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Über Gesteine und ihre EntstehungVon Robert S e e m a n n und Herbert S u m m e s b e r g e r

Die Wissenschaften, die sich hauptsächlich mitden Gesteinen und deren Entstehungsgeschichteauseinandersetzen, sind die Geologie, die Petro-logie und die Mineralogie.Die Geologie beschäftigt sich vergleichend undzuordnend mit den Lagerungen der Gesteine, denSchichtfolgen, sowie den Gesteinsbewegungenim Ablauf der Entwicklungsgeschichte der Erde.Die Petrologie behandelt die Gesteine im Detail.Sie untersucht deren Zusammensetzung undStruktur und versucht daraus Aussagen überHerkunft und Werdegang der diversen Gesteins-typen zu treffen.Die Mineralogie geht noch weiter ins Detail. Sieuntersucht die Bestandteile der Gesteine — dieMinerale — mit chemischen und physikalischenMethoden. Wegen der Auffälligkeit der Mineraleist sie der älteste Zweig der Geowissenschaften.Da sich alle Arbeitsgebiete weitgehend über-lappen, ist eine exakte Trennung der Tätigkeits-bereiche der einzelnen Erdwissenschaften kaumvorzunehmen.Ergänzt wird die Bearbeitung der Gesteine nochdurch die Paläontologie und Geographie, sowiedurch Geochemie und Geophysik.

Der Aufbau der Erde

Die Entwicklung der Gesteine ist eng verknüpftmit dem Werdegang und dem daraus resultie-renden Aufbau unseres Planeten.

Vor ungefähr 4,5 bis 5 Milliarden Jahren kon-densierten aus einer „Uratmosphäre" die Sonneund die Planeten, darunter auch unsere Erde.Durch Abkühlung und Schwerkraft fanden che-misch-physikalische Prozesse und damit eineDifferenzierung im Aufbau der Planeten statt.Der mittlere Radius der schalig aufgebauten Erdebeträgt 6370 km. Die oberste Zone, die Kruste,reicht ca. 35 km in die Tiefe. Sie zerfällt in dieOberkruste und in die Unterkruste. In der Ober-kruste, die schollenartig die Unterkruste bedeckt,dominieren die chemischen Elemente Silizium(Si) und Aluminium (AI). Dieser Bereich wird des-halb auch „Sial" genannt. In der Unterkrusteherrscht Silizium (Si) und Magnesium (Mg) vor.Daraus folgt die Bezeichnung „Sima". Unter derErdkruste liegt der Erdmantel. Er reicht bis ineine Tiefe von 2900 km. Auf Grund der Anreiche-rung von Silizium (Si), Eisen (Fe) und Magne-sium (Mg) wird die Zone „Sifema" bezeichnet.

Den Erdkern bildet das „Nife", eine Nickel-Eisen-legierung. Dort herrschen Temperaturen bis zu4000° C und wegen der enormen OberlagerungDrücke bis zu 4 Millionen Atmosphären.

Für den Gesteinskreislauf, den „MagmatischenZyklus" (Abb. 28) kommen praktisch nur dieOber- und Unterkruste, wie die obersten Berei-che des Mantels in Betracht. Die dabei stattfin-denden Reaktionen und Differentiationen sollendazu dienen, eine Einteilung der Gesteine zutreffen.

Was Ist ein Gestein?Streng wissenschaftlich wird der Begriff .Ge-stein" folgendermaßen definiert:Im Gegensatz zum Mineral, als chemisch ein-heitlicher Naturstoff, ist ein Gestein ein statistischhomogenes Mineralgemenge, das einen geologi-schen Körper aufbaut.Das heißt, ein Gestein besteht — im Detail unter-sucht — aus einer bis mehreren, bis zu mikro-skopisch kleinen Mineralkomponenten, die soweitund innig miteinander verwachsen sind, daß esim Gesamten betrachtet, als einheitlicher Körperbezeichnet werden kann.

