Die verborgene Geschichte der Erde
Was Gesteine uns verraten
Die verborgene Geschichte der Erde
1. Auflage: 2023
ISBN 978-3-258-08316-2
Alle Rechte vorbehalten.
Copyright © 2023 für die deutschsprachige Ausgabe: Haupt Verlag, Bern Jede Art der Vervielfältigung ohne Genehmigung des Verlages ist unzulässig.
Aus dem Englischen übersetzt von Claudia Arlinghaus, D-Münster, und Claudia Buchholtz, D-Rackwitz
Satz der deutschsprachigen Ausgabe: Die Werkstatt Medien-Produktion GmbH, D-Göttingen
Umschlag der deutschsprachigen Ausgabe: pooldesign, CH-Zürich
Die englischsprachige Originalausgabe erschien 2022 unter dem Titel How to Read a Rock. Our Planet’s Hidden Stories bei Smithsonian Books, USA
Copyright © 2022 UniPress Books Ltd, London
Gedruckt in der Tschechischen Republik
Diese Publikation ist in der Deutschen Nationalbibliografie verzeichnet. Mehr Informationen dazu finden Sie unter http://dnb.dnb.de.
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Jan ZalasiewiczDie verborgene Geschichte der Erde
Was Gesteine uns verraten
Aus dem Englischen von Claudia Arlinghaus und Claudia Buchholtz
Magmatisches Gestein
Sedimentgesteine und Fossilien
Gesteine, die uns Geschichten erzählen
Menschengemachtes Gestein
GESTEINE RICHTIG DEUTEN
GESTEIN: UNSERE LEBENSGRUNDLAGE
Von der Sonne sanft gewärmt, hält unsere Erde alles bereit, was für das Leben nötig ist – für uns Menschen ebenso wie für all die anderen Organismen, die unsere 4,6 Mrd. Jahre alte Erde jemals bevölkerten.
Das Kapitol
George Washington persönlich bestimmte den Stein, aus dem das Kapitol der Vereinigten Staaten errichtet wurde: einen 100 Mio. Jahre alten Sandstein, entstanden in einer Zeit, als noch Dinosaurier die Erde bevölkerten. Dieser Sandstein verwitterte allerdings sehr rasch, weshalb die Fassade heute mit widerstandsfähigerem Marmor aus Georgia verkleidet ist.
In welchem Umfang der Mensch dabei auf Gestein zurückgreift, ist besonders in unseren Stadtzentren sichtbar, wo unterschiedlichste Gesteinsarten die Fassaden schmücken, von Kalkstein über Sandstein bis hin zu Granittafeln. Das in und an unseren Gebäuden verbaute Glas wird aus Sand hergestellt. Den ebenfalls verbauten Stahl gewinnen wir aus gewaltigen eisenhaltigen Steinvorkommen, die größtenteils vor Jahrmilliarden gebildet wurden, als unser Planet eine seiner frühen Umwandlungen durchlief. Kupfer, Blei, Zink, Zinn und andere Metalle gewinnen wir aus unterschiedlichen Erzen; diese wiederum sind das Ergebnis komplexer Entstehungsprozesse, deren Vielfalt unseren Gesteinsplaneten einzigartig macht.
Die Energie, die uns gestattet, unsere Bauten zu errichten, zu heizen, in Betrieb zu halten und die hierfür notwendige Infrastruktur zu schaffen, haben ebenfalls auf die eine oder andere Weise ihren Ursprung im Gestein. Nicht nur gewinnen wir die fossilen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas aus Gesteinslagen, sondern die Kohle selbst ist Gestein. Auch das Uran, das wir für Kernenergie benötigen, stammt aus unterirdischen La-
gerstätten. Wollen wir Sonnenenergie nutzen, benötigen wir Solarzellen und für diese ebenfalls bestimmte Minerale, die aus Gestein gewonnen werden. Unsere Abhängigkeit ist ebenso absolut wie unauflöslich.
Genauso elementar ist sämtliches tierische Leben auf Gestein angewiesen. Unsere Nahrung wächst in Erdreich, das zu großen Teilen aus zersetztem Stein besteht und den Großteil der für diese Pflanzen nötigen Nährstoffe liefert. Wichtigster Kohlenstofflieferant für das Pflanzenwachstum ist das Kohlendioxid der Erdatmosphäre; dieses wurde, lange bevor es pflanzliches Leben gab, vom Gestein freigesetzt, in großem Maße bspw. durch Vulkanausbrüche. Tatsächlich stehen die Gesteine und das Kohlendioxid in einem komplexen Prozess miteinander im Austausch; dieser Kreislauf sorgte während des größten Teils der Erdgeschichte dafür, dass den Pflanzen immer die richtige Menge an CO₂ zur Verfügung stand. Zugleich verhindert das Kohlendioxid allzu große Klimaschwankungen – ein wichtiger stabilisierender Faktor, der allerdings durch unseren übermäßigen Ressourcenverbrauch heute bedroht ist.
Letztlich stammt auch das, woraus wir bestehen – Calcium, Kohlenstoff, Phosphor und all die anderen chemischen Elemente – ursprünglich aus Gestein.
Ebenso faszinierend sind die Gesteine selbst. Da wir nun endlich wissen, wie sie zu entschlüsseln sind, können wir ihnen die unterschiedlichsten Geschichten entlocken – über die Entstehung der Erde ebenso wie über die Prozesse, die heute auf ihr ablaufen. Diese im Gestein verborgenen Geheimnisse wollen wir im Folgenden ergründen.
Ein außergewöhnlicher Fels
Australiens Uluru – auch Ayers Rock genannt – besteht aus geschichtetem Sandstein; Lagen von Flusssand haben sich dazu verfestigt und wurden 100 Mio. Jahre später durch die Bewegungen der Erdoberfläche nahezu senkrecht aufgerichtet. Dass sie ihre Umgebung auch heute noch so hoch und steil überragen, ist darauf zurückzuführen, dass die Schichten ungewöhnlich wenige Risse aufweisen.
UNSERE ERDE: EIN HITZEGETRIEBENER GESTEINSPLANET
Im 19. Jh. stand die Wissenschaft vor einem Dilemma. Die zahlreichen langen Ahnenreihen irdischen Lebens, die durch Fossilien und gewaltige Sedimentschichten bezeugt waren, wurden von der jungen Disziplin der Geologie als Beweis für eine unvorstellbar lange Erdgeschichte gelesen. Die Physik hingegen errechnete aus dem Wärmeverlust der Erde, auf der bis heute flüssiges Gestein zur Oberfläche emporquillt, dass der Planet wesentlich jünger sein musste, und gestand ihm nur einige Dutzend Mio. Jahre zu.
Erst kurz vor der Wende zum 20. Jh. ließ sich dieser Widerspruch dank der Entdeckung der Radioaktivität auflösen. Es wurde klar, dass der radioaktive Zerfall verschiedener Minerale im Gestein durch die dabei freigesetzte Wärmeenergie das vollständige Auskühlen der Gesteinsschichten verhindert und die Erde bereits seit mehr als 4,5 Mrd. Jahren durch diesen Prozess als aktiven, energiereichen Planeten erhält.
