Marmor, aus Tonstein entsteht Schiefer und Granit wird zu Gneis.

Die drei großen Gesteinsgruppen stehen über den Kreislauf der Gesteine miteinander in Beziehung.

Schieferhalde

Kreislauf der Gesteine:

Die drei großen Gesteinsgruppen (Magmatite, Metamorphite und Sedimentite) stehen in einem Kreislauf in Beziehung zueinander, in dem jedes Gestein durch fortwährende Prozesse aus dem anderen hervorgeht.

Im ersten Teilkreislauf wird ein an der Erdoberfläche anstehendes beliebiges Gestein von der Verwitterung angegriffen und entweder chemisch gelöst oder physikalisch zerlegt. Dieses Material wird durch Wasser, Wind oder Eis abgetragen, transportiert und als Sediment im Meer abgelagert. Durch den Druck der oberen Sedimentschichten verfestigt sich das tiefer liegende Material zu Sedimentgestein (Diagenese). Die einzelnen Sedimentschichten sind häufig noch zu erkennen. Gelangen diese Gesteine durch anhaltende Überdeckung in größere Tiefen, werden sie unter dem Einfluss von zunehmendem Druck und Temperatur einer Metamorphose unterzogen. Das Metamorphe Gestein bleibt zwar fest, verändert aber seine Mineralzusammensetzung und das Aussehen. Mit fortlaufender Absenkung und zunehmender Erhitzung schmelzen die Gesteine und Magma entsteht. Bei späterer Abkühlung kristallisieren aus diesem Magma die Magmatite aus, entweder im Erdinneren als Plutonite oder an der Erdoberfläche als Vulkanite. Durch Vulkanismus, Hebungs- oder Abtragungsprozesse gelangen die Gesteine letztlich wieder an die Erdoberfläche, wo sie erneut der Verwitterung ausgesetzt sind. Der Kreislauf der Gesteine beginnt damit von neuem.

Der hier geschilderte Kreislauf ist nur eine Variante unter vielen, da einige der Schritte auch übersprungen werden können. Der Kreislauf der Gesteine wird vorwiegend durch die bei der Plattentektonik wirksamen Kräfte in Bewegung gehalten. Mit dem Abtauchen einer Platte unter die andere  schmelzen die Gesteine im Erdmantel und es entstehen die Magmatite. Bei der Kollision von zwei Kontinentalplatten werden Gebirge aufgefaltet und durch hohe Temperaturen und Drücke durchlaufen die Gesteine eine Metamorphose. Mit der Verwitterung und Abtragung der Gebirge wird neues Sedimentmaterial den vorgelagerten Meeresbecken zugeführt, deren Böden wiederum einer Absenkung unterliegen. Überall auf der Welt befinden sich Gesteine in einem unterschiedlichen Stadium dieses Kreislaufs. Daher findet man in unserer Landschaft oft unterschiedliche Gesteinsarten direkt nebeneinander.

Quelle: Dierke Weltatlas (2008, S. 222)