Steine & Mineralien E-Book

Ronald Louis

• Herausgeber: Dorling Kindersley Verlag
• Kategorie: Lebensstil
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2024

Seitenzahl: 809

Beschreibung

Die ganze Welt der Steine und Mineralien Von der Entstehung des Universums über die Bildung verschiedener Gesteinsarten bis hin zu versteinerten Dinosaurierknochen und der kunstvollen Verarbeitung von Edelsteinen – dieser farbenprächtige Band präsentiert die Vielfalt von über 500 Steinen, Mineralien und Fossilien. Dank brillanter Fotos können Sie zudem legendäre Schmuckstücke wie den Hope-Diamanten und berühmte Bauwerke wie das Taj Mahal mit seiner besonderen Gesteinsarchitektur aus nächster Nähe bestaunen. Fundiertes & bildgewaltiges Naturstein-Lexikon - Ein Muss für Geologie- und Mineralien-Fans: Über 500 faszinierende Gesteine, Mineralien, Edelsteine und Fossilien werden mit Eigenschaften und Fundorten vorgestellt - Alle wichtigen Aspekte in einem Buch vereint: von der Entstehung der Steine und Mineralien bis zur kunstvollen Verarbeitung zu wertvollen Schmuckstücken - 1200 spektakuläre Abbildungen zeigen jede Facette der eindrucksvollen Schätze - Fachkundige Hinweise helfen beim sicheren Bestimmen von Granit, Bernstein und Co. Entdecken Sie die natürlichen Schätze unserer Erde Wenn Sie sich als Sammler*in für außergewöhnliche Steine und Mineralien interessieren, bieten Ihnen die genauen Beschreibungen von Merkmalen und Fundorten und die übersichtliche Tabelle der mineralogischen Eigenschaften wertvolles Wissen für Ihr Hobby. Oder bestaunen Sie auf den zahlreichen Farbabbildungen jedes Detail funkelnder Kristalle und Edelsteine. Das Buch lässt Sie eintauchen in die faszinierenden Geschichten über Entstehung, Abbau und Nutzung der Steine als Gebrauchsgegenstand oder prunkvolles Schmuckstück. Ein farbenprächtiges Nachschlagewerk über die unglaubliche Vielfalt von Mineralien, Steinen und Fossilien für alle, die mehr über die atemberaubenden Schätze unserer Erde erfahren möchten.

Leseprobe

CERUSSIT

AMETHYST

MINERALIEN

STEINE &

ACHAT

RUBIN

RHODOCHROSIT

BERNSTEIN

FLUORIT

GESTEINE, MINERALIEN, EDELSTEINE, FOSSILIEN

BENITOIT

MANTELLICERAS-FOSSIL

EDELOPAL

CHRYSOPRAS

COLEMANIT

TÜRKIS

ONYX

OPALKNOLLE

SCHWEFEL

KROKOIT

KUPFER

SERPENTIN

KARNEOL-ADER

MINERALIEN

STEINE &

GESTEINE, MINERALIEN, EDELSTEINE, FOSSILIEN

NEUAUSGABE

DK LONDON/DELHI

Lektorat Jonathan Metcalf, Liz Wheeler, Abigail Ellis, Fleur Star,

Lindsay Kent, Glenda Fernandes, Saumya Agarwal, Saloni Singh

Gestaltung und Bildredaktion Jane Ewart, Michelle Baxter, Karen Self,

Malavika Talukder, Pooja Pipil, Sudakshina Basu, Anita Yadav

Umschlaggestaltung Sophia MTT

Herstellung Andy Hilliard, Rachel Ng, Balwant Singh, Pankaj Sharma

ERSTAUSGABE

DK LONDON

Lektorat Jonathan Metcalf, Liz Wheeler, Angeles Gavira,

Peter Frances

Gestaltung und Bildredaktion

Bryn Walls, Philip Ormerod, Ina Stradins, Paul Drislane,

Peter Laws, John Goldsmid

Herstellung Melanie Dowland, Luca Frassinetti, Kevin Ward

Für Dorling Kindersley produziert von

Grant Laing Partnership, London

Cheflektora Jane Laing

Bildredaktion Christine Lacey, Alison Gardner, Miranda Harvey

Gestaltung Nick Avery, Vicky Short, Paul Ashby

Projektbetreuung Jane Simmonds

Redaktion Frank Ritter, Helen Ridge

Bildrecherche Jo Walton

Fotografie Linda Burgess, Gary Ombler

Illustrationen (Kristalle) Tim Loughead, Precision Illustration

Smithsonian Enterprises Kealy Gordon, Jill Corcoran,

Brigid Ferrari, Carol LeBlanc

Text und Fachberatung Dr. Ronald L. Bonewitz,

Margaret Carruthers, Richard Efthim

Für die neue deutsche Ausgabe:

Verlagsleitung Monika Schlitzer

Programmleitung Heike Faßbender

Redaktionsleitung Dr. Kerstin Schlieker

Projektbetreuung Manuela Stern

Herstellungsleitung Dorothee Whittaker

Herstellungskoordination Bianca Isack

Herstellung Christine Rühmer

Titel der englischen Originalausgabe:

Rocks & Minerals – The definitive visual Guid

© Dorling Kindersley Limited, London, 2005, 2008, 2023

Ein Unternehmen der Penguin Random House Group

Alle Rechte vorbehalten

© der deutschsprachigen Ausgabe by

Dorling Kindersley Verlag GmbH, München, 2009, 2023

Alle deutschsprachigen Rechte vorbehalten

Deutsche digitale Ausgabe, 2024

Dorling Kindersley Verlag GmbH

Jegliche – auch auszugsweise – Verwertung, Wiedergabe,

Vervielfältigung oder Speicherung, ob elektronisch, mecha -

nisch, durch Fotokopie oder Aufzeichnung, bedarf der

vorherigen schriftlichen Genehmigung durch den Verlag.

Erstausgabe

Übersetzung Karin Koch

Redaktion Ellen Astor

Neuausgabe

Übersetzung Dr. Stephan Matthiesen

eISBN 978-3-8310-8376-3

www.dk-verlag.de

Hinweis

Die Informationen und Ratschläge in diesem Buch sind vom Autor

und vom Verlag sorgfältig erwogen und geprüft, dennoch kann eine

Garantie nicht übernommen werden.

Eine Haftung des Autors bzw. des Verlags und seiner Beauftragten

für Personen-, Sach- und Vermögensschäden ist ausgeschlossen.

URSPRÜNGE

6

DIE ENTSTEHUNG DES UNIVERSUMS 8

DIE ENTSTEHUNG DER ERDE

DIE ERDKRUSTE

GESTEINE UND

MINERALE SAMMELN

GESTEINE

GESTEINSBILDUNG

GESTEINSARTEN

MAGMATISCHE GESTEINE

Giant’s Causeway

Devils Tower

SEDIMENTGESTEINE

Höhlen

Die Terrakotta-Armee

Painted Desert

Stonehenge

METAMORPHE GESTEINE

Taj Mahal

MINERALE

WAS IST EIN MINERAL?

MINERALE BESTIMMEN

VERGESELLSCHAFTUNG

WAS IST EIN KRISTALL?

KRISTALLSYSTEME

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26

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30

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12

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INHALT

HABITUS

WAS IST EIN EDELSTEIN?

EDELSTEINABBAU

EDELSTEINSCHLIFF

Megasteine

GEDIEGENE ELEMENTE

Gold in Ägypten

Hope-Diamant

SULFIDE

SULFOSALZE

OXIDE

Sterneffekt und Katzenauge

Fluoreszierende Minerale

HYDROXIDE

HALOGENIDE

CARBONATE

Russischer Malachit

PHOSPHATE, ARSENATE UND

VANADATE

Mesoamerikanischer Türkis

BORATE UND NITRATE

SULFATE, CHROMATE,

WOLFRAMATE UND MOLYBDATE

SILIKATE

geRüStSilikate

felDSpate

felDSpatoiDe

Die Standarte von Ur

Zeolithe

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104

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218

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SchichtSilikate

einfache kettenSilikate

Zweikettige kettenSilikate

Totengewänder in China

RingSilikate

gRuppenSilikate

inSelSilikate

Die gRanatgRuppe

ORGANISCHE EDELSTEINE

Das Bernsteinzimmer

Perlenzucht

FOSSILIEN

WIE FOSSILIEN ENTSTEHEN

STEINERNE ZEUGEN

PFLANZEN

Der Petrified Forest in Arizona

WIRBELLOSE

WIRBELTIERE

Dinosauriersteinbruch

Glossar

Register

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Dank, Bildnachweis

352

354

360

URSPRÜNGE

ERDGESCHICHTE | SAMMELN VON PROBEN

DIE ENTSTEHUNG DES

UNIVERSUMS

WENN WIR HEUTE den Planeten Erde mit seinen

Gesteinen und Mineralen betrachten, können wir uns

kaum vorstellen, dass es eine Zeit gab, in der nichts

davon vorhanden war – eine Zeit, in der es nicht einmal

chemische Elemente, die Bausteine, aus denen Gesteine

und Minerale zusammengesetzt sind, gab. Vor 13 bis 15 Mil-

liarden Jahren bestand das gesamte Universum nur aus einem

winzigen Energiepunkt. Dann wurde durch den Urknall eine Ereigniskette aus-

gelöst, die zur Bildung von Atomen und im Laufe von Jahrmillionen zur Ent-

stehung von Galaxien und Sternen führte. Erst in den Sternen entstanden die

Elemente, aus denen Minerale, Gesteine und Planeten zusammengesetzt sind.

URKNALL

Nach der gängigsten Theorie über die Entstehung

TEILCHENSPUREN

Aus den Spuren subato-

marer Teilchen in einem

Teilchenbeschleuniger

können Wissenschaftle

Erkenntnisse über die

frühen Phasen des

Urknalls gewinnen.

des Universums entspringt das gesamte Univer-

sum einem unendlich kleinen Punkt, in dem reine

Energie unter extremem Druck und extremer

Temperatur konzentriert war. Durch die rasche

Expansion dieses Energiepunkts beim Urknall

nahmen Dichte und Temperatur relativ schnell

ab, und innerhalb von Sekunden bildeten sich

verschiedene Elementarteilchen wie Elektronen,

Photonen, Neutronen und Protonen. Dieses

expandierende Plasma aus Energie und Teilchen

war noch viel zu heiß, um Atome zu bilden.

Die ersten Atome – Wasserstoff und Helium –

entstanden erst nach etwa 300 000 Jahren

Expansion und Abkühlung.

KOSMISCHE

HINTERGRUNDSTRAHLUNG

Dieses Bild zeigt die kosmische Hinter-

grundstrahlung im Mikrowellenbereich, eine

schwache Wärmestrahlung, die gleichmäßig

von allen Punkten des Himmels ausgeht.

EDWIN HUBBLE

Der amerikanische Astronom Edwin Hubble

(1889–1953) lieferte den Beweis, dass wir

in einem expandierenden Universum leben.

In den 1920er-Jahren erkannte er, dass

außerhalb unserer Galaxie, der Milch-

straße, noch weitere Galaxien existie-

ren. Anhand von Verschiebungen der

Wellenlänge von Licht aus diesen ande-

ren Galaxien wies er nach, dass diese

sich von der Milchstraße wegbewegen,

und dass diese Fluchtgeschwindig-

keit umso größer ist, je weiter eine

Galaxie entfernt ist. Daraus schloss

Hubble, dass das Universum als

Ganzes expandiert. Seine Beob-

achtungen waren die direkte

Grundlage der Urknalltheorie.

NACH DEM URKNALL

In der ersten milliardstel Sekunde nach

dem Urknall bestand das Universum

aus einer »Suppe« sehr verschiedener

Teilchen und aus Strahlung.

