Rock (Geologie)
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Ein Gestein ist eine natürlich vorkommende feste Masse oder ein Aggregat aus Mineralien oder Mineraloiden . Es wird nach den enthaltenen Mineralien, seiner chemischen Zusammensetzung und der Art und Weise seiner Bildung kategorisiert . Gesteine werden normalerweise in drei Hauptgruppen eingeteilt: magmatische Gesteine , Sedimentgesteine und metamorphe Gesteine . Gesteine bilden die äußere feste Schicht der Erde, die Kruste und den größten Teil ihres Inneren, mit Ausnahme des flüssigen äußeren Kerns und der Magmataschen in der Asthenosphäre .
Igneous Felsen entstehen, wenn Magma in der Erdkruste abkühlt oder Lava auf der Bodenoberfläche oder dem Meeresboden abkühlt. Sedimentgesteine werden durch Diagenese oder Lithifizierung von Sedimenten gebildet , die wiederum durch Verwitterung , Transport und Ablagerung vorhandener Gesteine gebildet werden. Metamorphe Gesteine entstehen, wenn vorhandene Gesteine so hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt werden, dass sie umgewandelt werden - etwas, das beispielsweise auftritt, wenn Kontinentalplatten kollidieren. [1]
Die wissenschaftliche Untersuchung von Gesteinen wird als Petrologie bezeichnet , die ein wesentlicher Bestandteil der Geologie ist . [2]
Einstufung
Gesteine bestehen hauptsächlich aus Mineralkörnern, bei denen es sich um kristalline Feststoffe handelt, die aus einer geordneten chemischen Verbindung gebildet werden. [3] [ Seite benötigt ] Die aggregierten Mineralien, die das Gestein bilden, werden durch chemische Bindungen zusammengehalten . Einige Gesteine enthalten auch Mineraloide , bei denen es sich um starre, mineralähnliche Substanzen wie vulkanisches Glas handelt [4] : 55,79 , denen die kristalline Struktur fehlt. Die Art und Häufigkeit der Mineralien in einem Gestein wird durch die Art und Weise bestimmt, in der es gebildet wurde.
Die meisten Gesteine enthalten Silikatmineralien , Verbindungen, die Siliziumoxidtetraeder in ihrem Kristallgitter enthalten , und machen etwa ein Drittel aller bekannten Mineralarten und etwa 95% der Erdkruste aus . [5] Der Anteil von Kieselsäure in Gesteinen und Mineralien ist ein wesentlicher Faktor für die Bestimmung ihrer Namen und Eigenschaften. [6]
Gesteine werden nach Merkmalen wie mineralischer und chemischer Zusammensetzung, Permeabilität , Textur der Partikelbestandteile und Partikelgröße klassifiziert . Diese physikalischen Eigenschaften sind das Ergebnis der Prozesse, die die Gesteine gebildet haben. [4] Im Laufe der Zeit können sich Gesteine von einem Typ in einen anderen verwandeln, wie dies durch ein geologisches Modell beschrieben wird, das als Gesteinszyklus bezeichnet wird . Diese Umwandlung erzeugt drei allgemeine Gesteinsklassen: magmatisch , sedimentär und metamorph .
Diese drei Klassen sind in viele Gruppen unterteilt. Es gibt jedoch keine festen Grenzen zwischen alliierten Gesteinen. Durch Erhöhen oder Verringern der Anteile ihrer Mineralien durchlaufen sie Abstufungen von einem zum anderen; Die charakteristischen Strukturen einer Gesteinsart lassen sich somit allmählich mit denen einer anderen verschmelzen. Daher entsprechen die Definitionen in Gesteinsnamen einfach ausgewählten Punkten in einer fortlaufend abgestuften Reihe. [7]
Eruptivgestein
Igneous Rock (abgeleitet vom lateinischen Wort igneus, was Feuer bedeutet, von ignis, was Feuer bedeutet ) wird durch Abkühlen und Verfestigen von Magma oder Lava gebildet . Dieses Magma kann aus teilweise Schmelzen von vorbestehenden Felsen in entweder ein ableiten Planeten ‚s Mantel oder Kruste . Typischerweise wird das Schmelzen von Gesteinen durch einen oder mehrere von drei Prozessen verursacht: einen Temperaturanstieg, einen Druckabfall oder eine Änderung der Zusammensetzung.
