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7.3: Aufgabe: Igneous Rock Lab - Geowissenschaften

7.3: Aufgabe: Igneous Rock Lab - Geowissenschaften


Eruptivgestein Labor

Abbildung 1.

Überblick

Sie können die Aktivität starten, nachdem Sie den Leseauftrag abgeschlossen haben.

In diesem Lab wenden Sie die Prinzipien an, die Sie studiert haben, und bestimmen Eigenschaften für eine Auswahl des Eruptivgesteins, das Sie anhand von Fotos im Internet untersuchen werden.

Neben der Textur und der intrusiven/extrusiven Bestimmung für jede Probe werden Sie auch gebeten, den Mineralgehalt der Probe nach bestem Wissen und Gewissen zu bestimmen. Zum Beispiel können Sie in einem ultramafischen Gestein namens Peridotit oder Komatiit erwarten, reichlich Olivin und vielleicht ein wenig Pyroxen und Ca-reichen Plagioklas zu finden. Pyroxen, Plagioklas und möglicherweise etwas Olivin oder Amphibol können in einem mafischen Gestein wie Gabbro oder Basalt vorhanden sein. Sie können auch erwarten, Quarz, Muskovit, Kaliumfeldspat und vielleicht ein wenig Biotit und Na-reiche Plagioklas in einem felsischen (oder silizischen) Gestein wie Granit oder Rhyolith zu sehen.

Die Klassifizierung eines magmatischen Gesteins hängt teilweise von den Mineralien ab, die im Gestein vorhanden sein können, und da die Mineralien aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung bestimmte Farben haben, müssen die Gesteine ​​bestimmte Farben haben. Zum Beispiel hat ein Gestein, das hauptsächlich aus Olivin besteht, aufgrund der grünen Farbe von Olivin eine grüne Farbe; ein solches Gestein würde als ultramafisch bezeichnet. Ein Gestein, das eine große Menge an ferromagnesischen Mineralien enthält, ist ein dunkles Gestein, da die ferromagnesischen Mineralien (außer Olivin) dazu neigen, dunkel gefärbt zu sein; ein magmatisches Gestein mit dunkler Farbe wird als mafisches Gestein bezeichnet („ma-“ kommt von Magnesium und „c“ von Eisen). Ein magmatisches Gestein mit einer großen Menge an nichtferromagnesischen Mineralien wird eine helle Farbe haben, wie z. So konnten wir allein anhand der Farbe beginnen, die Eruptivgesteine ​​zu klassifizieren.

Anweisungen

A. Bevor Sie mit dieser Aktivität beginnen, möchten Sie möglicherweise auch die Seite zur Identifizierung von Eruptivgestein lesen. Einige optionale Ressourcen, die Sie verwenden können, sind:

  • PCC-Führer für Gesteine ​​und Mineralien
  • Geology.com Mineralienführer
  • Geology.com Felsführer
  • Mineralien A-Z, Minerals.net

B. Wählen Sie jedes Foto unten aus, um die Eruptivgesteinsproben größer anzuzeigen. Sie können die Bilder auch in Flickr anzeigen, indem Sie auf den Link klicken und jedes dieser Beispiele im Bild vergrößern, um eine bessere Ansicht der Textur zu erhalten:

Wählen Sie ein Bild aus, um es größer anzuzeigen

Abbildung 2. Obsidian ist ein leicht erkennbares Eruptivgestein. Es ist ein glasig strukturiertes, extrusives Eruptivgestein. Obsidian ist ein natürliches Glas – es fehlen Kristalle und daher fehlen Mineralien. Obsidian hat normalerweise eine schwarze Farbe, aber die meisten Obsidiane haben eine felsische Chemie. Felsische Eruptivgesteine ​​sind hell gefärbt, sodass ein felsischer Obsidian paradox erscheint. Mafische Obsidiane sind selten, haben aber das gleiche Aussehen. Obsidian ist ein seltenes Gestein, kann aber an mehreren berühmten Fundorten in Amerika untersucht werden, wie zum Beispiel Obsidian Cliff in der Yellowstone Caldera (Nordwesten von Wyoming, USA) und Big Obsidian Flow in der Newberry Volcano Caldera (Zentral-Oregon, USA). Obsidian ist mäßig hart, hat einen muschelförmigen Bruch (glatte und gekrümmte Bruchfläche) und hat äußerst scharfe Kanten. Frisch gebrochener Obsidian hat die schärfsten Kanten aller bekannten Materialien, natürlich oder künstlich (wie unter dem Rasterelektronenmikroskop gesehen). Obsidian bildet zwei Arten: 1) sehr schnelle Abkühlung von Lava, die die Bildung von Kristallen verhindert; 2) Abkühlung von hochviskoser Lava, die eine leichte Bewegung der Atome zur Bildung von Kristallen verhindert. Ein Beispiel für Obsidian, der den ersten Weg bildete, ist entlang der Ränder von basaltischen Lavaströmen am Kilaeua-Vulkan (Hawaii-Hotspot, zentraler Pazifik). Dies ist ein Beispiel für Obsidian, der den zweiten Weg bildete. – James St. John

Abbildung 3. Granit aus dem Präkambrium von Wyoming, USA. (8,9 cm breit an der breitesten Stelle) Dies ist eine Probe von präkambrischem Grundgestein aus dem Rattlesnake Mountain Uplift (auch bekannt als Rattlesnake Mountain Anticline) im Nordwesten von Wyoming. Die Hebung ist Teil einer ausgedehnten Reihe von Gebirgszügen von New Mexico bis Westkanada, die während der Laramide-Orogenese (spätes Mesozoikum bis mittleres Känozoikum) gebildet wurden. Fundort: Float von Roadcut auf der Nordseite der Rt. 16 / 20, westlich des dritten Tunnels westlich von Cody, neben dem Buffalo Bill Reservoir, Central Park County, nordwestliches Wyoming, USA – James St. John

Abbildung 4. Basalt aus dem oberen Holozän von Hawaii (~6,5 cm Durchmesser an der breitesten Stelle). Dieses attraktive Lavastück ist vom 13. Januar bis 19. Februar 1960 die Kapoho Eruption am östlichsten Punkt von Hawaii. Die ehemalige Stadt Kapoho lag im Abschnitt Kapoho Graben (Puna Rift Zone) des Berges. Kilauea's East Rift Zone. Kapoho wurde bekanntermaßen verbrannt, begraben und zerstört durch einen Lavastrom, der Anfang 1960 etwas mehr als einen Monat lang kontinuierlich ausbrach, trotz des hastigen Baus von Barrieren. Die Lavaströme überstiegen die Barrieren und „vergruben“ sich sogar unter den Barrieren. Das Gestein ist ein vesikulärer porphyritischer Olivinbasalt (technischer kann er als vesikulärer tholeiitischer Pikritbasalt bezeichnet werden). Es hat reichlich unterrundete bis gestreckte Vesikel und gemeinsame große grünliche Forsterit-Olivin-Phänokristalle. Die Basaltmatrix ist glänzend und kryptokristallin, mit sehr kleinen Kristallen von Plagioklas-Feldspat und Pyroxen. Die Probe weist einen offensichtlich schwarz-weiß gesprenkelten Gabbro-Xenolith aus der unteren ozeanischen Kruste auf. John