»Up«-Quark

»Down«-

Quark

Neutron

Einzelnes

Proton

Bei Kolli-

sionen

freigesetzte

Energie

Elektron

PROTON

NEUTRON

QUARKS VERBINDEN SICH

In den folgenden Sekunden begannen die Quarks,

sich zu Protonen und Neutronen zusammen-

zuschließen. Ein »Down«-Quark und zwei »Up«-

Quarks bildeten ein Proton, ein »Up«-Quark

und zwei »Down«-Quarks ein Neutron.

ATOMKERNE FORMIEREN SICH

Zwischen einer und 180 Sekunden

nach dem Urknall entstanden durch

Kollisionen zwischen Protonen und

Neutronen die Atomkerne einiger

leichter Elemente, vor allem Helium.

Proton

Heliumkern,

beste-

hend aus

zwei Protonen

und zwei

Neutronen

Elektron

WASSERSTOFF-

ATOM

Atomkern

Elektron

HELIUMATOM

ATOME ENTSTEHEN

Nach etwa 300 000 Jahren begannen

Heliumkerne, Elektronen einzufangen

und Heliumatome zu bilden. Protonen

fingen jeweils ein Elektron ein und

wurden so zu Wasserstoffatomen.

Elektron

URSPRÜNGE | DIE ENTSTEHUNG DES UNIVERSUMS

GALAXIEN ENTSTEHEN

Wasserstoff- und Heliumgas sowie zwei weitere

leichte Elemente, Lithium und Beryllium, waren

mehrere hundert Millionen Jahre lang die einzi-

gen chemischen Elemente im Universum. Schließ-

lich bildeten sich durch Dichteunterschiede der

Materie im expandierenden Universum kleine Berei-

che höherer Gravitation (je dichter Materie wird,

desto stärker wird ihre Anziehungskraft). Durch die

Wirkung der Gravitation strömte Gas in diese Bereiche

und ballte sich zu Wasserstoffwolken zusammen. In den

riesigen Gaswolken oder Nebeln entstanden noch dichtere

Bereiche, die noch mehr Gas anzogen. Schließlich stiegen

im Zentrum der dichtesten Gasansammlungen Temperatur

und Druck so stark an, dass Wasserstoffatome zu Helium

verschmolzen. Durch diese Kernfusion wurde Licht und weitere

Wärme erzeugt – so entstanden die ersten Sterne im neuen

Universum. Jede Wolke aus neu entstandenen Sternen bildete

eine Galaxie.

GEBURTSSTÄTTE VON STERNEN

Astronomische Nebel sind Wolken

aus Gas und Staub, in denen Sterne

entstehen. Dieser Nebel, der Schlüs-

sellochnebel, leuchtet wegen der

heißen, jungen Sterne in seinem

Innern farbig.

SPIRALGALAXIEN

Galaxien kommen in fünf

verschiedenen Formen vor,

unter anderem als Spiral-

galaxie. Eine typische

Einzelgalaxie enthält etwa

100 Milliarden Sterne.

ERSTE MINERALE BILDEN SICH

In Sternen werden aus Wasserstoff schwerere Elemente erzeugt. Bei den

hohen Temperaturen und Drücken im Innern von Sternen können Atom-

kerne mit solcher Wucht kollidieren, dass sie zu schwereren Elementen

verschmelzen. Diese schwereren Elemente können dann mit weiteren

Wasserstoffatomen oder mit neu entstandenen Atomkernen zu noch

schwereren Kernen verschmelzen. Auf diese Weise entstanden Sauerstoff,

Kohlenstoff und die meisten anderen Elemente bis zum Eisen. Noch

schwerere Elemente entstehen durch einen Vorgang, bei dem Atomkerne

Neutronen aufnehmen und radioaktiv zerfallen. Schließlich explodiert

der Stern in einer Supernova. In Meteoriten wurden Minerale gefunden,

die in so genannten Roten Riesen entstanden, und andere, die bei einer

Supernova gebildet wurden.

SUPERNOVA

Ausgestoßene Materie einer ehemaligen

Supernova bringt dieses Gas im Sternbild

Schwan zum Leuchten.

STERNENGENERATIONEN

Aus dem Material, das bei der Explosion sterbender Sterne in

den Weltraum geschleudert wird, entstehen neue Sterne. Unser

Stern, die Sonne, ist ein Stern der dritten Generation und ent-

hält Elemente, die bereits zwei Zyklen von Entstehung und

Vergehen durchlaufen haben. Wie alle Sterne bestehen auch

die der zweiten Generation überwiegend aus Helium, daneben

enthalten sie aber auch Elemente, die in

der ersten Sternengeneration entstanden

sind. Diese nutzen sie als Bausteine für

neue Isotope und Elemente. Solche Ele-

mente der zweiten Generation finden

wir in der Sonne und in ihren Planeten.

ULTRAVIOLETT-

AUFNAHME DER SONNE

Unser Stern, die Sonne, hier

durch ein UV-Filter aufge-

nommen, ist ein Stern der

dritten Generation.

OFFENER

STERNHAUFEN

Der Quintuplet-Cluster

ist der größte Stern-

haufen in unserer

Milchstraße. Diese

Gruppe junger Sterne

entstand vor 4 Millio-

nen Jahren und enthält

den hellsten Stern

unserer Galaxie, den

Pistolenstern.

9

ENTSTEHUNG DER SONNE

Unser Sonnensystem besteht aus der Sonne, den Planeten, Monden,

Asteroiden, Kometen und anderen Brocken, die aus der Frühzeit

unserer Galaxie übrig geblieben sind. Das Sonnensystem

entstand aus einer rotierenden Wolke aus interstel-

larem Gas und Staub am Rand der Milchstraße,

die aus Überresten zweier früherer Sternen-

generationen bestand. Vor etwa 4,6 Milliar-

den Jahren kollabierte der Nebel, mög-

licherweise bedingt durch Schockwellen

einer Supernova, die sich in der Nähe

ereignete. Durch den Kollaps nahm

die Rotationsgeschwindigkeit zu, und

die Wolke nahm allmählich die Gestalt

einer flachen Scheibe (der so genannten

protoplanetarischen Scheibe) an. Immer mehr

Materie fiel aus dieser Scheibe ins Zentrum. Durch

die Energie des Kollapses nahmen Temperatur und Druck

im Zentrum zu. Schließlich waren sie so hoch, dass die

Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu Helium ein-

setzte und Energie in Form von Wärme und Licht ab -

gestrahlt wurde. Unser Stern, die Sonne, war geboren.

ZUSAMMENSETZUNG DER SONNE

Die Sonne, das Zentrum des Sonnensystems, besteht zu

etwa 75 Prozent aus Wasserstoff und zu 25 Prozent aus

Helium. Andere Elemente haben einen Anteil von weniger

als 1 Prozent. Sie können nur in den zwei vorausgehenden

Sternengenerationen entstanden sein.

URSPRUNG DER PLANETEN

Nicht alle Materie im solaren Nebel wurde durch

die Schwerkraft ins Zentrum gezogen, um die

Sonne zu bilden. Ein Teil des Gases und Staubs

rotierte weiter in der protoplanetarischen Scheibe.

Hier ballten sich Staubpartikel zu immer größeren

Brocken zusammen. Einige dieser Staubklumpen

verschmolzen zu winzigen Gesteinen, die nicht

einmal die Größe von Murmeln erreichten. Diese

»Chondren« fanden sich wieder zu größeren

Objekten zusammen, bis die Gravitationskräfte

stark genug waren, um sie zu sammenzuhalten.

Die so entstandenen Himmelskörper werden als

Planetesimale bezeichnet. Als sie einen Durch-

messer von etwa einem Kilometer er reicht hatten,

begannen sie, durch ihre Schwerkraft andere,

ähnlich große Objekte anzuziehen.

In diesem Stadium nahm die Akkretion an Ef -

zienz zu. Viele der Planetesimale schlossen sich

zu Objekten von der Größe Merkurs oder der

Erde zusammen. Der gesamte Prozess vom

anfänglichen Kollaps des Nebels bis zur Entste-

hung der Planeten dürfte etwa 10 Millionen

Jahre gedauert haben. Nicht alle Planetesimale

sammelten sich in Planeten. Einige erreichten

nur einen Durchmesser von wenigen Kilometern.

Viele dieser kleinen Himmelskörper kreisen

heute als Asteroiden im Asteroidengürtel zwi-

schen Mars und Jupiter.

MILCHSTRASSE

Die Milchstraße ist eine Spiralgalaxie.

Ihr Zentrum besteht überwiegend

aus alten roten und gelben Sternen;

jüngere Sterne mit höherem Blau-

anteil bilden die Spiralarme, wo auch

die Sonne zu finden ist.

10

VOM SOLAREN NEBEL

ZUM SONNENSYSTEM

Das Sonnensystem bildete

sich aus einem riesigen

Nebel, der sich zu einer

rotierenden Scheibe mit

der Protosonne im Zentrum

verdichtete. Während die

Sonne sich immer mehr

verdichtete und die Kern-

fusion einsetzte, begann im

äußeren Teil der Scheibe

der Vorgang, durch den

die Planeten entstanden.

NEBEL

KONTRAHIERENDER NEBEL

Abgeflachte und

rotierende Wolke

PROTOPLANETARISCHE SCHEIBE

Ringe bilden

sich.

SONNE UND PLANETESIMALE

Brocken kollidieren und

verschmelzen.

Gas- und

Staubwolke

Dichte

Zentral region

Entstehende

Protosonne

Deutlich

erkennbare

Ringe

INNERE UND ÄUSSERE

PLANETEN

Die protoplanetarische Scheibe heizte sich in der Nähe

der Sonne stärker auf als in den Randbereichen. In den

heißeren Bereichen verdampfte das vorhandene Eis.

Ferner entwich aus dem Randbereich des Sonnensystems

Gas ins All. Dieser Vorgang wurde vom Sonnenwind,

einem von der Sonne ausgehenden Strom energiereicher

Teilchen, begünstigt. Die Planeten in den inneren Regio-

nen des Sonnensystems sind deshalb klein und bestehen

aus Gesteinen. In den kälteren äußeren Regionen hingegen

zogen die aus Gesteinen bestehenden Himmelskörper Eis an.

Auf Grund der niedrigeren Temperaturen und größeren Masse

konnten sie auch Gase wie Methan, Ammoniak, Wasserstoff und

Helium halten. Auf diese Weise entstanden riesige Gasplaneten.

Der Zwergplanet Pluto bildete sich zusammen mit ähnlichen eisigen

Himmelskörpern weit

draußen am Rand des

Sonnensystems.

KLEINER GESTEINS-

PLANET ERDE

Die vier inneren Planeten,

zu denen auch die Erde

zählt, bestehen vor allem

aus Metall und Gestein.

GASRIESE JUPITER

Jupiter und die anderen großen äußeren Planeten

besitzen einen Kern aus Gestein. Den größten

Teil ihrer Masse bilden aber gefrorene Gase.

NAH UND FERN

Der Maßstab oben vermittelt einen Eindruck

von den Abständen der Planeten zur Sonne.

Die Gesteinsplaneten (Merkur, Venus, Erde

und Mars) kreisen auf sonnennahen Bahnen,

die Gasriesen (Jupiter, Saturn, Uranus

und Neptun) umkreisen die Sonne

in größerer Entfernung.

UMKREISUNG DER SONNE

Alle inneren Planeten umkreisen

die Sonne auf elliptischen Bahnen

in der gleichen Richtung und etwa

in der gleichen Ebene. Die Bahn

Plutos kreuzt die Neptunbahn, und

die Umlaufb hnen von Kometen

(blaue Linie) kann über die von

Pluto hinausreichen.

ASTROBLEME

Meteoritenkrater wie der ein-

drucksvolle Tswaing-Krater bei

Pretoria (Südafrika) werden

als »Astrobleme« bezeichnet.