Igneous Gesteine werden in zwei Hauptkategorien unterteilt:
- Plutonische oder intrusive Gesteine entstehen, wenn Magma in der Erdkruste langsam abkühlt und kristallisiert . Ein häufiges Beispiel für diesen Typ ist Granit .
- Vulkanische oder extrusive Gesteine entstehen durch Magma, das entweder als Lava oder als fragmentarisches Ejekta an die Oberfläche gelangt und Mineralien wie Bimsstein oder Basalt bildet . [4]
Die chemische Häufigkeit und die Abkühlgeschwindigkeit von Magma bilden typischerweise eine Sequenz, die als Bowen-Reaktionsreihe bekannt ist . Die meisten großen magmatischen Gesteine befinden sich in dieser Größenordnung. [6]
Etwa 65 Vol .-% der Erdkruste bestehen aus magmatischen Gesteinen, was sie zur reichlichsten Kategorie macht. Davon sind 66% Basalt und Gabbro , 16% Granit und 17% Granodiorit und Diorit . Nur 0,6% sind Syenit und 0,3% sind ultramafisch . Die ozeanische Kruste besteht zu 99% aus Basalt, einem magmatischen Gestein mit mafischer Zusammensetzung. Granit und ähnliche Gesteine, bekannt als Granitoide, dominieren die kontinentale Kruste . [8] [9]
Sedimentgestein
Sedimentgesteine entstehen an der Erdoberfläche durch Ansammlung und Zementierung von Fragmenten früherer Gesteine, Mineralien und Organismen [10] oder als chemische Niederschläge und organisches Wachstum im Wasser ( Sedimentation ). Dieser Prozess führt dazu, dass sich klastische Sedimente (Gesteinsstücke) oder organische Partikel ( Detritus ) absetzen und ansammeln oder Mineralien aus einer Lösung chemisch ausfallen ( verdampfen ) . Die Partikel werden dann bei moderaten Temperaturen und Drücken verdichtet und zementiert ( Diagenese ).
Vor der Ablagerung werden Sedimente durch Verwitterung früherer Gesteine durch Erosion in einem Quellgebiet gebildet und dann durch Wasser , Wind , Eis , Massenbewegung oder Gletscher ( Entblößungsmittel ) zum Ablagerungsort transportiert . [4] Etwa 7,9 Vol .-% der Kruste bestehen aus Sedimentgesteinen, von denen 82% Schiefer sind, während der Rest aus Kalkstein (6%), Sandstein und Arkosen (12%) besteht. [9] Sedimentgesteine enthalten häufig Fossilien. Sedimentgesteine bilden sich unter dem Einfluss der Schwerkraft und lagern sich typischerweise in horizontalen oder nahezu horizontalen Schichten oder Schichten ab und können als geschichtete Gesteine bezeichnet werden. [11]
Metamorphes Gestein
Metamorphe Gesteine werden gebildet, indem jeder Gesteinstyp - Sedimentgestein, magmatisches Gestein oder ein anderes älteres metamorphes Gestein - anderen Temperatur- und Druckbedingungen ausgesetzt wird als denjenigen, in denen das ursprüngliche Gestein gebildet wurde. Dieser Prozess wird als Metamorphose bezeichnet und bedeutet "Formänderung". Das Ergebnis ist eine tiefgreifende Änderung der physikalischen Eigenschaften und der Chemie des Steins. Das ursprüngliche Gestein, das als Protolith bekannt ist , wandelt sich durch Rekristallisation in andere Mineraltypen oder andere Formen derselben Mineralien um . [4]Die für diesen Prozess erforderlichen Temperaturen und Drücke sind immer höher als die an der Erdoberfläche: Temperaturen über 150 bis 200 ° C und Drücke von 1500 bar. [12] Metamorphe Gesteine machen 27,4 Vol .-% der Kruste aus. [9]