Wärmeregulierung
An der Küste von Hawaii tritt glühendes Magma an die Oberfläche; dies ist eine Variante, wie sich die Erde des Hitzestaus in ihrem Inneren entledigt. Die ausgetretene Lava wird zu dunklem Basalt erkalten und das gewaltige Felsmassiv der Insel, das sich 10 km über den Meeresboden erhebt, weiter vergrößern.
Die Wärme im Inneren der Erde spüren wir in einem Bergwerk: Pro 100 m Höhenverlust steigt die Temperatur um 3 °C. Größtenteils ist diese Wärme eine Folge von Radioaktivität; ein geringer Teil allerdings ist aus der Frühgeschichte des Sonnensystems erhalten geblieben, als Asteroiden und Planetesimale in großer Zahl aufeinanderprallten und sich zu größeren Himmelskörpern verdichteten. Ein herausragendes Ereignis war die gewaltige Kollision der jungen Erde mit einem etwa marsgroßen Planeten, Theia genannt, bei der Teile des Mantels in den Orbit geschleudert wurden und schließlich den Erdmond bildeten. Der hierbei auf der Erde entstandene Magma-Ozean muss etwa 1000 km in die Tiefe gereicht haben. Und weil die Erde ein sehr großer Gesteinsplanet ist und Gestein ein sehr guter Wärmeisolator, blieb ein Teil dieser Hitze über Jahrmilliarden erhalten.
WÄRMEKRAFTMASCHINE ERDE
Die Hitze im Erdinneren wird in Vulkanen und in Erdbeben spürbar. Zugleich treibt sie die in einem gewaltigen räumlichen und zeitlichen Maßstab ablaufenden plattentektonischen Vorgänge der Erdkruste an. Die Bewegungen dieser Erdplatten verursachen die Kontinentalverschiebung und das Auffalten von Gebirgsketten dort, wo zwei Platten aufeinandertreffen. Die Plattentektonik ist für die Erde gewissermaßen unverzichtbar – nur so kann sie die Wärme abgeben, die kontinuierlich in ihrem Inneren entsteht. So zerstörerisch Vulkane und Erdbeben erscheinen mögen –tatsächlich ist die regelmäßige Wärmeabgabe, wie wir sie erleben, ein vergleichsweise sanfter Prozess. Bei unserem Nachbarplaneten Venus, der über keine Plattentektonik verfügt, spricht einiges für einen ganz anderen Ablauf: Hier staut sich die Hitze im Planeteninneren, bis sie sich in Form einer den gesamten Planeten umspannenden Magma-Eruption einen Weg bahnt. Etwa alle 500 Mio. Jahre wird die Oberfläche der Venus im Zuge einer solchen gewaltigen Wärmefreisetzung «runderneuert».
Je tiefer man ins Erdinnere vordringt, desto höher steigen die Temperaturen. Man sollte daher meinen, dass schon in recht geringer Tiefe verflüssigtes Gestein anzutreffen wäre. Doch ein ebenso kontinuierlich ansteigender Druck kompensiert den Temperaturanstieg, sodass der Großteil des Gesteins im festen Aggregatzustand verbleibt. Hitze und Druck konkurrieren quasi miteinander; in der Folge sind die tiefen Gesteinsschichten überwiegend fest und nur von geringen Mengen an Schmelze durchsetzt, bis in einer Tiefe von 2900 km der flüssige äußere Erdkern erreicht ist.
MAGMATISCHES GESTEIN
MAGMAINTRUSIONEN: GANGGESTEINE
Zu den augenfälligsten magmatischen Gesteinsformationen zählen die sogenannten Ganggesteine. Sie entstanden aus Magma, das einst in Rissen und Spalten im Erdmantel nahezu senkrecht emporstieg und erkaltete. Dabei macht es keinen Unterschied, ob die Schmelze den langen Weg vollständig hinter sich brachte, um sich schließlich als oberflächliches Lavafeld auszubreiten, oder bereits tief in der Erde in eine Sackgasse geriet, in der sie verblieb und erstarrte.
Magmatitwände
Magma, das einst in nahezu vertikalen Spalten aufstieg, erkaltete zu dunklen basaltischen Gesteinsgängen, die in scharfem Kontrast zum hellen Nebengestein stehen.
Die Freiräume, die Magma nutzt, sind durchweg durch tektonische Dehnung entstanden; dabei wird die Erdkruste wie eine Brotkruste auseinandergezogen, sodass sich im Gestein unzählige, nah beieinander liegende und nahezu parallele Risse öffnen, die dem Magma den Weg frei machen. Ist dieses Deckgestein nach Jahrmillionen durch Erosion abgetragen, liegt das die Risse ausfüllende magmatische Gestein frei. Treten diese Gesteinsgänge zahlreich auf, sprechen wir von einem Gangschwarm. An felsigen Küsten und anderen erdreich- und vegetationsfreien Orten sind sie eine prominente Erscheinung.
Besonders dort, wo das magmatische Gestein härter ist als das Nebengestein (die Schichten, in die das Magma einst eindrang), stellen solche Gesteinsgänge spektakuläre Landschaftsmerkmale dar. Erosionsanfälliges
Sedimentgestein etwa hinterlässt oft regelrechte Wände aus viel härterem Gestein, die bei beträchtlicher Länge oft nur 1 oder 2 m stark sind.
Bei näherer Betrachtung verrät solches Ganggestein einiges über seine Entstehung. Im Randbereich, wo die Schmelze Kontakt zum kühleren Nebengestein hatte, kühlte sie oft rascher aus, sodass die dort gebildeten Kristalle kleiner blieben als im mittleren Gangbereich. Zugleich wird das benachbarte Gestein in seinen Randbereichen durch die vom Magma abgegebene Hitze nicht selten klar erkennbar verändert, ja regelrecht verbacken; in der Geologie spricht man hier von Frittung. Um die Frage zu beantworten, wie tief unter der Oberfläche sich die Schmelze während des Intrusionsvorgangs befand, halten wir nach kleinen Blasen im magmatischen Gestein Ausschau. Sind welche zu sehen, hat der in Oberflächennähe geringere Druck bereits ein Ausgasen des Magmas gestattet. Sind keine Gashohlräume zu erkennen, dürfte sich das Magma tiefer befunden haben. Dies ist nur eines der Detektivspiele, denen man sich bei Ganggesteinen widmen kann.
Mancherorts weicht aufsteigendes Magma seitlich aus, in das Umgebungsgestein hinein. Dies geschieht normalerweise dann, wenn das auflagernde Gestein weniger dicht ist als die Schmelze und ein Anheben daher leichter ist als ein weiteres Aufsteigen. Auch mehr oder weniger horizontale Schwächezonen im vorhandenen Gestein, bspw. Grenzflächen zwischen dicken Sedimentgesteinsschichten, fördern derartiges Verhalten. Die dabei entstehenden magmatischen Gesteinsmassen bilden in diesem Fall sogenannte Lagergänge, die später als spektakuläre Klippen oder Plateaus die Landschaft prägen können – besonders dann, wenn sich das Magma beim Erhärten und Auskühlen zusammenzog und zu Lavasäulen zersprang, die oft wie gigantische Orgelpfeifen anmuten.