Abbildung 5. Bimsstein ist ein unverkennbar schaumiges, felsisches, extrusives Eruptivgestein. Schaumige, texturierte Eruptivgesteine ​​haben eine große Anzahl winziger Löcher, die durch das Vorhandensein vieler Gasblasen in der ursprünglichen vulkanischen Lava entstanden sind. Wenn das Abkühlen und Erstarren abgeschlossen war, bevor alle Gasblasen an die Lavaoberfläche entwichen sind, ist das Ergebnis ein Gestein mit viel Leerraum (Porosität). Bimsstein ist eigentlich ein vulkanisches Glas mit einer schaumigen Textur. Die festen Bimsanteile sind nicht kristallin. Bims hat also keine Mineralien – er hat die elementare Chemie von Granit und Rhyolith, aber er enthält keine Mineralien. Bimsstein ist typischerweise weißlich, hellgrau oder sehr hellbraun. Die meisten Bimssteinproben sind so leicht, dass sie auf dem Wasser schwimmen. Nach dem Ausbruch des Krakatau im August 1883 in Indonesien beobachteten Seeleute viele Monate lang Bimsstein, der im Indischen Ozean trieb. Bimsstein wird typischerweise in Form kleiner Brocken angetroffen, die die Landoberfläche um Eruptionszentren herum verstreuen. Sie fallen typischerweise auf die Erde und bilden Bimssteinablagerungen aus der Luft. James St. John

Abbildung 6. Rhyolith ist ein felsisches, extrusives Eruptivgestein. Es hat die gleiche Chemie und Mineralogie wie Granit, ist jedoch aufgrund der Abkühlung von hochviskoser Lava sehr feinkristallin (aphanitische Textur; Kristalle <1 mm Größe). Rhyolithe sind oft hellgrau bis rosa bis etwas rötlich gefärbt. Rhyolith-Laven sind beim Ausbruch hochviskos (dick & langsam) und erscheinen oft, als ob sie wie austretende Zahnpasta geflossen wären. Manchmal wird der Begriff Felsit für Rhyolithe verwendet. Es scheint keine einheitliche Definition von Felsit zu geben, vgl. Rhyolith. Felsit scheint jedoch der breitere Begriff zu sein, der auf alle hellen Vulkangesteine ​​anwendbar ist. John

  • Obsidian
  • Granit
  • Basalt
  • Bimsstein
  • Rhyolith

C. Bestimmen Sie die folgenden Eigenschaften nach bestem Wissen und Gewissen anhand der Fotos der obigen Muster:

  1. Farbe
  2. Textur (aphanitisch, phaneritisch, glasig, vesikulär, schaumig, porphyrisch, pyroklastisch?)
  3. Mineralgehalt
  4. Ist das Gestein mafisch, felsisch, intermediär oder ultramafisch (basierend auf dem Mineralgehalt, den Sie oben identifiziert haben)?
  5. Ist das Gestein extrusitiv oder intrusiv (basierend auf der von Ihnen identifizierten Textur)?
  6. Vergleichen Sie für jede Probe Ihre Beobachtungen mit der/den Probe(n), die im Rock and Mineral Guide aufgeführt sind. Stimmen Ihre Ergebnisse mit dem Leitfaden überein?
  7. Schreiben Sie für eine der Gesteinsproben Ihrer Wahl eine halbseitige Zusammenfassung, die die physikalischen Eigenschaften beschreibt, die Sie auf dem Foto oder einer von Ihnen gesammelten persönlichen Probe feststellen können. Wenn Sie ein persönliches Muster verwenden, fügen Sie bitte ein Foto bei. Fügen Sie für alle anderen oben genannten Beispiele eine Tabelle hinzu, die die von Ihnen beobachteten Merkmale zusammenfasst (1 – 6). Sie werden für diese Aktivität wie in der folgenden Rubrik beschrieben bewertet.

Bewertungsrubrik

10 Punkte: Bericht genau zusammengefasst die Eruptivgesteinsmerkmale, Rechtschreibung und Grammatik sind korrekt und vollständige Sätze werden verwendet, inklusive Foto. Die Eigenschaften der anderen Proben sind in einer Tabelle enthalten und sind genau.

8 Punkte: Bericht erfasst meist die Eruptivgesteinsmerkmale, Rechtschreibung und Grammatik sind meist korrekt und es werden vollständige Sätze verwendet, inklusive Foto. Merkmale der anderen Proben sind enthalten, aber ein oder zwei Details fehlten.

5 Punkte: Melden Sie, dass zwei oder mehr Merkmale fehlen, Rechtschreib- und Grammatikfehler enthalten sind und/oder kein Foto enthalten ist. Merkmale der anderen Proben sind enthalten, aber über die Hälfte der Mineralien und/oder Merkmale fehlen.

2 Punkte: Bericht war ungenau, enthielt erhebliche Rechtschreib- und Grammatikfehler und/oder enthielt kein Foto. Merkmale der anderen Proben sind nicht enthalten. 0 Punkte: Die Aufgabe wurde nicht abgeschlossen.

0 Punkte: Die Aufgabe wurde nicht abgeschlossen.

CC-lizenzierter Inhalt, Original

  • Modul 5 Aufgabe: Igneous Rock Lab. Geschrieben von: Anne Hüth.

    GEOS 1111L: Digitales Gesteins- und Mineral-Kit für das Labor für physische Geologie

    Ein aufdringliches Eruptivgestein mit felsischer Zusammensetzung und phaneritischer Textur. Die in diesem Gestein am häufigsten vorkommenden Mineralien sind Natrium- und Calciumplagioklas (Albit und Anorthit), Kaliumfeldspat (Orthoklas), Muskovit, Biotit und Quarz.

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    Granit

    Ein aufdringliches Eruptivgestein mit felsischer Zusammensetzung und phaneritischer Textur. Die in diesem Gestein am häufigsten vorkommenden Mineralien sind Natrium- und Calciumplagioklas (Albit und Anorthit), Kaliumfeldspat (Orthoklas), Muskovit, Biotit und Quarz.

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    Granit

    Ein aufdringliches Eruptivgestein mit felsischer Zusammensetzung und phaneritischer Textur. Die in diesem Gestein am häufigsten vorkommenden Mineralien sind Natrium- und Calciumplagioklas (Albit und Anorthit), Kaliumfeldspat (Orthoklas), Muskovit, Biotit und Quarz.

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    Granit

    Ein aufdringliches Eruptivgestein mit felsischer Zusammensetzung und phaneritischer Textur. Die in diesem Gestein am häufigsten vorkommenden Mineralien sind Natrium- und Kalziumplagioklas (Albit und Anorthit), Kaliumfeldspat (Orthoklas), Muskovit, Biotit und Quarz.

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    Granit

    Ein aufdringliches Eruptivgestein mit felsischer Zusammensetzung und phaneritischer Textur. Die in diesem Gestein am häufigsten vorkommenden Mineralien sind Natrium- und Calciumplagioklas (Albit und Anorthit), Kaliumfeldspat (Orthoklas), Muskovit, Biotit und Quarz.

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    Granit

    Ein aufdringliches Eruptivgestein mit felsischer Zusammensetzung und phaneritischer Textur. Die in diesem Gestein am häufigsten vorkommenden Mineralien sind Natrium- und Kalziumplagioklas (Albit und Anorthit), Kaliumfeldspat (Orthoklas), Muskovit, Biotit und Quarz.

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    Granit

    Ein aufdringliches Eruptivgestein mit felsischer Zusammensetzung und phaneritischer Textur. Die in diesem Gestein am häufigsten vorkommenden Mineralien sind Natrium- und Calciumplagioklas (Albit und Anorthit), Kaliumfeldspat (Orthoklas), Muskovit, Biotit und Quarz.

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    Granit

    Ein aufdringliches Eruptivgestein mit felsischer Zusammensetzung und phaneritischer Textur. Die in diesem Gestein am häufigsten vorkommenden Mineralien sind Natrium- und Kalziumplagioklas (Albit und Anorthit), Kaliumfeldspat (Orthoklas), Muskovit, Biotit und Quarz.

