Geosphäre, Mineralien und Gesteine: Aufbau, Nutzung und Nachhaltigkeit

Die Geosphäre und ihre Schichten

Die Geosphäre ist die allgemein feste Schicht des Planeten, die aus Gesteinen, Mineralien und Metallen besteht. Aufgrund der hohen Temperaturen im Erdinneren kann sie in einigen Bereichen jedoch auch in geschmolzener Form vorliegen.

Die drei Hauptschichten der Erde

• Kruste: Die äußerste feste Schicht der Erde. Ihre Dicke beträgt über den Kontinenten 27 bis 70 km und unter den Ozeanen zwischen 6 und 18 km.
• Mantel: Die Zwischenschicht, die aus Gestein besteht. Sie erstreckt sich von der Kruste bis zu einer Tiefe von 2.900 km.
• Kern (Nukleus): Die tiefste Schicht der Erde, die hauptsächlich aus Eisen und Nickel besteht. Sie wird in einen äußeren und einen inneren Teil unterteilt.

Mineralien: Zusammensetzung und Vorkommen

Mineralien sind die verschiedenen Materialien der Erdkruste. Ein Mineral ist ein Verbundstoff, der aus einem oder mehreren Elementen besteht oder eine chemische Verbindung ist, die durch einen natürlichen terrestrischen Prozess entstanden ist (z. B. der Ausbruch eines Vulkans).

Mineralien besitzen eine bestimmte chemische Zusammensetzung. Acht chemische Elemente sind besonders häufig:

• Sauerstoff
• Silizium
• Aluminium
• Eisen
• Kalzium
• Natrium
• Kalium
• Magnesium

Die häufigsten Elemente sind Sauerstoff und Silizium, die zusammen mit anderen Elementen Silikat-Mineralien bilden. Nicht-Silikat-Mineralien bestehen aus zwei oder mehr chemischen Elementen (z. B. Eisen, Sauerstoff, Schwefel, Kalzium) oder sind reine Elemente, die als gediegene Elemente bezeichnet werden (z. B. gediegenes Silber).

Wichtige Mineralgruppen

• Silikate: Quarz
• Karbonate: Calcit
• Sulfate: Gips
• Oxide: Oligist und Magnetit
• Sulfide: Pyrit
• Gediegene Elemente: Schwefel, Gold, Platin und Diamant

Physikalische Eigenschaften von Mineralien

• Härte
• Spaltbarkeit
• Farbe
• Glanz (Helligkeit)
• Klarheit

Gesteine und ihre Entstehung

Gesteine werden gebildet und verändern sich kontinuierlich. Man unterscheidet drei Haupttypen:

• Sedimentgesteine
• Magmatische Gesteine
• Metamorphe Gesteine

Metamorphose

Sedimentgesteine und magmatische Gesteine werden zu metamorphen Gesteinen umgewandelt, wenn sie im Inneren der Erde zu hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind.

Nutzung von Mineralien und Gesteinen

Nützliche Mineralien werden oft in Erzlagerstätten gefunden (z. B. metallhaltige Erze).

Mineralien dienen als Rohstoffe und werden zur Herstellung nützlicher Produkte verwendet. Beispiele hierfür sind:

• Schwefel für Düngemittel
• Gips

Mineralien von großer Schönheit und Härte werden als Schmuck verwendet, wie Smaragd, Saphir oder Diamant, sowie gediegenes Gold, Silber oder Platin.

Industrielle Gesteine

Als industrielle Gesteine werden alle Gesteine bezeichnet, die nützlich sind, wie zum Beispiel:

• Baustoffe: Ziegel, Keramik und Fliesen.
• Ornamentale Gesteine: Granit und Marmor.

Weitere Ressourcen der Geosphäre: Fossile Brennstoffe

Kohle

Kohle wird als Brennstoff zur Energieerzeugung verwendet. Sie entsteht aus Pflanzenresten, die in Sedimenten in Flüssen und Seen begraben werden. Durch die Einwirkung von Bakterien und einen Prozess, der als Inkohlung bezeichnet wird, wandelt sich das Material um.

Erdöl (Öl)

Erdöl ist eine schwarze, ölige Flüssigkeit, aus der Propan, Butan, Benzin und auch Kunststoffe gewonnen werden. Teer und Erdöl entstehen aus marinen Organismen, die in den Tiefen des Meeres in Sedimenten begraben wurden.

Nutzung der Ressourcen: Risiken und Lösungen

Risiken der Extraktion und Nutzung

Die Nutzung dieser Ressourcen birgt verschiedene Risiken:

Gesundheitsrisiken und Umweltgefahren

Die Verwendung fossiler Brennstoffe erzeugt Gase, die die Atmosphäre belasten und zu saurem Regen und globaler Erwärmung führen.

Transportrisiken

Ölpesten verursachen ökologische Katastrophen. Das Öl schwimmt auf dem Meerwasser und verhindert das Eindringen von Licht, was das Wachstum von Algen beeinträchtigt.

Risiken der Transformation (Verarbeitung)

Die industrielle Verarbeitung dieser Ressourcen kann die Umwelt schädigen. Zum Beispiel kann sehr giftiges Abwasser aus Waschanlagen das Grund- und Oberflächenwasser verseuchen.

Lösung: Nachhaltige Bewirtschaftung

Wir müssen Schritte in Richtung einer nachhaltigen Bewirtschaftung der Ressourcen unternehmen, die umweltfreundlich ist und zur nachhaltigen Entwicklung der Gesellschaft beiträgt. Im 21. Jahrhundert sind folgende Aspekte besonders wichtig:

• Einsparung von Energie
• Nutzung nachwachsender Rohstoffe