Einteilung der GesteineEine Gruppierung der Gesteine kann nach ver-schiedenen Gesichtspunkten vorgenommen wer-den.In der Gesteinskunde erfolgt die Einteilunghauptsächlich nach dem genetischen Prinzip, dasheiBt nach der Art der Entstehung. Sie kannandererseits auch nach chemischen oder nachstrukturellen Prinzipien vorgenommen werden.Von den über 2000 bekannten Mineralien sindnur wenige am Aufbau der Gesteine entschei-dend beteiligt. Die mittlere Verteilung der Mine-rale der Oberkruste der Erde sieht folgender-maßen aus (in Volums-Prozenten):

Feldspäte: Plagioklas . . . . .1 _-,.Alkalifeldspat . . . J

Amphibole: 1Pyroxene: J 160/»Quarz: 12%Glimmer: Hellglimmer: Muskovit . .1

Dunkelglimmer: Biotit . JCalcit: 2V»Rest: alle anderen Minerale . . 6V»

Die Oberkruste besteht zu ca. 99% aus silikati-schen Gesteinen. Das restliche eine Prozent wirdhauptsächlich von karbonatischen Gesteinen ein-genommen. Dazu zählen die Kalke, die Dolomiteund Marmore.Da die Silikate so weit überwiegen, muß dieseGruppe weiter unterteilt werden. Die Differen-zierung erfolgt nach dem Siliziumgehalt.

©Naturhistorisches Museum Wien, download unter www.biologiezentrum.at

Für die folgende Einteilung muß erläuternd vorausgeschickt werden, daß der Quarzgehalt nicht identist mit dem Silikatgehalt. Silikate sind chemische Verbindungen zwischen Siliziumdioxid (SiCh) undanderen Oxiden und Elementen. Quarz hingegen ist reines kristallines SiCh Bei der chemischenAnalyse eines Gesteins wird der Silikat- und der Quarzgehalt zusammengezogen und als Prozent-gehalt an SiOi (% SiCh) errechnet. Das bedeutet, daß es z. B. zahlreiche Silikatgesteine mit rela-tiv hohem %-Gehalt an SiOi gibt, die aber trotzdem keinen Quarz beinhalten.

Einteilung der Silikatgesteine

mehr als 66% SiOi: „Saure Silikatgesteine" mehr als 10% Quarz66—52% SiOi: „Intermediäre Silikatgesteine" .\ . , _,„, _52-^5% SiOi: „Basische Silikatgesteine" / weniger als 10% Quarz

weniger als 45% SiOi: „Ultrabasische Silikatgesteine" } kein Quarz

Da mit der Abnahme des SiOi-Gehaltes der Gehalt an farbgebenden Ionen — hauptsächlich Eisen— zunimmt, intensiviert sich damit auch die Farbe des Gesteins. So zeigen die extrem sauren Ge-steine, weiße oder hellgelbe Farbtöne, die sich in Richtung der ultrabasischen Gesteine bis auf dun-kelgrün und schwarz verändern. Das heißt: der Gehalt an dunklen Gemengteilen (meist Amphibole,Pyroxene, Biotit und Olivin), nimmt mit geringer werdendem Siliziumgehalt deutlich zu.Die für die Geowissenschaften wichtigste Unterteilung der Gesteine erfolgt, wie erwähnt, nach demgenetischen Prinzip. Kombiniert mit chemischen und strukturellen Unterscheidungsmerkmalen gibtdieses Trennschema die beste Möglichkeit, die Gesteine zu differenzieren:

Erstarrungsgesteine (Eruptivgesteine):

Tiefengesteine (Plutonite) . . . . 1Ergußgesteine (Vulkanite) . . . . ! • 95% der Oberkruste

Mischgesteine (Migmatite): JUmwandlungsgesteine (Metamorphite): 4 % der OberkrusteAbsatzgesteine (Sedimente): 1 % der Oberkruste

Erstarrungsgesteine

Wie der Name schon sagt, sind in dieser Gruppe Gesteine zusammengefaßt, die aus Schmelzen er-starren.Im Erdmantel und in den unteren Bereichen der Kruste bilden sich durch höhere Temperaturenund durch Druckentlastung aufsteigender Gesteinspartien Gesteinsschmelzen („Magmen"). Im Laufeder Entwicklung der Erde vollzieht sich dieser Prozeß mehrmals. Durch wiederholtes, meist stufen-weises Aufschmelzen und Erkalten im „Magmatischen Zyklus" (Abb. 28) tritt eine Differentiationder oberen Mantel- und Krustengesteine ein. In manchen Partien reichert sich z. B. das chemischeElement Silizium in Form von Quarz oder in Silikaten an: es entstehen die bereits erwähnten „Sau-ren Gesteine". Im anderen Fall verarmt eine Zone an Silizium: es bilden sich die „Basischen Ge-steine". Ähnliche Differentiationen betreffen das Aluminium, das Eisen, die Alkalien und die Erdalka-lien, wie auch alle anderen, in geringen Mengen vorhandenen Elemente. Das Gefüge (Anordnung undForm der Minerale), der Gesteinskomponenten ist abhängig von der Schnelligkeit mit der die Schmelzenaufdringen und abkühlen.