GESTEINSBROCKEN AUS DEM ALL

Meteorite – auf die Erde fallende Gesteinsbrocken aus dem All – liefern wertvolle

Informationen über den Ursprung des Sonnensystems. Man nimmt an, dass fast

alle Meteorite von Asteroiden stammen. Dies sind Gesteinskörper, deren Größe sich

im Bereich von über 900 km bis hinab zu winzi-

gen Staubpartikeln bewegt. Die meisten umkreisen

die Sonne in einem Gürtel zwischen Mars und Jupi-

ter. Vermutlich sind sie etwa zur gleichen Zeit wie die

Erde aus dem solaren Nebel entstanden. Die größeren

Asteroiden sind Planetesimale, die es nicht zum Planeten

geschafft haben. Bei Kollisionen zwischen Asteroi-

den entstehen als Meteoroide bezeichnete Trüm-

mer, die zum Teil auf eine die Erdbahn kreuzende

Bahn geschleudert werden und als Meteoriten

auf die Erde fallen. Die verschiedenen Arten von

Meteoriten werden auf Seite 74–75 vorgestellt.

Durch

Akkretion

entstandenes

Gestein

STEIN-EISEN-METEORIT

Meteorite lassen sich in drei

Gruppen einteilen: Steinmeteo-

rite, Eisenmeteorite und Stein-

Eisen-Meteorite aus Silikaten

und Nickel-Eisen-Legierungen.

11

Sonne

Merkur

Venus

Erde

Mars

Jupiter

Saturn

Uranus

Neptun

Pluto

DIE ENTSTEHUNG

DER ERDE

DIE GESTEINE UND MINERALE auf der Erde sind das Produkt

fortdauernder Vorgänge, die mit der Entstehung der Erde aus dem solaren

Nebel vor über 4,5 Milliarden Jahren begannen und noch mindestens

genauso lange in die Zukunft reichen.

DIE ERDE NIMMT GESTALT AN

Wie die anderen Planeten entstand auch die Erde durch die Akkretion von festen Materie brocken aus

der Scheibe des solaren Nebels (siehe S. 10–11). Mit der Masse nahm auch die Schwerkraft zu. So

wurden immer größere Planetesimale und andere Trümmer angezogen, und der Planet wuchs immer

schneller. Anfangs hingen die Brocken nur locker zusammen. Doch bereits nach kurzer Zeit ent-

wickelte die Erde unter dem Einfluss von Kollisionen mit Meteoriten und Planetesimalen eine feste

und differenzierte Struktur. Beim Aufprall wurde Wärme freigesetzt, die Gesteine zum Schmelzen

brachte. Die aufgeschmolzene Erde differenzierte sich in flüssiges Eisen und eine Silikatschmelze,

wobei das leichtere Silikatmaterial auf dem dichteren metallischen Eisenkern schwamm. Etwas später

differenzierte sich die Silikatschicht ebenfalls aus und bildete einen dichteren Erd mantel und eine

weniger dichte Erdkruste. Der Akkretionsvorgang dauert immer noch an: Jedes Jahr fallen

mehrere Tonnen Material aus dem Weltraum auf die Erde.

Kleine Brocken

und Staub ballen

sich zu Asteroiden-

größe zusammen.

ABGEPLATTETE KUGEL

Die Erde hat eine fast perfekte Kugelgestalt;

auf Grund der Rotationsbewegung weist

sie allerdings am Äquator eine leichte Aus-

buchtung auf, während sie an den Polen

abgeflacht ist.

Flüssiger Kern

Objekte von Asteroi-

dengröße schließen

sich zusammen.

Größeres

Objekt

entsteht

AKKRETION DER ERDE

Materie aus dem solaren Nebel ballte sich zu

Brocken von Asteroidengröße zusammen. Diese

Objekte fügten sich dann zu noch größeren

Himmelskörpern zusammen. Schließlich

entstand daraus die Erde.

KERN UND MANTEL

Als sich immer mehr und

immer größere Objekte

zusammen fügten, begann

die Aufschmelzung. Schwere

Elemente wanderten in den

Erdkern, leichtere bildeten

den von einer Gesteinskruste

umgebenen Erdmantel.

Leichtere Elemente

bilden den Mantel.

BESCHEIDENER PLANET

Auch wenn die Erde uns groß erscheint, ist sie

doch nur ein mittelgroßer Planet. Mit einem

Durchmesser von 12 756 km ist sie der größte

der vier Gesteinsplaneten, aber sehr viel kleiner

als die Gasriesen.

URSPRÜNGE | DIE ENTSTEHUNG DER ERDE

DIE ERDE ERHÄLT EINEN TRABANTEN

Nach der gängigen Theorie entstand der Mond

MONDOBERFLÄCHE

Die Mondoberfläche ist von Meteoriten-

kratern übersät. Einige wurden durch

basaltische Lava aus Schichten tief unter

der Mondkruste aufgefüllt und bilden

die Maria.

bei einer verheerenden Kollision in der

Frühzeit der Erdgeschichte: Vor etwa

4,5 Milliarden Jahren traf ein sehr großer

Planetesimal – etwa von der Größe

des Mars – die Erde. Er drang tief in

den Planeten ein und schlug eine

ungeheure Menge an Materie heraus.

Die Trümmer aus irdischem Mate-

rial und Material des auftreffenden

Himmelskörpers gelangten in eine

Erdumlaufbahn. Hier entstand durch

Akkretion der Mond. Untersuchun-

gen von Spurenelementen in Mond-

gesteinen zeigten Übereinstimmungen mit denen aus dem Erdmantel. Daraus

lässt sich folgern, dass die Erde zum Zeitpunkt der Kollision bereits in einen

leichteren Mantel und einen dichteren Kern ausdifferenziert war. Nur die

leichteren Mantelgesteine wurden in die Umlaufbahn geschleudert. Da

die Altersbestimmung von Mondgesteinen ein ähnliches Alter wie das

der Erde ergab, gehen die Wissenschaftler davon aus, dass die Ent-

stehung von Planeten relativ schnell ablaufen muss. In vermutlich

weniger als hundert Millionen Jahren ballte

sich die Erde aus der protoplanetarischen

Scheibe zusammen, entwickelte einen Erd-

mantel, erlebte eine verheerende Kollision mit

dem Planetesimalen und erhielt einen Traban-

ten aus dem ausgeschleuderten Material.

MONDGESTEIN

Die Zusammensetzung

der Gesteinsproben

vom Mond entspricht

der Zusammensetzung

von Gesteinen aus

dem Erdmantel.

ENTSTEHUNG

DES MONDES

Der Mond entstand aus

Material, das beim Auf-

prall eines großen Plane-

tesimalen zusammen mit

dessen Trümmern aus der

Erde herausgeschleudert

wurde. Die Trümmer dieser

Kollision wurden durch die

Schwerkraft der Erde in eine

Umlaufb hn gezwungen, wo

sie abkühlten und miteinan-

der verschmolzen. Dann ent-

stand durch Akkretion der

natürliche Trabant der Erde.

Einschlagskörper

von der Größe

des Mars

Erde

Durch

Akkretion

der Trümmer

entsteht der

Mond.

Trümmer lagern

sich zusammen.

AUF DER ERDE

AUFPRALL

TRÜMMER UMKREISEN DIE ERDE.

Erde

ENTSTEHUNG DES MONDES

DURCH AKKRETION

Basalt von der

Mondoberfläche

AUFBAU DES MONDES

Wie die Erde besitzt auch der Mond einen

Mantel und eine Kruste. Möglicherweise

gibt es auch einen eisenreichen Kern,

der dann aber ziemlich klein sein müsste.

Der Mond selber ist mit einem Durch-

messer von 5562 km nicht einmal halb

so groß wie die Erde.

Erde

Pyroxen

ENTSTEHUNG DES ERDKERNS

Der Erdkern scheint sich recht früh in der Erdgeschichte gebil-

ZUSAMMENSETZUNG

DES ERDKERNS

Die Zusammensetzung

von Eisen-Nickel-

Meteoriten entspricht

vermutlich in etwa

der Zusammensetzung

des Erdkerns.

FLÜSSIGES EISEN

Der äußere Teil des Erdkerns besteht

wohl aus flüssigem Eisen, ähnlich

wie wir es in einer Gießerei erzeugen.

det zu haben, als die schwereren Elemente ins Zentrum absanken.

Wissenschaftler haben einfallsreiche Methoden zur Erforschung der

Zusammensetzung des Erdkerns entwickelt: Untersuchungen des

Erdmagnetfelds, Interpretationen von Erdbebenwellen beim Durch-

gang durch die Erde, Messungen der Gesteinsdichte und Unter-

suchung von Meteoriten. Die Forschungsergebnisse legen nahe, dass

die Erde einen festen inneren Kern und einen flüssigen äußeren Kern

enthält. Der Erdkern besteht wahrscheinlich zum größten Teil aus

Eisen und einem geringeren Anteil an Nickel sowie einem leichteren

Element, möglicherweise Schwefel. Man nimmt an, dass sich der

Kern durch chemische Interaktionen mit dem unteren Erdmantel

noch weiter ausdifferenziert. Die Temperatur im inneren Erdkern

dürfte ähnlich hoch sein wie an der Oberfläche der Sonne. Welche

Eisenminerale sich bei solchen Temperaturen und Drücken bilden,

ist nicht bekannt.

13

DIE ENTSTEHUNG DER ERDE | URSPRÜNGE

MINERALE DES ERDMANTELS UND DER ERDKRUSTE

Die große Hitze im Innern der jungen Erde begünstigte chemische

Reaktionen zwischen dem eisenreichen Erdkern und dem

umgebenden Material. Die meisten Elemente, die leicht Ver-

bindungen mit Eisen eingehen, bildeten dichtere Minerale, die

sich in einer dicken Schale um den Kern sammelten. Auf diese

Weise entstand der untere Erdmantel. Leichtere Minerale ent-

standen aus Elementen, die sich eher

mit Sauerstoff als mit Eisen verbinden.

Diese bildeten Oxidverbindungen, vor

allem Silikate. Da diese Verbindungen

leichter waren, stiegen sie nach

obenund bildeten dort den obe-

ren Erdmantel und die Erdkruste,

die aufdem dichteren unteren

Mantel schwimmen.

INNERER ERDKERN

Feste Nickel-Eisenlegie-

rung; bis 6370 km unter

der Erdoberfläche

ÄUSSERER ERDKERN

Flüssige Nickel-Eisenlegie-

rung; bis 5150 km unter

der Erdoberfläche

ERDKERN,ERDMANTEL

UNDERDKRUSTE

Die Erde besteht aus drei

Schalen: dem Erdkern,

bestehend aus einem

festen inneren und einem

flüssigen äußeren Kern,

die zusammen über die

Hälfte des Erddurchmess-

ers einnehmen; dem Erd-

mantel, einer Schicht aus

dichten Mineralen, die fast

den ganzen Rest des Erd-

durchmessers ausmachen;

und der dünnen Erdkruste,

bestehend aus Gesteinen

und Mineralen, die sich

chemisch von denen des

Erdkerns und des Erd-

mantels unterscheiden.

UNTERER ERD-

MANTEL

Fest, überwiegend

magnesiumreiche

Silikate; bis

2990 km unter der

Erdoberfläche

OBERER ERD-

MANTEL

Fest, überwiegend

Peridotit; bis

660 km unter der

Erdoberfläche

KONTINENTALE

ERDKRUSTE

Fest, aus magmatischen,

metamorphen und sedimen-

tären Gesteinen; bis 70 km

unter der Erdoberfläche

XENOLITH

AUS MANTELGESTEIN

Xenolithe sind Fragmente

älterer Gesteine in jünge-

rem Gestein. Dieser Xenolith

aus Frankreich besteht aus

Peridotit aus dem oberen

Erdmantel und gelangte in

basaltischer Lava an die

Erdoberfläche.

OZEANISCHE

ERDKRUSTE

Fest, überwiegend

Basalt; bis 7 km unter

der Erdoberfläche

Grenze zwischen

flüssigem äußerem

Kern und festem

unterem Mantel

Plume aus aufsteigendem

heißem Mantelgestein

führt Wärme an die Ober-

fläche ab.

Festland aus

kontinentaler

Kruste

Kontinen-

talschelf

fällt zur

Tiefsee ab.