Magmatischer Lagergang
Dieser spektakuläre Lagergang im schottischen Edinburgh entstand, als basaltisches Magma unterirdisch zwischen mehr oder weniger waagerechte Gesteinsschichten drang. Deutlich ausgeprägt sind die Klüfte, die entstanden, als die heiße Basaltlava auskühlte.
MAGMA ERREICHT DIE OBERFLÄCHE: VULKANAUSBRÜCHE
Mitunter tritt Magma ruhig fließend an die Erdoberfläche, sodass der Mensch gefahrlos aus einiger Entfernung zusehen und das Schauspiel bewundern kann. In anderen Fällen bricht sich die Masse derart gewaltsam und rapide Bahn, dass nicht einmal 1000 km Abstand Sicherheit gewähren. Wie der Ablauf vonstattengeht, hängt überwiegend von der Beschaffenheit des Magmas ab.
Dünnflüssiges Magma gibt bereits während des Aufstiegs den größten Teil der in ihm gelösten Gase frei. Dies gilt etwa für die meisten basaltischen Magmen mit ihrem relativ hohen Eisen- und Magnesiumgehalt, dem ein relativ niedriger Gehalt an Siliziumdioxid entgegensteht. Erreicht solches Magma die Oberfläche, ist es fast vollständig entgast und tritt als Lava aus – zunächst weiß glühend, doch bald schon abkühlend, dunkler werdend und erhärtend. Solche Lavaströme werden gern in Naturdokumentationen im Fernsehen gezeigt. Mitunter kosten sie Menschen ihre Habe, eher selten das
Leichter Vulkanausbruch
Eine Eruption des Pu‘u ‚O‘o-Schlots auf Hawaiis Kilauea schleudert dünnflüssige basaltische Lava fontänenartig empor.
Leben; die größte Gefahr stellen bei solch einem Ausbruch potenziell giftige Vulkangase dar.
In SiO₂-reichem Magma hingegen verketten sich die Siliziumdioxid-Moleküle zu größeren Molekülen; die viskose Schmelze fließt langsamer und entlässt die Gasbläschen nicht. Diese verwandeln das zähe Magma in eine rasch an Volumen zunehmende, hochexplosive schaumige Masse, die sich beim Erreichen der Erdoberfläche in einem gewaltigen Vulkanausbruch entlädt – im Grunde eine nicht enden wollende Explosion, die so lange anhält, bis der Magmavorrat erschöpft ist, manchmal erst nach Stunden. Die aufgeschäumten Magmafetzen erhärten umgehend zu Bimsstein, um sogleich zu vulkanischer Asche zerrissen und von den aufsteigenden Gasen bis hoch in die Atmosphäre getragen zu werden. Ein solcher Vulkanausbruch ist ein katastrophales Naturereignis, das eine gesamte Region verwüsten kann. Alles ist in tiefste Finsternis getaucht, während es vom Himmel Stein und Asche regnet.
Unglück ereilt alle, die sich auf der Route eines dahinrasenden Gemischs aus heißen Gasen, Bims und Gestein befinden, das der Vulkanöffnung entströmt und sich – zu schwer, um in den Himmel aufzusteigen – ähnlich wie überkochende Milch hangabwärts wälzt. Dies ist der gefürchtete pyroklastische Strom, im Französischen als nuée ardente («brennende Wolke») bezeichnet, der jedem Leben ein Ende macht.
Weniger apokalyptisch verhält sich sehr zähflüssige Lava, die – ausreichend entgast und nahezu erstarrt – langsam und allmählich als Lavanadel aus einem Vulkanschlot herausgepresst wird. Die Schwerkraft lässt einen solchen, mitunter mehrere Hundert Meter hohen Steinpfeiler jedoch schon bald zusammenbrechen und als Trümmerlawine die Hänge des Vulkans herabrutschen.
VULKANISMUSARTEN UND ERUPTIONSTYPEN
Diese Darstellungen vermitteln einen Eindruck von den unterschiedlichen Formen des Vulkanismus auf unserem Planeten (nicht maßstabsgerecht).
Vulkanianische Eruption
Spalteneruption
Plinianische Eruption
Hawaiische Eruption
Peléanische Eruption
Strombolianische Eruption
SAND UND SANDSTEIN: DIE GESCHICHTE EINES SANDKORNS
In der Entstehung jedes einzelnen Sandkorns steckt die Geschichte einer Reise. Und jede Reise ist einzigartig. Dennoch haben die Trillionen von Einzelgeschichten manches gemeinsam, z. B. das Mineral, aus dem die meisten Sandkörnchen bestehen: Quarz.
Die Reise eines Sandkorns beginnt oft mit der Verwitterung und der Erosion eines magmatischen Gesteins wie Granit, der zum Großteil aus Feldspat besteht – dem tatsächlich auf der Erdoberfläche am häufigsten vorkommenden Mineral. Quarz macht hingegen üblicherweise nur einen kleineren Teil aus. Doch im Laufe der Verwitterung neigt Feldspat – besonders in heißem und feuchtem Klima – dazu, sich chemisch zu zersetzen. Seine Kristallstruktur verändert sich, das Ergebnis sind Tonminerale, die fortgespült werden und Schlamm bilden. Die Quarzkristalle im Granit halten solchen chemischen Angriffen viel eher stand. Wenn also das Gestein um sie herum zerfällt, werden sie als Quarzsandkörner freigesetzt. Dann werden sie von Wind und Wasser davongetragen, und hier und da türmen sie sich zu quarzreichen Sandschichten auf.
Sand besteht aber nicht nur aus Quarz. Besonders in trockenen Gegenden hält sich Feldspat lange genug, um einen Teil der Sandkörner zu bilden. Oft erkennt man sie daran, dass sie im Gegensatz zu den eher glasig wirkenden Quarzkörnern undurchsichtig erscheinen. Am Strand vulkanischer Inseln ist schwarzer Sand nicht ungewöhnlich, der aus unzähligen winzigen Partikeln erodierten Basaltgesteins besteht, ebenso Sand, dessen flaschengrüne Körner aus dem Mineral Olivin bestehen, oder sogar aus Glimmerpartikeln. Einige Arten von Kalkstein bestehen ebenfalls aus Körnern in Sandgröße (s. S. 92–95). Schaut man sich Sand unter dem Mikroskop an, entdeckt man mitunter noch allerhand eher seltene Bestandteile: Granat, Zirkon, Turmalin, Apatit und weitere Begleitminerale. Sie verhelfen dem Sand zu einem einzigartigen mineralischen «Fingerabdruck». Bei alten Sandsteinen können die Geologen anhand dieser Körner herausfinden, welche Art von Landschaft vor Jahrmillionen erodiert sein muss, um die Körner zu liefern, die nun im Sandstein stecken.