Tiefengesteine (Plutonite)

Beim langsamen Erkalten innerhalb der Kruste entstehen die Tiefengesteine oder Plutonite. Der Ab-kühlungsprozeß ist über geologische Zeiträume ausgedehnt. Die Auskristallisation der einzelnen Mine-ralkomponenten erfolgt schrittweise mit fallender Temperatur („Mineralausscheidungsfolge").

Charakteristika der Tiefengesteine

Alle Mineralbestandteile der Plutonite sind voll kristallisiert. Die einzelnen Mineralkörner der Hauptbe-standteile (im wesentlichen: Quarz, Feldspat, Glimmer, Pyroxene, Amphibole) sind relativ grobkörnigund ungefähr gleich groß. Die einzelnen Minerale liegen ohne Orientierung im kompakten Gesteins-verband, der nahezu keine primären Hohlräume aufweist.


Die Haupttypen der TiefengesteineInnerhalb der Tabelle nimmt der Silikatgehaltnach unten ab, die Farbintensität des Gesteins,sowie dessen Dichte nimmt zu. Der Übergangzwischen den einzelnen Typen ist fließend.

Dichte Quarz- Gehaltan Anteilgehalt dunklen an den

Gemeng- Plutonitenteilen

Granit 2.7 50—10%Granodiorit 2.8 50—10%Syenit 2.8 10— 0%Diorit 2.8 10— 0%Gabbro 2.9 10— 0%

7% I Haupt-15% J anteit20%45%50%

Peridotit 3.3 0% 90—100%

ErguBgesteine (Vulkanrte)Beim Ausfließen von Schmelzen an der Ober-fläche und damit verbundenen schnellen Absinkender Temperatur, sowie rascher Druckentlastung(z. B. Lavaausbruch aus einem Vulkan) entstehendie ErguBgesteine oder Vulkanite.

Da die Erkaltung sehr schnell vor sich geht,kommt es praktisch zu keiner so ausgeprägtenund detaillierten Mineralausscheidungsfolge wiebei den Plutoniten. Alle Bestandteile kristallisie-ren in maximal zwei oder drei Hauptphasen.Es kann einerseits der Fall eintreten, daß die Er-starrung so plötzlich vor sich geht, daß dieSchmelze zu Glas erstarrt (Vulkanisches Glas.„Obsidian"). Enthält diese Schmelze viel Gasgelöst, so beginnt sie bei plötzlicher Druckent-lastung während des Erstarrungsvorganges zuschäumen: es entsteht „Bimsstein".Geht im anderen Fall die Erstarrung etwas weni-ger schnell vor sich, so finden einzelne Mineral-komponenten bei entsprechendem Chemismus dieMöglichkeit auszukristallisieren. Da die Grund-masse entweder glasig bleibt oder feinkristallinwird, können sich die einzelnen großen Kristallevollständig („idiomorph") ausbilden („Porphyri-sche Struktur"). Bestimmte Minerale, wie Augit.Hornblende, Olivin, Biotit. Feldspat oder Quarzbilden solche, für Vulkanite charakteristische.Einsprengunge".

Abb. 28. Magmatischer Gesteinskreislauf.


Charakteristika der ErgußgesteineDie Vulkanite sind uneinheitlich auskristallisiert.Sie bestehen aus einer feinkristallinen bis glasi-gen Grundmasse, in der sich grobkristalline, vollausgebildete Kristalle („Einsprengunge") befin-den.Die glasige oder feinkristalline Grundmasse zeigtmeist eine schlierige Fließstruktur. Die Anord-nung der Gesteinskomponenten unterliegt einergewissen Orientierung.Es treten zahlreiche große und kleine Hohlräumeauf, die häufig mit später ausgebildeten (hydro-thermalen) Mineralen ausgefüllt sind (Zeolithe,Aragonit, Calcit, Quarz und andere).