Meeresboden

aus ozeanischer

Kruste

Meeresoberfläche

Grenze zwischen unterem

und oberem Mantel

DAS ALTER DER ERDE

Einer der ersten Versuche, das Alter der Erde zu

ermitteln, wurde im 17. Jahrhundert vom irischen

anglikanischen Bischof Usher unternommen, der

aus der Genealogie der Bibel ableitete, dass Erde

und Universum im Oktober 4004 v. Chr. erschaffen

wurden. Die erste zutreffende Abschätzung gelang

1956 dem Physiker Claire Patterson (unten), der

die Radioisotopenmessungen von Meteoriten und

irdischen Mineralen verglich und anhand dieser

Daten auf ein Erdalter von

4,55 Milliarden Jahren kam

(in jüngerer Zeit wur de diese

Zahl auf 4,56 Milliarden Jahre

korrigiert). Das höchste direkt

gemessene Alter haben Zirkon-

kristalle vom Mount Narryer in

Westaustralien. Sie entstan-

den vor 4,4–3,9 Milliar-

den Jahren.

PATTERSON

CLAIRE

14

MEERESBODENGESTEINE

Tektonische Kräfte bringen manchmal ehemaligen Meeresboden an die Oberfläche.

Dieser Peridotit aus Neufundland, von dem man annimmt, dass er eine ähnliche

Zusammensetzung aufweist wie Mantelgesteine, lag früher einmal am Meeresgrund.

URSPRÜNGE | DIE ENTSTEHUNG DER ERDE

CHEMISCHE

ZUSAMMENSETZUNG

Dieses Balkendiagramm zeigt

den Anteil verschiedener chemi-

scher Verbindungen in den

wichtigsten Schalen der Erde.

DER SAUERSTOFF-FAKTOR

Auch wenn der Erdkern dichter ist als der Erdmantel und

SONSTIGE

NICKELOXID

MAGNESIUMOXID

CALCIUMOXID

EISEN UND EISENOXIDE

ALUMINIUMOXID

SILICIUMDIOXID

die Erdkruste, ist die Verteilung der verschiedenen chemi-

schen Elemente in den einzelnen Schalen der Erde nicht

notwendigerweise das Ergebnis der Dichte einzelner Ele-

mente. Der primäre Faktor ist möglicherweise die Tendenz

verschiedener Elemente, entweder mit Eisen oder Sauer-

stoff Verbindungen einzugehen. So besitzen Uran und

Thorium eine sehr hohe Dichte und ein sehr hohes spezi-

fisches Gewicht und sind dennoch in der Erdkruste kon-

zentriert, vielleicht weil sie leicht mit Sauerstoff reagieren.

Welche Rolle Sauerstoff in der Erdkruste spielt, ist daran

zu erkennen, dass dieses Element bis zu 50 Prozent Anteil

am Gewicht der Erdkruste hat.

ATMOSPHÄRE UND OZEANE

Die Entstehung der Atmosphäre und der Ozeane stand in direktem Zusammenhang mit

der Entstehung der Erdkruste. Während der intensiven Akkretionsphase wurden beim Auf-

schmelzen und Umkristallisieren der Erde Wasserdampf und andere Gase freigesetzt. Diese

bildeten zusammen mit anderen Gasen aus dem solaren Nebel die Uratmosphäre der Erde.

Vor 3,8 Milliarden Jahren waren Erde und Mond einem intensiven Meteoritenbombardement

ausgesetzt, bei der die Erde vermutlich ihre erste Atmosphäre verlor. Darauf folgende Vulkan-

aktivität setzte Stickstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf frei. Letzterer wurde durch die

UV-Strahlung in Wasserstoff, Sauerstoff und Ozon aufgespal-

ten. Der Wasserdampf sammelte sich in Ozeanen, in denen

sich Salze lösten. Es entstand eine neue Atmosphäre, die zuerst

nur wenig Sauerstoff enthielt. Lebewesen, die sich in den Oze-

anen entwickelten, gaben Sauerstoff in die Atmosphäre ab, so

dass diese schließlich ihre heutige Zusammensetzung erreichte.

URATMOSPHÄRE

Wasserstoff entweicht.

Sonnenwind

bläst Atmo-

sphäre weg.

Trümmer aus

dem Welt-

raum treffen

die Erde.

Helium wird

freigesetzt.

SEKUNDÄRE ATMOSPHÄRE

Wasserstoff entweicht

in den Weltraum.

UV-Strahlung

spaltet Wasser

in Wasserstoff,

Sauerstoff und

Ozon. Wasser

Stickstoff

VERÄNDERTE ATMOSPHÄRE

Die erste Atmosphäre der Erde bestand

aus Gasen, die bei der Kristallisation

freigesetzt wurden oder aus dem solaren

Nebel stammten. Diese Uratmosphäre

wurde durch Meteoriteneinschläge

und den Sonnenwind weggeblasen.

Die sekundäre Atmosphäre bildete sich

aus durch UV-Strahlung aufgespaltene

vulkanischen Gase.

Kohlendioxid

WETTERSYSTEM

Die Erdatmosphäre reicht

mehrere hundert Kilometer

hoch. Das Wettergeschehen

spielt sich jedoch zum größten

Teil in den untersten 15 km ab.

Sauerstoff

und Ozon

URTÜMLICHES LEBEN

Die von Bakterienkolonien geschaffenen Stroma-

tolithen in der Shark Bay (Australien) sind

»lebende Fossilien«. Stromatolithenhügel wie

diese entstanden schon vor 3 Milliarden Jahren

in Flachmeerzonen.

DIE ENTSTEHUNG DER ERDE | URSPRÜNGE

KONTINENTALE KRUSTE

OZEANISCHE KRUSTE

ERDMANTEL

ERDKERN

DIE ERDKRUSTE

EINES DER AUFFÄLLIGSTEN MERKMALE der Erdoberfläche ist die Trennung in

Kontinente und Ozeanbecken. Sowohl ozeanische als auch kontinentale Kruste liegen

über dem Mantel, sie unterscheiden sich aber grundlegend. Die leichtere, dickere

kontinentale Kruste schwimmt höher auf dem Mantel als die dichtere, dünnere

ozeanische Kruste. Etwa zwei Drittel der Erdoberfläche bestehen aus

ozeanischer Kruste. Die kontinentale Kruste ist jedoch aus

viel mehr Gesteinen zusammengesetzt.

DRIFTENDE GESTEINE

Die Erdkruste bildet zusammen

mit dem oberen Erdmantel die

Lithosphäre. Diese schwimmt

auf der Asthenosphäre.

Ozeanische

Erdkruste

Lithosphäre

Asthenosphäre

OZEANISCHE KRUSTE

Die ozeanische Kruste ist wesentlich jünger als die kon-

tinentale Kruste – selbst die ältesten Teile des Meeres-

bodens sind nur 200 Millionen Jahre alt. Dies liegt daran,

dass die ozeanische Kruste einem ständigen Kreislauf

unterliegt. Sie entsteht aus Mantelmaterial, das an mittel-

ozeanischen Rücken aufsteigt und sich an deren Seiten

ausbreitet. Die gleiche Menge an Material taucht in

Subduktionszonen wieder in den Erdmantel ab. Die oze-

anische Kruste besteht aus mehreren Schichten, wobei die oberste

Schicht aus Sedimenten über einer Grundlage aus Basalt besteht.

Die unteren Schichten bestehen überwiegend aus Gabbro.

Tiefsee-

boden

Kontinental-

abhang

Kontinentale Kruste

aus magmatischen,

metamorphen

und sedimentären

Gesteinen

Mit Zeolith

gefüllte

Blase

WEIT VERBREITETES

GESTEIN

Dieses schwarze Gestein

ist ein Basalt, der an

Land entstanden ist.

SCHWARZER RAUCHER

Schwarze Raucher sind in

Verbindung mit Vulkanismus

auft etende heiße Quellen auf

dem Meeresboden, die mineral-

reiches Wasser mit einer Tem-

peratur von 400 °C ausschütten.

Sie treten vor allem in der

Nähe der mittelozeanischen

Rücken auf, wo neue ozeani-

sche Erdkruste entsteht.

JOHN TUZO WILSON

In den 1960er-Jahren wurde der kanadische Geo-

physiker John Tuzo Wilson (1908–1993) zum Ver-

fechter der Theorie, dass der Ozeanboden sich an

den mittelozeanischen Rücken

spreizt. Wilson leistete

einen wichtigen Bei-

trag zu dieser Theorie,

indem er vermutete, dass

vulkanische Inselketten

wie Hawaii in der Mitte

von Ozeanen entstehen,

indem der Meeresboden

sich langsam über einen

so genannten Hotspot –

einen festen Punkt,

an dem Magma

im Mantel auf-

steigt – hin-

weg bewegt.

OZEANISCHER RÜCKEN

IN ISLAND

Ozeanische Erdkruste und mittel-

ozeanische Rücken sind nur selten

oberhalb des Meeresspiegels an -

zutreffen. In Island ragt jedoch

der Mittelatlantische Rücken aus

dem umgebenden Ozean auf.

Grenze zwischen

Kruste und Mantel

(MohoroviČiĆ-

Diskontinuität)

Kontinentalrand aus

mächtigem Sediment

auf ozeanischer Kruste

URSPRÜNGE | DIE ERDKRUSTE

GESTEIN AUS DEM ERDMANTEL

Die Gebirgskette der Sierra Nevada ist

ein Batholith, eine Ansammlung von Int-

rusionen aus Mantelmaterial, das unter

der Erdoberfläche abkühlte und später

durch Hebung und Erosion zu Tage trat.

KONTINENTALE KRUSTE

Die kontinentale Erdkruste bedeckt etwa ein Drittel der

Erdoberfläche und bildet die großen Landmassen und die

Böden der Flachmeergebiete an ihrem Rand.

Die Dicke der kontinentalen Kruste schwankt zwi-

schen 25 und 70 km und ist unter den Gebirgsketten am

größten. In der Mitte jedes Kontinents befindet sich eine

stabile Masse von kristallinen Gesteinen aus dem Präkam-

brium (vor 4,56 Milliarden bis 543 Millionen Jahren), die

Tausende von Quadratkilometern bedecken. Dieser Fest-

landskern wird als Schild bezeichnet. Andere Gesteine der

kontinentalen Erdkruste haben in jüngerer Zeit Prozesse

aus dem Kreislauf der Gesteine (siehe S. 28–29) durchlau-

fen wie Erosion, Metamorphose und Sedimentation. Diese

langsame Umwandlung

im Laufe von Jahr-

milliarden sorgt für

die enorme Vielfalt.

Biotit

SCHWIMMENDES

Große

Feldspat-

kristalle

ANSTEHENDER GRANIT

Diese Granitzinnen stehen im

Ahaggar-Massiv (Algerien).

Der aus siliciumdio xid reichen

Mineralen wie Quarz und

Feldspat bestehende Granit

kommt in der kontinentalen

Erdkruste massenhaft vor.

GESTEIN

Die Erdkruste verhält sich, als würde sie auf

dem darunter liegenden dichteren, plastischen

Gestein des Erdmantels schwimmen. Dies nennt

man als »Isostasie«. Ähnlich wie ein Eisberg im

Wasser erstreckt sich die Kruste weit nach unten

in das Medium, auf dem sie schwimmt. Da die

Erdkruste nicht überall gleich dicht ist, tauchen

verschiedene Teile unterschiedlich tief in den

Mantel ein. Unter großen Gebirgen wie dem

Himalaja reicht die Kruste weiter in die Tiefe als

im Flachland, da das Gewicht der Gebirge einen

höheren Auftrieb und damit eine tiefere »Wur-

zel« erfordert. Etwa ein Drittel der kontinentalen

Kruste ragt aus dem Mantel empor, die anderen

zwei Drittel bilden die Wurzel.

KRUSTENGESTEINE

Metamorphe Gesteine wie

dieser Gneis entstehen, wenn

tektonische Kräfte auf Gesteine

der kontinentalen Erdkruste

einwirken.