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    Granit

    Ein aufdringliches Eruptivgestein mit felsischer Zusammensetzung und phaneritischer Textur. Die in diesem Gestein am häufigsten vorkommenden Mineralien sind Natrium- und Calciumplagioklas (Albit und Anorthit), Kaliumfeldspat (Orthoklas), Muskovit, Biotit und Quarz.

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    7.2 Klassifizierung von metamorphen Gesteinen

    Es gibt zwei Haupttypen von metamorphen Gesteinen: solche, die geblättert sind, weil sie sich in einer Umgebung mit gerichtetem Druck oder Scherspannung gebildet haben, und solche, die nicht geblättert sind, weil sie sich in einer Umgebung ohne gerichteten Druck oder relativ nahe der Oberfläche mit . gebildet haben ganz wenig Druck. Einige Arten von metamorphen Gesteinen wie Quarzit und Marmor, die sich auch unter gerichtetem Druck bilden, weisen nicht unbedingt eine Schieferung auf, da ihre Mineralien (Quarz bzw. Calcit) nicht dazu neigen, Ausrichtung zu zeigen (siehe Abbildung 7.12).

    Wenn ein Gestein während der Metamorphose unter gerichtetem Druck gequetscht wird, ist es wahrscheinlich, dass es verformt wird, was zu einer strukturellen Änderung führen kann, so dass die Mineralien in der Richtung senkrecht zur Hauptspannung verlängert werden (Abbildung 7.5). Dies trägt zur Bildung von Folierung bei.

    Abbildung 7.5 Die strukturellen Auswirkungen des Zusammendrückens während der Metamorphose. [SE]

    Wenn ein Gestein während der Metamorphose sowohl erhitzt als auch gequetscht wird und die Temperaturänderung ausreicht, um neue Mineralien aus bestehenden zu bilden, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die neuen Mineralien gezwungen werden, mit ihren Längsachsen senkrecht zur Quetschrichtung zu wachsen. Dies ist in Abbildung 7.6 dargestellt, wo das Muttergestein Schiefer ist, mit Bettung wie gezeigt. Nach dem Erhitzen und Quetschen haben sich neue Mineralien im Gestein gebildet, im Allgemeinen parallel zueinander, und die ursprüngliche Bettung wurde weitgehend ausgelöscht.

    Abbildung 7.6 Die strukturellen Auswirkungen von Quetschen und ausgerichtetem Mineralwachstum während der Metamorphose. Das linke Diagramm stellt Schiefer mit Bettung in der gezeigten Richtung dar. Das rechte Diagramm stellt Schiefer (abgeleitet von diesem Schiefer) dar, wobei die Glimmerkristalle senkrecht zur Hauptspannungsrichtung ausgerichtet sind und die ursprüngliche Bettung nicht mehr leicht sichtbar ist. [SE]

    Abbildung 7.7 zeigt ein Beispiel für diesen Effekt. Dieser große Felsbrocken hat noch sichtbare Bettung als dunkle und helle Bänder, die steil nach rechts abfallen. Das Gestein hat auch eine starke schieferartige Schieferung, die in dieser Ansicht horizontal ist und sich entwickelt hat, weil das Gestein während der Metamorphose gequetscht wurde. Das Gestein hat sich entlang dieser Schieferungsebene vom Grundgestein gespalten, und Sie können sehen, dass andere Schwächen in der gleichen Ausrichtung vorhanden sind.

    Quetschen und Erhitzen allein (wie in Abbildung 7.5 gezeigt) und Quetschen, Erhitzen und Bildung neuer Mineralien (wie in Abbildung 7.6 gezeigt) können zur Schieferung beitragen, aber die meiste Schieferung entwickelt sich, wenn neue Mineralien gezwungen werden, senkrecht zur Richtung der größten . zu wachsen Stress (Abbildung 7.6). Dieser Effekt ist besonders stark, wenn die neuen Mineralien plattenförmig wie Glimmer oder länglich wie amphibol sind. Die Mineralkristalle müssen nicht groß sein, um eine Schieferung zu erzeugen. Schiefer beispielsweise zeichnet sich durch ausgerichtete Glimmerflocken aus, die zu klein sind, um sie zu sehen.

    Abbildung 7.7 Ein Schieferfelsen an der Seite des Berges. Wapta in den Rockies in der Nähe von Field, BC. Die Bettung ist als helle und dunkle Streifen sichtbar, die steil nach rechts abfallend sind. Die schieferartige Spaltung zeigt sich an der Art und Weise, wie das Gestein gebrochen ist, und auch an den Schwächungslinien desselben Trends. [SE]

    Die verschiedenen Arten von blattförmigen metamorphen Gesteinen, aufgelistet in der Reihenfolge der Klasse oder Intensität der Metamorphose und die Art der Folierung sind Schiefer, Phyllit, Schiefer, und Gneis (Abbildung 7.8). Wie bereits erwähnt, entsteht Schiefer aus der geringgradigen Metamorphose von Schiefer und weist mikroskopisch kleine Ton- und Glimmerkristalle auf, die senkrecht zur Spannung gewachsen sind. Schiefer neigt dazu, in flache Platten zu brechen. Phyllit ähnelt Schiefer, wurde jedoch normalerweise auf eine höhere Temperatur erhitzt. Die Glimmer sind größer geworden und sind als Glanz auf der Oberfläche sichtbar. Wo Schiefer typischerweise eben ist, kann sich Phyllit in wellenförmigen Schichten bilden. Bei der Schieferbildung war die Temperatur so hoch, dass einzelne Glimmerkristalle sichtbar sind, und auch andere Mineralkristalle wie Quarz, Feldspat oder Granat können sichtbar sein. Im Gneis können sich die Mineralien in Bänder unterschiedlicher Farbe getrennt haben. Im Beispiel in Abbildung 7.8d sind die dunklen Bänder größtenteils Amphibole, während die hellen Bänder Feldspat und Quarz sind. Der meiste Gneis hat wenig oder keinen Glimmer, weil er sich bei höheren Temperaturen bildet als denen, unter denen Glimmer stabil sind. Im Gegensatz zu Schiefer und Phyllit, die normalerweise nur aus Schlammgestein entstehen, können sich Schiefer und insbesondere Gneis aus einer Vielzahl von Muttergesteinen bilden, einschließlich Schlammgestein, Sandstein, Konglomerat und einer Reihe von vulkanischen und intrusiven Eruptivgesteinen.

    Schiefer und Gneis können aufgrund wichtiger vorhandener Mineralien benannt werden. Zum Beispiel ist ein aus Basalt gewonnener Schiefer typischerweise reich an dem Mineral Chlorit, daher nennen wir ihn Chloritschiefer. Einer, der aus Schiefer gewonnen wird, kann ein Muskovit-Biotit-Schiefer oder nur ein Glimmerschiefer sein, oder wenn Granaten vorhanden sind, könnte es sich um Glimmer-Granatschiefer handeln. Ebenso ist ein Gneis, der als Basalt entstanden ist und von Amphibol dominiert wird, ein Amphibol-Gneis oder genauer ein Amphibolit.

    Abbildung 7.8 Beispiele foliierter metamorpher Gesteine ​​[a, b und d: SE, c: Michael C. Rygel, http://en.wikipedia.org/wiki/Schist#mediaviewer/File:Schist_detail.jpg]

    Wenn ein Gestein in großer Tiefe vergraben ist und Temperaturen nahe seinem Schmelzpunkt ausgesetzt ist, wird es teilweise schmelzen. Das resultierende Gestein, das sowohl metamorphisiertes als auch magmatisches Material enthält, wird als a . bezeichnet Migmatit (Abbildung 7.9).

