Warum sind manche Gesteine ​​so alt wie die Erde, während andere gerade erst entstanden sein könnten?

Wir beklagen oft die Bedeutung von Luft und Wasser für das Leben, sind uns jedoch nicht bewusst, dass auch Steine ​​wie diese eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Leben spielen. Gesteine ​​bilden die äußerste Erdkruste. Sie sind nicht nur das Skelett von Bergen und Canyons, sondern auch ein Rekordbuch der 4,6 Milliarden Jahre langen Evolution der Erde. Einige Gesteine ​​sind mit einer Geschichte von 4,3 Milliarden Jahren sogar fast so alt wie die Erde! Einige der Gesteine ​​sind jedoch sogar sehr jung, vielleicht weniger als eine Stunde alt. Wie also sind diese alten und jungen Gesteine ​​entstanden? Warum sind manche „jung“ und manche „alt“? Welche Wunder bergen diese Felsen? Lassen Sie uns diese Fragen heute nacheinander klären.

(Bänderergesteinsformation, eine Art Sedimentgestein)

1. Was sind Steine?

Zunächst einmal: Was genau sind Steine? Wissenschaftlich betrachtet ist Gestein eine Ansammlung von Mineralien oder natürlichem Glas. Stellen Sie sich vor, Sie könnten Legosteine ​​unterschiedlicher Formen, Farben und Größen kombinieren, um Modelle unterschiedlicher Gestalt zu bauen. Steine ​​sind wie diese Modelle und Mineralien sind wie die Bausteine, aus denen die Modelle bestehen.

(Mineral)

2. Gesteinsarten

Sie wissen wahrscheinlich, dass Tiere und Pflanzen in unterschiedliche Kategorien eingeteilt werden, aber das Gleiche gilt für Steine. Im Allgemeinen werden Gesteine ​​in drei Kategorien unterteilt: magmatische Gesteine, Sedimentgesteine ​​und metamorphe Gesteine. Diese drei Gesteinsarten sind unterschiedlich geformt und haben ihr eigenes, einzigartiges Aussehen.

1. Magmatisches Gestein

Wenn Sie diesen Namen sehen, müssen Sie seinen Ursprung gekannt haben. Das stimmt, magmatisches Gestein ist eine Gesteinsart, die durch die Abkühlung von Magma entsteht. Dieser Abkühlungsprozess kann an der Erdoberfläche oder im Erdinneren stattfinden. Die magmatischen Gesteine, die durch Abkühlung an der Erdoberfläche entstehen, heißen „Extrusivgesteine“, während die magmatischen Gesteine, die durch Abkühlung im Erdinneren entstehen, „Intrusivgesteine“ heißen. Schauen wir uns nun die spezifischen Unterschiede zwischen diesen beiden Gesteinsarten an.

Extrusive Gesteine ​​entstehen durch Vulkanausbrüche. Wenn Magma aus einem Vulkan ausbricht, kühlt es schnell ab, wenn es mit der Luft in Kontakt kommt. Dieser Abkühlungsprozess führt dazu, dass einige bereits im Magma enthaltene Mineralien schnell kristallisieren. Da die Kristallisationsgeschwindigkeit zu hoch ist, sind auch die gebildeten Mineralien sehr klein. Basalt ist beispielsweise ein Extrusivgestein. Möglicherweise haben Sie in den sozialen Medien viele erstaunliche geologische Wunder aus sechseckigem Gestein gesehen. Diese Felssäulen bestehen aus Basalt. Der Grund für die Entstehung dieser polygonalen Form liegt darin, dass sie beim Abkühlen langsam schrumpfen.

Neben Extrusivgesteinen wie Basalt, die aus Mineralien bestehen, gibt es eine weitere Art von Extrusivgestein, das fast keine Mineralien enthält: Obsidian. Obsidian ist ein Gestein mit glasartiger Textur. Bei genauerem Hinsehen erkennt man, dass Obsidian eine kreisförmige Struktur aufweist. Wenn Ihnen beispielsweise ein Glas herunterfällt, werden Sie auf der Bruchfläche des Glases ebenfalls kreisförmige Strukturen erkennen. Diese Struktur wird als „Muschelbruch“ bezeichnet.

Neben Extrusivgesteinen gibt es eine weitere Art von magmatischem Gestein, die sogenannten „Intrusivgesteine“. Bei einem Vulkanausbruch tritt ein Teil des Magmas nicht an die Oberfläche, sondern kühlt ab und verfestigt sich tief unter der Erde, wodurch Intrusivgesteine ​​entstehen. Aufgrund der langsamen Abkühlungsrate sind die Kristalle von Intrusivgesteinen im Allgemeinen grob. Beispielsweise Granit. Die großen kugelförmigen Steinsäulen am Straßenrand bestehen größtenteils aus Granit.

2. Sedimentgesteine

Sedimentgesteine ​​sind wie ein Puzzle, nur dass sie nicht aus einzelnen Teilen bestehen, sondern aus Bruchstücken anderer Gesteine. Gesteine ​​unterliegen Verwitterung, Transport, Ablagerung und Diagenese und bilden schließlich Sedimentgesteine.