AUSTRALISCHER SCHILD

Der zentrale Teil Westaustra-

liens ist Bestandteil des alten

Festlandskerns von Austra-

lien – dem stabilen Schild.

TIEFE WURZELN

Der Mount Everest ist Teil des Himalaja, einer relativ

jungen Gebirgskette, die durch die Kollision zweier Kon-

tinentalplatten aufgefaltet wird. Solche Berge besitzen

eine »Wurzel«, die viele Kilometer tief in den Mantel reicht.

17

PLATTENTEKTONIK

Mit dem Begriff »Tektonik« werden die Bildung und die

Bewegungen der Erdkruste bezeichnet. Nach der Theorie

der Plattentektonik liegen die Erdkruste und eine dünne

Schicht des obersten Erdmantels auf einer Schicht aus

heißem, geschmolzenem Mantelgestein, der Astheno-

sosphäre. Die Lithosphäre besteht aus Kontinenten und

Ozeanbecken. Sie ist in relativ starre »Platten« unterteilt,

deren Relativbewegungen die

großen Oberflächenformen

der Erde hervorbringen und

umgestalten.

PLATTENGRENZEN

Die Erde ist in etwa ein

Dutzend große tektonische

Platten zerteilt. Einige

bestehen aus kontinentaler

und ozeanischer, andere

nur aus ozeanischer Kruste.

Oberer

Erdmantel

Unterer

Erdmantel

Mantelplume steigt vom

unteren Mantel auf und

bildet Hotspot.

Platten streben an

ozeanischem Rücken

auseinander.

Konvektionsströmung

führt Platte mit sich.

Zirkulation der

Konvektions-

strömung

TREIBENDE KRAFT

Die Kräfte, die die Bewegungen der Lithosphärenplatten verursachen,

sind noch nicht vollständig erforscht. Sie dürften aber auf Konvek-

tionsströmen im Erdmantel beruhen, die durch die Wärme aus dem

Erdinneren angetrieben werden. Durch Verschiebungen der Platten

zueinander, durch Auseinanderdriften, Annäherung und seitliche

Verschiebung finden an den Platten-

grenzen bedeutende geologische

Vorgänge statt. Viele Prozesse, die

die Erdoberfläche formen, – zum

Beispiel Erdbeben, Vulkanismus und

die Auffaltung von Gebirgsketten –

haben hier ihren Ursprung.

Subduktionszone,

an der eine Platte

in den Erdmantel

abtaucht.

Erdkern

PLATTENBEWEGUNG

Die Bewegung der tektonischen

Platten wird vermutlich durch

vom Erdinnern aufsteigende

Wärme angetrieben.

DIVERGENZZONEN

Wo Platten sich in einer Divergenzzone – meist einem mittelozeanischen Rücken –

voneinander entfernen, bewirkt der nachlassende Druck eine teilweise Aufschmelzung

des Erdmantels. Dadurch dringt Magma (aufgeschmolzenes Gestein) nach oben.

Dieses in der Regel basaltische Magma erstarrt zu neuer, meist ozeani-

scher Erdkruste. Die damit

verbundenen Plattenbewe-

gungen verursachen durch

wiederholtes Aufbrechen

und Zusammenwachsen

viele schwächere Erdbeben.

GRENZEN

An auseinander strebenden

Plattengrenzen wie am Mittel-

atlantischen Rücken entsteht

neue ozeanische Kruste. Trans-

formstörungen treten auf, wo

Platten aneinander vorbeigleiten.

SEISMOGRAPHISCHE SPUREN

Die Energie tektonischer Bewegungen

erzeugt Vibrationen in den Gesteinen der

Erde. Diese können mit einem Seismogra-

phen gemessen und aufgezeichnet werden.

Richtung der

Plattenbewegung

Auseinander

strebende

Plattengrenzen

Aufeinander zustrebende Plattengrenzen

Tiefsee-

graben

Richtung der Plattenbewegung

Transformstörung

Mittelozeani-

scher Rücken,

an dem Magma

aufsteigt.

18

OZEANISCHER GRABEN

Die auseinander driftende Plat-

tengrenze am Mittelatlantischen

Rücken verläuft unter dem

Ozean von der Arktis bis zur

Antarktis. Nur in Island tritt sie

als Graben an die Oberfläche.

Divergierende

Platten

Abkühlendes

Magma erstarrt

zu ozeanischer

Kruste.

URSPRÜNGE | DIE ERDKRUSTE

KONVERGENZZONEN

An den Konvergenzzonen bewegen sich Platten aufeinander

zu. Wo ozeanische Kruste auf ozeanische Kruste trifft, taucht

eine der beiden Platten unter die andere ab. Dieser Vorgang

wird als Subduktion bezeichnet. Die subduzierte Kruste wird

im Erdmantel dem Recycling zugeführt. Auf diese Weise wird die

ständige Neubildung ozeanischer Kruste in den Divergenzzonen

kompensiert. Eine Subduktion findet auch statt, wenn ozeanische

Kruste einer Platte auf kontinentale Kruste einer anderen Platte

trifft. Der größere Auftrieb der kontinentalen Kruste verhindert

deren Abtauchen, deshalb wird die Platte mit der ozeanischen

Kruste subduziert. Die subduzierte ozeanische Kruste löst in

der Tiefe eine Aufschmelzung aus. Das geschmolzene Gestein

steigt durch die Kruste nach oben und tritt in explosiven

Vulkanausbrüchen zu Tage. Die zahlreichen Vulkane an

der Pazifikküste der USA, darunter auch der Mount

Saint Helens, sind so entstanden. Wenn beide Platten

mit kontinentaler Kruste kollidieren, kann keine ab -

tauchen. In diesem Fall wird die Kruste nach oben

aufgefaltet, und es entstehen Gebirgsketten.

Gebirgskette wird

durch Kollision

von Kontinenten

aufgefaltet.

Plateau hinter

Gebirgskette

Obere Platte

Verwer-

fung

Kontinentale

Kruste auf

subduziertem

Meeresboden

Naht-

zone

TRANSFORMSTÖRUNGEN

Neben Divergenz- und Konvergenzzonen gibt es eine

HEBUNG

Der Himalaja, das höchste Gebirge der Welt, wird durch

die anhaltende Konvergenz der Eurasischen mit der

Indisch-Australischen Platte weiter nach oben gedrückt.

dritte Art von Plattengrenzen, bei der zwei Platten

aneinander vorbeigleiten, ohne dass neue Kruste

gebildet oder bestehende zerstört wird. Eine solche

Grenze wird als Transformstörung bezeichnet.

Starke Erdbeben werden durch sich ständig auf-

bauenden und plötzlich nachlassenden Druck an

Plattengrenzen verursacht. Die nordanatolische

Verwerfung (Türkei) ist eine Transformstörung.

VERWERFUNG IN KALIFORNIEN

Die San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien ist eine

Transformstörung, an der die Pazifische Platte an

der Nordamerikanischen Platte entlanggleitet.

Subduzierte

ozeanische

Kruste

KOMPLEXE KOLLISION

Eine ozeanisch-kontinentale

Subduktion kann, wenn der Sub-

duktionsvorgang abgeschlossen

ist, zu einer Kollision zweier kon-

tinentaler Krustenteile werden.

FEUERGÜRTEL

Diese Vulkane in Java gehören zum

»Feuergürtel« am Rand der Pazifischen

Platte. Subduziertes Gestein führt zu

einer Aufschmelzung, die sich als Vulkan-

tätigkeit äußert.

DIE ERDKRUSTE | URSPRÜNGE

GESTEINE UND

MINERALE SAMMELN

GESTEINE VOM VESUV

Einige Sammlungen sind auf Funde von

einem bestimmten Ort beschränkt.

DIE WELT DER GESTEINE, Minerale, Edelsteine und Fossilien bietet dem

Hobbysammler fast unbegrenzte Möglichkeiten. Es bedarf nur geringer

Kenntnisse – kaum mehr als die Fähigkeit, einige häufige

Minerale voneinander zu unterscheiden –, um einige der

schönsten Naturschätze zu genießen. Das populärste geolo-

gische Hobby ist wohl das Sammeln von Mineralen.

ANLEGEN EINER SAMMLUNG

Die meisten Sammler beginnen einfach, Gesteine, Mine-

rale und Fossilien unsystematisch zusammenzutragen.

Wenn die Sammlung größer wird, gehen sie systemati-

scher vor und bewahren nur die schöner gefärbten Exem-

plare oder interessanteren Kristallformen auf. Mit zuneh-

mender Erfahrung spezialisieren sich die meisten Sammler.

Eine Sammlung kann aus nur einem einzigen Mineral

angelegt werden; andere Sammler konzentrieren sich auf

Minerale von einem bestimmten Ort. Einige seltene Mine-

rale sind sehr teuer, und Mineralsammlungen benötigen

mitunter sehr viel Platz. Eine Lösung des Platzprob-

lems könnte darin bestehen, dass man die Samm-

lung auf winzige Exemplare beschränkt,

deren Form und Schönheit sich nur unter

dem Mikroskop erschließt.

SICHERHEITSASPEKTE

CALCITAGGREGAT

VERZWEIGTES

SANDCALCIT

CALCITKRISTALLE

Ein Mineral wie Calcit, das

in vielen verschiedenen

Kristallformen vorkommt,

eignet sich für eine

Sammlung von Exem-

plaren eines bestimmten

Minerals.

HUNDZAHN-

CALCIT

PRAKTISCHE

ERFAHRUNG

Das Sammeln von

Gesteinen kann ein

lebenslang gepfleg-

tes Hobby sein,

da der Samm-

ler seinen

Erfahrungs-

schatz

ständig

erweitert.

Minerale sammeln ist normalerweise ein gefahrloses Hobby, doch einige

Risiken darf man nicht übersehen. Gefährlich sind alte Bergwerke und

Steinbrüche. Stollen sollte man keinesfalls betreten – Stützkonstruk-

tionen aus Holz verrotten schnell, und Einstürze oder Steinschlag

sind praktisch vorprogrammiert. Ohnehin gibt es in alten Berg-

werken meist nicht viel zu holen. Was brauchbar aussah,

wurde in der Regel von den Bergleuten mitgenommen.

Bessere Chancen bieten Abraumhalden, wobei

allerdings zu bedenken ist, dass diese oft nur

lose aufgeschüttet sind und instabil sind. Beim

Sammeln an Klippen, stei-

len Straßenrändern oder

Rutschungen ist nicht nur

auf lockeres Material unter

den Füßen zu achten, son-

dern auch auf Steinschlag

von oben. Jedes Jahr wer-

den Sammler von herab-

fallenden Steinen verletzt.

Und wenn Sie sich nicht

absolut sicher sind, soll-

ten Sie kleine Kinder zu

Hause lassen.

20

VERLOCKENDE STOLLEN

Alte Bergwerke sind eine

große Versuchung, aber

äußerst gefährlich. Schönere

Stücke finde man oft außer-

halb in den Abraumhalden.

VERGRÖSSERUNG

Sammler kleiner Kristalle

benötigen ein gutes Mikro-

skop, um ihre winzigen

Proben zu betrachten.

FASZINIERENDE

FOSSILIEN

Auch Fossilien sind

beliebte Sammelobjekte.

URSPRÜNGE | GESTEINE UND MINERALE SAMMELN

HELM

GEOLOGENHAMMER

Kelle

TASCHENMESSER

Sieb

Pinsel zur sanften

Reinigung

LEDERHAND-

SCHUHE

SICHERHEITS-

AUSRÜSTUNG

Sicherheitsausrüstung und

das richtige Werkzeug sind

ein Muss für Sammler.

SCHUTZBRILLE

Gummi- oder

Ledergriff

GRUNDAUSRÜSTUNG

Auf den ersten Blick könnte man meinen, jeder Hammer sei

geeignet, um Gestein auseinander zu schlagen. Doch weit gefehlt.

