Gesteinskreislauf

Gesteine sind keine Endzustände, sondern Stationen. Jedes von ihnen kann über Schmelzen, Verwittern oder Umwandeln in einen anderen Typ übergehen, und dieser Kreislauf läuft seit über vier Milliarden Jahren. Das ist der Grund, warum es auf der Erde kaum Gestein gibt, das so alt ist wie der Planet selbst.

Die drei Gesteinsgruppen

Die Einteilung folgt nicht dem Aussehen, sondern der Entstehung.

Die Wege im Einzelnen

Aus Magma wird Gestein

Kühlt Schmelze ab, kristallisieren nacheinander Minerale aus. Wie das Ergebnis aussieht, hängt fast allein von der Abkühlgeschwindigkeit ab. Tief in der Kruste dauert das Jahrtausende, und es entstehen grobkörnige Gesteine wie Granit, deren Einzelkörner man mit bloßem Auge sieht. An der Oberfläche erstarrt dieselbe Schmelze in Stunden oder Tagen zu feinkörnigem Basalt. Geht es noch schneller, bleibt gar keine Zeit für Kristalle, und es entsteht vulkanisches Glas.

Die Reihenfolge, in der die Minerale auskristallisieren, beschreibt die Bowensche Reaktionsreihe, die auf der Seite zu Silikaten eingeordnet ist.

Aus Gestein wird Sediment

An der Oberfläche greifen Wasser, Frost, Wurzeln und chemische Verwitterung jedes Gestein an. Der Schutt wird transportiert, sortiert und lagert sich ab. Unter dem Druck nachfolgender Schichten verfestigt er sich wieder.

Dabei wirkt eine Auslese, die man an jedem Sandstrand sieht. Feldspäte und Glimmer zerfallen unterwegs zu Tonmineralen, Quarz übersteht den Transport nahezu unverändert. Deshalb besteht Sand überwiegend aus Quarzkörnern. Diese Abfolge ist als Goldich-Verwitterungsreihe bekannt.

Aus Gestein wird metamorphes Gestein

Gerät Gestein in größere Tiefe oder in die Nähe eines Magmakörpers, ordnen sich seine Minerale um, ohne dass es schmilzt. Aus Kalkstein wird Marmor, aus Tonstein zunächst Schiefer und bei stärkerer Umwandlung Gneis.

Die extremen Fälle liegen in Subduktionszonen. Dort entstehen bei hohem Druck und vergleichsweise niedriger Temperatur Blauschiefer und Eklogit, wie unter Subduktion beschrieben.

Und zurück ins Magma

Sinkt Krustenmaterial tief genug ab, schmilzt es und der Kreis schließt sich. Der wichtigste Weg dafür ist die Subduktion, bei der ozeanische Kruste in den Mantel zurückkehrt.

Warum es kein festes Rundlaufen gibt

Jede der drei Gruppen kann also in jede andere übergehen, und jede kann auch in sich selbst zurückkehren. Wichtiger als die Reihenfolge ist der Gedanke dahinter: Es gibt keinen Endzustand.

Wie lange das dauert

Die Zeitspannen unterscheiden sich um Größenordnungen. Ein Lavastrom erstarrt in Tagen. Die Verfestigung von Sand zu Sandstein braucht Millionen Jahre. Ein vollständiger Umlauf über Subduktion, Aufschmelzen und erneute Krustenbildung liegt im Bereich von hunderten Millionen Jahren.

Genau deshalb ist alte Kruste selten. Ozeanische Kruste wird im Schnitt nach etwa 200 Millionen Jahren wieder subduziert und ist nirgends älter. Kontinentale Kruste überdauert länger, weil sie zu leicht ist, um abzutauchen. Die ältesten bekannten Gesteine sind rund vier Milliarden Jahre alt und damit fast so alt wie die Erde selbst, aber sie machen nur winzige Flecken der heutigen Landmasse aus.