Im ersten Schritt der Verwitterung werden Gesteine ​​durch natürliche Kräfte wie Sonnenlicht, Regen, Wind und Gletscher ständig erodiert und in Schutt wie kleine Felsbrocken, Sand, Kies, Ton usw. zerlegt. Dabei entsteht aus feinsten Gesteinsfragmenten Erde mit etwas Pflanzenhumus.

Im zweiten Transportschritt werden die bereits geformten Gesteinsfragmente durch Wind, fließendes Wasser und Gletscher an weit entfernte Orte transportiert. Während dieses Vorgangs werden die Trümmer weiter abgerundet und sortiert, genau wie fließendes Wasser, das Steine ​​wäscht, sie rund macht.

Im dritten Schritt der Sedimentation setzen sich einige der transportierten Gesteinsfragmente in den Ozeanen und Flüssen ab und stapeln sich Schicht für Schicht.

Schließlich sammeln sich mit der Zeit Schicht für Schicht neue Gesteinsfragmente an, und die Gesteinsfragmente in der unteren Schicht werden immer dichter zusammengepresst, genau wie komprimierte Kekse, wobei die ursprünglich losen Fragmente nach und nach zusammengepresst werden. Unter der Einwirkung von Druck verkleben Mineralien im Grundwasser die Schuttpartikel wie Zement und verfestigen das Sediment schließlich zu hartem Gestein. Dies ist zugleich die abschließende Diagenese.

Etwa 75 % der Erdoberfläche sind von Sedimenten (Gesteinen) bedeckt, und fast der gesamte Meeresboden ist von Sedimenten (Gesteinen) bedeckt. Die nussbrotartigen Gesteine, die wir rund um Flüsse sehen, sind Sedimentgesteine ​​und werden „Konglomerate“ genannt.

Neben Konglomeraten ist Kohle auch ein Sedimentgestein, das entsteht, wenn urzeitliche Pflanzen vergraben werden.

3. Metamorphe Gesteine

Metamorphe Gesteine ​​sind Gesteinsarten, die durch Metamorphose entstehen. Durch Metamorphose können Gesteine ​​wie magmatische Gesteine, Sedimentgesteine ​​und sogar metamorphe Gesteine ​​selbst entstehen. Metamorphose kann man sich wie Erhitzen in einem Schnellkochtopf vorstellen. Unter der Einwirkung hoher Temperaturen und hohen Drucks verändern sich die Mineralstruktur und Zusammensetzung des Gesteins, wodurch neues Gestein entsteht.

In unserem Leben ist der zur Dekoration verwendete Marmor eine Art metamorphes Gestein. Reiner Marmor ist reinweiß. Beispielsweise besteht die Jinshui-Brücke vor dem Platz des Himmlischen Friedens aus rein weißem Marmor. Die Musterung des Marmors, der in der Inneneinrichtung verwendet wird, ist häufig auf die darin enthaltenen Verunreinigungen zurückzuführen.

Der älteste derzeit auf der Erde gefundene Mineralkristall ist Zirkon, der in metamorphen Gesteinen, sogenannten „metamorphen Konglomeraten“, aus Jack Ridge in Australien vorkommt. Es ist 4,4 Milliarden Jahre alt, fast so alt wie die Erde. Dieser uralte Zirkonkristall öffnet uns wie eine Zeitkapsel aus der Antike die Tür zur Frühgeschichte der Erde.

3. Gesteinskreislauf

Magmatische Gesteine, Sedimentgesteine, metamorphe Gesteine ​​– diese Gesteine ​​auf der Erde sind nicht statisch, sie verwandeln sich ineinander. Magmatische Gesteine ​​entstehen durch die Abkühlung von Magma und alle gebildeten Gesteine ​​können Verwitterung oder Metamorphose unterliegen und so Sedimentgesteine ​​oder metamorphe Gesteine ​​bilden. Diese magmatischen Gesteine, Sedimentgesteine ​​und metamorphen Gesteine ​​kehren unter der Einwirkung der Erdgeologie in den Untergrund zurück und werden von der Erde erneut zu Magma „geschmolzen“, wo sie auf den nächsten Ausbruch und die nächste Gesteinsbildung warten. Diese Reihe von Prozessen wird als „Gesteinskreislauf“ bezeichnet.

Wie das oben erwähnte 4,4 Milliarden Jahre alte Zirkonmineral hat das metamorphe Konglomerat, zu dem es gehört, den letzten Schritt des Gesteinskreislaufs – das Schmelzen zu Magma – noch nicht erreicht. Steine ​​sind Zeugen der Erdgeschichte und in jedem Stein stecken die Geheimnisse der Erdentwicklung. Wenn Sie das nächste Mal einen Stein sehen, bleiben Sie stehen und schauen Sie genau hin. Vielleicht können Sie darin ein paar Worte von Mutter Erde lesen.

Quellen:

[1] Kristallographie und Mineralogie, Li Shengrong, Geological Publishing House

Autor: Shi Jianyi Popular Science Creator

Gutachter: Dong Hanwen, Assoziierter Forscher, Institut für Geologie, Chinesische Akademie der Geologischen Wissenschaften