Jedes Jahr werden Sammler verletzt, weil sie den falschen Hammer

benutzen. Manche verlieren dabei das Augenlicht. Geologenhäm-

mer bestehen aus besonderem Stahl, und die Seite, mit der geschla-

gen wird, ist abgeschrägt, damit keine Splitter wegfliegen Aus dem

gleichen Grund benutzen Geologen auch spezielle Meißel. Bei der

Arbeit mit Hammer und Meißel sollte man eine Schutzbrille tra-

gen. Je nach Gelände kann ein Helm oder eine Leuchtweste erfor-

derlich sein. Ein Mobiltelefon – mit voll geladenem Akku – gehört

ebenfalls zur Sicherheitsaus rüstung. Nehmen Sie es mit, auch wenn

Sie sich nur ein kurzes Stück vom Auto entfernen. Sie könnten an

eine Stelle abrutschen, an der potenzielle Helfer Sie nicht sehen

können. In Wüsten gebieten sollten Sie unbedingt ausreichende

Wasser vorräte mitführen, und wenn Sie sich in Gelände

wagen, wo es giftige Schlangen gibt, sollten Sie

einen entsprechenden Notfallkoffer mitneh-

men. An Wetter und Gelände an gepasste

Kleidung ist unerlässlich. Lassen Sie Sanda-

len und Turnschuhe zu Hause. Lederstiefel

bieten besseren Schutz gegen Schlangen-

bisse, Kaktusstacheln, scharfkantige Steine,

rostiges Metall und abrutschende Steine.

GOLDWÄSCHER-

PFANNE

Die Goldwäscher-

pfanne ist ein wich-

tiges Werkzeug. Mit

ihr lassen sich auch

viele Edelsteine aus

Oberflächensedi-

menten gewinnen.

GEOLOGENMEISSEL

FÜR ALLE FÄLLE

Der erfahrene Sammler ist für alle Eventu-

alitäten gerüstet. Viele Gegenstände wie

Siebe, Pfannen sowie verschiedene Pinsel

und Kellen können im Auto zurückgelassen

werden, bis sie gebraucht werden.

KLEINER MEISSEL

Ein Sammler benötigt einen kleinen

Hammer und Meißel, um ein Fossil

aus dem Gestein zu lösen.

GESTEINE UND MINERALE SAMMELN | URSPRÜNGE

STRASSENDURCHBRUCH

Am Rand einer durch das Peg-

matitgestein der Black Hills in

North Dakota (USA) führenden

Straße kann man riesige

Feldspatkris talle finden

FUNDORTE

Für viele Länder gibt es Reiseführer, die gute Fundorte für Gesteine, Minerale und Fossilien

FOSSILES

BLATT

beschreiben. Auch das Internet liefert Informationen. Veröffentlichungen und Websites von

Experten informieren über neue Fundstätten. In mancher Hinsicht ist das Sammeln eigener

Gesteinsproben heute schwieriger als früher. Aktive Bergwerke und Steinbrüche unterliegen

strengen Vorschriften, wem Zugang gewährt werden darf. Alte Bergwerke

werden immer gefährlicher, alte Abraumhalden haben Sammler schon

seit Jahrzehnten durchsucht, und der Zugang zu Fundorten ist heute

oft beschränkt – aus Sicherheitsgründen, aber auch aus Respekt vor den

Landrechten indigener Bevölkerungen. Doch einige traditionelle Plätze

wie durch Straßen angeschnittene Felsen

oder erodierte Klippen bieten noch immer

hervorragende Möglichkeiten. Immer mehr

Fundorte sind gegen eine Eintrittsgebühr

für jedermann geöffnet, und einige Lieb-

haberclubs besitzen eigene Sammlerstätten.

Wer nicht alle Exemp lare selber sammeln

möchte, kann sie von zahlreichen Händlern

kaufen, die oft interessante Stücke von

neuen Fundorten anbieten.

SUCHE NACH GOLD

Dieser Mineralsammler

hofft, mit der bewährten

Methode des Auswa-

schens aus dem Sediment

eines Flussbettes Gold-

nuggets zu finden

GOLDNUGGET

CHROMIT-

KRISTALLE

22

ABRAUM

Dieser Sammler sucht im Abraum

eines alten Bergwerksstollens in

Cornwall nach schönen Stücken.

MINERALFÜHRENDE GESTEINE

Der Sammler muss wissen, welche

Gesteine die gesuchten Minerale

enthalten. So finde man Chromit

in Peridotit und Korund in um -

kristallisiertem Kalkstein.

SUCHE NACH

FOSSILIEN

Ein Felsstrand auf der

Insel Wight in Süd-

england hat Fossilien-

sammlern viel zu bieten.

KORUND

NOTIZEN

Angehende Sammler wissen oft nicht, wie wichtig Notizen über

KARTE UND

KOMPASS

Karte und Kom-

pass sind unver-

zichtbare Hilfsmit-

tel zum Suchen

und Wiederauffin-

den von Fundstellen.

Notieren Sie sich

Land kartenangaben

zu guten Fundstätten.

ihre Funde sind. Mit zunehmender Erfahrung merken sie, dass die

Anschaffung eines Notizbuchs und der geringe Zeitaufwand für

Notizen unverzichtbar ist. Auf jeden Fall sollte man den genauen

Fundort dokumentieren. Es kann beträchtliche Zeit vergehen, bevor

Sie wieder an den Ort zurückkommen, und wenn Sie keine

Notizen angefertigt haben, finden Sie die Stelle vielleicht

nicht mehr. Selbst wenn Sie sich auf Ihr Gedächtnis

verlassen können, kann sich die Umgebung in der Zwi-

schenzeit verändert haben. Das Gelände kann von Pflanzen

überwuchert werden, Bäume können fallen, Wege können

anders verlaufen, und die Jahreszeit kann Veränderungen mit

sich bringen. Es ist erstaunlich, wie sehr sich vertraute Orte im

Lauf der Zeit verändern können. Es

kommt durchaus nicht selten vor,

dass ein Sammler genau an der Stelle

steht, die er sucht, und sie nicht wie-

der erkennt. Sollten Sie Exemplare aus Ihrer Sammlung verkaufen

wollen, können präzise Informationen über den Fundort den

Wert steigern. Machen Sie sich Notizen über den Ort selber, über

Gefahren im Gelände, Orientierungspunkte und Entfernungen,

Punkte auf Landkarten sowie Namen, Adressen und Telefonnum-

mern von Personen, von denen Sie die Erlaubnis zum Sammeln

erhalten haben. All dies vergisst man mit der Zeit. Nehmen Sie

auch Ihre Kamera mit. Bewahren Sie alle alten Notizbücher auf

und radieren Sie nichts aus. Vielleicht möchten Sie 20 Jahre später

an den Ort zurückkehren oder Informationen abrufen.

GEOLOGISCHES POTENZIAL

Geologische Karten – hier beim Vulkan Colima in Mexiko benutzt – sind

ein wichtiges Hilfsmittel zum Auffinde von geeigneten Gesteinen.

BESCHRIFTUNG DER PROBEN

Die Gesteinsproben sollten immer gleich nach dem Sammeln beschriftet werden.

Gleichzeitig sollten Notizen gemacht werden. Am einfachsten geht es, wenn man ein

Stück Klebeband an der Probe befestigt und mit einer Nummer oder einer andere

Kennung beschriftet. Diese Kennung schreibt man in das Notizbuch. Die meisten

Sammler führen einen extra Katalog ihrer Proben, in dem der Inhalt der Sammlung

aufgeführt ist. Wenn Sie Steine kaufen, sollten Sie die beigefügten Informationen

aufbewahren. Falls Sie Stücke aus einer anderen Sammlung erwerben, ist es sinnvoll,

alle Etiketten aufzubewahren. Sie können von wissenschaftlicher und historischer

Bedeutung sein. Am Anfang erscheint dies vielleicht nicht so wichtig, aber wenn die

Sammlung wächst, wird auch die Wahrscheinlichkeit, dass man Stücke verwechselt

oder Fundorte vergisst, immer größer. Genaue Informationen steigern sowohl den

finanziellen als auch den wissenschaftlichen Wert der Stücke.

BESCHRIFTET

UND AUFGEHÄNGT

Ein Sammler hängt in Tüten

verpackte neue Fundstücke

auf einer Wäscheleine

auf. Jede Tüte ist ein-

deutig beschrifte .

FROSTIGE NOTIZEN

Notizen von Fundorten und

Fundstücken sind auch unter

schwierigen Bedingungen

wichtig, wie hier im frostigen

Klima der Arktis.

ZEICHNUNGEN

Wenn Sie gut zeichnen können,

fertigen Sie in Ihrem Notiz-

buch Skizzen von Fundorten

und Fundstücken an. Vielleicht

kommen Sie lange nicht mehr

an diesen Ort zurück.

GESTEINE UND MINERALE SAMMELN | URSPRÜNGE

TRANSPORT DER PROBEN

Auf dem Transport nach Hause werden Proben oft zerstört

oder beschädigt. Man sollte sie daher sorgfältig verpacken,

egal ob man sie im Rucksack oder mit dem Auto trans-

portiert. Einige Sammler verwenden Stofftüten oder Plas-

tikbeutel. Relativ unempfindliche Fundstücke können aber

auch einfach in Zeitungspapier eingewickelt werden. In die-

sem Fall ist es aber ratsam, auch ein paar Papiertaschentücher

im Rucksack mitzuführen. Empfindliche Stücke sollten zuerst in

ein Papiertaschentuch und erst dann in Zeitungspapier eingewi-

ckelt werden. Nachdem Sie die Fundstücke einzeln verpackt haben,

legen Sie sie in den Rucksack und füllen die Zwischenräume mit zer-

knülltem Papier, damit sie sich nicht gegenseitig beschädigen können.

Wenn Sie mehr Stücke finden als erwartet und das Verpackungsmaterial

ausgeht, können Sie es mit Laub, Gras oder Tannennadeln versu-

chen – das ist in jedem Fall besser als gar nichts.

Wenn Fundstücke in nassem Zustand verpackt wer-

den, entfernen Sie die Verpackung, sobald sie nach Hause

kommen, und lassen Sie die Stücke

trocknen. Besonders empfindliche

Stücke können Schaden nehmen,

wenn sie lange in der Nässe liegen.

Auch kann nasses und wieder getrockne-

tes Verpackungsmaterial unter Umständen

schwer zu entfernen sein. Watte sollte nicht

mit den Proben in Berührung kommen, da

sich die Fasern kaum mehr entfernen lassen.

Zellulose ist ebenfalls nicht empfehlenswert.

IM BEUTEL

Ein Sammler gibt eine Gesteinsprobe in einen Stoff-

beutel. Empfin lichere Fundstücke benötigen unter

Umständen eine aufwendigere Verpackung.

REINIGEN DER PROBEN

Gesteinsproben sollten möglichst wenig und möglichst sanft gereinigt werden.

Probieren Sie das Reinigungsverfahren zuerst an einem weniger wertvollen

Stück aus. Entfernen Sie zuerst mit einem Pinsel oder einem spitzen Gegen-

stand lose Erde und kleine Steinchen. Harte Gesteinsproben wie Gneis oder

Granit werden wahrscheinlich auch gröbere Reinigungsversuche überstehen,

doch empfindliche Minerale wie Calcitkristalle müssen unbedingt mit einem

feinen Pinsel gereinigt werden. Abwaschen scheint ein naheliegendes Mittel

zu sein, doch einige Minerale lösen sich im Wasser oder zerfallen. Verwen-

den Sie nie heißes Wasser; durch die Wärme könnten Risse entstehen. Zum

SCHLAMMIGE

STEINE

Viele Gesteinsproben

sind im Fundzustand

schlammig oder schmut-

zig. Der größte Teil des

Schmutzes lässt sich

leichter entfernen, wenn

er angetrocknet ist.