Sandkörner, die vom Wasser fortgetragen werden, nehmen genau wie Flusskiesel und Strandgerölle eine rundliche Form an, allerdings rollen sich ihre Kanten nicht so ohne Weiteres ab, weil sie viel leichter als Gerölle und die Zusammenstöße weniger kraftvoll sind, noch dazu, wenn Wasser sie abfedert. Daher findet man den Sand mit den rundesten Körnern in Sandwüsten, wo die Zusammenstöße, angetrieben durch die heftigen Wüstenwinde, viel wuchtiger ausfallen. Aus der Nähe betrachtet sind diese Körner nicht nur überaus rund, sondern haben durch die vielen Stöße auch eine mattierte Oberfläche.
Natürliche Sandsteinskulptur
Die Schichten dieses Sandsteins auf Animasola Island, einer kleinen Insel der Philippinen, widerspiegeln die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten, die bewirkten, dass die Sandkörner sortiert und in gröberen und feineren Schichten abgelagert wurden. Einige der Strömungen waren so stark, dass sie sogar größere Gerölle mit sich reißen konnten.
TEKTONISCH VERDICHTETER SCHLAMM:
WIE SCHIEFER ENTSTEHT
Wer heute ein Faltengebirge durchstreift, begegnet Gesteinen, die aus verschiedenen Bereichen seines uralten Inneren stammen – aus großer Tiefe nach oben gehoben und freigelegt, als darüberliegende Generationen von Gebirgen durch Erosion abgetragen wurden. Viele dieser «exhumierten» alten Gesteine sind metamorphe Gesteine, die ursprünglich magmatische oder Sedimentgesteine waren und durch Hitze und Druck verändert wurden.
An den Rändern eines Gebirges ist das ursprüngliche Gestein zwar nicht bis zur Unkenntlichkeit verändert, wurde aber dennoch in ein anderes Gestein umgewandelt. Bestes Beispiel hierfür ist Schiefer. Ursprünglich war er Schlamm auf dem Meeresboden, lag unter darüberliegenden Schichten begraben und wurde unter ihrem Gewicht zu Tonstein zusammengepresst. Als dieser dann zwischen zwei kollidierende tektonische Platten geriet, die gerade dabei waren, ein Gebirge aufzufalten, wurde er gnadenlos zusammengequetscht zu riesigen Knitterfalten.
Findet diese Knitterfaltung in einer Tiefe von mehr als 8 km statt, wo die Temperatur bei 200 °C oder höher liegt, verändert sich die Textur des Gesteins langsam, aber grundlegend. Die winzigen plättchenförmigen Tonminerale im Gestein beginnen, sich zu verwandeln. Noch mikroskopisch klein, verändern sie ihre Ausrichtung bzw. Orientierung und legen sich angesichts des neuerlich verspürten, schraubstockartigen Drucks von der Seite her flach aneinander. Das Gestein spaltet nun nicht mehr entlang seinen ursprünglichen Lagen, sondern meist in einem recht steilen Winkel dazu, eben parallel zu jener neuen Ausrichtung. Es ist zu Tonschiefer geworden.
Die meisten in der Natur anstehenden Tonsteine enthalten schluffige oder sandige Schichten. Die rauen, sandigen Schichten bilden jedoch einen Kontrast zu den schieferglatten Spaltflächen und sind somit hervorragende Zeugen für die Geschichte des Gesteins. Da ihnen die plättchenförmigen Minerale fehlen, lassen sie sich zwar nicht sauber spalten, aber durch die Rekristallisation der Quarzkörner ist ein dicht gepackter, sehr widerstandsfähiger Quarzit entstanden.
Bei der Entstehung von Schiefer finden oft auch noch andere Veränderungen statt. Enthält der Schlamm Eisensulfide, rekristallisieren diese im Schiefer mitunter zu großen kubischen Pyritkristallen, im Volksmund auch als Katzengold bezeichnet. Bei frisch gebrochenem Gestein fallen sie durch ihre metallisch goldene Farbe auf. Wenn das Gestein verwittert, zerfällt das Pyrit und hinterlässt auffällige kubische Löcher im Gestein. Das sieht meist ein wenig surreal aus – ist aber tatsächlich rein natürlichen Ursprungs.
Schiefer –umgewandelter
Tonstein
Dieses Gestein spaltet sich entlang unzähliger parallel zueinander verlaufender Schieferflächen. Die Schieferung entstand, als das Gestein tektonisch zusammengepresst wurde. Ebenfalls, allerdings weniger deutlich, sind Spuren der ursprünglichen Schichtung zu erkennen, und zwar im steilen Winkel zu den Schieferflächen, wo sich die Form einer tektonischen Falte andeutet.
DIE ENTSTEHUNG VON SCHIEFER
Wenn Tonsteinschichten, die von anderem Gestein überdeckt sind (deren Auflast zur Erhöhung des Drucks beiträgt), tektonisch bedingt seitlich zusammengepresst werden, falten sie sich auf, und dann formen sich die blättchenartigen Tonminerale um und ordnen sich neu an, nämlich senkrecht zur Richtung, aus welcher der Druck kommt. Quer zur Schichtung kommt es also zur Schieferung. Daher die Spaltrichtung von Schiefer.
Glattschieferung
WAS HITZE BEWIRKT: FRITTUNG DURCH MAGMA
Die Hitze von Magma, die mehr als 1000 °C betragen kann, wirkt sich auf unterschiedliche Weise auf Gestein aus, sei es nun an der Erdoberfläche oder tief unten im Inneren der Erdkruste.
Sich ausbreitende Basaltlava verbackt den Boden, über den sie fließt, und verbrennt zudem darin befindliche organische Stoffe. Geologen sagen, das Sediment wird metamorph überprägt bzw. gefrittet, wobei es nicht nur verdichtet und gehärtet wird, sondern oft auch eine ziegelrote Färbung annimmt, eben wie gebrannter Ton. Im Boden bilden sich mitunter sogar vertikale säulenförmige Klüfte, die wie kleine Varianten der spektakulären Basaltsäulen aussehen.
Wenn Magma mit Gestein in Berührung kommt, wird auch dieses oft verbacken – gefrittet – und gehärtet. Wenn das Gestein hingegen mürbe ist – beispielsweise weicher und vor allem feuchter Sand- oder Tonstein –, lässt die starke Hitze das Wasser mit einem Schlag verdampfen, das Gestein zerspringt und mischt sich mit Magmafetzen. Während sich das vorrückende Magma sozusagen per Dampf immer weiter ins Gestein sprengt, bildet das entstehende Gemisch oft dicke Schichten. Wenn diese abkühlen und fest werden, entsteht ein Gestein namens Peperit (die Geologen, die ihm den Namen gaben, meinten, es erinnere sie an schwarzen Pfeffer).
Weiter unten bilden sich neben großen Magmamassen andere Arten von Gestein, die schließlich zu Granit oder Gabbroplutonen erstarren. In diesem Falle erfolgt die Abkühlung sehr langsam, über viele Jahrtausende hinweg, wodurch sich durch Kontaktmetamorphose viele unterschiedliche neue Minerale bilden können.