Die drei Hauptklassen des metamorphen Gesteins basieren auf dem Entstehungsmechanismus. Ein Eindringen von Magma, das das umgebende Gestein erwärmt, verursacht eine Kontaktmetamorphose - eine temperaturdominierte Transformation. Druckmetamorphose tritt auf, wenn Sedimente tief unter der Erde vergraben sind; Druck ist dominant und Temperatur spielt eine geringere Rolle. Dies wird als Bestattungsmetamorphose bezeichnet und kann zu Gesteinen wie Jade führen . Wenn sowohl Wärme als auch Druck eine Rolle spielen, wird der Mechanismus als regionale Metamorphose bezeichnet. Dies ist typischerweise in Gebirgsregionen zu finden. [6]
Je nach Struktur werden metamorphe Gesteine in zwei allgemeine Kategorien unterteilt. Diejenigen, die eine Textur besitzen, werden als foliert bezeichnet ; Die Reste werden als nicht blättrig bezeichnet. Der Name des Gesteins wird dann anhand der vorhandenen Mineralien bestimmt. Schiefer sind blättrige Gesteine, die hauptsächlich aus lamellaren Mineralien wie Glimmer bestehen . Ein Gneis hat sichtbare Bänder unterschiedlicher Helligkeit , wobei ein häufiges Beispiel der Granitgneis ist. Andere Arten von Blattgestein sind Schiefer , Phyllite und Mylonit . Bekannte Beispiele für nicht blättrige metamorphe Gesteine sind Marmor, Speckstein und Serpentin . Dieser Zweig enthält Quarzit - eine metamorphosierte Form von Sandstein - und Hornfels . [6]
Menschlicher Gebrauch
Die Verwendung von Gestein hat einen großen Einfluss auf die kulturelle und technologische Entwicklung der Menschheit. Rock wird seit mindestens 2,5 Millionen Jahren von Menschen und anderen Hominiden verwendet . [13] Die lithische Technologie markiert einige der ältesten und kontinuierlich verwendeten Technologien. Der Abbau von Gestein aufgrund seines Metallgehalts war einer der wichtigsten Faktoren für den Fortschritt des Menschen und hat an verschiedenen Orten unterschiedliche Fortschritte gemacht, unter anderem aufgrund der Art der Metalle, die aus dem Gestein einer Region verfügbar sind.
Bergbau
Bergbau ist die Gewinnung wertvoller Mineralien oder anderer geologischer Materialien aus der Erde, aus einem Erzkörper , einer Ader oder einer Naht . [14] Der Begriff umfasst auch die Entfernung von Erde. Durch den Bergbau gewonnene Materialien umfassen unedle Metalle , Edelmetalle , Eisen , Uran , Kohle , Diamanten , Kalkstein , Ölschiefer , Steinsalz , Kali , Bauaggregat und Dimensionsstein. Bergbau ist erforderlich, um Material zu erhalten, das nicht durch landwirtschaftliche Prozesse angebaut oder in einem Labor oder einer Fabrik künstlich hergestellt werden kann . Bergbau im weiteren Sinne umfasst die Gewinnung von Ressourcen (z. B. Erdöl , Erdgas , Salz oder sogar Wasser ) aus der Erde. [15]
Der Abbau von Gestein und Metallen erfolgt seit prähistorischen Zeiten. Moderne Bergbauprozesse umfassen die Suche nach Mineralvorkommen, die Analyse des Gewinnpotenzials einer geplanten Mine, die Gewinnung der gewünschten Materialien und schließlich die Rückgewinnung des Landes, um es für andere Zwecke vorzubereiten, sobald der Bergbau eingestellt ist. [16]
Bergbauprozesse können sowohl während des Bergbaus als auch für Jahre nach Beendigung des Bergbaus negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Diese potenziellen Auswirkungen haben dazu geführt, dass die meisten Nationen der Welt Vorschriften zur Bewältigung der negativen Auswirkungen von Bergbaubetrieben erlassen haben. [17]
Siehe auch
- Baumaterial
- Geschichte der Erde
- Geologische Zeitskala
- Geomorphologie
- Felsblock
- Liste der Gesteinsarten
- Ältester Felsen
- Steinindustrie
Verweise
- ^ Tarbuck; Lutgens, s 194
- ^ Harbaugh, John W.; Windley, Brian Frederick. "Geologie" . Encyclopædia Britannica . Abgerufen am 15. April 2019 .