    Abbildung 7.9 Migmatit aus Prag, Tschechien

    [http://commons.wikimedia.org/wiki/ Datei:Migmatite_in_Geopark_on_Albertov.JPG]
    Wie bereits erwähnt, steuert die Natur des Muttergesteins die Arten von metamorphen Gesteinen, die sich unter verschiedenen metamorphen Bedingungen daraus bilden können. Die Gesteinsarten, von denen erwartet werden kann, dass sie sich bei verschiedenen metamorphen Graden aus verschiedenen Muttergesteinen bilden, sind in Tabelle 7.1 aufgeführt. Einige Gesteine, wie Granit, ändern sich bei den niedrigeren metamorphen Gehalten nicht viel, da ihre Mineralien noch bis zu mehreren hundert Grad stabil sind.

    Tabelle 7.1 Ein grober Leitfaden für die Arten von metamorphen Gesteinen, die sich aus verschiedenen Muttergesteinen mit unterschiedlichen Graden der regionalen Metamorphose bilden
    Sehr niedrige Note Niedrige Note Mittlere Klasse Hochgradigen
    Ungefähre Temperaturbereiche
    Elternfelsen 150-300°C 300-450°C 450-550°C Über 550°C
    Schlammgestein Schiefer Phyllit Schiefer Gneis
    Granit Keine Änderung Keine Änderung Keine Änderung Granit Gneis
    Basalt Chloritschiefer Chloritschiefer Amphibolit Amphibolit
    Sandstein Keine Änderung kleine Veränderung Quarzit Quarzit
    Kalkstein kleine Veränderung Marmor Marmor Marmor

    Metamorphe Gesteine, die sich entweder unter Niederdruckbedingungen oder nur unter begrenzendem Druck bilden, werden nicht blättert. Dies liegt in den meisten Fällen daran, dass sie nicht tief vergraben sind und die Hitze für die Metamorphose von einem Magmakörper stammt, der in den oberen Teil der Kruste eingezogen ist. Das ist Kontaktmetamorphose. Einige Beispiele für unverblätterte metamorphe Gesteine ​​sind Marmor, Quarzit, und hornfels.

    Marmor ist umgewandelter Kalkstein. Wenn es sich bildet, neigen die Calcitkristalle dazu, größer zu werden, und eventuell vorhandene Sedimentstrukturen und Fossilien werden zerstört. Wenn der ursprüngliche Kalkstein reiner Calcit war, ist der Marmor wahrscheinlich weiß (wie in Abbildung 7.10), aber wenn er verschiedene Verunreinigungen wie Ton, Kieselsäure oder Magnesium enthielt, könnte der Marmor „marmoriert“ sein.

    Abbildung 7.10 Marmor mit sichtbaren Calcitkristallen (links) und einem Aufschluss aus gebändertem Marmor (rechts) [SE (links) und http://gallery.usgs.gov/images/08_11_2010/a1Uh83Jww6_08_11_2010/large/DSCN2868.JPG (rechts)]

    Quarzit ist metamorphosierter Sandstein (Abb. 7.11). Es wird von Quarz dominiert, und in vielen Fällen sind die ursprünglichen Quarzkörner des Sandsteins mit zusätzlichem Silikat verschweißt. Die meisten Sandsteine ​​enthalten einige Tonmineralien und können auch andere Mineralien wie Feldspat oder Gesteinsfragmente enthalten, so dass die meisten Quarzite einige Verunreinigungen mit dem Quarz aufweisen.

    Abbildung 7.11 Quarzit aus den Rocky Mountains, gefunden im Bow River bei Cochrane, Alberta [SE]

    Auch wenn es während gebildet wird regionale Metamorphose, Quarzit neigt nicht zur Blattbildung, da sich Quarzkristalle nicht mit dem gerichteten Druck ausrichten. Andererseits wird jeder Ton, der im ursprünglichen Sandstein vorhanden ist, während der Metamorphose wahrscheinlich in Glimmer umgewandelt, und jeder solche Glimmer richtet sich wahrscheinlich nach dem Richtungsdruck aus. Ein Beispiel dafür ist in Abbildung 7.12 dargestellt. Die Quarzkristalle zeigen keine Ausrichtung, aber die Glimmer sind alle ausgerichtet, was darauf hindeutet, dass während der regionalen Metamorphose dieses Gesteins ein Richtungsdruck bestand.

    Abbildung 7.12 Vergrößerter Dünnschliff von Quarzit in polarisiertem Licht. Die unregelmäßig geformten weißen, grauen und schwarzen Kristalle sind alle Quarz. Die kleinen, dünnen, bunten Kristalle sind Glimmer. Dieses Gestein ist geblättert, auch wenn es ohne Mikroskop nicht so aussieht, und muss sich daher unter gerichteten Druckbedingungen gebildet haben.
    [Foto von Sandra Johnstone, mit Genehmigung verwendet]

    Hornfels ist ein weiteres unverblättertes metamorphes Gestein, das normalerweise während der Kontaktmetamorphose von feinkörnigen Gesteinen wie Tonstein oder Vulkangestein entsteht (Abbildung 7.13). In einigen Fällen hat Hornfels sichtbare Kristalle von Mineralien wie Biotit oder Andalusit. Wenn sich die Hornfels in einer Situation ohne gerichteten Druck bilden würden, dann würden diese Mineralien zufällig orientiert sein und nicht geblättert, wie sie es bei gerichtetem Druck wären.

    Abbildung 7.13 Hornfels aus der Region Nowosibirsk in Russland. Die dunklen und hellen Bänder sind Bettzeug. Das Gestein wurde während der Kontaktmetamorphose rekristallisiert und zeigt keine Schieferung. (Skala in cm)
    [http://en.wikipedia.org/wiki/Hornfels#mediaviewer/ File:Hornfels.jpg]

    Übung 7.2 Benennen von metamorphen Gesteinen

    Geben Sie vernünftige Namen für die folgenden metamorphen Gesteine ​​an:

    Gesteinsbeschreibung Name
    Ein Gestein mit sichtbaren Glimmermineralien und kleinen Andalusitkristallen. Die Glimmerkristalle sind durchgängig parallel zueinander.
    Ein sehr hartes Gestein mit körnigem Aussehen und glasigem Glanz. Es gibt keine Hinweise auf Folierung.
    Ein feinkörniges Gestein, das sich in wellige Platten aufspaltet. Die Oberflächen der Platten haben einen Glanz.
    Ein Gestein, das von ausgerichteten Amphibolkristallen dominiert wird.


    Inhaltsverzeichnis

    Füllen Sie Ihren Werkzeugkasten für Geowissenschaften

    AKTIVITÄT 1.1 Ein Blick auf die Erde von oben

    AKTIVITÄT 1.2 Ermitteln von Breiten- und Längengrad oder UTM-Koordinaten eines Punktes

    AKTIVITÄT 1.3 Zeichnen eines Punkts auf einer Karte mit UTM-Koordinaten

    AKTIVITÄT 1.4 Skalierung, Dichte und Erde&rsquos Deep Interior

    AKTIVITÄT 1.5 Die Hochs und Tiefs der Erde untersuchen

    AKTIVITÄT 1.6 Einheitenumrechnungen, wissenschaftliche Notation und Kurse

    AKTIVITÄT 1.7 Daten grafisch darstellen und interpretieren

    AKTIVITÄT 2.1 Plattenbewegung aus verschiedenen Bezugssystemen

    AKTIVITÄT 2.2 Plattenbewegung und die San-Andreas-Verwerfung

    AKTIVITÄT 2.3 Messung der Plattenbewegung mit GPS

    AKTIVITÄT 2.4 Hotspots und Plattenbewegungen

    AKTIVITÄT 2.5 Wie sich Materialien der Erde verformen

    AKTIVITÄT 2.6 Paläomagnetische Streifen und Meeresbodenausbreitung

    AKTIVITÄT 2.7 Ausbreitung des atlantischen Meeresbodens

    AKTIVITÄT 2.8 Verwenden von Erdbeben zur Identifizierung von Plattengrenzen

    Mineraleigenschaften, Identifizierung und Verwendungen

    AKTIVITÄT 3.1 Mineralischer Glanz, Durchsichtigkeit, Streifen und Farbe

    AKTIVITÄT 3.2 Mineralform

    AKTIVITÄT 3.3 Bestimmung der relativen Härte eines Minerals

    AKTIVITÄT 3.4 Bestimmung des spezifischen Gewichts

    AKTIVITÄT 3.5 Mineralanalyse, Identifizierung und Verwendung

    AKTIVITÄT 3.6 Die Krise der Abhängigkeit von Mineralien

    Gesteinsbildende Prozesse und der Gesteinskreislauf

    AKTIVITÄT 4.1 Rock and the Rock Cycle

    AKTIVITÄT 4.3 Woraus bestehen Gesteine?