Reinigen von Boraten, Nitraten und Sulfaten wird oft Alkohol verwendet, für andere Minerale eignen

sich Säuren. So ist zum Beispiel schwach konzentrierte Salzsäure gut zum Reinigen von Silikaten

geeignet. Bei der Verwendung von Säuren sollten Sie auf jeden Fall Informationen zu ihrer Verwen-

dung aus Fachbüchern oder von anderen Sammlern nutzen und immer an die Risiken denken. Neben

der Gefahr von Verätzungen können auch giftige Dämpfe auftreten. Seifen sind grundsätzlich zu

vermeiden, und wenn ihre Verwendung unumgänglich ist, sind flüssige

Geschirrspülmittel vorzuziehen. Von einer Reinigung mit

Ultraschall ist abzuraten, da empfindliche Stücke selbst

bei geringer Intensität zerbrechen können.

24

REINIGUNG

Das Entfernen von Gestein

mit feinen Spezialwerk-

zeugen ist vor allem bei

Fossilien erforderlich.

Der Mineralsammler hin-

gegen kann Schmutz oft

mit dem Pinsel entfernen

oder Kris talle aus dem

Gestein herausmeißeln.

SCHWACHE

SALZSÄURE

REINIGUNGSINSTRUMENTE

Zahnstocher

GESTEINEN UND MINERALE SAMMELN

AUFBEWAHRUNG VON MINERALEN

Einige Minerale können durch physikalische oder chemische Prozesse verändert oder sogar zerstört

werden. Manchmal können davon auch andere mit ihnen zusammen aufbewahrte Minerale betroffen

sein. Glücklicherweise sind diese Probleme und wirksame Gegenmaßnahmen bekannt.

Unter Zerfließe versteht man die Absorption

von Wasser aus der Atmosphäre mit daraus

resultierender Auflösung des Materials. Die

Halogenid minerale, vor allem Halit, Carnallit

und Sylvin, sind hierfür anfällig. Man muss die

Proben trocken aufbewahren, eventuell in einem

luftdicht verschlossenen Polyethylenbeutel

zusammen mit einem Beutelchen Silicagel.

BORAX

Ausblühung nennt man den Verlust von Wasser

aus der Kristallstruktur bestimmter

Minerale. Wenn die Probe nicht in

einer feuchten Umgebung gelagert

wird, bewirkt die Verdunstung

von Wasser eine Entfärbung oder

den Zerfall des Minerals. Beson-

ders anfällig sind Chalcanthit,

Borax, Melanterit und Laumontit.

Weißer Über-

zug durch

Ausblühung

GROBE SORTIERUNG

Diese Fossilien wurden grob

vorsortiert und warten auf eine

eingehendere Untersuchung

und Präparation.

Lichteinfluss Farbveränderungen.

Bestimmte Minerale sind dafür

bekannt, dass sie bei starker Be leuc-

htung ihre Farbe ändern. So verliert Topas aus

Me xiko und dem US-Bundesstaat Utah seine

Farbe völlig, wenn er längere Zeit dem Licht

ausgesetzt ist. Da viele Minerale in unterschied-

lichem Maße davon betroffen sind, sollten ausge-

stellte Stücke regelmäßig geprüft werden.

Lichteinfluss Zersetzung. Einige Minerale reagieren

auf Licht. Leuchtend roter Realgar wird zu gold-

gelbem, pulvrigem Auripigment. Andere Sulfid

laufen an und verlieren ihren

Glanz. Diese Minerale sind oft

leuchtend bunt und attraktiv,

und man ist versucht, sie effekt-

voll zu beleuchten. Legen Sie

sie in einen Schaukasten,

der normalerweise dunkel

ist, und schalten Sie das

Licht nur an, wenn Sie sie

tatsächlich betrachten.

Pulvriges

Auripigment

Pyritzerfall ist wohl das

schwierigste Einzelproblem.

Pyrit und Markasit zerfallen

leicht zu einem Häuf-

chen Pulver. Dabei wird

Schwe felsäure freigesetzt,

die andere Proben schädigen

kann. Zudem entsteht Wärme,

die ein Feuer entzünden

kann. Prüfen Sie Pyrit und

Markasit regelmäßig auf

Zerfallserscheinungen. Am

besten bewahrt man sie

trocken auf.

AUFBEWAHRUNG UND AUSSTELLUNG

Nach der Reinigung müssen Proben aufbewahrt und die schönsten Stücke

vielleicht auch ausgestellt werden. Zur Aufbewahrung legen die meisten

Sammler ihre Stücke in flache Schubladen mit einer Einteilung aus Pappe.

Jede Probe sollte mit einem Etikett versehen sein, auf dem möglichst viele

Informationen stehen. Einige Sammler führen außerdem einen Katalog, in

dem die gesamte Geschichte der Probe sowie deren Name, exakter Fundort,

Sammeldatum, Begleitminerale und andere wichtige Informationen verzeich-

net sind. Jede Probe wird mit einer Katalognummer versehen.

Zur Ausstellung ist eine stabile Vitrine oder

INFORMATIVER

SCHAUKASTEN

Einige Sammler versehen ihre

schönsten Stücke mit Informa-

tionen wie im Museum.

ein Regal empfehlenswert. Regale müssen sich

aber außerhalb der Reichweite von Kindern

befinden Viele Gäste möchten die Proben gern

in die Hand nehmen. Oft wissen sie jedoch

nicht, dass empfindliche Stücke durch unsach-

gemäße Berührung beschädigt werden können.

Es ist deshalb am besten, wenn der Sammler seinen Gästen Proben in

die Hand gibt, denn er weiß am besten, welche man gefahrlos

anfassen kann. Ein Teppich um den Schaubereich verringert

das Risiko, dass ein fallen gelassenes Stück zerbricht.

VITRINE

Ein Teil der beeindruckenden Mineralsammlung des

Naturhistorischen Museums in London ist unter Glas

ausgestellt. Die gleichen Grundregeln gelten auch für

private Sammlungen – die Stücke sollten übersichtlich

in einer sicheren Vitrine ausgelegt werden.

AUFBEWAHRUNGS-

SCHACHTELN

Diese Proben werden in

Schachteln mit einzelnen

Fächern aufb wahrt. Sinn-

vollerweise sollten sie

mit einer Katalognummer

versehen werden.

AURIPIGMENT

Unter Lichteinfluss wird

der orangerote Realgar

zu gelbem, pulvrigem

Auripigment.

25

GESTEINE

MAGMATISCH | SEDIMENTÄR | METAMORPH

GESTEINSBILDUNG

AN DER IN GEOLOGISCHEN DIMENSIONEN GEMESSENEN ZEIT eines Menschenlebens

erscheinen Gesteine und Minerale dauerhaft und unveränderlich. Doch über längere Zeiträume

werden alte Minerale und Gesteine abgebaut und neue entstehen. Was wir sehen, ist nur eine

Momentaufnahme von einem Vorgang, der als Kreislauf der Gesteine bezeichnet wird.

KREISLAUF DER GESTEINE

Gesteine werden in magmatische, sedimentäre oder

metamorphe Gesteine eingeteilt (siehe S. 30–31).

Magmatische Gesteine entstehen durch auf-

steigendes Magma. Tritt Magma aus, bezeich-

net man das Gestein als Extrusivgestein,

erstarrt es unterhalb der Erdoberfläch ,

als Intrusivgestein. Verwitterung und

Erosion führen zur Bildung von

Sedimentgesteinen, die durch

veränderte Temperaturen und/

oder Druck zu metamorphen

Gesteinen werden können.

KREISLAUF IM DIAGRAMM

Im Diagramm sind die Vorgänge im Kreis -

lauf der Gesteine und ihre Beziehungen

untereinander dargestellt.

VULKANISCHES

GESTEIN

Abkühlung und

Kristallisation

Hebung

und Erosion

INTRUSIV-

GESTEIN

Hebung

und Erosion

Abkühlung und

Kristallisation

MAGMA

Aufschmelzung

Überlagerung

Überlagerung und

Umkristallisation

SEDIMENT-

GESTEIN

UÜberlagerung und

mkristallisation

METAMORPHES

GESTEIN

Überlagerung

Verwitterung, Freilegung und

Transport mit anschließender

Überlagerung

GESCHMOLZENES GESTEIN

Obwohl alle Vorgänge des Gesteinskreislaufs gleichzeitig und in verschiedener

Reihenfolge ablaufen, kann man sich vorstellen, dass er mit dem Aufstieg von

Magma aus der Erdkruste oder dem oberen Erdmantel beginnt. Magma erstarrt

entweder zu Intrusiv- oder zu Extrusivgesteinen. Wenn Intrusivgesteine tief

in der Erdkruste erstarren, bedarf es der Hebung und Erosion (siehe gegen-

überliegende Seite), um sie an die Oberfläche zu bringen, bevor die nächste

Phase beginnt. Entstehen sie nahe an der Oberfläch , kann das Gestein

auch ohne vorherige Hebung durch Erosion freigelegt werden.

WACHSENDER

VULKAN

Bei den Ausbrüchen von

1943 und 1952 wuchs

der Vulkan Parícutin

in Mexiko um mehr als

300 m.

PEGMATITGANG

Diese Pegmatitplatten in

Schottland sind Intrusiv-

gesteine aus erstarrtem

Magma.

CAÑON IN SPANIEN

Im Añisclo-Cañon in den spanischen

Pyrenäen sind drei Phasen des Kreislaufs

zu erkennen: Verwitterung der Klippen,

Erosion der darunter liegenden Hänge und

Verfrachtung durch den Fluss im Tal.

MANTEL

KRUSTE

OBERFLÄCHE

Im Erdinnern gebildete Gesteine An der Oberfläche gebildete Gesteine

HEBUNG

Als Hebung bezeichnet man eine nach oben gerichtete

Bewegung der Lithosphäre. Sie kann langsam oder plötz-

lich erfolgen, wenn sich z. B. Spannungen an einer Ver-

werfung ruckartig lösen. Bei einer Hebung werden mag-

matische, sedimentäre und metamorphe Gesteine aus der

Tiefe an die Oberfläche befördert und der Verwitterung

und Erosion ausgesetzt.

Die Hebung kann auf plat-

tentektonischen Vorgängen

beruhen oder Folge einer

Gewichtsentlastung durch

Erosion oder ab schmelze-

nde Gletscher sein.

HEBUNG DER ANDEN

Stoßen Platten aufeinander, kön-

nen Gebirgsketten wie die Anden

gehoben werden.

ÜBERLAGERUNG

Durch Verwitterung und Erosion entstandene Sedimente

werden schichtweise abgelagert. Mit der Zeit verfestigen

sie sich zu festem Sedimentgestein. Da in der Erdkruste

nicht nur Hebungsvorgänge, sondern auch Senkungen

stattfinden können manchmal auch mächtige Schichten

aus Sedimentgesteinen tief ins Erdinnere gelangen und

sich in tieferen Bereichen

der Erdkruste ansammeln.

Durch Verwerfungen und

Auffaltung können sie

schließlich wieder an die

Oberfläche gebracht werden.

GEHOBENES SEDIMENT

Der Grand Canyon in Arizona ist Teil

eines emporgehobenen Plateaus.

Die neun erkennbaren Haupt-

gesteinsschichten entstanden als

Meeressedimente.

VERFRACHTUNG UND ABLAGERUNG

Nachdem das Gestein erodiert oder aufgelöst worden ist, werden die Produkte

an einen anderen Ort verfrachtet, wo sie sich zu neuem Gestein verfestigen. Eine

Ausnahme bilden die Brekzien; sie bestehen aus Gesteinstrümmern, die sich in

der Nähe des Ursprungsortes ansammeln und verfestigen. Vom Wind verfrachtete

Gesteinskörner bilden Dünen oder fallen ins Wasser. Vom Wasser mitgerissene

Gesteinsbruchstücke werden in Seen,

Meeren oder Flussbetten abgelagert.

Im Wasser gelöstes Gesteinsmate-

rial dringt in andere Sedimente ein.

Gletscher transportieren Geröll in

oder auf der Eisdecke. Auch Vulkane

stoßen Asche und Staub aus, die an

weit entfernten Orten

nieder gehen können.