Die Haupttypen der ErgußgesteineDa die Ausgangsschmelzen mit denen der Plu-tonite ident sind, besitzen sie denselben Chemis-mus wie die Tiefengesteine und unterliegen des-halb derselben Einteilung.

Dichte Quarz-gehalt

Gehaltan Anteildunklen an denGemeng- Vulkani-teilen ten

Rhyolit 2.7 50—10«/. 5«/.Rhyodazit 2.7 50—10«/. 10»/.Trachyt 2.7 10— 0«/. 15V.Andesit 2.7 10— 0V. 25°/oBasalt 2.8 10— 0«/. 50°/.Pikrit 3.0 W, 75—90«/.

H a u p t -a n t e i l

Umwandlungsgesteine (Metamorphtte)Ohne daß das Material aufgeschmolzen wird,tritt eine mineralogische und strukturelle Verän-derung (Metamorphose) des Gesteins ein. DieMetamorphose geht gröBtenteils ohne chemischeVeränderung des Ausgangsgesteins vor sich(„Isochemischer Verlauf"). Nur in Kontaktberei-chen zu angrenzenden Gesteinspartien undentlang von Störungszonen können durch Stoff-zufuhr und -abfuhr chemische Veränderungenstattfinden („Metasomatose").Als Ausgangsmaterial für die Umwandlung kom-men alle Gesteine (auch früher gebildete Meta-morphite) in Frage. Die Metamorphose erfolgtdurch physikalische Beeinflussung, das heißtdurch Druck, Temperatur und Bewegung. Diesedrei Komponenten ermöglichen eine schemati-sche Einteilung der Metamorphose in vierGrundtypen, die an sich fließend ineinanderübergehen.

1. Metamorphosetyp: es wirkt allein nur dieTemperatur:„Thermometamorphose oder .Kontaktmete-morphoee"Durch aufsteigende Wärmefronten, hervorge-rufen durch aufdringende Tiefengesteinskör-per, findet die Gesteinsumwandlung statt. Da-bei tritt eine Änderung des Mineralbestandes

auf. Ein ähnlicher Effekt wird bei Gesteins-materialien beobachtet, die durch heiße vul-kanische Laven überlagert werden. Der Vor-gang ist mit dem Ziegelbrennen zu verglei-chen. Die bei diesem Umwandlungsmechanis-mus entstandenen Gesteine heißen „Horn-felse", bzw. bei karbonatischen Ausgangsge-steinen „Kontaktmarmore".

2. Metamorphosetyp: es wirkt allein nur derDruck:„Belastungsmetamorphose"Durch Oberlagerung mit mächtigen Gesteins-schichten (z. B. Sedimente) wird auf das dar-unterliegende Gestein Druck ausgeübt unddadurch eine Umwandlung bewirkt.Dieser Metamorphosemechanismus hat nurgeringfügige Bedeutung.

3. Metamorphosetyp es wirken sowohl hoherDruck als auch starke Durchbewegung:„Dynamometamorphose"Auf einen relativ kleinen Gesteinsbereich wirdhoher Druck bei gleichzeitiger Bewegung aus-geübt. Es tritt dabei starke Zertrümmerungund Zerreibung, aber nur geringfügige Re-kristallisation des Ausgangsmaterials auf. ImGegensatz zum Typ 1 ändert sich hier nurdas Gefüge, der Mineralbestand bleibt größ-tenteils unverändert. Die Produkte dieses Um-wandlungsmechanismus sind die „Mylonite"und „Kataklastite".Wie dem Typ 2 kommt auch diesem nur unter-geordnete Bedeutung zu.

4. Metamorphosetyp: es wirken sowohl Tempera-tur und Druck, als auch Durchbewegung:Thermodynamometamorphose" oder „Regio-nalmetamorpnose"Die meisten Gesteinsumwandlungen findennach diesem Mechanismus statt. Diese Meta-morphose ist hauptsächlich bei Gebirgsbil-dungen zu beobachten. Dabei werden mäch-tige Gesteinskörper verbogen, gefaltet undübereinandergeschoben. Die dabei wirkendenEnergien äußern sich in Form von Druck,Temperatur und Bewegung. Auf Grund dieserBeanspruchung ändert sich sowohl der Mine-ralbestand, als auch das Gefüge des Aus-gangsgesteins. Je nach Größe der Beanspru-chung unterscheidet man drei Zonen:

„Epi-Zone":leichter Druck- und Temperatureinfluß:

300— 500° C,3000— 5000 atm

„Meso-Zone":mittlerer Druck- und Temperatureinfluß:

500— 700° C.5000— 8000 atm

„Kata-Zone":starker Druck- und Temperatureinfluß:

700—1000° C,8000—13000 atm

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Ausgangsgestein

Plutonite

Granit

Syenit

Diorit

Gabbro

Peridotit

Vulkamte

Rhyolith

Trachyt

Andesit

Basalt

Piknt

Sedimentgesteine

Sandstein

Tongestein

Mergel

Kalk

Kohle, Bitumen

Epi - Zone

300 - 500° C / 3000 - 5000 atm

Augengneis

Grünschiefer

Serpentin

Meso - Zone

500 - 700° C / 5000 - 8000 atm

Gneis

Amphibolit

Peridotit, Dunit

Kata - Zone

700 - 1000° C / 8000 - 13000 atm

Gneis Granulit

Eklogit

Peridotit

Quarzit Gneis

Tonschiefer, Phyllite

Kalkphyllite

Glimmerschiefer

Kalkglimmerschiefer

Gneis Quarzit

Granulit

Marmor

Graphit

Die Haupttypen der Regionalmetamorphite und ihr Ausgangsmaterial:


Erläuterungen zu Abb. 29 (auf Seite 37):

Aufnahmen von Gesteins-DOnnschliffen im polarisierten Licht

Bei Verwendung von polarisiertem Licht (speziell gefiltertes, normales Licht) entstehen als optischerEffekt die auffallend bunten Farben (Interferenzfarben) im Gestein. Sie sind charakteristisch für dieeinzelnen Minerale und erlauben es, im Dünnschliff, zusammen mit anderen Eigenschaften, die Ge-steinszusammensetzung zu bestimmen.

A) Dioril: kömiges, richtungsloses Gefüge.

Mineralbestand: Hauptmenge: Feldspat (hell- bis dunkelgrau)

Nebenmenge: Erz (schwarz)Biotit,

Bildbreite: 4 mmHornblende }< b u n t )

B) Granit: körniges Gefüge und richtungslose Anordnung der Mineralkomponenten im Gestein.

Mineralbestand: Hauptmenge: Quarz: (weiß, hell- bis dunkel-Feldspat graue Interierenzfarben)

Nebenmenge: Glimmer (bunte Interferenzfarben)Erz (schwarz)

Bildbreite: 4 mm

C) Gneis: deutlich geschichtetes Gefüge („Parallel-Gefüge"). Die Gesteinskomponenten sind starkeingeregelt.

Mineralbestand: Hauptmenge: Quarz 1 (weiß, hell- bis dunkel-Feldspat / graue Interferenzfarben)

Nebenmenge: Glimmer (bunte Interferenzfarben)Bildbreite: 4 mm

D) Basalt: porphyrisches Gefüge: groBe, voll ausgebildete (idiomorphe) „Einsprengunge" in einerfeinkörnigen Grundmasse.

Mineralbestand: Hauptmenge: Pyroxen (Augit) (bunt)glasige bis feinkristallineGrundmasse (schwarz)

Nebenmenge: HornblendeFeldspat

Bildbreite: 4 mm

E) Serpentin („Tauerngrün"): dichte Masse; sehr feinkristalliner, verfilzter Mineralbestand.

Hauptmenge: Serpentin (grau-grün)Nebenmenge: Calcit; durchzieht den Serpentin

in feinen AderchenBildbreite: 4 mm

F) Glimmerschiefer: geschichtetes Gefüge; eingeregelte Gesteinskomponenten.

Mineral bestand: Hauptmenge: Glimmer (Muskovit) (bunt)Erz (schwarz)

Nebenmenge: Quarz (weiß, hell-, dunkelgrau)Bildbreite: 4 mm


sr


Bei sehr starker Temperaturbeeinflussung kommtes zur Teilaufschmelzung des Gesteins („Ana-texis"). Separiert sich die Schmelze, so bildetsich ein neues Magma und im Weiteren ein neuesGestein.

Erstarrt die Schmelze an Ort und Stelle, so ent-stehen Mischgesteine (Migmatite).

