Mineralien, Gesteine und geologische Prozesse – Relief & Magma

Relief und Erdkruste

Relief bezeichnet die Unebenheiten der Erdkruste. Landhebungsgebiete-Reliefs liegen über dem Meeresspiegel. Entlastete, untergetauchte Reliefs erstrecken sich unterhalb des Meeresspiegels.

Mineralstoffe und Minerale

Mineralstoffe sind chemische Elemente oder Verbindungen, die durch natürliche Prozesse gebildet werden. Sie haben folgende Merkmale:

• Stabiler Zustand;
• feste chemische Zusammensetzung;
• Stammung aus natürlichen Prozessen;
• Struktur aus kristallinem Material.

Mineraloide bestehen aus amorphem Material, dessen Atome keine geordnete Verteilung aufweisen.

Kristallisation und Bildungsmechanismen

Kristalle der Minerale entstehen durch Kristallisation. Die Mechanismen sind:

• chemische Fällung;
• Erstarrung: Bildung von Kristallen aus Magma, wenn es abkühlt und konsolidiert;
• Sublimation: Übergang von Gas zu Feststoff;
• Rekristallisation: Zunahme der Korngröße und Neuausrichtung der Minerale.

Eigenschaften der Minerale

• Dichte: Verhältnis von mineralischer Masse zu Volumen.
• Härte: Widerstand eines Minerals gegen das Verkratzen.
• Spaltbarkeit: Neigung bestimmter Minerale, beim Schlag leicht entlang bestimmter Ebenen zu brechen.
• Farbe: hängt von den lichtabsorbierenden oder -reflektierenden Bestandteilen des Minerals ab.
• Glanz: Eigenschaft einer mineralischen Oberfläche, Licht zu reflektieren.
• Diaphanität: Grad der Transparenz bzw. Durchsichtigkeit eines Minerals.

Gesteine (Roca) und Entstehung

Roca (span.: Gestein) ist eine Ansammlung von Mineralen in einem terrestrischen Umfeld, natürlich gebildet.

Gesteine lassen sich nach ihrer Entstehung in endogene (intern entstandene) und exogene (oberflächennahe) Prozesse gliedern.

Endogene Gesteine

Endogene Gesteine entstehen durch geologische Prozesse innerhalb der Geosphäre. Typen sind:

• Metamorphe Gesteine: Entstehen durch Metamorphose, also die Umwandlung vorhandener Minerale in Gesteinen infolge von Temperatur- und Druckänderungen.
• Magmatische Gesteine: Entstehen aus Magma.

Exogene (Sediment-)Gesteine

Exogene oder Sedimentgesteine entstehen durch äußere geologische Prozesse. Sedimentgesteine stammen aus der Umwandlung von Sedimenten; abgelagerte Sedimente bilden Schichten in Sedimentbecken.

Klassifikation von Sedimentgesteinen

• Detritisch: Durch die Ansammlung von Schutt entstehen Partikel und Fragmente, die durch die Erosion von Gesteinen an der Oberfläche gebildet werden. Beispiele: Konglomerate (grob), Sande und Sandsteine (mittel), Tone und Tonsteine (sehr fein).
• Nicht-klastisch (chemisch/biogen): Entstehen durch Ausfällung oder biogene Ablagerung. Beispiele: Kalkstein (durch biogene oder chemische Ausfällung), Dolomit (Calcium-Magnesium-Carbonat mit kristallinem Aufbau), Evaporite (gebildet bei starker Verdunstung von Wasser).

Festkörperprozesse der Metamorphose

Der Festkörperprozess der Metamorphose verändert bei hohen Temperaturen und großem Druck die Anordnung der Atome in Mineralen. Ursachen können sein:

• Wärme: Erzeugt durch hohe Temperaturen in der Nähe von Magma (Kontaktmetamorphose). In solchen Bereichen bildet sich oft eine aureolartige Zone metamorphen Gesteins.
• Regionale (dynamothermische) Metamorphose: Findet in großen Gebieten statt, typischerweise an Zusammenstößen von Lithosphärenplatten.

Klassifikation der Metamorphite:

• Nicht-foliierte: Beispiele sind Marmor und Quarzit.
• Foliierte: Beispiele sind Schiefer und Tonschiefer.

Magmatismus und Magma

Magma ist eine geschmolzene Masse aus mineralischen Kristallen, festen Bestandteilen und Gasen. Es kann aufgrund von Dichteunterschieden und Druckverhältnissen an die Oberfläche steigen. Im Laufe der Zeit kühlt Magma ab und bildet magmatische Gesteine.

• Verfestigung im Inneren (Plutonite): Kühlt Magma langsam in Tiefenzonen ab, entstehen große Kristalle; diese Gesteine nennt man Plutonite oder plutonische Gesteine.
• Auswurf an der Oberfläche (vulkanische Gesteine): Erreicht Magma die Oberfläche, verliert es schnell Gase und wird zu Lava; daraus entstehen vulkanische Gesteine.

Dynamik der Gesteine

Wichtige Prozesse der Gesteinsdynamik sind:

• Glyptogenese: Exogene geologische Prozesse durch die Einwirkung oberflächlicher geologischer Agenten, die Gesteine formen und verändern.
• Lithogenese: Prozesse, die die Bildung und die unterschiedlichen Arten von Gesteinen festlegen.
• Orogenese: Endogene geologische Prozesse, die Gebirgsketten bilden.