Arbeitsblatt: Gesteinskreislauf

EF Geo Kreislauf der Gesteine VB 05/19 Kreislauf der Gesteine Gesteine und Minerale sind Produkte unseres dynamischen Systems Erde. In einer st ndigen Wechselwirkung zwischen Materie und Energie werden Kontinente und Ozeane gebildet. Die Energie daf stammt aus der rmeproduktion im Erdinneren, die die Plattentektonik antreibt, und aus der Sonneneinstrahlung, die die Atmosph re und die Ozeane in Bewegung setzt und damit auch die Verwitterungsprozesse unterst tzt. Gestein, Mineral und Kristall Die meisten Gesteine sind ein nat rliches Gemenge von verschiedenen Mineralen. So enth lt das Gestein Granit die Minerale Quarz, Feldspat und Glimmer. Es gibt auch Gesteine, die aus nur einer Mineralart aufgebaut sind. Quarzit besteht zum Beispiel nur ausdem Mineral Quarz und Kalkstein nur aus Calcit. Andere wie z. B. Breccien k nnen auch Bruchst cke verschiedener Gesteine enthalten oder wie Kohle aus anzenresten aufgebaut sein. Minerale sind nat rlich entstandene, physikalisch und chemisch homogene anorganische Bestandteile der Erde und des Kosmos. Sie weisen eine typische Kristallstruktur auf. Ein Kristall ist ein Festk rper mit dreidimensional regelm ßiger Anordnung der atomaren Bausteine: Er weist ein Kristallgitter auf. 1 De nieren Sie in Ihren eigenen Worten die drei Begri Gestein, Mineral und Kristall: Gestein Mineral Kristall 2 – Beschreiben Sie das Aussehen und die Struktur von zwei verschiedenen Mineralien aus der Schulsammlung: 1 2 a u a o u o ff a u fl u a a u fi 1 EF Geo Kreislauf der Gesteine VB 05/19 Die drei Gesteinsgruppen Alle Gesteine der Erde lassen sich drei Gruppen zuordnen: den Erstarrungsgesteinen (magmatischen Gesteinen), den Ablagerungsgesteinen (Sedimentgesteinen) und den Umwandlungsgesteinen (metamorphen Gesteinen). Die Namen weisen auf die Entstehung der Gesteinsgruppen hin: Erstarrungsgesteine entstehen aus Magma durch Abk hlung und Ablagerungsgesteine aus Lockersediment durch Ablagerung. Umwandlungsgesteine entstehen aus Erstarrungsgesteinen oder Ablagerungsgesteinen durch Umwandlung (Metamorphose). 3 – Zeichnen Sie eine schematische Darstellung des Kreislaufs der Gesteine. Verwenden Sie dafür möglichst alle der notierten Begri (Buch S. 138): Zu verwendende Begri e: Sedimentgesteine – Magma – Metamorphe Gesteine – Umwanldung/Metamorphose – Plutonite – Vulkanite – Magmatische Gesteine – Erosion – Ablagergung – Verfestigung/Diagense – Aufschmelzen – Kristallisation – Verwitterung – Druck – Hebung u ff ff 2 EF Geo Kreislauf der Gesteine VB 05/19 Erstarrungsgesteine (magmatische Gesteine) Erstarrungsgesteine entstehen aus heißer, ssiger Gesteinsschmelze. Gesteine schmelzen im Erdinneren, wo es heißer als 1.000 C ist und sehr hohe Dr cke von vielen tausend Bar herrschen. Diese Gesteinsschmelze (das Magma) steigt in die ltere Erdkruste auf, hlt dort ab und erstarrt. Auf diese Weise entstehen die Erstarrungsgesteine, welche auch magmatische Gesteine genannt werden. Je nach Entstehungsart nnen Tiefen- und Vulkangesteine unterschieden werden: • Tiefengesteine (Plutonite) entstehen, wenn Magma tief im Erdinneren langsam abk hlt. Die Minerale haben viel Zeit zum Wachsen und es entstehen mittel- bis grobk rnige Kristalle, die unter der Lupe gut zu erkennen sind. • Vulkangesteine (Vulkanite) entstehen in der he der Erdober che. Reißt eine Gesteinsspalte pl tzlich auf, bahnt sich das Magma sehr schnell seinen Weg an die Erdober che. Dort hlt es schneller ab als im Erdinneren. Deshalb entstehen kleinere Kristalle. Oftmals sind im Erdinneren schon gr ßere Kristalle entstanden, die dadurch von sehr vielen kleineren Kristallen umgeben werden. Nicht alle Kristalle sind unter der Lupe gut zu erkennen. Das entstehende Erscheinungsbild ist typisch r Gesteine, die auf Vulkanismus zur ckzuf hren sind. Man spricht von porphyrischem Gef ge. Vulkanische Gesteine nnen aber auch nur aus kleinen Kristallen bestehen. 