Welche Minerale sich dabei bilden, hängt davon ab, welcher Art die Gesteine sind, die er-
hitzt werden. Wenn Granitmagma auf Schichten aus dunklem, kohlenstoffreichem Tonstein trifft, kann sich im Gestein ein sehr charakteristisches Mineral bilden, das Aluminiumsilikat Chiastolith. Es besteht aus weißen Kristallen in Größe und Form eines Streichholzes, die, wenn man sie zerbricht, einen im Schnitt kreuzförmigen, dunklen Einschluss aufweisen, bestehend aus Kohlenstoffpartikeln, die sich im Inneren des Kristalls sammelten, während dieser wuchs. Bei längerer Erhitzung rekristallisiert meist der gesamte Tonstein zu einem sehr dichten, festen Gestein namens Hornfels.
Dringt eine Granitintrusion von unten in Kalkstein ein, kann sich Skarn bilden, dessen Minerale die chemische Zusammensetzung von beiden Gesteinen, Kalkstein und Granit, widerspiegeln. Aufgrund der heißen, den sich abkühlenden Granit umspülenden hydrothermalen Lösungen reichern sich auch oft wertvolle Metalle wie Zinn, Kupfer, Gold und Nickel im Skarn an – und dann ist es an den Geologen, deren Lagerstätten aufzuspüren.
UMWANDLUNGEN DURCH KONTAKTMETAMORPHOSE
Welches Gestein bei der thermischen Überprägung, der sog. Frittung, entsteht, hängt einerseits von der Temperatur und dem Ausgangsgestein ab, das mit Magma in Kontakt kommt, und andererseits von der Größe und der Temperatur des Magmas selbst.
t Frittung durch Lava Thermisch überprägtes, also gefrittetes und dadurch rötlich verfärbtes, zwischen zwei Schichten aus Basaltlava eingebettetes Erdreich – fotografiert an der Interstate 17 bei Flagstaff in Arizona. Die Lava war ca. 1100 °C heiß, als sie sich hier über den Boden ergoss. Aufgrund dieser hohen Temperatur trocknete die Lava den Boden aus, und es bildeten sich diese auffälligen säulenförmigen Klüfte.
u Wenn Magma auf feuchtes Gestein trifft Als vor über 2 Mrd. Jahren dort, wo heute die kanadische Provinz Ontario liegt, Magma in wasserdurchtränktes Gestein eindrang, wurde es vom dabei entstehenden Wasserdampf gesprengt . Aus den Fragmenten entstand dieses Peperit genannte Gestein.
HEISSE WÄSSER UNTER DER ERDE: WIE MINERALGÄNGE UND ADERN IM GESTEIN ENTSTEHEN
Die Erde verfügt über erstaunliche Erzlagerstätten. Dieser Reichtum kommt nicht von ungefähr. Zur Rezeptur gehört eine breite Vielfalt an Gesteinen, die Hitze im Inneren der Erde – einschließlich der Magmakammern und Vulkane, die wie eine Art örtlich begrenzte Wärmekraftmaschinen wirken – und jede Menge Wasser, welches das heiße Gestein in der Tiefe durchströmt.
Dieses Phänomen äußert sich am häufigsten in Form weißer Adern im Gestein – Mineralgänge, die typischerweise aus Quarz bestehen und in felsiger Landschaft oft Felswände und Klippen durchziehen. Einfach gesagt: Sie bilden sich, weil in der Tiefe Gesteine erhitzt werden wie in einem Schmortopf – nach ganz unterschiedlichen Rezepturen im Übrigen. Eines der einfachsten Rezepte verlangt nach einer Masse aus schlammigen Schichten, kilometerdick bedeckt von anderen Schichten und gerne auch im Rahmen einer Gebirgsbildung zusammengepresst und somit vorab in Tonschiefer umgewandelt (s. S. 102–103). Beim Zusammenpressen wird das Gestein ausgequetscht, und das Porenwasser – sog. hydrothermale Lösungen – wird mitsamt all der gelösten Minerale einschließlich gelöstem Siliziumdioxid ausgetrieben. Diese hydrothermalen Wässer steigen in Gesteinsregionen mit geringerer Hitze und Druck auf und dringen dort in Risse und Spalten ein. Hier kristallisiert das Siliziumdioxid zu Quarz aus, der oft milchig weiß ist, weil unzählige Gasblasen in den sich bildenden Kristallen eingeschlossen sind. Aufgrund von Undichtigkeiten und plötzlichem Druckabfall neigen diese Lösungen zum Sieden, und bei derartigen Siedevorgängen bilden sich viele Minerale.
Die heißen, aus dem Gestein gepressten Lösungen führen neben Siliziumdioxid auch Metalle wie Barium, Kupfer, Blei, Zink, Zinn und Gold mit sich, da die ursprünglichen Schlämme solche Elemente in geringer Konzentration enthielten. In manchen Mineralgängen fällen sie als Kristalle aus oder reichern sich als Schichten metallischer Minerale wie Baryt (Schwerspat), Chalkopyrit (Kupferkies), Galenit (Bleiglanz) und Sphalerit (Zinkblende) an, während Gold nur gediegen vorliegt in Form von Kristallen oder Nuggets.
Auch Vulkane und unterirdische Magmakammern «kochen ihr Süppchen», um im Bild mit dem Schmortopf zu bleiben, allerdings auf etwas andere Weise. Aufgrund der Wärme drücken sich die stark mineralhaltigen Lösungen in Adern durch das Gestein nach oben und treten an der Oberfläche als Thermalquellen und Geisire aus. Und während diese heißen Lösungen aufsteigen, werden kalte, vom Regen gespeiste Wässer von der Oberfläche in tiefer gelegene Regionen des Vulkans gezogen, wo sie nun ihrerseits erhitzt werden, aufsteigen und dabei Minerale mit sich nehmen.
Mineralische Lösungen erreichen die Oberfläche
Wo heiße, stark mineralhaltige Lösungen aus großer Tiefe bis zur Erdoberfläche heraufdringen, bilden sich oft spektakuläre heiße Quellen wie hier im isländischen Geothermalgebiet Hverir (Hverarönd). Auch unter derartigen Umständen lagern sich meist Minerale ab.
STICHWORTVERZEICHNIS
A
‘A‘ā-Lava 58
Acasta-Gneis 124 f.
Achondrit 185
Afrikanischer Grabenbruch 107, 118
Alter (von Gesteinen) 11–16, 49, 96 f.
Aluminium 31, 44, 159, 185
Ammonit 97, 141
Amphibol 31, 46, 49, 105
Amphibolit 105
Anden 101, 109
Anorthit 190
Anorthosit 190 f., 193
Antarktika/Antarktis 148 f., 150, 152 f., 168 f., 185
anthropogen modifizierter
Boden 179
Apatit 49, 82, 95
Apollo-Missionen 191
Aragonit 92 f., 170
Archaeocyathiden 135
Archaikum 125–129
Arizona 12, 37, 51, 101, 113, 146
Asthenosphäre 27, 29
Atmosphäre 130 f.
Atoll 93, 134
Atombombentests 177
Australien 23, 48, 125, 128 f., 130, 186
B
Banded Iron Formations 130
Bändereisenerz 130
Basalt 28, 50 f., 54, 58, 60 f., 105, 108, 112
Archaikum 127
Io 200 Mars 197
Merkur 193
Mond 191
ozeanische Kruste 107
schwarzer Sand 82
Beachrock 8, 78, 173, 180
Belemnit 97
Bergsturz 70 f., siehe auch Gerölllawine
Bergwerk siehe Mine
Beton 160 ff., 177 f.