    AKTIVITÄT 4.4 Gesteinsbildende Mineralien

    AKTIVITÄT 4.5 Was sind Gesteinstextur und Stoff?

    Eruptivgesteine ​​und Prozesse

    AKTIVITÄT 5.1 Eruptive Texturen

    AKTIVITÄT 5.2 Untersuchung der Mineralkorngröße in magmatischem Gestein

    AKTIVITÄT 5.3 Glasartige und vesikuläre Texturen von Eruptivgestein

    AKTIVITÄT 5.4 Mineralien, die magmatische Gesteine ​​bilden

    AKTIVITÄT 5.5 Schätzen Sie den Prozentsatz mafischer Mineralien

    AKTIVITÄT 5.6 Schätzen Sie die Mineralzusammensetzung eines Phaneritischen Gesteins durch Punktzählung

    AKTIVITÄT 5.7 Analyse und Interpretation von Eruptivgestein

    AKTIVITÄT 5.8 Tektonische Einstellung einiger wichtiger vulkanischer Gesteinsarten

    AKTIVITÄT 5.9 Geologische Geschichte von Südost-Pennsylvania

    Sedimentäre Prozesse, Gesteine ​​und Umgebungen

    AKTIVITÄT 6.1 Klastisches Sediment

    AKTIVITÄT 6.2 Bioklastisches Sediment und Kohle

    AKTIVITÄT 6.3 Sedimentgesteinsuntersuchung

    AKTIVITÄT 6.4 Sediment von der Quelle zur Senke

    AKTIVITÄT 6.5 Sedimentanalyse, Klassifizierung und Interpretation

    AKTIVITÄT 6.6 Handprobenanalyse und -interpretation

    AKTIVITÄT 6.7 Analyse und Interpretation des Grand Canyon-Aufschlusses

    AKTIVITÄT 6.8 Die Gegenwart nutzen, um sich die Vergangenheit vorzustellen&mdashHunde für Dinosaurier

    AKTIVITÄT 6.9 Die Gegenwart nutzen, um sich die Vergangenheit vorzustellen&mdashCape Cod to Kansas

    Metamorphe Gesteine, Prozesse und Ressourcen

    AKTIVITÄT 7.1 Metamorphic Rock-Anfrage

    AKTIVITÄT 7.2 Mineralien in metamorphem Gestein

    AKTIVITÄT 7.3 Metamorphe Gesteinsanalyse und Interpretation

    AKTIVITÄT 7.4 Handprobenanalyse, Klassifizierung und Herkunft

    AKTIVITÄT 7.5 Metamorphe Grade und Fazies

    Datierung von Gesteinen, Fossilien und geologischen Ereignissen

    AKTIVITÄT 8.1 Geologische Untersuchung zur relativen Datierung

    AKTIVITÄT 8.2 Bestimmung der Ereignisfolge in geologischen Querschnitten

    AKTIVITÄT 8.3 Verwendung von Fossilien zur Datierung von Gesteinen und Ereignissen

    AKTIVITÄT 8.4 Numerische Datierung von Gesteinen und Fossilien

    AKTIVITÄT 8.5 Ableiten der geologischen Geschichte aus einem Aufschluss in New Mexico

    AKTIVITÄT 8.6 Untersuchung eines natürlichen Querschnitts im Grand Canyon

    AKTIVITÄT 9.1 Karten- und Google Earth-Anfrage

    AKTIVITÄT 9.2 Kartenpositionen, Entfernungen, Wegbeschreibungen und Symbole

    AKTIVITÄT 9.3 Topographische Kartenkonstruktion

    AKTIVITÄT 9.4 Topografische Karten- und Orthobildinterpretation

    AKTIVITÄT 9.5 Relief- und Gradientenanalyse (Neigung)

    AKTIVITÄT 9.6 Topografische Profilkonstruktion

    Geologische Strukturen, Karten und Blockdiagramme

    AKTIVITÄT 10.1 Kontakte und Formationen zuordnen

    AKTIVITÄT 10.2 Geologische Struktur-Anfrage

    AKTIVITÄT 10.3 Fehleranalyse mit Orthoimages

    AKTIVITÄT 10.4 Geologische Karte der Appalachen

    AKTIVITÄT 10.5 Analyse und Interpretation von Kartonmodellen

    AKTIVITÄT 10.6 Blockdiagrammanalyse und -interpretation

    Erdbebengefahren und menschliche Risiken

    AKTIVITÄT 11.1 Anfrage zu Erdbebengefahren

    AKTIVITÄT 11.2 Wie seismische Wellen durch die Erde wandern

    AKTIVITÄT 11.3 Lokalisieren des Epizentrums eines Erdbebens

    AKTIVITÄT 11.4 San-Andreas-Verwerfungsanalyse bei Wallace Creek

    AKTIVITÄT 11.5 Neue Erdbebenzone in Madrid

    Bachprozesse, Geomorphologie und Gefahren

    AKTIVITÄT 12.1 Streamer-Anfrage

    AKTIVITÄT 12.2 Einführung in Stream-Prozesse und -Landschaften

    AKTIVITÄT 12.3 Ein Gebirgsbach

    AKTIVITÄT 12.4 Steilhänge und Bachterrassen

    AKTIVITÄT 12.5 Mäanderentwicklung am Rio Grande

    AKTIVITÄT 12.6 Retreat der Niagarafälle

    AKTIVITÄT 12.7 Hochwassergefahrenkartierung, -bewertung und -risiko

    Grundwasserprozesse, Ressourcen und Risiken

    AKTIVITÄT 13.1 Grundwasseruntersuchung

    AKTIVITÄT 13.2 Wohin mit dem fiesen Zeug?

    AKTIVITÄT 13.3 Verwendung von Daten zur Kartierung des Grundwasserflusses

    AKTIVITÄT 13.4 Karstprozesse und Topographie

    AKTIVITÄT 13.5 Floridan Aquifer System

    TÄTIGKEIT 13.6 Landsenkungen durch Grundwasserentnahme

    Gletscher und die dynamische Kryosphäre

    AKTIVITÄT 14.1 Kryosphäre und Meereis

    AKTIVITÄT 14.2 Berggletscher und Gletscherlandschaften

    AKTIVITÄT 14.3 Reaktion des Nisqually Glacier auf den Klimawandel

    AKTIVITÄT 14.4 Untersuchung des Glacier-Nationalparks

    AKTIVITÄT 14.5 Einige Auswirkungen der kontinentalen Vereisung

    Wüstenlandschaften, Gefahren und Risiken

    AKTIVITÄT 15.1 Dryland-Anfrage

    AKTIVITÄT 15.2 Sandmeere von Nebraska und der Arabischen Halbinsel

    AKTIVITÄT 15.3 Dryland Lakes of Utah

    AKTIVITÄT 15.4 Death Valley, Kalifornien

    Küstenprozesse, Landschaftsformen, Gefahren und Risiken

    AKTIVITÄT 16.1 Küstenauskunft

    AKTIVITÄT 16.2 Einführung in Küstenlinien

    AKTIVITÄT 16.3 Küstenmodifikation in Ocean City, Maryland

    AKTIVITÄT 16.4 Die Bedrohung durch steigende Meere

    Dynamisches Klima der Erde

    AKTIVITÄT 17.1 Wie wirkt sich steigende Temperatur auf den Meeresspiegel aus?

