Geologie

1. Verwitterung: pysik: Zerkleinerung, chem: Lösung von Gesteinen und Neubildung 
   von Mineralien. 
2.  Erosion: Bei Verwitterung entstandene Gesteinsbruchstücke und 
   Mineralneubildungen werden durch Erosion abtransportiert
3. Transport: Wasser, Wind, Gletscher transportieren Sedimentbestandteile 
   hangabwärts/stromab
4. Sedimentation: Transportkraft nimmt ab, Ablagerung der Sedimentbestandteile 
   In aquat. Ablagerungsbereich: Ausfällung der Lösungsfracht 
5.  Versenkung: Überlagerung älterer Schichten, diese unterliegen so der Kompaktion. 
6.  Diagenese: Druck, Temperatur und chem. Reaktion werden Sedimente verfestigt und 
   werden so zu Sedimentiten (Sedimentgesteinen)

Faktoren:

• Transportmedien
• Sedimente
• Klima
• biologische Aktivitäten 

Kontinentale Ablagerungsräume: Schwankungen von Niederschlag und Temperatur ausgesetzt

Erosionsprodukte-Sedimentation in der Umgebung von terrestrischen Ablagerungsräumen:

• Flüssen, Wüsten, Seen, Gletschern 

Küsten/flachwasserbereiche:

• Deltas, Strände, Watte

Offener Ozean:

• Tiefsee, Kontinentalabhang, Kontinentalshelf, biogene Riffe 

Je  gröber das Material, umso mächtiger die Sedimentationsschicht

Charakteristische Wechselfolge von Geröll, Sandsteinen, Schieferton zeigt die Entstehungsbedingungen auf

Abfolge im Idealfall:

• Zuunterst Gerölle (grobkörnige Sedimente, mächtige Schicht )

• Schotter, teilw. erodiert

• Feinsand und Silt (Mit nachlassender Wassermenge nimmt auch Korngrösse ab) 

• Zuoberst Sand des nächsten Zyklus

Herausragensdes Merkmal von Sedimentiten

• Schichtung: verursacht durch Materialwechsel

Je nach Dimension auch 

• Bänderung: cm bis m-Abstände
• Bankung: mm-Abstände

Prozess der Versenkung von Sedimenten bei  (im Vergleich zu den Metamorphosenvorgängen) bescheidenen Temperatur-und Druckbedingungen.

1. Versenkung von lockerem Gesteinsmaterial durch Überlagerung 
2. Kompaktion/Verkittung der sedimentierten Gesteinstrümmer 
3. Ausfällung neuer oder Weiterwachsen vorhandener Mineralien 
4. Lösung instabiler Mineralien 
5. Rekristallisation instabiler Mineralien 

• Sand: Körner zwischen 2mm – 0.063mm, überwiegend aus Quarzkörnern 
• Sandsteine: Entstehung aus Sanden durch Diagenese: Verfestigung der Körner durch 
  Bindemittel 

Quarzsandstein 

• Quarz und Kieselzement
• schäumt nicht bei Kontakt mit Salzsäure

Kalksandstein

• Quarz und Kalkzement
•  schäumt mit Salzsäure 

Konglomerat: verfestigter Schotter (Schutt wird durch Transportvorgänge zugerundet und zu Schotter)

Nagelfuh: von Flüssen transportierten Geröllmassen in verfestigtem Zustand (Falltengebirge in den Süsswasser-Molassen)

Komponente: Körner

Matrix: sandig

Zement: Verbindung (enstanden durch chemische Ausfällung in Hohlräumen während der Diagenese)

• Psephit (Korngrösse grösser als 2mm)
• = Verfestigten Schutt
• Vorkkommen:  Bergsturzmassen, Schwemmkegel, reissende 
  Bergflüsse, Küste mit steilen Klippen 
• Besonderheiten: kantig / eckige Komponenten, die grösser als 2 
  mm sind / Hangschutt, Moränen 

Konglomeratgestein

Vorkommen:  Vorland aufsteigender Gebirge, Schwemmkegel, Vorland-Gletscher, vor allem in turbulent fliessenden, verflochtenen Gebirgsflüssen 

Besonderheiten:

• Gerundet
• Flussgerölle
• Partikel, die grösser als 2 mm sind, charakterisieren ein Konglomerat (Psephit)
• Anteil im Gestein sollte 50% übersteigen. 