Die durch die Regionalmetamorphose entstan-denen Gesteinstypen, die den überwiegendenTeil der Umwandlungsgesteine repräsentieren,sind in der Tabelle S. 35 zusammengefaßt.

Charakteristika der Umwandlungsgesteine

Durch Einwirkung von Druck und Bewegung ent-stehen im Gestein Schieferung und Einregelungder Mineralkomponenten. Durch Temperaturein-fluß findet eine Rekristallisation oder eine Um-kristallisation des Mineralbestandes statt. Dasheißt, je nach Stärke der Metamorphose (Epi-,Meso- oder Katazone) und je nach dem Chemis-mus des Ausgangsgesteines entstehen neue,charakteristische Minerale.Diese Prozesse bewirken auch die Merkmaleder Umwandlungsgesteine; hauptsächlich fälltdie Schieferung oder eine dominierende Orien-tierung auf (Parallel- oder Faltstruktur).Durch Rekristallisation können einzelne Mineraleeine hervorstechende Größe erlangen („Porphy-roblasten": Feldspat, Quarz, Granat u. a) , dasrestliche Matrial bildet eine fein- bis mittel-kristalline Grundmasse. Primäre Hohlräume imGestein sind selten zu beobachten.

Die Sedimente (Absatzgesteine)

Die Sedimentgesteine oder Absatzgesteine —auch Schichtgesteine genannt — entstehen ein-heitlich durch Ablagerung von vorerst noch un-verfestigtem Gesteinsmaterial. Dieses Materialstammt aus den Gebirgen und Festländern. Eswird durch die Wirkung des fließenden Wassers,des Eises, durch den Wind, durch Temperatur-schwankungen und durch chemische und biologi-sche Faktoren abgetragen. Der Transport zu denSedimetationsbereichen folgt den Gesetzen derSchwerkraft. Das Eis der Gletscher, das Wasserder Flüsse oder der Wind triften die gelockertenund zerkleinerten Gesteinsmassen oder gelöstenStoffe den tiefliegenden Sammelbecken zu: demUnterlauf der Flüsse, den Seen, den kontinenta-len Trockengebieten, vor allem aber den Mee-ren. Hier kommen die jetzt weiter zerkleinertenGesteinspartikel zur Ruhe. Zuerst bleiben diegröbsten Schotter liegen, zuletzt die feinstenSchwebstoffe. Die gelösten Stoffe werden ent-weder direkt bei geeigneten chemischen Bedin-gungen oder auf dem Umweg über biologischeVorgänge von Tieren und Pflanzen in Form vonSchalen oder Skeletten wieder abgeschieden.Auch in der Zusammensetzung des abgelager-ten Materials herrscht Gesetzmäßigkeit Aus der

Vielzahl von Gesteinsarten, die ein Flußsystemaufnimmt, bleiben die härtesten, meist Quarzund Quarzit, beim Transport am längsten er-halten.

Einteilung der SedimentgesteineNach der Art ihrer Entstehung unterscheiden wirTrümmergesteine (sogenannte „klastische" Sedi-

mente), z. B.: Konglomerat, Sandstein,Chemische Sedimente, z. B : Steinsalz,Organogene Sedimente, z. B.: Korallenkalk oder

Kohle.Für die Benennung der Sedimentgesteine istaußerdem die Größe der Einzelkörner sowie diemineralische Zusammensetzung von grundsätz-licher Bedeutung.

Ein wichtiges Merkmal der meisten Sedimentge-steine ist die Schichtung. Sie wird durch Un-regelmäßigkeiten im Stofftransport und durchmehr oder weniger zyklische Veränderungen desAblagerungsraumes hervorgerufen. Als Beispielseien die nacheiszeitlichen W a r v e n t o n eNordeuropas genannt. Hier ist die Schichtungähnlich den Baumringen jahreszeitlich bedingt.Die Schmelzwässer der sich zurückziehendenglazialen Eismassen lieferten im wärmeren Som-mer wesentlich mehr Substanz ( „ G l e t s c h e r -t r ü b e " ) als im Winter. Die hellen, dickerenSchichten stammen aus den Sommerperioden,die dunkleren, feinen aus dem Winter. Dies istnur eine einzige Möglichkeit, wie Schichtungentstehen kann. Auch Erschütterungen des Mee-resbodens durch Erdbeben, Wirbelstürme inFlachwasserbereichen, vulkanische Aschenregenund viele andere Ereignisse können zur Bildungvon Schichtfugen führen, wenn sie den „norma-len", gleichmäßigen Ablagerungsprozeß unter-brechen.