    AKTIVITÄT 17.2 Schmelzendes Eis und steigender Meeresspiegel

    AKTIVITÄT 17.3 Verwenden von Gezeitenmesserdaten zur Modellierung von Meeresspiegeländerungen

    AKTIVITÄT 17.4 Kohlendioxid in der Atmosphäre

    AKTIVITÄT 17.5 Der Klimarekord von Cores

    AKTIVITÄT 17.6 Lokale Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs


    Kreisverkehr Rock Cycle

    Nachdem die Schüler ein Brettspiel gespielt haben, um zu lernen, wie man die drei Arten der Gesteinsbildung unterscheiden kann, analysieren die Schüler Karten der lokalen Topographie, der Wasserquellen und der vulkanischen Aktivität, um besser zu verstehen, wie sich die Geologie auf eine bestimmte Region auswirkt. Sie erleben auch Skaleneffekte und erkennen geologische Prozesse als schnell oder extrem allmählich.

    1. Unterscheiden Sie zwischen den drei Gesteinsarten, indem Sie sich auf ihre Entstehungsmethoden beziehen und reale Szenarien als Beispiele angeben.
    2. Erkenne, dass einige geologische Prozesse augenblicklich und andere extrem allmählich ablaufen.
    3. Beschreiben Sie, welche Prozesse eine bestimmte Region beeinflussen könnten, indem Sie Beweise aus natürlichen Merkmalen auf einer Karte verwenden.
    • Rock Cycle Kreisverkehr Board (1 pro Gruppe)
    • Rock-Zyklus-Karten (1 Satz pro 4 – 6 Schüler)
    • kleine Steine, Knöpfe oder andere Gegenstände für Spielsteine ​​(1 pro Schüler)
    • Kalifornien-Karten: Landschaftsformen, Wasserstraßen und Verwerfungen (1 pro Gruppe oder projiziert für die Klasse)
    • Gesteinsarten von Kalifornien Karte (1 pro Gruppe oder projiziert für die Klasse)
    • Wissenschaftliche Notizbücher oder Rubbelpapier für Schüler
    • Planen Sie, wie Sie Ihre Klasse in Gruppen von 3 bis 6 aufteilen.
    • Drucken Sie einen aus Rock Cycle Kreisverkehr Board pro Gruppe.
    • Drucken und schneiden Sie ein doppelseitiges Deck der 24 . aus Rock Cycle Karten pro Gruppe.
    • Legen Sie Spielsteine ​​beiseite, genug für jeden Schüler.
    • Bereiten Sie die Projektion der Karte vor oder drucken Sie Kopien für die Schüler aus. Beschriften Sie den Standort Ihrer Stadt im Voraus.

    Lehrer-Tipp: Obwohl sich diese Lektion speziell auf die Geologie Kaliforniens konzentriert, können Sie die Aktivitäten sicherlich so anpassen, dass sie von Karten unabhängig vom Standort Ihrer Schule zeichnen.

    Diese Aktivität wird am besten als Überprüfung dessen durchgeführt, was die Schüler zuvor über die drei am Gesteinskreislauf beteiligten Gesteinsarten gelernt haben. Die auf Spielkarten verwendete Sprache bietet auch reichlich Gelegenheit, wissenschaftliche Begriffe zu vertiefen, die sich auf eine Einheit beziehen, die die Zusammensetzung der Erdschichten untersucht.

    Welche Art von Gestein finden wir unter unserer Schule: Sedimentgestein, magmatisches oder metamorphes Gestein?
    Welche Gesteinsarten könnten wir in zehntausend Jahren unter unseren Schulen finden?

    Lehrer-Tipp: Lassen Sie die Schüler untereinander diskutieren, ohne an dieser Stelle zu Schlussfolgerungen zu gelangen.

    1. Lassen Sie zu Beginn jeden Schüler seine Spielfigur auf einen der drei Steintypen auf dem Brett legen. Die Schüler können eine kurze Runde "Stein, Papier, Schere" spielen, um zu bestimmen, wer zuerst geht.
    2. Ein Spieler zieht eine Karte vom Stapel und liest das "Wie änderst du dich?" Hinweis auf der Rückseite zu der Person zu seiner Rechten. Diese Person wird herausgefordert, zu erraten, was aus ihrem Stein wird.
    3. Wenn der Rater richtig antwortet, behält er die Karte, die als "Punkt" dienen kann. Wenn er/sie falsch rät, kann der Leser den Rest der Gruppe befragen und sich im Uhrzeigersinn bewegen, bis die richtige Antwort gegeben ist, wobei die Karte und der Punkt vergeben werden. Hat niemand richtig geraten, behält der Leser die Karte und erhält einen Punkt.
    4. Unabhängig davon, ob eine Person richtig rät, bewegt der Spieler seine Spielfigur auf den richtigen Steintyp.
    5. Sobald diese Runde abgeschlossen ist, ist der nächste Schüler als Hinweisleser an der Reihe. Das Spiel wird fortgesetzt, bis alle 24 Karten verwendet wurden oder der Lehrer es für angemessen hält.

    Lehrer-Tipp:Wenn eine Gruppe vor den anderen fertig ist, weisen Sie die Schüler an, die Reihenfolge der Ereignisse zu überprüfen, die auf den Karten in ihrem Besitz aufgeführt sind. Sie können eine Zeitleiste oder einen Comic-Strip über das Geschehene erstellen.

    Lehrer-Tipp: Machen Sie sich keine Sorgen über die genaue Dauer. Betonen Sie stattdessen, dass einige Prozesse schnell und andere langsam sind und alle den Gesteinskreislauf antreiben.

      Besprechen Sie mit Ihrer Klasse die geologische Zeit, indem Sie die relative Geschwindigkeit vergleichen, mit der sich Gesteine ​​​​in Beispielszenarien aus dem Spiel verwandelt haben. Welche der folgenden Aktionen hat beispielsweise am ehesten 10 Minuten gedauert? Was ist mit 10.000 Jahren? 100 Millionen Jahre?

    Sie werden vom Einschlag eines flammenden Meteoriten geschmolzen und durch die Luft geschleudert, wo Sie abkühlen und aushärten. Ungefähr 10 Minuten

    Ein Gletscher fließt langsam über dich hinweg, zerquetscht und zerrt dich (Erosion). Wenn Sie in winzige Stücke zermahlen werden, werden Sie mit anderen Gesteinspartikeln zementiert (Zementierung).
    Ungefähr 10.000 Jahre

    Sie werden unter Sediment auf dem Meeresboden begraben (Sedimentation), unter einen Kontinent geschoben (Subduktion), geschmolzen und schließlich wieder zum Aushärten in kaltem Wasser gezwungen.
    Ungefähr 100 Millionen Jahre

    Relativ schnell. Beispiele: Erdbeben, Erdrutsche, Vulkanausbrüche, einschlagende Meteoriten, abkühlende Lava.

    Relativ langsam. Beispiele: Verwitterung von Gestein durch Wind, Baumwurzeln, die Gestein knacken, Erosion eines Felsblocks bis hin zu Sand am Flussdelta, Subduktion tektonischer Platten.