Fanglomerat

Vorkommen:

• In Wüstengebiet entstanden. Starke Regengüsse = Schlammströme, Gesteinstrümmer bis zu einer beachtlichen Korngrösse über nicht allzu grosse Strecken verfrachtet. Grössere Trümmer werden kaum gerundet. Ablagerungsgebiet = Schuttfächer, diese verfestigen. Schutt wird Fanglomerat.  

Besonderheiten:

• sandsteinartigen Grundmasse, gerundete, aber auch völlig eckige Gesteinstrümmer
• rot, da unter warmen Bedingungen verwittert 
• Psephit

Metamorphose : mineralogische Veränderung von Gesteinen unter Beibehaltung des festen Zustands infolge physikalischer und chemischer Bedingungen, die ausserhalb des Bereichs der Verwitterung an der Erdoberfläche und der Diogense in der Tiefe geherrscht haben und die anders sind als jene zur Zeit der Entstehung des Ursprungsgestiens.

• Produkte der Metamorphose: Metamorphite

Wenn aus Magmatiten entstanden: Orthometamorphit

Wenn aus Sedimentiten entstanden: Parametamorphite

Entstehungsort: Tektonisch aktive Gebiete (z.B. an einem konvergenten Plattenrand)

Faktoren: 

• Aufheizung
• Versenkung
• Thermalwässer
• gerichteter tektonischer Druck

•Zu einer Fazies gehören alle Gesteine, die unter gleichen physikalisch-chemischen Bedingungen kristallisiert sind.

•Zu jeder Fazies gehört eine Anzahl von Mineralen, welche in Abhängigkeit von der Pauschalzusammensetzung des Gesteins in verschiedenen Kombinationen auftreten.

•Sie sind untereinander im chemischen Gleichgewicht

•Durch Änderung der physikalisch-chemischen Bedingungen werden diese Minerale und ihre Kombinationen instabil und durch andere, nunmehr stabile ersetzt. 

Textur (räumliche Anordnung der Komponente)

• massig:         Marmor, Serpentin 
• paralleltexturiert, foliated:    Gneis 
• geschiefert          Schiefer 
• stängelig          Stängelgneis 
• flaserig (linsenförm. Strukturen)    Augengneis 

Polymiktisch (aus verschiedenen Mineralien)

Mit Parallelgefüge: 

• Gneis
• Schiefer
• Phyllit
• Amphibolit 

Massig:

• Hornfels 
• Eklogit 
• Eklogit, massige Anordnung der Minerale 

Monomiktisch (ein Mineral dominierend)

• Marmor 
• Quarzit 
• Serpentinit 
• Granatfels

•  
• löcherig/zelligporös gewordener Dolomit oder Kalkstein
• Porosität entsteht durch Auslaugung (Bei der chemischen Zersetzung der Rauwacke wird der Gips gelöst und ausgeschwemmt
• typisches Gestein des Mittleren Muschelkalks und des Zechsteins
• enthält ursprünglich neben Dolomit bzw. Kalzit Gips oder Anhydrit

• Miinerale: feinstkörnig (Korngröße < 2 µm)
• Schichtsilikate: nach ihrer schichtartigen Kristallstruktur aus Silizium und Sauerstoff, sowie Wasserstoff und meist Magnesium und Aluminium benannt
• entstehen durch Verwitterung von anderen Mineralen oder Gläsern
• bilden sich neu aus übersättigten Bodenlösungen oder hydrothermalen Wässern
• Bei der Diagenese kommt es zu Ordnungsprozessen im Kristallgitter der Tonminerale
• sehr weich (Mohs-Härte 1) und reagieren plastisch auf mechanische Beanspruchung
• wandeln sich beim Erhitzen in härtere und festere Minerale um (Keramik)

Bzw. bei Verfestigung Mergelstein/Mergelgestein

• entsteht, wenn das feine Material (Ton, Schluff) abgelagert und gleichzeitig Kalk ausgefällt oder ebenfalls abgelagert wird
• enthält sowohl Kalk als auch silikatische Bestandteile meist kleiner Korngröße (Ton und/oder Schluff)
• häufig fossilführend

• Gesteine sind nicht stabil, sie unterliegen einem stetigen Kreislauf
• Durch geologische Vorgänge konnen sie ineinander überführt werden

Ausgangspunkt: Magma aus der Tiefe des Erdinnern

• wird gehoben
• kühlt ab und kristallisiert zu Magmatischem Gestein

Wird entweder:

• an die Erdoberfläche gehoben

als:

• Plutonit (Intrivgestein/Tiefengestein=Im Erdinneren entstanden) oder 
• als Vulkanit (Effusivgestein=Ausscheidung eines Vulkans an Erdoberfläche oder in geringer Tiefe)

wo es abgelagert wird und zu verwittern beginnt

• oder sinkt wieder ab und wird durch Zunahme von Druck und Temperatur metamorphisiert und zu metamorphischem Gestein/Metamorphit