4 – Studieren Sie verschiedene Magmatische Gesteine der Schulsammlung. Was fällt Ihnen dabei auf? Bennen und beschreiben Sie je ein Plutonit und ein Vulkanit (nach Entstehung, Aussehen und so gut wie mölgich Zusammensetzung): Name Plutonit: Vulkanit: Entstehung Aussehen Zusammensetzung u u u a o fl u u a fl u a o o a u fl u u o o 3 EF Geo Kreislauf der Gesteine VB 05/19 Ablagerungsgesteine (Sedimentgesteine) r die Entstehung von Ablagerungsgesteinen ist die Verwitterung von großer Bedeutung. In den kalten Zonen der Erde und in den Hochgebirgen geschieht die Verwitterung vor allem durch Frostsprengung, in den feuchten Tropen durch chemische Zersetzung. Die entstehenden Verwitterungsprodukte werden durch Wasser, Wind oder Eis abgetragen und an Land oder im Meer abgelagert. Sie sind zun chst unverfestigt und werden deshalb als Lockersedimente bezeichnet. Lockersedimente nnen auch aus Ausf llungsprodukten von im Wasser gel sten Sto en (z. B. Kalk) und aus berresten von Organismen (z. B. Schalen oder Panzer von Tieren) bestehen. Durch die schwere Au ast nachfolgender Lockersedimente werden sie zusammengedr ckt (kompaktiert). Gleichzeitig wachsen Minerale in den Hohlr umen und zementieren die lockeren Bestandteile. Kompaktion und Zementation hren zur Verfestigung der Lockersedimente. Der Prozess wird als Diagenese bezeichnet. So nnen alle Gesteinstypen der Erde durch Verwitterung, Abtragung und Transport zu Lockersedimenten und durch anschließende Diagenese zu Ablagerungsgesteinen (Sedimentgesteinen) werden. Ablagerungsgesteine stellen Archive der Erdgeschichte dar, weil sie meistens ber Zeitr ume von Tausenden oder gar Millionen von Jahren abgelagert wurden. Oftmals enthalten die einzelnen Schichten heute ausgestorbene versteinerte Tiere und anzen sowie Gesteinsbruchst cke. Beide Komponenten liefern Informationen ber die Erde zu ngst vergangenen Zeiten. So sst sich zum Beispiel das Aussehen der Erde im Erdzeitalter Karbon von vor ca. 359 299 Millionen Jahren rekonstruieren. Damals wurden besonders viele anzen abgelagert. Nach der Diagenese entstand daraus Kohle, die heute als fossiler Rohsto gef rdert wird. 5 – Betrachten Sie verschiedene Sedimentgesteine aus der Schulsammlung. Worin erkennen Sie, bzw. erkennen Sie eben nicht, die Herkunft des Gesteins? Welche Merkmale weisen verschiedene Sedimentgesteine in ihrer Strukur auf? Was weist eindeutig auf ein Sedimentgestein hin? a o u a a u u o a fl fl o a ff u fl a o U u ff u 4 EF Geo Kreislauf der Gesteine VB 05/19 Umwandlungsgesteine (metamorphe Gesteine) Gelangen Gesteine von der Erdober che in Erdzonen mit heren Dr cken und Temperaturen oder werden sie von heißem Magma in ihrer Nachbarschaft erw rmt, wandeln sich die in den Gesteinen enthaltenen Minerale durch chemische Reaktionen um. Der Prozess wird als Metamorphose und die entstehenden Gesteine werden als Umwandlungsgesteine oder metamorphe Gesteine bezeichnet. Auch Sedimentgesteine werden durch erh hte Dr cke und Temperaturen umgewandelt. Aus Kalkstein entsteht dabei Marmor. Gesteine gelangen vor allem durch Plattentektonik in große Tiefen: Die Lithosph re ist in eine Anzahl von Platten zerbrochen, die auf dem plastischen Erdinneren driften. Es lassen sich ozeanische und kontinentale Lithosph renplatten unterscheiden. Die ozeanischen Lithosph renplatten sind spezi sch schwerer als die kontinentalen Platten und tauchen deshalb in das Erdinnere ab, sobald sie auf kontinentale Erdkruste tre en. Dieses Abtauchen wird als Subduktion bezeichnet. Angetrieben werden diese Lithosph renplatten unter anderem durch Konvektionsstr me im Erdinneren. Bei der Versenkung steigt die Temperatur, was zur unvollst ndigen Aufschmelzung der ozeanischen Kruste und der mitgef hrten Lockersedimente vom Meeresgrund hren kann. Es entstehen so genannte Fluide, die aufsteigen. Die Gesteine, die von den heißen Fluiden durchstr mt werden, schmelzen teilweise auf oder werden stark erhitzt und dadurch zu metamorphen Gesteinen. Die entstehenden Gesteinsschmelzen (Magmen) nnen bis an die Erdober che aufsteigen und dort Vulkane bilden. Metamorphe Gesteine sind im Erdinneren oft hohen Dr cken ausgesetzt und weisen deshalb nicht selten eine geschieferte Struktur auf. Diese kommt zustande, wenn pl ttchenf rmige Minerale sich mit ihrer gr ßten Ober che senkrecht zur Druckrichtung einregeln. hrend der Metamorphose nnen sch ausgebildete Minerale wie Granat oder Diamant wachsen. 6 – Beantworten Sie folgende Fragen zu metamorphen Gesteinen: – Wo sind metamorphe Gesteine anzutre en? – Was unterscheidet metamorphe Gesteine von ihrem Ursprungsgestein? – Wählen Sie ein metamorphes Gestein aus, benennen und beschreiben Sie dieses möglichst genau: a o a u a a a o o u a o u u ff a ff a a a fl fl o o fi o o a fl o u 5