Die Schichtung der Sedimentgesteine darf nichtmit der Schieferung der metamorphen Gesteineverwechselt werden (siehe oben). Erstere istprimär angelegt, letztere entsteht bei der Um-prägung durch parallele Einregelung der Mine-ralkörner.

Sehr wesentlich ist auch die Frage nach derBildungsdauer der Sedimente. Unsere Kenntnisbaut sich hier vor allem auf die Vergleichswerteaus der geologisch jüngsten Vergangenheit auf.Daß sich in Flußgebieten in kürzester Zeit vieleMeter dicke Schichten absetzen können, ist lan-ge bekannt. Besonders nach katastrophalen Hoch-wässern kann jedermann an neu entstandenenSand- und Schotterbänken diese Erfahrung ma-chen. Ungleich schwieriger ist es. die Sedimenta-tionsgeschwindigkeit von Meeressedimenten zuerfassen. Unsere Kenntnisse fußen hier vor allemauf den Ergebnissen der Forschungsschiffe, diein den letzten Jahren systematisch den Meeres-boden beprobten. Wir wissen heute, daß sjch in1000 Jahren etwa 8 mm R o t e r T i e f s e e t o n

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sedimentiert. Im gleichen Zeitraum setzen sich24 mm G l o b i g e r i n e n s c h l a m m , und biszu 250 mm in der Adria und 400 mm im Schwar-zen Meer an wasserhaltigen Sedimenten ab.Daraus resultiert nach Entzug des Wassers eineGesteinsmächtigkeit von etwa einem Drittel dergenannten Werte. Diese Sedimentationsratenkönnen auch auf gleichartige Sedimente dergeologischen Geschichte angewendet werden.Wir ersehen daraus, welche gewaltigen Zeiträumenötig waren, um Schichtmächtigkeiten von 1000—2000 Metern, wie sie etwa den Dachstein auf-bauen, zu bilden.Welche gewaltigen Stoffmengen transportiert wer-den können, sei am Beispiel des Mississippi er-läutert. Dieser FluB schüttet jedes Jahr etwa100 Millionen Tonnen aelfistp Stoff« und 500 Mil-

lionen Tonnen Sand und Ton ins Meer. JedesJahr vergrößert er sein Delta um etwa 100 Meter.Die feinen Schwebstoffe beeinflussen noch meh-rere 100 km von seiner Mündung entfernt dieSedimente im Golf von Mexiko.

Die Verfestigung der ursprünglich lockeren Sedi-mente wird Diagenese genannt. Sie ist ein sehrkomplexer Vorgang. Druck, Zeit und ein chemi-scher Stoffaustausch sind dafür verantwortlich,daß aus einem wasser- und salzhaltigen Meeres-bodenschlamm ein fester Kalkstein, aus einemSand ein Sandstein und aus einem Schotter einhartes Konglomerat wird.

Räumlich sind die Sedimente mit etwa 1*/« amAufbau der Erdkruste beteiligt. Flächenhaft siehtdas Verhältnis anders aus. Etwa 75°/« der festen

Abb. 30. Marmorbruch Arzwiesen bei Krems, Niederösterreich. (Foto: NO Bildstelle Gmeiner)


Erdoberfläche sind von einer relativ dünnen Se-dimenthülle bedeckt.Die Sedimentgesteine liefern einen Großteil desheute verwendeten Baumaterials in Form vonKalk, Sand, Zement, Ziegelton und Mauersteinen.Sehr häufig sind in den Sedimenten auchVersteinerungen von Tieren oder Pflanzen ein-geschlossen. Diese Fossilien geben uns Hin-weise über die Bildungsbedingungen des Ge-steins. Seelilien, Seeigel oder Korallen zeigen bei-spielsweise ein marines Bildungsmilieu an. Kalk-algen, die zum Gedeihen viel Licht benötigen, le-ben nur in geringer Meerestiefe (z. B. L e i t h a-k a I k). Knochen von Landtieren und pflanzlicheReste deuten auf landnahe Bildung. Oft bestehtsogar die Hauptmasse eines Sedimentgesteinsaus organischen Resten, die so klein sind, daßsie nur unter dem Mikroskop erkannt werdenkönnen (Algen, Radiolarien, Foraminiferen, etc.).Sedimente bilden sich seit eine feste Erdkruste