- ^ Cipriani, Nicola (1996). Die Enzyklopädie der Gesteine und Mineralien . New York: Barnes & Noble. ISBN 978-0-7607-0291-8.
- ^ a b c d e Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrologie (2. Aufl.). WH Freeman. ISBN 978-0-7167-2438-4.
- ^ Heinen, Wouter; Oehler, John H. (1979). "Evolutionäre Aspekte der biologischen Beteiligung am Kreislauf von Kieselsäure" . In Trudinger, PA; Swaine, DJ (Hrsg.). Biogeochemischer Kreislauf mineralbildender Elemente . Amsterdam: Elsevier. p. 431. ISBN 9780080874623. Abgerufen am 13. April 2020 .
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Einer oder mehrere der vorhergehenden Sätze enthalten Text aus einer Veröffentlichung, die jetzt öffentlich zugänglich ist : Flett, John Smith (1911). " Petrologie ". In Chisholm, Hugh (Hrsg.). Encyclopædia Britannica . 21 (11. Ausgabe). Cambridge University Press. p. 327. - ^ Condie, Kent C. (2015). Plattentektonik & Krustenentwicklung (2. Aufl.). New York: Pergamon. p. 68. ISBN 9781483100142. Abgerufen am 13. April 2020 .
- ^ a b c Bucher, Kurt; Trauben, Rodney (2011), Petrogenese metamorpher Gesteine , Heidelberg: Springer, S. 23–24, ISBN 978-3-540-74168-8, archiviert vom Original am 19. November 2016.
- ^ Gilluly, James (1959). Prinzipien der Geologie . WH Freeman.
- ^ Monroe, James S.; Wicander, Reed (2008). Die sich verändernde Erde: Erforschung von Geologie und Evolution (5. Aufl.). Belmont, Kalifornien: Brooks / Cole. p. 438. ISBN 9780495554806. Abgerufen am 13. April 2020 .
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- ^ William Haviland, Dana Walrath, Harald Prins, Hase McBride, Evolution und Vorgeschichte: Die menschliche Herausforderung , p. 166
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- ^ Botin, JA, ed. (2009). Nachhaltiges Management von Bergbaubetrieben . Denver, CO: Gesellschaft für Bergbau, Metallurgie und Exploration. ISBN 978-0-87335-267-3.
- ^ Wilson, Arthur (1996). The Living Rock: Die Geschichte der Metalle seit frühester Zeit und ihre Auswirkungen auf die Entwicklung der Zivilisation . Cambridge, England: Woodhead Publishing . ISBN 978-1-85573-301-5.
- ^ Terrascope. "Umweltrisiken des Bergbaus" . Die Zukunft der strategischen natürlichen Ressourcen . Cambridge, Massachusetts: Massachusetts Institute of Technology . Archiviert vom Original am 20. September 2014 . Abgerufen am 10. September 2014 .
Einer oder mehrere der vorhergehenden Sätze enthalten Text aus einer Veröffentlichung, die jetzt öffentlich zugänglich ist : Flett, John Smith (1911). " Petrologie ". In Chisholm, Hugh (Hrsg.). Encyclopædia Britannica . 21 (11. Ausgabe). Cambridge University Press. p. 327.Externe Links
- Rocks bei Wikibooks
- Medien zum Thema Rock bei Wikimedia Commons
- Die Wörterbuchdefinition von Rock bei Wiktionary