    Extrem langsam. Beispiele: Sedimentation von Schichten, Zementierung von Partikeln, Hebung von Gebirgszügen.

    Auf Verständnis prüfen
    Ihr Notizbucheintrag sollte Folgendes enthalten:

    • Mindestens 3 Transformationen mit Angabe der Gesteinsart am Anfang und am Ende
    • Klare schriftliche Beschreibungen der Prozesse
    • Kennzeichnung der relativen Dauer jedes Ereignisses (z. B. „momentan“ bis „Millionen Jahre“ oder „am schnellsten“ bis „langsamsten“)
    1. Gehen Sie zurück zu den Karten von Kalifornien und besprechen Sie Folgendes: Welche Landformen, Wasserwege, Pflanzengemeinschaften und Verwerfungen sehen Sie? Wie könnten sich diese auf die sich verändernde Erdoberfläche auswirken?
    2. Erinnern Sie die Schüler an die grundlegende Frage von heute, während Sie die farbenfrohe Karte der Gesteinsarten Kaliforniens verteilen. Fordern Sie die Schüler auf, die in Ihrer Stadt am häufigsten vorkommende Gesteinsart zu bestimmen, indem Sie modellieren, wie der farbige Schlüssel gelesen wird.
    3. Unter Verwendung beider Karten und unter Rückgriff auf ihr neues Wissen über die geologischen Prozesse diskutieren Sie Folgendes:

    Wo findet man die meisten Sedimentgesteine? Warum finden wir sie dort? Sedimentgesteine ​​werden dort gefunden, wo sich Wasser befindet oder in der Vergangenheit befand. Zum Beispiel brechen Meereswellen Felsen nieder. Sie wissen vielleicht nicht, dass das Central Valley früher ein großer See war.

    Wo findet man die meisten magmatischen Gesteine? Warum finden wir sie dort? Eruptivgesteine ​​bildeten sich dort, wo Vulkane und Magma die Erdkruste durchdrangen und Gesteine ​​zum Schmelzen und Neuformen brachten. Dies geschah am östlichen Rand des Staates, in der Nähe der heutigen Sierra Nevada.

    Wo findet man die meisten metamorphen Gesteine? Warum finden wir sie dort? Metamorphe Gesteine ​​entstanden dort, wo andere Gesteine ​​zwischen kollidierenden tektonischen Platten und/oder wachsenden Bergen gefangen waren.

    Welches sind die ältesten Gesteine? Warum denkst du das?

    Fragen Sie die Klasse: In welche Art von Gestein wird sich die Klasse unter Ihrer Stadt als nächstes verwandeln?

    Auf Verständnis prüfen
    Fordern Sie die Schüler auf, ihre Argumentation anhand von Beweisen aus der Karte und ihrem Verständnis des Gesteinszyklus zu erklären. Sie sollten beschreiben, wie sich geologische Prozesse – ob augenblicklich oder extrem allmählich – gerade jetzt auf Ihr Gebiet auswirken könnten.

    Weisen Sie den Schülern die Aufgabe zu, ein Gesteinskreislaufdiagramm zu finden, das ihr Verständnis des Prozesses am besten veranschaulicht. Lassen Sie sie es in ihr Tagebuch schreiben und erklären Sie die Gründe für ihre Auswahl.

    Für Schüler, die bereits mit experimentellem Design vertraut sind, sollten Sie erwägen, ein Duplikat von Gläsern mit sterilerer Topferde zu verwenden. Oder lassen Sie Gruppen ihr eigenes Setup verwalten, wobei Variablen auf Klassenebene kontrolliert werden, um Wiederholungsversuche hinzuzufügen, kollektive Daten auszutauschen und faire Tests zu diskutieren.

    Kruste: die dünne Schicht aus festem Gestein, die die äußere Oberfläche der Erde bildet

    Mantel: die dicke Schicht heißer, dichter Gesteinsmaterie, die sich unter der Erdkruste befindet und den Erdkern umgibt

    Magma: das geschmolzene Material unter oder in der Erdkruste, aus dem magmatisches Gestein gebildet wird

    Lava: flüssiges Magma, das die Erdoberfläche erreicht

    Verwitterung: die chemischen und physikalischen Prozesse, die Gesteine ​​abbauen, die Luft, Feuchtigkeit und organischer Substanz an der Erdoberfläche ausgesetzt sind

    Erosion: der Prozess, bei dem Wasser, Eis, Wind oder Schwerkraft verwittertes Gestein oder Boden bewegt

    Fehler: ein Bruch oder Riss in der Erdkruste, entlang dem sich Gesteine ​​bewegen

    Subduktion: der Prozess, bei dem die Kollision zweier Platten in der Erdkruste dazu führt, dass eine Platte zurück in den Erdmantel gezogen wird

    Gesteinskreislauf: eine Reihe von Prozessen an der Oberfläche und im Inneren der Erde, die Gesteine ​​langsam von einer Art zur anderen verändern

    Eruptivgestein: a type of rock that forms from the cooling and hardening of magma or lava

    metamorphic rock: a type of rock that forms when a rock has had its mineral composition and/or texture changed by heat and pressure

    sedimentary rock: a type of rock that forms when particles from other rocks, or the remains of plants and animals, are pressed and cemented together

    The Earth, our rocky planet, is very active. As you are reading this, volcanoes are erupting and earthquakes are shaking. Mountains are being pushed up and are being worn down. Rivers are carrying sand and mud to the sea. And huge sections of the Earth’s crust called tectonic plates are slowly moving —about as fast as your fingernails grow.

    The rock cycle, the process by which rocks form, is ultimately driven by plate tectonics. Due to the driving forces of plate tectonics, rocks do not remain in equilibrium and are instead forced to change as they encounter new environments.

    Because different rocks can be made by the same mineral components, geologists classify rocks based on how they form. As with the water cycle and other natural cycles, the rock cycle does not occur only in one direction. Instead, depending on what conditions a rock is subjected to, it can transform into any of the other rock types. A rock can even re-form as the same type of rock. Below is an explanation of the different alterations that each rock type can undergo.

    Igneous rocks form from hot molten rock produced by volcanic activity on Earth. Geologists classify igneous rocks according to the types of minerals that they contain, and according to the size, shape, arrangement, and distribution of the minerals. Within the igneous rock formation category, two important subtypes exist. Extrusive igneous rocks are formed through cooling and hardening on the Earth’s surface. Some examples of extrusive igneous rocks are obsidian and basalt. Intrusive igneous rocks then are formed through a slower cooling that takes place underneath the surface of the Earth’s crust. An example of intrusive igneous rocks is granite.

    Igneous rocks can either be weathered and compacted into sedimentary rocks, or they can be subjected to heat and pressure causing them to become metamorphic rocks. They can also melt again and reform as igneous rocks.

    Sedimentary rocks are formed by mineral and rock fragments that settle out of water, glaciers, or that collects through the action of wind. The weight of the collected fragments along with the mineral-laden water creates a way for these fragments to cement together to create one solid rock body. There are three important types of sedimentary rock formations. Clastic rocks are those like conglomerates, breccia, shale, and sandstone that are made up of pre-existing rock fragments smashed together, creating new rock types. Organic rocks were once living organisms that decomposed after their death and created rocks through their remains. Some organic rocks are limestones and coal. Chemical rocks are created from the minerals in water that are left behind after water evaporates. Chemical rocks include halite (salt) and gypsum.

    Sedimentary rocks can be subjected to heat and/or pressure causing them to change form and become metamorphic rocks, or causing them to melt and eventually erupt as igneous rocks. They can also be broken down, and reformed into new sedimentary rocks.