DÜNEN

Diese Dünen in Colorado

(USA) entstanden aus vom

Wind verblasenen Körnern,

die an anderer Stelle aus dem

Gestein herausgewittert sind.

GLETSCHERSPUREN

Gletscher schleifen das

darunter liegende Gestein

ab und verfrachten vom

Frost abgesprengte Trüm-

mer talwärts.

METAMORPHOSE

Tief unter anderen Schichten begrabene sedimentäre oder

magmatische Gesteine können unter Einwirkung tektoni-

scher Kräfte ihre Struktur verändern. Manchmal werden

sie bei hohen Temperaturen »verbacken«. In anderen

Fällen werden sie durch extremen Druck gequetscht oder

gefaltet. Wenn Druck und Hitze gleichzeitig einwirken,

werden Gesteine umgebildet, ohne zu schmelzen. So

entstehen metamorphe Gesteine und neue Minerale, die

unter den veränderten Bedingungen stabil sind. Bei sehr

hoher Temperatur und sehr

hohem Druck kann das

Gestein aufgeschmolzen

werden, und der Kreislauf

beginnt von neuem.

GEFALTETES GESTEIN

Die Faltung dieser sedimentär ent-

standenen Grauwacke zeigt, welch

hohem Druck sie im Erd innern

ausgesetzt war. Das Bild wurde bei

Mizen Head an der irischen Küste

aufgenommen.

VERWITTERUNG UND EROSION

Verwitterung findet statt, wenn Gesteine an der ErdoberflächeWind,

Wasser und lebenden Organismen ausgesetzt sind. Die Gesteine können

dabei ohne Änderung der chemischen Struktur auseinander brechen,

z. B. wenn sie durch gefrierendes Wasser bersten. In diesem Fall spricht

man von physikalischer Verwitterung. Bei der chemischen Verwitte-

rung werden einige Minerale im Gestein zerstört. Sie können sich in

Wasser auflösen und zu leicht erodierbaren Mineralen werden. Eine

biologische Verwitterung findet statt, wenn Organismen das Gestein

direkt angreifen oder wenn Pflanzenwurzeln in Risse eindringen und das

Gestein auseinander brechen. Erosion beinhaltet einen Abtransport der

Gesteinstrümmer von dem Ort, an dem die Verwitterung stattgefunden

hat. Ohne diesen Prozess würde sich

der Gesteinsschutt an Ort und Stelle

ansammeln. Die Hauptverursacher

der Erosion sind Wind, Wasser und

Gletscher, die die Landschaft ständig

um gestalten. Auf Dauer gesehen

bewirkt die Erosion eine Einebnung.

WASSEREROSION

Dieser Fluss im US-Bundes-

staat New York verfrachtet

Gesteinsschutt, der mit der

Zeit eine Schlucht in das

Gestein einschneidet.

VOM FROST GESPRENGT

Durch wechselndes Gefrieren und

Auftauen wurde das Gestein auf

dem exponierten Gipfel des Glyder

Fach in Wales gesprengt.

29

GESTEINSBILDUNG | GESTEINE

GESTEINSARTEN

GESTEINE SIND NATÜRLICH VORKOMMENDE, zusammenhängende Aggregate aus einem oder

mehreren Mineralen. Einige Gesteine bestehen allerdings auch aus anderen Substanzen, so besteht

Kohle aus zersetzter Pflanzenmateri . Die drei großen Gesteinsklassen – magmatische, sedimentäre

und metamorphe Gesteine – werden nach ihrer Zusammensetzung und ihrem Gefüge in Gruppen

und Typen unterteilt.

MAGMATISCHE GESTEINE

Die Magmen (aufgeschmolzene Gesteine), aus denen magmatische

Ge steine entstehen (siehe S. 28), erstarren entweder in der Tiefe

zu Intrusivgesteinen (plutonischen Gesteinen) wie Granit, oder sie

fließen an der Oberfläche aus und bilden Extrusivgesteine (vulka-

nische Gesteine) wie Basalt. Magmatische Gesteine weisen unter-

schiedliche Gefüge auf. Bei rascher Abkühlung entstehen winzige

Kristalle oder amorphes Glas, bei

langsamer Erstarrung bilden sich

grobkörnige Gesteine. Die ozeani-

sche Kruste besteht fast ausschließ-

lich aus magmatischen Gesteinen.

GESTEIN AUS LAVA

Vulkanische Gesteine wie hier auf der

Keanae-Halbinsel auf Hawaii (rechts)

sind Extrusivgesteine, die aus erstarrter

Lava entstanden sind.

Kleine Kristalle,

entstanden

durch rasche

Abkühlung nach

der Eruption

Großer Quarz-

kristall, entstan-

den durch lang-

same Erstarrung

vor der Eruption

Feinkörnige

Grundmasse

BASALT IM

DÜNNSCHLIFF

Kristalle füllen die

durch Gasblasen

entstandenen Hohl-

räume (Vesikel).

BASALT MIT KRISTALL-

GEFÜLLTEN VESIKELN

GRANITFELSEN

Der Granitbatholith der Sierra

Nevada in Kalifornien ist ein

Beispiel für ein Intrusivgestein.

ROSA

GRANIT

Rosa

Feldspat

Glimmer in

Zwischenräumen

30

Zuerst aus dem lang-

sam abkühlenden

Magma auskristalli-

sierter Feldspat

GRANIT IM

DÜNNSCHLIFF

Zuletzt auskristalli-

sierter Quarz

LAVA AUF HAWAII

Aus dem Kilauea fließt basaltische

Lava aus. Lava kann unterschiedlich

zusammengesetzt sein – basaltische

Lava beispielsweise enthält relativ

wenig Kieselsäure und ist daher

dünnflüssig.

GESTEINE | GESTEINSARTEN

SEDIMENTGESTEINE

Sedimentgesteine bestehen in der Regel aus Material, das durch Wasser, Wind oder

Eis auf der Erdoberfläche abgelagert wurde. Die Ablagerung erfolgt fast immer in

Schichten. Diese Schichtung bleibt auch bei der Verfestigung erhalten und ist ein

Erkennungs merkmal von Sedimentgesteinen. Im Gegensatz zu den anderen Gesteins-

arten enthalten Sedimentgesteine häufig Fossilien. Einige Sedimentgesteine entstehen

aus erodierten Bruchstücken anderer Gesteine, die auf verschiedene Weise verkittet

werden. Sedimentgesteine werden nach Größe und Form der Gesteinsfragmente und

nach der mineralogischen Zusammensetzung klassifiziert Einige Sedimentgesteine

entstehen durch den chemischen Prozess der

Abscheidung aus einer Lösung, einige andere sind

biochemischen Ursprungs und bestehen über-

wiegend aus Calciumcarbonat. Einige wenige

sind aus organischem Material entstanden.

Sandkorn

Kitt zwischen

den Körnern

SANDSTEIN IM

DÜNNSCHLIFF

Indiz für

Einbettung

SANDSTEIN

SEDIMENT-

SCHICHTEN

Dieser Sandstein

im Zion-National-

park (USA) weist die

typische Schichtung

auf. Die obersten

Schichten sind die

jüngsten, die unters-

ten die ältesten.

METAMORPHE GESTEINE

Metamorphe Gesteine entstehen, wenn vorhandene Gesteine extremen Tem -

peraturen und/oder Drücken ausgesetzt sind, die zu einer Veränderung

ihrer mineralogischen Zusammensetzung, ihres Gefüges und ihrer inne-

ren Struktur führen. So ist Quarzit durch Metamorphose aus Sandstein

hervorgegangen und Schiefer aus Mergel oder Schieferton. Solche Ver-

änderungen finden meist tief in der Erdkruste statt und können durch

Deforma tionen infolge von plattentektonischen Vorgängen

hervorgerufen werden. Metamorphe Gesteine können

sich aber auch an der Erdoberfläche beim Aufprall

von Meteoriten oder dicht darunter in der unmittel -

baren Umgebung magmatischer Intrusionen mit

entsprechend hohen Temperaturen bilden. Zu

den metamorphen Gesteinen zählen

u. a. Schiefer und Gneis.

GNEIS IM

DÜNNSCHLIFF

Biotit

GNEIS

Quarz

Biotit

Feldspat

FELSKÜSTE

Diese Küstenfelsen

bei Cape Breton in

der kanadischen

Provinz Nova Scotia

bestehen überwiegend

aus Schiefer und

Gneis. Die rosa Linien

bestehen aus Granit,

der durch Risse in das

metamorphe Gestein

gepresst wurde.

31

GESTEINSARTEN | GESTEINE

GESTEINE | MAGMATISCHE GESTEINE

MAGMATISCHE GESTEINE

VULKANSCHLOT

Ein Vulkanschlot des Kilauea

auf Hawaii stößt Lava aus,

die zu magmatischem

Gestein erstarrt.

MAGMATISCHE GESTEINE (MAGMATITE) werden, je nachdem, ob das Magma vor

der Kristallisation an die Erdoberfläche gelangte, als Extrusiv- oder als Intrusivgesteine

klassifiziert Extrusivgesteine bilden sich an der Oberfläch , Intrusivgesteine im Erdinnern.

Intrusiv gesteine werden unterteilt in Tiefengesteine und Ganggesteine, die in geringer

Tiefe erstarrt sind. Ein weiteres Klassifikationskriterium ist der Kieselsäure- bzw. Silicium-

dioxidgehalt der Gesteine. Felsische Gesteine bestehen zu mehr als 65 Prozent, mafische

zu 45–55 Prozent und ultramafische zu weniger als 45 Prozent aus Siliciumdioxid.

EXTRUSIVGESTEIN

Extrusivgesteine werden auch als vulkanische Gesteine oder Erguss-

gesteine bezeichnet. Die wichtigsten Vertreter sind Basalt, Obsidian,

Rhyolith, Trachyt und Andesit. Sie entstehen aus Lava – so wird

Magma bezeichnet, wenn es entweder an Land oder unter Wasser

an die Oberfläche dringt. Andere Extrusivgesteine wie Tuff und Bims

entstehen bei explosiven Eruptionen.

Diese »pyroklastischen« Gesteine sind

porös, da die vulkanischen Gase durch

die Druckentlastung ein Aufschäumen

der Lava bewirken. Das häufigste mag-

matische Gestein ist Basalt.

ABKÜHLENDE LAVA

Von Vulkanen ausgestoßenes Material kann

eine unterschiedliche Zusammensetzung

und Temperatur aufweisen. Diese basaltische

Lava, die aus dem Ätna auf Sizilien ausfließt,

ist heiß und kieselsäurearm. Sie erstarrt zu

groben, rauen Strukturen.

BASALTSÄULEN

Basaltisches Magma, aus dem der größte Teil der

ozeanischen Kruste besteht, ist bei Aldeyarfoss

auf Island zu solchen fünfeckigen Säulen erstarrt.

GRANITSPITZEN

Wie alle Batholithe besteht auch die

Sierra Nevada in Kalifornien aus vielen

kleineren Intrusionen, die, von der

Erosion angegriffen, ein abwechslungs-

reiches Bild geben.

TIEFENGESTEIN

Tiefengesteine erstarren tief in der Erdkruste und sind durch große

Kris talle gekennzeichnet. Sie treten als Batholithe, Plutone und Lak-

kolithe auf. Ein Batholith ist ein großer Intrusivkörper mit einer Aus-

dehnung von mindestens 100 km2 und einer Mächtigkeit von etwa

10 bis 15 km. Batholithe bilden den Kern großer Gebirgsketten wie

den Rocky Mountains und der Sierra Nevada in Nordamerika. Sie

sind in der Regel aus kleineren Intrusionen, die als Plutone

bezeichnet werden, zusammengesetzt. Diese können aus

verschiedenen Gesteinsarten bestehen.

Lakkolithe sind kleinere Intrusionen,

die eine charakteristische domartige

Struktur mit meist horizontaler

Unterseite bilden. Granit, Diorit,