Durch Forschungen in den Alpen, die sich von der französischen Riviera bis in den Wiener Raum erstrecken, wurden heute weltweit gültige Erkenntnisse der Geowissenschaften gewonnen. Dies betrifft im Besonderen die zeitliche Gliederung durch Fossilien (Stratigraphie). Ebenso werden geologische Erkenntnisse, wie die Plattentektonik, die aus anderen Regionen stammen auch in den Alpen angewendet.
Die rund 500 km langen Ostalpen erstrecken sich vom Bodensee bis in den Wiener Raum. Unter dem Wiener Becken, dem Oststeirischen Hügelland und der Kleinen Ungarischen Tiefebene finden die Alpen, bedeckt von bis zu 5000 Meter mächtigen Sedimenten, ihre Fortsetzung. In den Nachbarländern taucht der Gebirgszug in den Karpaten und Dinariden wieder auf, um sich noch weiter nach Osten fortzusetzen.
Gesteine bestehen aus einer oder mehreren Mineralarten, so ist Granit hauptsächlich aus Feldspat, Quarz und Glimmer aufgebaut. Reiner Marmor hingegen besteht nur aus einem Mineral: Kalzit. Welche Minerale ein Gestein aufbauen, ist von der Art seiner Entstehung, seiner chemischen Zusammensetzung und von den Temperatur- und Druckbedingungen während der Entstehung abhängig. So werden die Gesteine der Erdkruste in Magmatite, Sedimentgesteine und Metamorphite unterteilt.
Magmatite
Magmatite sind Gesteine, die aus einer Schmelze erstarrt sind, sie werden daher auch „Erstarrungsgesteine“ genannt. Die Erstarrung der Plutonite (Tiefengesteine) erfolgt in der Tiefe, jene der Vulkanite (Ergussgesteine) an der Erdoberfläche. Ein großer Teil der Magmatite kristallisiert aus basaltischen Schmelzen, die im Erdmantel gebildet werden und nur rund 50 % Siliziumdioxid enthalten. Erstarrt eine basaltische Schmelze in der Tiefe, entsteht ein gröberkörniger Gabbro, an der Erdoberfläche hingegen ein dunkler feinkörniger Basalt. Werden Gesteine der Erdkruste aufgeschmolzen, bilden sich granitische Schmelzen mit bis zu 70 % Siliziumdioxid. In der Tiefe kristallisieren daraus oft grobkörnige Granite. Häufig mischen sich Schmelzen aus dem Mantel und der Kruste. Diese kristallisieren während ihres Aufstieges zur Oberfläche oft in mehreren Phasen, wobei sich auch ihre chemische Zusammensetzung ändert. In der Tiefe bilden sich dabei große Körper aus Diorit und Tonalit, während zähflüssige Rhyolithe mit Quarzkristallen an der Oberfläche erstarren.
Sedimentgesteine
Sediment- oder Ablagerungsgesteine entstehen an der Erdoberfläche aus Abtragungsprodukten anderer Gesteine (klastische Sedimente) oder als Ausscheidungen aus dem Wasser (chemische Sedimente). Die Abtragung erfolgt durch Frost und Hitze, Regen und Wind. Das losgelöste Gesteinsmaterial wird durch Schwerkraft, Wasser, Eis und Wind transportiert und zerkleinert. Nur ein kleiner Teil wird in Becken und entlang von Flüssen am Festland abgelagert, der größte Teil gelangt in die Weltmeere. In diese wird durch Flüsse auch viel chemisch gelöstes Material eingebracht.
Bei den Ablagerungen aus Abtragungsprodukten unterscheidet man nach der Korngröße groben Schutt und Kies, Sand sowie feinen Silt und Ton. Durch Überlagerung verfestigen sich diese Sedimente, sodass aus eckigem Schutt eine Brekzie, aus Kies ein Konglomerat, aus Sand ein Sandstein und aus Ton ein Tonstein wird. Dieser Prozess wird als Diagenese bezeichnet.
Salz und Gips sind Ausscheidungen, die beim Austrocknen von Meeresbereichen entstehen. Kalkgesteine bilden sich überwiegend aus dem Gerüst- und Skelettmaterial von Organismen wie Algen, Korallen, Muscheln und Schnecken (biogene Sedimente). Bei der Verfestigung kann Kalk unter Zufuhr von Magnesium aus dem Grundwasser in Dolomit umgewandelt werden.
Metamorphite
Metamorphite werden im Deutschen auch als Umwandlungsgesteine bezeichnet. Sie entstehen wenn Gesteine unter geänderte Temperatur- und Druckbedingungen geraten. Dies ist meist mit einer Deformation verbunden. Dabei erhalten die Gesteine fast immer eine „Schieferung“, das heißt eine lagige Struktur aufgeprägt, in der die plattigen und stängeligen Minerale eingeregelt sind. Mit zunehmender Metamorphose wird Wasser, welches beispielweise in den Tonmineralen oder den Glimmern enthalten ist, zusehends ausgetrieben. Andererseits können wasserarme Gesteine wieder Wasser aufnehmen, wobei zumeist Glimmer entstehen.
Bei der Metamorphose wird aus Granit, Diorit und Tonalit ein (Ortho)Gneis. Aus Basalt entsteht unter Wasseraufnahme Grünschiefer, Amphibolit und bei besonders hohem Druck Eklogit. Kalk wird zu Marmor und Quarzsandstein zu Quarzit. Aus tonigen und sandigen Sedimenten bilden sich bei ansteigender Metamorphose Tonschiefer, Phyllit, Glimmerschiefer, Paragneis und bei Temperaturen von mehr als 700 °C Migmatit.
Kreislauf der Gesteine
An den Mittelozeanischen Rücken erstarren jährlich rund 20 Kubikkilometer basaltischer Schmelzen. Jährlich wird aber etwa die gleiche Menge an ozeanischer Kruste an Subduktionszonen wieder in den Mantel verschluckt. Die an der Subduktionszone entstehenden Schmelzen bauen als Plutonite und Vulkanite Vulkanketten auf. Bei Kollisionen mit Kontinenten werden diese in die kontinentale Kruste eingebaut, wodurch diese langsam anwächst. In der Erdkruste nehmen die Gesteine an einem immerwährenden Kreislauf teil: Entsteht durch Vulkanismus, Gebirgsbildung oder Beckenbildung ein Relief, so wird Material abgetragen. Dieses wird anderswo als Sediment abgelagert. Im Zuge von späteren Gebirgsbildungen werden diese Sedimente und deren Untergrund versenkt, metamorph umgewandelt und zum Teil aufgeschmolzen. Wiederum entsteht ein Relief und der Zyklus wiederholt sich.
Grafiken stehen für Unterricht und Lehre zur Verfügung.