Verwittertes/erodiertes/abgelagertes Gestein an der Oberfläche wird

• abgetragen und lagert sich auf dem Festland oder in den Ozeanen ab
• dort entstehen Lockersedimente oder unverfestigte Gesteine
• diese werden versenkt und mittels der Diagenese (Verfestigung untter verh. geringem Druck und geringer Temp.) verkittet und
• werden zu Festgestein/Sedimentgestein

Dieses wird entweder

• unter Temperaturzunahme/Druckzunahme metamorphisiert und zu Metamorphitischem Gestein
• oder wieder an die Erdoberfläche gehoben und ist dort als Sedimentit auffindbar

Metamorphite können dann 

• wieder aufgeschmolzen werden (Anatexis)
• oder an die Erdoberfläche gehoben werden und sind dort auffindbar

• Auch Migmatisierung
• partielles Aufschmelzen von Gesteinen der Erdkruste infolge
• Temperaturerhöhung, Druckentlastung und/oder Fluidzufuhr (z. B. von H₂O, CO₂)
• findet in der tieferen Erdkruste statt
• zumeist im Laufe von Gebirgsbildungsprozessen
• resultierenden Gesteine werden als Migmatite bezeichnet bzw. als migmatisierte Gneise, Schiefer etc.

Äussere Gestalt der eingewachsenen Mineralkörper

• Kornform: idiomorph, xenomorph (Magmatite und Metamorphite, Sedimente of abgerundet; Abfolge des Erstarrens des Gesteins bestimmt Kornform)

• Korngrösse: grobkörnig, mittelkörnig, feinkörnig 

(=eingestaltig)

• geradlinige Kornbegrenzungsform (Magmatische Gesteine: unbehindertes Kristallwachstum in  Flüssigkeit oder Schmelze)

Abfolge der Erstarrung des Gesteins entscheiden ob idiomorph oder xenomorph 

(fremdgestaltig)

• Gegenseitige Wachstumsbehinderung der Kristalle (verdträngte Mineralien durch bereits gewachsene Kristalle 
• Ausscheidungsreihenfolge, Abkühlungsbedingungen, Transportwege = Bildungsgeschichte des Gesteins abschätzbar

Abfolge des Erstarrens eines Gesteins bestimmt ob Mineral idiomorph/ xenomorph

• Grobkörnig
• Mittelkörnig
• Feinkörnig

Bei Klastischen Sedimenten: ungleich grosse Komponenten (Chaotische Ablagerunsvorgänge)

• Porphyrische Struktur: ungleichgrosse Korngrössen

(räumliche Anorndung der Komponenten/ Gesteinsgemengeteile im Raum)

Orientierung der Textur:

• Isotrop (richtungsunabhängig)
• Anisotrop (richtungsabhängig)

Verteilung der Mineralbestandteile

• Homogen 
• Inhomogen 

Raumerfüllung eines Gesteins

• Porös (Vulkanite, Pyroklastika)
• Kompakt (Metamorphite)

(=richtungsabhängige Orientierung des Minerals im Gestein)

• Schichtung
• Schieferung

Lässt auf Orientierung der Kräfte Schliessen

• Metamorphite unter zielgerichteter Einwirkung: Schieferung

• Homogen
• Inhomogen (Sedimentiten: Lagige Inhomogenitäten durch Materialwechsel und Korngrössenwechsel = Schichtung)

= Produkte von Abkühlung und Erstarrung von Magma

• Plutonite 
• Vulkanite

= Produkt aus in der Erdkruste erstarrtem Magma

Synonyme: 

• Tiefengestein
• Intrusivgestein

Gefüge

Struktur

• grobkörnig (langsames Entstehen im Erdinneren)
• xenomorphes oder idiomorphes Kristallwachstum

Textur

• Richtungsunabhängige Orientierung der Mineralien (Isotropie) 
• Keine Hohlräume
• geringes Porenvolumen
• Kompaktes Gestein

= Produkt aus der raschen Abkühlung/ Erstarrung der Lava an der Erdoberfläche

oder wenig unterhalb der Oberfläche als Ganggestein (Magma).