Bims 54, 62–65
Bingham Canyon (Utah) 156
Bioturbation 133, 176
Blauschiefer 101
Blei 153
Blockgeröll siehe Gerölle
Blocklava 58
Bohrloch, Bohrung 26, 177
Bonebed 95, 133
Bornitrid 159
braided river 138
Brekzie 79, 81, 146, 177, 191
Brücke der Götter 71
Buckland, William 15 f
Büßereis 207
C
Calcit 30, 78 f., 92 ff.
Calciumcarbonat 30, 72, 78, 92 ff., 133, 165, 170 f.
Calciumphosphat 49, 95, 133
Caldera 57, 63, 197
Callisto 202 f.
Caloris-Becken 193
Calthemit 177
Central Park (New York) 178 f.
Challenger-Tief (Marianengraben) 108
chemische Verwitterung 71, 86 f.
Chert 94 f., 129
Chiastolith 112
Chondren 184 f.
Chondrite 184 f., 209
Clavius (Mondkrater) 188
Coccolith 94
Columbia River 60, 71
Cooksonia 142
Coronae 194 f.
Curiosity (Mars-Rover) 197
Daimonelix 176
Dämonenschrauben 176
Darwin, Charles 93, 134
Davemaoit 67
Death Valley 79, 120, 121
Deep-Impact-Raumsonde 211
Delta, Mündungsdelta 75 ff., 175
Deponie 179
Devon 135, 143
Diamant 10, 26, 66 f., 156
Diatomeen 94
Dinosaurier 15, 95, 147, 149, 208
Diorit 48
Diskontinuität 26, 141
Diskordanz 141
Dolomit 30
Drachenhaut (Eisklingen) 207
Drucklösung 79
Düne 33, 38 f., 84 f., 136 f., 189, 198, 204 f., 207
Durchkreuzungszwilling 105
Einsprengling 47, 50
Eisbohrkern 152 f.
Eisen 88 f., 130, 181, 209
Merkur 192
Meteorit 184 f.
Oxid 78, 130 f., 199
Sulfid 102
Ziegel 165
Eisklingen 207
Eiszeit (Glazial, Kaltzeit) 140, 163, 179
Eiszeitalter 73, 143, 148, 150 f., 153
Ejekta 186
Energie(quelle) 18 f., 22 ff., 166–169, 177; siehe auch fossiler Brennstoff
Erdbeben 25, 27 f., 90, 110 f., 118, 157
Erderwärmung 18 f., 61, 135, 144, 148 f., 160, 169, 171
Beton 160
Meteoriten 186
siehe auch Klima; Klimawandel
Erdöl 18, 19, 23, 144, 166 ff., 172, 177
Erdrutsch 70 f.; siehe auch Gerölllawine
Erdwärme 24 f.
Erosion 70 f., 76, 80, 82, 140, 151, 175
Erstarrungsgestein 10, 34, 44, 202, 212; siehe auch magmatisches
Gestein
Europa (Jupitermond) 152, 202 f
Everglades (Florida) 167
Exoplanet 212
F
Faltung 116 f., 118
Feldspat 31, 32, 48 f., 71, 82, 105, 190, 197
Felsblock 80
Feuerstein 95, 149, 181
fiamme 65
Flugasche 163
Fluss 9, 11, 32, 74–77, 81, 143, 174
braided river 138
Columbia River 60, 71
Eingriff des Menschen 174 f.
Flusskiesel siehe Gerölle
Gletscherfluss 151
Mars 199
Mississippi 76, 139
Sand 162 f.
Schwemmebene 40, 76, 139, 163, 174 f., 179
Sedimenttransport und -verteilung 34, 40, 71, 74–77, 82, 138 f.
Titan (Saturnmond) 204
«unter» dem Meer 139
verwilderter Fluss 138
Flutbasalt 60 f.
fossile Luft 153, 168 f.
fossiler Brennstoff 18, 23, 144, 148, 166–170; siehe auch Kohle;
Erdöl
Fossilien 6, 9, 12, 15, 68–97, 132 f.
Altersbestimmung von Gestein 96 f.
Apatit 95
Calcit 78
Höhlen 73
marine Fossilien im Gebirge 100
Mars 185
Muschelkalke 92
Pflanzen 133, 142
Riffe 93
Siliziumdioxid 78
Technofossilien 180 f. in Ton- und Schluffstein 89
Frittung 53, 112 f
Fujiyama (Japan) 57
Fulgurit 137
G
Gabbro 46, 48 ff., 112
Gale-Krater 197
Ganggestein 52 f., 107 Gebäude
Baumaterial 16, 22
Standsicherheit 18
siehe auch menschengemachtes
Gestein
Gebirge 40, 114
Anden 101, 109
Death Valley 79, 120, 121
Diskordanz 141
Faltung 116 f.
Faltengebirgskette, -gürtel 9 f., 95, 101 f., 104 f.
marine Fossilien 100
Rocky Mountains 120
Geländekartierung 40
Geländestufe 41, 121
geologische Zeitskala 15 f
Gerölle 36, 40 f., 74 ff., 78, 80–83, 95, 138
Geröllhalde 81
Gerölllawine 80; siehe auch Bergsturz
Geschiebe 150 f.
Gesteinskreislauf 33 ff., 105
Gesteinsschutt siehe Geröllhalde
Giant’s Causeway (Nordirland) 60
Gips 73, 137, 160
Glas 22, 47, 178, 181
Gletscher 36, 40, 71, 150 f.
Schmelzwasser 151, 163
Glimmer 31 f., 49, 82, 104 f.
Glimmerschiefer 33, 104 f.
Gneis 33, 104 f.
Acasta-Gneis 124 f.
Gold 26, 112, 114, 156, 176
Gotland (Schweden) 92
Graben 121
Grabenbruch, Großer Afrikanischer 107, 118
Grabspuren/-gänge 176 f.
Granat 82, 104 f., 159
Grand Canyon 12, 15, 101
Granit 32, 46 f., 48 ff., 81, 105, 112, 117 f.
Archaikum 127
Mineralader/-gang 158
Graphit 189, 193
Graptolithen 97
Grönland 125, 150, 152 f., 169
Grünsteingürtel 125, 127
H
Hadaikum 124 f.
Hämatit 165, 199
Hawaii 24, 54, 56, 58, 72, 107, 196
Hawaiische Eruption 55
Hayabusa-Raumsonde 208 f.
Höhlen 72 f.
Höhlensinter 73
Hornfels 112
Hornstein 95
Hubble-Weltraumteleskop 212
Hutton, James 101, 141
I
Iapetus-Ozean 145
Ignimbrit 64 f., 81
Impaktbrekzie 146 f.
Indien 60, 109, 175
industrielle Revolution 18, 156, 160, 170
Intrusivgestein 46
Io 200 f.