besteht. Die ältesten Sedimente sind Trümmerge-steine aus den aufgearbeiteten Teilen der damalsnoch relativ jungen Erdkruste. Die mit Sicherheitältesten bis jetzt bekannten Sedimente sind inAfrika erhalten geblieben: mehr als 3,2 MilliardenJahre wurden mittels physikalischer Methodenin Sedimenten von Swaziland gemessen. Abdem Kambrium, seit etwa 600 Millionen Jah-ren, entstehen in zunehmendem Maße auchKalke. Vorher machte die chemische Zusammen-setzung der Erdatmosphäre die Bildung von Kal-ken und tierischen Kalkschalen unmöglich.

Durch die Erhaltung von Fossilien in den Sedi-menten sind diese fast allein für die Enträtselungder Entwicklungsgeschichte des Lebens von aus-schlaggebender Bedeutung. Die prinzipielle Er-kenntnis, da8 in ungestörter Folge immer diejüngere Schichte über der älteren liegt, ermög-lichte ein schrittweises Zurückverfolgen stammes-geschichtlicher Zusammenhänge.

Kalke und Konglomerate

Von Heinz A. K o l l m a n n und Herbert S u m m e s b e r g e r

Die Kalkstein«

Die polierfähigen Kalksteine, im Handel auch«Marmor" genannt, werden in Osterreich vorallem in den Kalkalpen gewonnen. Diese Kalkeentstammen verschiedenen Zeitabschnitten in derEntstehungsgeschichte der Alpen. Sie sind Ab-sätze eines Meeres, der „T e t h y s", in dempraktisch alle Sedimentgesteine unserer Kalk-alpen entstanden sind. Dieses Meer bestand instetem Wandel durch 300 Millionen Jahre undzog sich mit den letzten Phasen der Gebirgs-bildung vor ca. 5—6 Millionen Jahren im Pliozännach Osten zurück. Durch die gebirgsbildendenVorgänge (Hebungen, Faltungen, Oberschiebun-gen, Verstellungen) sind die ursprünglich mehroder weniger eben abgelagerten Kalkmassen inihre heutige Lage gekommen. Auch das ursprüng-liche Aussehen wurde durch die Gebirgsbildungentscheidend verändert. Die entstandenen Fugenund Risse verheilten später oft mit weiBem Kalk-spat, der heute besonders an schwarzen undbunten Kalken gut zur Geltung kommt. Auch dieeingeschlossenen Fossilien sind oft mit hellemKalkspat erfüllt.

Die Anzahl der verwendeten Arten von Kalksteinwar schon immer sehr groß. Durch den Wechselder Kunst- und Geschmacksrichtungen kamen imLaufe der Zeit immer wieder neue Sorten in den

Handel, während ältere, früher beliebte, in Ver-gessenheit geraten sind. Wir wollen in dieserObersicht nur die allerwichtigsten anführen, diean architektonisch oder kunsthistorisch inter-essanten Bauwerken Österreichs immer wiedervom Betrachter erkannt werden können.

Rote und bunte Kalke

An erster Steile müssen die vorwiegend dunkel-roten oder grauen, oft weiB gezeichneten Kalkeaus dem salzburgischen Adnet genannt werden.Diese erstklassigen Dekorsteine wurden mitSicherheit schon zu romanischen Kunstwerkenverarbeitet. Nicht alle Adneter Gesteine sindgleicher Entstehung. Wir müssen prinzipiell vierGrundtypen unterscheiden.

Adneter „Tropf" (Rottropf, Helltropf)Der Adneter Tropf ist ein Korallenkalk aus derObertrias. Er ist somit erdgeschichtlich älter alsdie anderen Adneter Gesteine. Bei Betrachtungeiner polierten Platte von Adneter „Tropf" (Na-turhistor. Museum, Saal VIII) fällt auf, daß dieweißen „Tropfen" nicht regellos verstreut sind.Sie stehen dicht beisammen und scheinen einemgemeinsamen Zentrum zuzustreben. Es sindstrauchartige Korallenstöcke, die in einer anders-farbigen Grundmasse eingebettet sind. Später


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