Der Geologische Zyklus der Erde: Prozesse, Phasen und Gesteinsbildung

Der Geologische Zyklus der Erde: Prozesse und Phasen

Die Erdoberfläche wird ständig durch natürliche Kräfte wie Wind, Wasser oder Eis geformt. Diese Kräfte transportieren Material von höher gelegenen, erodierten Gebieten in tiefer gelegene Becken. Dort lagern sich die Partikel in horizontalen Schichten ab, ein Prozess, der als Stratifikation bekannt ist.

In diesen Sedimentationsbecken verwandeln sich die Ablagerungen durch Verfestigung und Diagenese in Sedimentgesteine. Die kontinuierliche Sedimentation führt zu einer erhöhten Last, die isostatische Anpassungen und ein Absinken des Beckens (Subsidenz) auslöst. Das abgelagerte Material gerät dabei unter neue, höhere Druck- und Temperaturbedingungen als während der ursprünglichen Sedimentation.

Erhöhte Bereiche, insbesondere im Landesinneren, unterliegen ständiger Erosion und Zerstörung. Im Gegensatz dazu sind strukturschwache Gebiete, die oft großen Meeresbecken entsprechen, Orte intensiver Sedimentation. Die Ablagerung von Sedimenten in diesen Gebieten erfolgt nach dem Transport.

Setzt sich der Prozess des Absinkens und der Zunahme von Temperatur und Druck fort, können die Gesteine schmelzen – ein Prozess, der als Anatexis bezeichnet wird. Dabei entsteht Magma, das beim Abkühlen kristallisiert und magmatische Gesteine bildet. Gleichzeitig können Sedimentbecken unter dem Einfluss tangentialer Kräfte in entgegengesetzter Richtung gefaltet werden. Dieser Prozess, bekannt als Gebirgsbildung oder Orogenese, führt zur Entstehung neuer Gebirgsketten, die sich über das Meer erheben können.

Die drei Phasen des Geologischen Zyklus

Der geologische Zyklus umfasst drei Hauptphasen:

• Gliptogenese: Die Zerstörung und Erosion des Reliefs.
• Lithogenese: Die Bildung neuer Gesteine.
• Orogenese: Die Bildung neuer, großer Gebirgsketten.

Externe und Interne Geodynamik

Der geodynamische Prozess, der den geologischen Zyklus antreibt, wird in zwei Hauptteile unterteilt:

1. Der externe geodynamische Zyklus: Dieser umfasst die grundlegenden Phänomene der Erosion, des Transports und der Sedimentation.
2. Der interne geodynamische Zyklus: Dieser beinhaltet Prozesse der Lithogenese (Gesteinsbildung), endogene diastrophische Prozesse (Veränderung von Gesteinsarten innerhalb der Lithosphäre) und die Entstehungsprozesse geologischer Gebirgsketten.

Der geologische Zyklus lässt sich in weitere kleinere Zyklen zerlegen. Er betrifft die gesamte Lithosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre, wobei alle interagierenden Prozesse eng miteinander verknüpft sind.

Der Interne Geologische Zyklus

Die wichtigsten Prozesse des internen geologischen Zyklus sind:

Verfestigung und Diagenese

Wenn Reliefs erodiert werden, bilden sich Partikel, die in tiefer gelegene Bereiche transportiert und dort als Sedimente abgelagert werden. Große Regionen mit hoher Sedimentationsrate über lange Zeiträume werden als Sedimentationsbecken bezeichnet. Die Prozesse, die Sedimente in Sedimentgesteine umwandeln, nennt man Diagenese oder Lithogenese.

Diagenetische Prozesse lassen sich in drei Hauptteile gliedern:

• Verdichtung: Eine Verringerung des Volumens der Sedimente durch zunehmenden Druck.
• Zementierung: Die chemische Ausfällung von Salzen in den Poren des Sediments, die die Partikel miteinander verbinden.
• Chemische und mineralogische Veränderungen: Umwandlungen im Gitter vorhandener Minerale durch gelöste Stoffe, die mit dem Wasser durch die Poren fließen (z.B. Dolomitisierung).

Diastrophismus: Metamorphose und Magmatismus

Diastrophismus ist die Gesamtheit der Prozesse, durch die Gesteine aufgrund veränderter physikalisch-chemischer Bedingungen umgewandelt werden. Dies geschieht innerhalb der Lithosphäre durch Metamorphose und Magmatismus.

Metamorphose

Metamorphose bezeichnet die Gesamtheit der mineralogischen und strukturellen Veränderungen, die Gesteine im festen Zustand erfahren, wenn sie Druck- und Temperaturbedingungen ausgesetzt sind, die von ihren ursprünglichen Entstehungsbedingungen abweichen.

Magmatismus

Magmatismus ist die Gesamtheit der Prozesse in einem magmatisch-petrogenetischen Umfeld. Er umfasst sowohl die Prozesse, die zur Schmelze von Gesteinen und zur Bildung von Magmen führen, als auch jene, die an der Konsolidierung und Kristallisation von Mineralien in diesen Magmen beteiligt sind, um magmatische Gesteine zu bilden.

Orogenese: Gebirgsbildungsprozesse

Das Ergebnis all dieser Phänomene im Zusammenhang mit der internen Geodynamik ist die Bildung verschiedener Arten von Orogenen und Gebirgsketten:

• Inselbogen-Orogenese: Entsteht durch die Kollision zweier ozeanischer Platten. Ein Beispiel hierfür sind die Kurilen.
• Anden-Typ oder Perikontinentale Orogenese: Tritt zwischen einer ozeanischen und einer kontinentalen Platte auf. Ein typisches Beispiel ist die Andenkette.
• Kontinentale Kollisions-Orogenese: Hierbei kommt es durch Subduktion zu einer schrittweisen Schließung von Meeresbecken und zur Annäherung zweier Kontinente. Die gesamte abtauchende ozeanische Lithosphäre wird dabei subduziert, bis die beiden kontinentalen Krusten kollidieren. Dieser Aufprall führt zur Auffaltung großer Materialmengen und zur Verformung der Kruste der mobilen Plattform des Kontinents. Es entsteht eine doppelte Krustenverdickung mit einem Teil gefalteter Gesteine und Sedimente sowie einer zweiten gefalteten kontinentalen Krustenplattform. Dieser Typus ist typischerweise arm an Magmatismus. Ein prominentes Beispiel ist der Himalaya.