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Die Entstehung von Sedimentgesteinen



Sedimentgesteine sind Gesteine, die durch Ablagerung, Überlagerung und Verfestigung von Lockermassen entstehen.

Die Bestandteile von Sedimentgesteinen

Bei den Ausgangsmaterialien von Sedimentgesteinen kann es sich sowohl um mineralhaltige Lösungen, Relikte bzw. Bruchstücke von Organismen als auch durch vorangegangene Verwitterung zerkleinertes Gesteinsmaterial handeln. Dabei kann das durch Verwitterung zerkleinerte Gesteinsmaterial magmatischen, metamorphen oder sedimentären Ursprungs sein.


Bild 1: Muschelkalk mit Fossilien

Die Ablagerung von Sedimenten

Sedimentgesteine werden an der Erdoberfläche, im Meer, in abgeschiedenen Flachwasser- und Küstenbereichen oder in Flussmündungen gebildet - abhängig davon, wohin die verschiedenen Lockersedimente durch Wasser als Lösung oder Suspension, Eis oder Wind verfrachtet, und kontinental sowie marin abgelagert bzw. abgesetzt wurden - daher auch der Begriff Sediment. Der Name Sediment wird aus dem Lateinischen von der Vokabel sedere = sitzen abgeleitet.

Häufig werden im Zusammenhang mit dem Ablagerungsort, oder vielmehr den Bedingungen, unter denen lockere Sedimente in der geologischen Vergangenheit abgelagert wurden, mit den Begriffen fluviatil, limnisch, marin, äolisch oder glazial umschrieben, was der Sedimentation und dem Transport des Lockermaterials über Fließgewässer, in stillen Gewässern (z.B. Seen), im Meer, per Wind und als mitgeführte Partikel durch Gletscher entspricht.

Chemische, biogene und klastische Sedimente

Der Herkunft der aufbauenden Bestandteile unterscheiden sich Sedimente in

  • chemische – Karbonate und Sulfate, z.B. Gips und Salz
  • biogene – organische Ausgangsmaterialien
  • detritische bzw. klastische – Bruchstücke/Fragmente von verwitterten Gesteinen.

Vom Lockersediment zum Festgestein

Die Sedimentation des gesteinsbildenden Materials erfolgt zunächst durch die Ablagerung in Schichten.
Teilweise kann man die Schichtung von Sedimentgesteinen in Form von verschiedenfarbigen Wechsellagen erkennen, teilweise unterscheiden sich die Lagen auch hinsichtlich der Zusammensetzung des mineralischen Bestands. Die Ursachen dafür sind vielfältig. Häufig sind es Beimengungen von Mineralen, die dem Gestein lagenweise eine andere Farbe verleihen. Aber auch die Korngröße der Gemengteile von Sedimentgesteinen hat einen Einfluß auf die Optik. Die Korngröße der Gemengteile kann zwischen fein, mittel und grob variieren, und somit einen Hinweis auf den Transportweg sowie die Art des Transports liefern und auch über die Distanzen, die ein Lockersediment zurücklegen musste, bis zum Ort der Sedimentation.

So stellt jede Sedimentschicht eine Einheit dar, deren Materialzusammensetzung sich von über- und unterlagernden Schichten abgrenzt und unterschiedliche Mächtigkeiten aufweist.
Innerhalb einer Schicht ist das Material homogen, die Schichtung aber ist gradiert – die Korngröße nimmt zur unteren Schichtfläche hin zu, ein Ausdruck der verlangsamten Strömungsgeschwindigkeit, Lockermaterial führender Gewässer.

Durch den fortschreitenden Prozess der Sedimentation sind die ursprünglichen Lockermassen durch die Auflast folgender Sedimente erhöhten Druck- und Temperaturverhältnissen ausgesetzt und werden nach und nach verfestigt (Diagenese). Enthaltenes Wasser wird so aus dem Gestein gedrückt, und Binde- bzw. Kittmittel sorgen für eine Verfestigung der Ablagerungen (Kompaktion).
Der Wassergehalt juveniler, frisch abgelagerter Schichten beträgt etwa 70 bis 90%, bereits bei einer Überlagerung von 1000 m Material werden bis zu 60 % Flüssigkeit verdrängt.

Als Bindemittel von Sedimentgesteinen kommen Kalk, Kieselsäure und Tonminerale in Betracht.
Allochemische Diagenesen sind gekennzeichnet mit weit reichenden chemischen Veränderungen im Gegensatz zu isochemischen Diagenesen.

Infolge der Kompaktion und des Wasserverlusts kann es zu Trockenrissen kommen, die teilweise später mit anderen Sedimenten verfüllt werden.
Gelegentlich zeigen sich in Sedimentgesteinen Kristallabdrücke, die entstehen, wenn Kristalle bzw. mineralhaltige Lösungen während der Sedimentation auskristallisieren.

