Geologische Prozesse: Tektonik, Gesteinszyklus und Vulkanismus

Geologische Prozesse und Gesteinsformationen

Arten der mechanischen Beanspruchung

• Kompression (Druckspannung)
• Entspannung oder Dehnung (Zugspannung)
• Scherung (Scherkräfte)

Verwerfungen (Fallas) und Klüfte

Verwerfungen (Fallas) sind Brüche, in denen eine Verlagerung der Blöcke stattgefunden hat. Wenn keine solche Verlagerung vorliegt, spricht man von einer Verfugung (Kluft).

Elemente einer Verwerfung (Falla)

• Verwerfungsfläche (Schuld Flugzeug): Die Bruchfläche, welche die versetzten Blöcke trennt.
• Liegendes (Block Wand): Der untere Block (unten).
• Harnische (Schlieren): Kratzer, die durch Reibung verursacht wurden.
• Sprunghöhe (Jump): Die Verbindungsstrecke bzw. der Versatz der Blöcke.
• Hangendes (Block von Dach): Der obere Block (oben).

Typen von Verwerfungen

• Direkte Typen: Normalverwerfung, Aufschiebung (Versa), vertikale Verwerfung.
• Blattverschiebungen (Reißen-Typen): Linkshändig, rechtshändige Einheit.

Arten von Falten

Bestandteile einer Falte

• Faltenachse (fach-Achse): Schnittpunkt zwischen der Achsenebene und jeder Schicht.
• Scharnier: Zone mit der stärksten Biegung.
• Flanke: Die Seite der Falte.
• Achsenebene (Axial-Flugzeug): Der Punkt bzw. die Ebene, an der sich die Scharniere treffen.
• Stratum: Die Schichten der Falte.
• Kern (Core): Der innerste Teil.

Klassifizierung von Falten

• Krümmungsrichtung (Sense der Kurve): Antiform, Synform, Neutral.
• Neigung der Axialebene: Aufrecht, gekippt, überkippt (Dump), liegend.
• Öffnung der Flanken: Glatt (sanft), offen, dicht verschlossen, isoklinal.

Materialeigenschaften

• Antiklinale: Das Kernmaterial ist älter als die Flanken.
• Mulde (Synklinale): Das Gegenteil (Kernmaterial ist jünger).

Der petrologische Kreislauf der Gesteine

Sedimentgesteine → (Metamorphose) → Metamorphe Gesteine → (Anatexis) → Magmatische Gesteine → Sedimente → (Diagenese) → Sedimentgesteine.

Wichtige Begriffe

• Magma: Geschmolzenes Silikatgestein.
• Diagenese: Eine Gruppe von Prozessen zur Umwandlung von Sedimenten in Sedimentgesteine: Verdichtung, Zementation (Befestigung), Wasserverlust und Bildung neuer Mineralien.
• Metamorphose: Mineralogische und strukturelle Veränderungen von Gesteinen unter Einfluss von Druck und Temperatur (z. B. Schiefer und Marmor).
• Anatexis: Teilweise Aufschmelzung von Gesteinen.

Magmatische Gesteine (Magmatite)

• Ganggesteine (r. filonianas)
• Plutonite (r. plutonischen)
• Vulkanite (r. vulkanisch)

Beispiel für Veränderungen (EJ): Tonstein (board) → Schiefer → Gneis (Neis). Hierbei erhöhen sich Temperatur und Druck.

Gesteinstexturen und Gefüge

Die Textur des Gesteins beschreibt das Verhältnis von Form und Größe der Gesteinskomponenten.

• Körnig: Typisch für Plutonite, die in der Erdkruste erstarrt sind und sichtbare Kristalle besitzen.
• Porphyrisch (Porfidrica): Typisch für Vulkanite, die an der Oberfläche erstarren; eine Grundmasse (Pasta) mit glasigen Mikrolithen.
• Glasig (Vitrea): Typisch für Ganggesteine (r. filionianas), weist eine homogene Struktur auf.

Geologische Agenzien und Prozesse

Externe geologische Agenzien

• Atmosphäre, Wind, Lebewesen.
• Wasser: Meere und kontinentale Gewässer (Grundwasser, Oberflächenwasser, Flüsse, Seen, Gletscher).

Externe Prozesse

Verwitterung, Erosion, Transport und Sedimentation.

Interne Prozesse und Plattentektonik

Die Gesteinsschmelze (Magmatismus) kann entstehen durch:

• Temperaturerhöhung: Beispielsweise durch Reibung erzeugt.
• Druckverringerung: Dies senkt den Schmelzpunkt.
• Präsenz von Flüssigkeiten: Sie reduziert die Schmelztemperatur von Gesteinen.

Typen der Metamorphose

• Kontaktmetamorphose: Durch erhöhte Temperatur.
• Regionalmetamorphose: Durch erhöhten Druck und Temperatur.
• Hochdruckmetamorphose: Durch primär erhöhten Druck (gerichtet oder lithostatisch).

Geodynamik und Erdgeschichte

Isostasie

Das Flotationsgleichgewicht zwischen der Lithosphäre und dem plastischen Mantel. Wenn die Masse der Lithosphäre zunimmt, neigt sie zum Sinken; wird sie reduziert, neigt sie zum Aufsteigen.

Theorie der Kontraktionen

Frühere Annahme: Die Erde war einst geschmolzen. Beim Abkühlen der Kruste bildeten sich Falten. Diese Theorie wurde durch die Geosynklinal-Theorie und später die Plattentektonik weiterentwickelt.

Geologische Ären

Präkambrium (precambico), Paläozoikum (Primär), Mesozoikum (Sekundär), Känozoikum (Tertiär).

Vulkanismus und Erdbebenrisiko

Typen von Vulkanen

• Hawaiianisch: Niedrige Viskosität und niedriger Gasgehalt.
• Vulkanianisch (Stratovulkane): Mittlere Viskosität.
• Peleanisch: Sehr hohe Viskosität und sehr hoher Gasgehalt.

Erdbebengefahr

Risiko = Gefahr (Wahrscheinlichkeit an verschiedenen Orten, meist an Plattenrändern) + Exposition (Personen oder Sachwerte/Bienes) + Vulnerabilität (Anteil der Verluste im Verhältnis zur Gesamtexposition).

Erdbebengürtel: Zirkumpazifischer Gürtel, Mittelmeerraum.

Sedimentgesteine

• Detritische Gesteine: Entstehen aus mechanischen Sedimenten. Bei einer Korngröße über 2 mm spricht man von Konglomeraten: Puddingstein (gerundet) oder Brekzie (Lücke/scharfkantig). Zwischen 2 mm und 1/16 mm liegen Sandsteine, unter 1/16 mm Tonsteine vor.
• Nicht-detritische Gesteine:
  • Calcit: Calciumcarbonat (Kalkstein). Kann bei Kontakt mit Säure aufschäumen (exar).
  • Mergel (Marl): Ein Gestein zwischen Kalkstein und Ton.

Wenn ein Konglomerat oder Sandstein hohem Druck und Temperatur ausgesetzt wird, entsteht Quarzit.