    Metamorphic rocks are any type of rock that has been transformed by heat and pressure. Therefore, a metamorphic rock could have once been either an igneous or sedimentary rock, but through heat and pressure has been changed into a completely different type of rock. For example, shale, a sedimentary rock, becomes shale as a metamorphic rock. Granite becomes gneiss, and chalk becomes marble.

    Metamorphic rocks can be weathered and compacted into sedimentary rocks, or they can be subjected to heat and/or pressure causing them to melt and eventually erupt as igneous rocks. Alternatively, metamorphic rocks may be transformed again into different metamorphic rocks.

    The simplest way to understand the rock cycle is to follow one rock through various transformations. First, imagine lava from a volcano cooling into an igneous rock. Over time this igneous rock can be weathered from wind and rain, which transforms the rock into small bits. These weathered pieces (sediments) are carried away by wind and water via erosion, and are then deposited. After deposition, they can be compacted and consolidated into sedimentary rock. Over time, tectonic activity can cause the sedimentary rock to be buried deep in the Earth. The pressure and heat from within the Earth can change the composition of the rock, turning it into a metamorphic rock. This metamorphic rock can continue to be buried even deeper, eventually becoming so hot that it melts into magma. The magma can then erupt as lava from a volcano and cool as an igneous rock. The cycle begins again.

    Geologic time is primarily considered at scales that dwarf the human experience. Some rock cycle processes, like volcanic eruptions, earthquakes, or landslides, can influence the formation of new rocks on a rapid scale. However, the majority of geologic processes occur very slowly, like the uplift of mountain ranges, or the cementation of sediments deposited at a river’s delta over hundreds of years. Typically the transformation of one type of rock to another takes on the order of millions of years, if not hundreds of millions of years.


    8.3 Dating Rocks Using Fossils

    Geologists get a wide range of information from fossils. They help us to understand evolution and life in general they provide critical information for understanding depositional environments and changes in Earth’s climate and, of course, they can be used to date rocks.

    Although the recognition of fossils goes back hundreds of years, the systematic cataloguing and assignment of relative ages to different organisms from the distant past — paleontology — only dates back to the earliest part of the 19th century. The oldest undisputed fossils are from rocks dated around 3.5 Ga, and although fossils this old are typically poorly preserved and are not useful for dating rocks, they can still provide important information about conditions at the time. The oldest well-understood fossils are from rocks dating back to around 600 Ma, and the sedimentary record from that time forward is rich in fossil remains that provide a detailed record of the history of life. However, as anyone who has gone hunting for fossils knows, that does not mean that all sedimentary rocks have visible fossils or that they are easy to find. Fossils alone cannot provide us with numerical ages of rocks, but over the past century geologists have acquired enough isotopic dates from rocks associated with fossil-bearing rocks (such as igneous dykes cutting through sedimentary layers) to be able to put specific time limits on most fossils.

    A very selective history of life on Earth over the past 600 million years is provided in Figure 8.10. The major groups of organisms that we are familiar with evolved between the late Proterozoic and the Cambrian (

    520 Ma). Plants, which evolved in the oceans as green algae, came onto land during the Ordovician (

    450 Ma). Insects, which evolved from marine arthropods, came onto land during the Devonian (400 Ma), and amphibians (i.e., vertebrates) came onto land about 50 million years later. By the late Carboniferous, trees had evolved from earlier plants, and reptiles had evolved from amphibians. By the mid-Triassic, dinosaurs and mammals had evolved from very different branches of the reptiles birds evolved from dinosaurs during the Jurassic. Flowering plants evolved in the late Jurassic or early Cretaceous. The earliest primates evolved from other mammals in the early Paleogene, and the genus Homo evolved during the late Neogene (

    Figure 8.10 A summary of life on Earth during the late Proterozoic and the Phanerozoic. The top row shows geological eras, and the lower row shows the periods. [SE]

    If we understand the sequence of evolution on Earth, we can apply knowledge to determining the relative ages of rocks. This is William Smith’s principle of faunal succession, although of course it doesn’t just apply to “fauna” (animals) it can also apply to fossils of plants and those of simple organisms.

    The Phanerozoic has seen five major extinctions, as indicated in Figure 8.10. The most significant of these was at the end of the Permian, which saw the extinction of over 80% of all species and over 90% of all marine species. Most well-known types of organisms were decimated by this event, but only a few became completely extinct, including trilobites. The second most significant extinction was at the Cretaceous-Paleogene boundary (K-Pg, a.k.a. the K-T extinction). At that time, about 75% of marine species disappeared. Again, a few well-known types of organisms disappeared altogether, including dinosaurs (but not birds) and the pterosaurs. Other types were badly decimated but survived, and then flourished in the Paleogene. The K-Pg extinction is thought to have been caused by the impact of a large extraterrestrial body (10 km to 15 km across), but it is generally agreed that the other four Phanerozoic extinctions had other causes, although their exact nature is not clearly understood.

    As already stated, it is no coincidence that the major extinctions all coincide with boundaries of geological periods and even eras. Paleontologists have placed most of the divisions of the geological time scale at points in the fossil record where there are major changes in the type of organisms observed.

    If we can identify a fossil to the species level, or at least to the genus level, and we know the time period when the organism lived, we can assign a range of time to the rock. That range might be several million years because some organisms survived for a very long time. If the rock we are studying has several types of fossils in it, and we can assign time ranges to those fossils, we might be able to narrow the time range for the age of the rock considerably. An example of this is given in Figure 8.11.

    Figure 8.11 The application of bracketing to constrain the age of a rock based on several fossils. In this diagram, the coloured bar represents the time range during which each of the four species (A – D) existed on Earth. Although each species lived for several million years, we can narrow down the likely age of the rock to just 0.7 Ma during which all four species coexisted. [SE]

    Some organisms survived for a very long time, and are not particularly useful for dating rocks. Sharks, for example, have been around for over 400 million years, and the great white shark has survived for 16 million years, so far. Organisms that lived for relatively short time periods are particularly useful for dating rocks, especially if they were distributed over a wide geographic area and so can be used to compare rocks from different regions. These are known as Indexfossilien. There is no specific limit on how short the time span has to be to qualify as an index fossil. Some lived for millions of years, and others for much less than a million years.

    Some well-studied groups of organisms qualify as biozone fossils because, although the genera and families lived over a long time, each species lived for a relatively short time and can be easily distinguished from others on the basis of specific features. For example, ammonites have a distinctive feature known as the suture line — where the internal shell layers that separate the individual chambers (septae) meet the outer shell wall, as shown in Figure 8.12. These suture lines are sufficiently variable to identify species that can be used to estimate the relative or absolute ages of the rocks in which they are found.

    Figure 8.12 The septum of an ammonite (white part, left), and the suture lines where the septae meet the outer shell (right). [SE]

    Foraminifera (small, carbonate-shelled marine organisms that originated during the Triassic and are still around today) are also useful biozone fossils. As shown in Figure 8.13, numerous different foraminifera lived during the Cretaceous. Some lasted for over 10 million years, but others for less than 1 million years. If the foraminifera in a rock can be identified to the species level, we can get a good idea of its age.

    Figure 8.13 Time ranges for Cretaceous foraminifera (left) and modern foraminifera from the Ambergris area of Belize (right) [left: SE, from data in Scott, R, 2014, A Cretaceous chronostratigraphic database: construction and applications, Carnets de Géologie, Vol. 14., right : SE]

    Exercise 8.2 Dating Rocks Using Index Fossils

    This diagram shows the age ranges for some late Cretaceous inoceramid clams in the genus Mytiloides. Using the bracketing method described above, determine the possible age range of the rock that these five organisms were found in.

    How would that change if M. subhercynius was not present in these rocks?


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