Unterscheidung von

• Ergussgestein (Verfestigung von Lava an der Erdoberfläche oder in geringer Tiefe erstarrte Schmelzmassen) 
• Pyroklastischem Gestein (Deposition und Ablagerung von den Vulkanen ausgeworfenen Lockermaterials)

Synonyme:

• Effusivgestein
• Extrusivgestein
• Erruptivgestein

Gefüge:

• feinkörnig bis glasig = Matrix (infolge rascher Abkühlung an der Oberfläche) 
• Porphyrische Struktur: kleine Einzelkristalle, von Auge kaum wahrnembar

Bsp.:

• wichtigste Vulkanite: Rhyolith, Andesit, Basalt
• Trachyt, Pikrit

Sauer:

• hell gefärbt
• Hoher Kieselsäuregehalt
• geringer Fe-,Ma-Gehalt
• Hoher Anteil an Felsichen Mineralien
• Bsp.: Granit, Rhyolith

Intermediär:

• Bsp.: Diorit, Andesit

Basisch:

Hoher Anteil an:

• Pyroxin, Olivin
• Ma, Fe
• Hoher Anteil an mafischen Mineralien

Dunkle Farbe, Geringer Säureanteil

Ultrabasisch:

• Sehr hoher Anteil an Mafischen Mineralien
• Bsp.: Harzburgit, Pyroxenite (**)

Mafische Mineralien: kristallisieren bei höheren Temp. (Kristallisation während der Abkühlung einers Schmelze

Felsische Mineralien: Spätere Kristallisation als MM

• Hoher Ma-, Fe-Gehalt
• Vorwiegend in Magmatiten enthalten
• Färbung: Je mehr Eisen in den Mineralen enthalten, desto dunkler; je mehr Magnesium, desto heller bis Durchsichtigkeit

Bsp.:  Glimmer, Amphibole, Pyroxene, Olivin, opake Minerale (Erzminerale), Epidot, Granate, Melilith und 

Zusammensetzung aus den Wörtern Feldspat und Silikat

• meist helle Färbung (tellt jedoch kein hinreichendes Identifikationsmerkmal)
• Gesteine mit hohem Anteil an felsischen Mineralien: sauer

= Unterschiedliches Aussehen: unterschiedliche Gesteinsbezeichnungen 

Bsp.: 

• Plutonite: Basalt, Gabbro
• Vulkanite: Rhyolith, Granit

• Hoher Wassergehalt: Senkt Schmelztemperatur erheblich (wasserreiche Sedimentite haben einen tieferen Schmelzpunkt als wasserfreie Plutonite bspw.)
• Druck: Schmelztemperaturen steigen mit zunehmendem Druck (in grosser Tiefe herrschen höhere Drücke = höhere Temp. für Gesteinsschmelze als an der Erdoberfläche bei Normaldruck

Ausfällung bei hoher Temperatur (1000-1200 grad Celsius):

• Olivin, Pyroxen

Bei niedriger Temperatur (650-700 grad Celsius):

• Orthoklas, Quarz

Olivine: bestehen aus unterschiedlichen Anteilen der Mineralien Forsterit Mg2 [SiO4] und Fayalit  Fe2 [SiO4]

• Mischungsverhältnis bestimmt Schmelzpunkt/Erstarrungspunkt bzw. den Unterschied zwischen den Mischmineralien 
• Liquiduskurve: Begrenzung zwischen dem geschmolzenen Bereich und jenem Bereich („Gleichgewichts-Kris-
  tallistations-Schmelze“), in dem Schmelze und Kristalle koexistieren können
• Unterhalb der Soliduskurve: Material starr/erstarrt
• Bei etwa 1650°C, 1550°C und 1430°C (Punkte Y1, Y2, Y3): Mischkristalle werden ausgeschieden (fraktionierte Kristallisation)
• Bei 1205°C: Alle Olivine erstarrt,  
  Mischkristalle setzen sich an den Wänden und am Boden der Magmakammer ab

Differentiation: Die Ausscheidung von Kristallen von der Schmelze

Magmatische Differentiation: Beim Abkühlungsprozes der Schmelze bilden sich Gesteine mit unterschiedlicher Zusammensetzung

1. Partielles Aufschmelzen (eines Nebengesteins = Bildung einer Magma mit bestimmter Zusammensetzung)
2. Ungleichmässiges Abkühlen (Kristallisation von Mineralen, setzen sich am Boden von Kammer ab)
3. Änderung des Chemismus (Vermischung zweier verschiedener Magmenarte/-kammern (basalt))
4. Einmischung chemisch anderer Magmen (Bildung einer andesitischen Schmelze)
5. Neues Magmagemisch, je nach Bedingungen beginnende partielle Kristallisation (Absetzung der Kristalle an den Wänden der Magmenkammer)