Iridium 147
Island 9, 28, 55, 107, 114, 138
Isua-Grünsteingürtel 125 (25413) Itokawa 209
J Jack Hills (Australien) 125
Java 64
Jupiter 189, 200, 202, 208
Jura (Zeitalter) 15 f., 136, 141
K
Kalium 191
Kalkstein 82, 92 ff., 105, 112, 118, 149, 165
Beton 160
Höhle 72 f.
Riff 134
Versauerung der Meere 170 f.
kambrische (Arten-)Explosion 96, 132, 176
Kambrium 15, 94, 96, 132 f., 135, 176
Kanada 51, 77, 113, 124 f.
Känozoikum 97
Karbon 143, 166
Karst 72 f.
Keramik 165
Kies 162
Abbau 156
Beton 160
Gletscherschmelzwasser 151
Kiesel(steine) siehe Gerölle
Kimberlitausbruch 26, 66 f
Kissenlava 58, 107
Klasten 80
Klima, globales
Abkühlung 88 f., 143, 145
Erwärmung siehe Erderwärmung
Klimawandel 93, 148
Reef Gaps 135
siehe auch Klima, globales
Kohle 18, 23, 143, 149, 157, 166 f., 174
Kohlendioxid 18 f., 23, 34, 44, 66, 87, 148 f., 167–170
Beton 160
chemische Verwitterung 71
fossile Luft 153
Mars 198 f.
Venus 194 f.
Kohlenwasserstoff 166 f., 204
Kola-Halbinsel (Russland) 26, 177
Komatiit 126, 193
Komet 189, 210 f.
Konglomerat 32, 78, 81, 160
Koprolith 95
Korallen 93, 133 ff., 173
Körperfossil 180
KREEP-Gestein 191
Kreide (Gestein) 90, 94 f., 144, 148 f., 151
Kreide (Zeitalter) 94, 101, 135, 144, 149, 151
Kreislauf der Gesteine 33 ff., 105
Krotzen 56
künstliches (menschengemachtes)
Gestein 16
Kunststoff 172 f., 179, 181
Kupfermine 156
Küstenlinie 140 f.
L
Lagergang 53
Lava
Höhle 72
Komatiit 126, 193
Mond 191
Röhre 72
See 201
Strom 54, 57–61, 70, 165
Venus 194 f.
Leonardo da Vinci 100
Lithosphäre 27, 29
Lithosphärenplatten 29, 101, 105, 106 ff.
Loki Patera 201
London 177, 179
Longarone (Italien) 70
Lupe 39
Magma 9 ff., 24 ff., 28, 32, 42–67, 101, 105, 165
Gesteinsbildung am Ozeanboden 106
Gesteinskreislauf 34
Hitzewirkung 112 ff.
Io 200 f.
Mars 196
Mond 190 f.
Wärmeschlot 127
magmatisches Gestein 10, 32 ff., 44, 48, 51 f., 82
Mars 196
Tiefengestein 46 f.
Zersetzung 71
siehe auch Magma
Magmatismus 60, 158
Magnesium 31, 44, 193
Malachit 159
Manteldiapir 107, 127
Mantel-Plume 61, 107, 127, 194, 196
Marianengraben 108 f.
Marmor 22, 105
Mars 86, 87, 139, 184 f., 189, 196–199, 208
Martinique 64
Massenaussterben 61, 144, 147
Mauna Loa 56, 196
Meeresspiegel 94, 101, 140 f., 148, 169, 175
menschengemachtes Gestein 37, 154–181
Merkur 188, 192 f
Mesozoikum 97
Messenger-Raumsonde 192 f.
Messinische Salinitätskrise 137
Metall 16, 18, 112, 114, 159, 209
metamorphes Gestein 10, 33 f., 98–121
Meteorit 124, 146 f., 158, 184–189, 191, 209
Mars 185
Merkur 193
Venus 195
Meteoroid 209
Methanhydrat 206 f.
Mexiko 147, 159
Migmatit 104 f.
Mikroben 96, 125, 128 f
Mars 198
Sauerstoffkatastrophe 131
Stromatolith 128 f.
Mikroplastik 172 f.
Mikroskop 39
Mine 24, 26, 156 f., 176
tiefste 156
Mineral 8, 10, 15, 30–34, 131
Ader und Mineralgang 114 f., 158
Asteroid 209
Flusssediment 175
frühe Erde 125
mineralischer Fingerabdruck von Sand 82
natürlicher und synthetischer
Ursprung 158 f.
Zersetzung 71
Miozän 137, 146
Mississippi 139
Mündungsdelta 76
Mittelmeer 30, 137, 145
mittelozeanischer Rücken 28, 58, 106 f.
Moho 26
Mond 24, 34, 70, 86, 146, 184 f., 188, 190 f.
monomineralisches Gestein 32
Mont Pelé 64
Mount Everest 100
Mullit 165
Navajo-Sandstein 136
New-Horizons-Raumsonde 206
Nördlinger Ries 146 f
nuée ardente siehe pyroklastischer Strom
Nummulit 97
Obsidian 32, 47
Olivin 31, 51, 71, 82, 185, 190, 197, 209
Olympus Mons 196 f
Ooid 93 f.
oolitischer Kalkstein 93 f
Oortsche Wolke 211
opalartiges Siliziumdioxid 95
Ophiolith 145
Oregon 71, 94, 131
Ortelius, Abraham 29
Ozean
anoxisches Ereignis 144
Exoplanet 212
Flusssediment 139
Meeresspiegel 94, 101, 140 f., 148, 169, 175
Mikroplastik173
Mittelmeer 30, 137, 145
Rotes Meer 107
Salz 12, 30, 33 f., 92, 137
Sterben 144 f.
Versauerung 61, 93, 149, 170 f.
Ozeanboden 28, 90 f., 94, 106
Gebirgskette 106
mittelozeanischer Rücken 28, 58, 106 f.
Tiefseeschlick und Eiszeiten 151
Gesteinskreislauf 34
Kollision 108 f., 116 f., 145
Ozeansterben 145
Subduktion 28, 66, 108 f., 145 tektonische Brekzie 81
Plinianische Eruption 55, 63
Pluto 189, 206 f., 208
Plutonit 45, 46 f
polymineralisches Gestein 32
Porphyr 47
Portland-Zement 160
Pyrit 102, 104, 131
pyroklastischer Strom 54, 64 f
Pyroplastik 173
Pyroxen 31, 49, 185, 190, 197, 209
Q
Quarz 31 f., 34, 46, 48 f., 71, 79, 81 f., 94 f., 104 f., 114, 130, 158
Quarzit 102, 160
Sandbank 75
schwarzer Sand 82
Ziegel 164
siehe auch Wüste; Sandstein
Sander 163
Sandstein 8-11, 41, 82 f., 118
äolischer Sandstein 82
Jack Hills (Australien) 125
Suspensionsstrom 90
Saturn 189, 204
Sauerstoff 130 f., 144 f., 158, 174
Sauerstoffkatastrophe 131
säulenförmige Klüftung 53, 60
Schiefer 33, 81, 102 f., 114, 117
Schildvulkan 56, 194, 196
Schlamm 74 f., 86–89, 105
Lawine 33
Lehmziegel 164
Schieferbildung 102 f.