Einige Sedimentgesteine weisen zusätzlich organische Komponenten wie Pflanzenteile oder Lebewesen aus einer längst vergangenen Zeit auf. Jene Fossilien sind vor allem von wissenschaftlichem Interesse, da Fossilien Rekonstruktionen zum Leben und zu den Entstehungsbedingungen zur Zeit der Ablagerung erlauben.

Bild 2: Kalkstein als Steinkern eines Ammoniten

Lesen wie in einem Buch

Sedimentgesteine sind nicht zuletzt spannend, da man anhand der Größe der gesteinsbildenden Komponenten und der Kornform Rückschlüsse auf das Transportmedium ziehen kann.
Kleinere Steine und Kieselsteine, die per Wind (d.h. äolisch) zum Ablagerungsort bewegt wurden, sind kantig. Dem gegenüber sind Steine, die über den Wasserweg verlagert wurden, vergleichsweise rund und glatt, teilweise auch von platter Gestalt, während Sand- bzw. Quarzkörner äolischen Transports rund und bei Wassertransport kantig sind.

Die Korngröße ist sehr variabel – kann fein-, grob- oder mittelkörnig sein.
So sind bspw. äolisch, d.h. über den Wind verfrachtete Sedimente sein feinkörnig, während fluviatil verlagerte Sedimente größer und an den Kanten abgerundet sind.

Das Gefüge von Sedimentgesteinen

Das Gefüge von Sedimentgesteinen ist als Schicht mehr oder weniger deutlich erkennbar; wie bspw. bei Sandsteinen, die durch feinste Mineralbeimengungen, etwa von eisenhaltigen Mineralen wie Goethit, eine Art feine Bänderung aufweisen.

Teilweise sind die Bestandteile locker zusammengehalten, leicht zu entfernen oder kompakt und hart in Form von mächtigen Bänken miteinander verbunden. Sedimentgesteine brechen vorrangig entlang der Schichtflächen.

Bei der Verwitterung von Schichtgesteinen bilden sich häufig quadratische Massen, bedingt durch lotrecht zu den Schichtflächen verlaufenden Kluftspalten im Gestein.

Bild 3: Dolomit (Gestein)

Entsprechend der bereits oben genannten Herkunft werden Sedimentgesteine in klastische Sedimente, Rückstandsgesteine, chemische und biogene Sedimentgesteine untergliedert.

Klastische, detritsche Sedimente sind Produkte erodierter, verwitterter Gesteine, sowohl locker gelagert als auch kohärent miteinander verbunden. Als Bindemittel kommen neben Kalk, Kieselsäure und Tonminerale in Betracht, mitunter zeigt sich bei Druckeinwirkung ein schieferähnliches Parallelgefüge.

Rückstandsgesteine bestehen aus Verwitterungsmaterial, das am Ort der Entstehung und Verwitterung verfestigt wird.
Chemische Sedimenten sind Ausfällungen von mineralhaltigen Lösungen (Evaporite).

Biogene Sedimente werden aus Ausscheidungen, Skeletten von Organismen oder Pflanzen gebildet.



Herkunft/Ursprung Beispiele
detritisch/klastischKonglomerate, Brekzien, Geschiebelehm, Löss, Sandstein, Grauwacke, Arkose, Tonstein, Schluffstein, Mergel.
Rückstandsgesteine Bauxit und Laterit
chemischSteinsalz, Kalisalz, Kalkstein, Schreibkreide, Muschelkalk, Dolomit, Travertin, Stalaktit, Eisenstein
biogenTorf, Flint, Bernstein, Kieselsäuregestein, Pyritknollen


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Siehe auch:
Kreislauf der Gesteine
Die Entstehung magmatischer Gesteine
Die Entstehung metamorpher Gesteine

Quellen:
⇒ Jacobshagen, V. , Arndt, J., Götze, H.J. et al. (2000): Einführung in die geologischen Wissenschaften. UTB, Stuttgart
⇒ Grotzinger, J., Jordan, T. (2016): Press · Siever, Allgemeine Geologie, Springer Spektrum
⇒ Hann, H. P. (2015): Grundlagen und Praxis der Gesteinsbestimmung
⇒ Murawski, H. (1992): Geologisches Wörterbuch. Ferdinand Enke Verlag Stuttgart
⇒ Maresch, W., Medenbach, O.; Trochim, H.-D. (1987): Die farbigen Naturführer Gesteine. Mosaik Verlag GmbH München*
⇒ Jassamanow, N.A. (1991): Kleines Spektrum der Wissenschaften - Geologie: Exkursion zur Erde
⇒ Georgi, K.-H. (1983): Kreislauf der Gesteine - Eine Einführung in die Geologie
⇒ Zepp, H. (2011): Grundriß Allgemeine Geographie: Geomorphologie
⇒ Ahnert, F. (2009): Einführung in die Geomorphologie

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Letzte Aktualisierung: 1. April 2019

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