Schluffstein siehe Ton- und Schluffstein
P
Pāhoehoe-Lava 58, 61
Pancake-Vulkan 194
Pantheon Fossae 193
Patera 200
Pazifischer Feuerring 28, 109
Pegmatit 46, 49, 158
Peléanische Eruption 55
Penitentes 207
Peperit 112 f.
Peridotit 51
Perm 144
Perm-Trias-Ereignis 144
Pflanzen 23, 142 f., 174
fossile 133, 142
Phanerozoikum 96 f., 133
Philippinen 82, 108 f.
Phosphat 49, 95, 133
Phosphor 23, 191
Phyllit 104
Planet 38, 182–213
einzelne Planeten siehe dort
frei fliegender 212
Plankton 88, 94, 149, 170 f.
Plastiglomerat 173
Plastik siehe Kunststoff
Plattentektonik 12, 25 f., 28 f., 33, 66, 70, 76, 98–121, 140
Archaikum 126 f.
Aneinandervorbeigleiten 110 f.
Auseinanderdriften 106 f.
R
Radioaktivität 15 f., 24, 44, 49, 96, 126, 177
Radiokarbon-Datierung 16
Radiolarien 94
radiometrische Datierung 16
Red Beds 131
Rhyolit 32
Riff 93 f., 133 ff., 173
Ringwoodit 67
Rocky Mountains 120
Rosasit 159
Rost 131, 181
Rotes Meer 107, 134
Rotsediment 131
Rücken, mittelozeanischer 28, 58, 106 f.
Rudisten 135
Ruschelzone 118
Ryugu 208 f.
S
Salz 12, 30, 33 f., 71, 92, 137, 177
San-Andreas-Verwerfung 28 f., 110 f., 118
Sand 11, 33, 82 f., 131, 162 f.
Abbau 156
Beton 160, 162 f.
Diebstahl 163
Düne 84 f., 136 f., 189, 204
Gletscherschmelzwasser 151
Rippel 84–5
Schmelztuff (Tuff verschweißt) 65
Schrägschichtung 85, 136
Schuttdecke 179
Schwarzpelit 165, 167
Schwarzschiefer siehe Schwarzpelit
Schwemmebene 40, 76, 139, 163, 174 f., 179
Schwerkraft 33, 54, 70, 74 f., 116 f.
gewellte Schichten durch ~ 116 f.
Sedimentation durch ~ (Suspensionsstrom) 91, 139
Sediment 11, 33, 74, 78–81
Drucklösung 79
Gesteinskreislauf 34
Schwemmebene 40
Talsperre, Staudamm 175
Transport und Verteilung durch Flüsse 34, 40, 71, 74–77, 82, 138 f.
siehe auch Sand; Sedimentgestein
Sedimentgestein 10, 33 f., 68–97
Bioturbation 133
Ganggestein 53
Isua-Grünsteingürtel125
Kunststoff 172 f.
seismische Wellen 26 f
seltene Erden 19, 191
Shark Bay (Australien) 128 f
Shoemaker-Levy 9 189
Sibirischer Trapp 60
Silikat 30 f., 86 f.
Silizium 30 f., 44, 159
Siliziumdioxid 78 f., 94 f., 108, 114, 129, 137
Sinterfahne 73
Skarn 112
Sonnenenergie 23
Spalteneruption 55
Speläothem 72
Spinifexgefüge 126
Spurenfossil 180
Sputnik Planitia 206
Saint-Pierre (Martinique) 64
Stadt und Gestein 36 f., 178 f.; siehe auch menschengemachtes
Gestein
Stalagmit 72 f.
Stalaktit 72 f.
Staudamm/-see 71, 174 f.
Staurolith 105
Steinbruch 156 f., 176
Steinsalz 30, 33, 92, 118; siehe auch
Salz
Stickstoffeis 206 f.
Strand 33, 81
Dünen und Rippeln 84 f
schwarzer Sand 82
Strandgerölle siehe Gerölle
stratigraphisches Grundgesetz 15
Strelley Pools (Australien) 128 f
Stricklava 58 f.
Stromatolith 96, 128 f
Strombolianische Eruption 55
Stufenfläche 41, 121
Stufenstirn 41, 121
Subduktion 28, 108 f., 145
Suevit 147
Suspensionsstrom 90 f., 139
Talaue siehe Schwemmebene
Talsperre 174 f.
Technofossil 180 f.
Tektonik siehe Plattentektonik
tektonische Brekzie 81
Tempel 1 211
Tethys 145
Tharsis-Rücken 196
Theia 24, 190
Tiefengestein 46 f.
Tiere 132 f., 142 f. 166, 176
Tillit 150 f.
Titan (Gestein) 46, 152
Titan (Saturnmond) 204 f
Ton 10, 34, 67, 71, 74 f., 78 f., 86 f., 102, 111
Ton und Schluff siehe Schlamm
Ton- und Schluffstein 33, 41, 66, 88 f., 90 f., 102–105, 117 f., 141, 162
Beton 160 ff.
Farbe 88 f.
Hitze und Frittung 112 f.
Perm-Trias-Ereignis 144
Schieferbildung 102 f.
Schwarzpelit 165, 167
Suspensionsstrom 90
Ziegel 164 f.
Topografie 40 f.
Trapp 60 f.
Treibhauseffekt 89, 169; siehe auch Erderwärmung
Trilobit 15, 97, 132
Turbidit 90 f., 139
Tycho 188, 191
Überschiebung 118 f.
Überschwemmung 151
Uluru 23
Uran 16, 18, 22, 49
Venus 25, 86, 87, 188, 194 ff., 197, 198, 212
Versteinerung siehe Fossil
Verwerfung 28 f., 110 f., 118 f., 121
Verwitterung 33 f., 38, 49, 70 f., 82, 92
chemische 34, 49, 71, 86 f.
Venus 195
Vredefort-Krater (Südafrika) 186
Vulkan 9 f., 23, 24 f., 28, 70, 80 f., 107, 109, 114
Anatomie 45
Arten und Eruptionstypen 55 ff
Ascheschicht 62–65
Atoll 93, 134
Ausbruch 54 f.
Diamanten- 66 f.
Eis 153
Exoplanet 212
größter (im Sonnensystem) 197
Io 200 f.
Mars 196 f.
Merkur 193
Mond 191
Schlot 66 f., 127, 156
Topographie 41
Venus 194 f.
siehe auch Magma
Vulkanasche 62, 153, 160, 200 f.
Ascheregen 62 f., 64 f.
Aschestrom 64 f.
Asteroid 146 f., 208 f.
Vulkanianische Eruption 55
Wärmekraftmaschine 25, 62, 101, 114
Widmanstätten-Strukturen 185
Winderosion 71
Wolframcarbid 159
Wüste 33, 37, 71, 82, 136 f., 146, 162, 165, 177, 185
Xenokristall 50
Xenolith 26, 50 f
Yarrabubba-Krater (Australien) 186
Yellowstone-Vulkan 57 Z
Zackeneis 207
Ziegel 164 f.
Zirkon 49, 82, 124f.
Zobten-Massiv 26
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