Die Erdkruste

Die Erdkruste reicht bis ca. 35 km tief in die Erde. Die erste Diskontinuität findet man bereits in der Erdkruste zwischen einer Granitschicht und einer darunterliegenden Basaltschicht. Aus diesen vor Schichten vor 4000 Millionen Jahren entstandenen Gesteine bestanden die ersten aus erkalteter Lava entstandenen Kontinentalplatten, Urkratone oder auch präkambrische Schilde genannt,. Auf diesen Schichten liegen die Sedimente von Jahrmillionen. Andererseits ist der obere Teil der Erdkruste ist von magmatischen, siliziumreichen Gesteinen durchsetzt, die von späterer vulkanischer Aktivität stammen. Innerhalb der Erdkruste kommt es aufgrund von Druck und Temperaturerhöhung hauptsächlich im Rahmen von plattentektonischen Vorgängen zu Aufschmelzungen von Gestein, das an der Oberfläche austreten kann. Also nicht jede an der Erdoberfläche ausfließende Lava stammt aus dem flüssigen Bereich des Erdmantels. Entsprechend unterscheidet sich auch ihre chemische Zusammensetzung von der aus dem Erdmantel stammenden Lava.

 

 

Die wichtigsten Bestandteile der Erdkruste und ihr Vorkommen

Das häufigste Element in der Erdkruste ist der Sauerstoff, der hier nur an andere Atome gebunden vorkommt. (Das reine Element würde ja als Gas (O₂) ohnehin in die Atmosphäre entweichen). Dieser gebundene Sauerstoff stellt etwa die Hälfte (46%) des Gewichtsanteils an der Erdkruste. Er findet sich in zahlreichen Mineralien und Gesteinen wieder.
An zweiter Stelle folgt das Element Silizium mit einem Anteil von etwa einem Viertel (28%) an Masse der Erdkruste. Diese beiden Elemente verbinden sich zum häufigsten Mineral der Erdkruste, zum Siliziumdioxid (SiO₂). In reiner Form auch Quarz, Bergkristall oder Kieselsäure genannt. Der häufig verwendete Begriff Kieselsäure ist genau genommen nicht ganz richtig und klingt zunächst verwirrend, da es sich bei Quarz ja nicht um eine ätzende Flüssigkeit handelt. Eigentlich entsteht die echte Kieselsäure, chemisch gesehen H₄SiO₄, erst durch Lösung von Quarz in Wasser. Der Begriff Kieselsäure für Quarz ist jedoch gut eingebürgert und damit durchaus legitim. Man darf sich unter Kieselsäure natürlich keine stark ätzende Flüssigkeit vorstellen wie Salzsäure oder Schwefelsäure. Sie ist eine sehr schwache Säure, die auch in Mineralwasser vorhanden ist.

Reiner Quarz ist zunächst in granitischen und aus diesen durch Verwitterung hervorgehenden Gesteinen, wie Sandsteinen, sehr häufig. Auch Gehäuse gesteinsbildender Organismen wie Strahlentierchen (Radiolarien), einiger Schwämme und Kieselalgen (Diatomeen) sind aus Kieselsäure aufgebaut, und nehmen an der Sedimentbildung der Erdkruste großen Anteil. Die Möglichkeit der Kieselsäure (SiO₂), Mineralien aufzubauen ist sehr vielfältig. Diese sogenannten Silikate sind sehr formenreich.

Das letzte Viertel der Masse der Erdkruste teilen sich die Metalle Aluminium (8,2%), Eisen (5,6%), Calcium (4,1%), Natrium (2,4%), Kalium (2,1%), Magnesium (2,3%) und Ttan (0,6%). Für alle noch übrigen Elemente zusammen verbleibt lediglich noch ein Massenanteil von 0,7% an der Erdkruste.

Die oben genannten metallischen Hauptelemente der Erdkruste werden daher in die Kristallgitter der verschiedensten Mineralien eingebaut, aus denen sich wiederum eine Vielzahl an Gesteinen zusammensetzt. Besonders häufig sind sie auch in den in granitischen Gesteinen enthaltenen silikatischen Feldspäten. Auch als Bestandteile der silikatischen, glimmerähnlichen Tonmineralien in den Böden sind sie zu finden, wobei sie notwendige Spurenelemente beinhalten, wasserspeichernde Eigenschaften besitzen und so für das Gedeihen des Pflanzenbewuchses von großer Bedeutung sind. In Lavaergüssen treten sie fast ausschließlich als Oxide ans Tageslicht. Metalle spielen in oxidierter Form, also mit Sauerstoff verbunden, eine wichtige Rolle als sogenannte oxidische Erze, Minerale wie z.B. das Eisenerz Hämatit (Fe₂O₃) oder das Aluminiumerz Bauxit (AlO(OH)) für den industriellen Abbau. Korund ist ein oxidisches Mineral und besitzt die chemische Formel Al₂O₃. Wegen Ihrer Härte sind beispielsweise die Korundvarietäten Saphir (blau), Chrysolith (gelbgrün), Aquamarin (blau) und Rubin (rot) als Edelsteine sehr beliebt.

Aus Eisen entsteht bei Abwesenheit von Sauerstoff im Rahmen vulkanischer Tätigkeit und mithilfe von Schwefelbakterien, in sauerstoffarmen fossilen Schlammablagerungen unter anderem das sulfidische Mineral Pyrit oder auch Eisenkies (FeS₂) genannt. Hier ist das Eisen  dann mit Schwefel anstatt mit Sauerstoff verbunden. Pyritlagerstätten stellen die größten Eisenerzvorkommen der Welt dar. Das größte befindet sich in Rio Tinto, in Spanien.

Kalzium findet sich in größerem Maße mitunter in Kalksteinen z.B. des Juragebirges, in Dolomit und Gipsablagerungen. Ähnlich wie bei der Kieselsäure findet man Kalzium in den abgelagerten Kalkgesteinen fossilen Ursprungs. Die berühmten Schreibkreidefelsen auf Rügen setzen sich z.B. im wesentlichen aus kalkigen Gehäuseresten von einzelligen Kleinlebewesen zusammen. Auch die Skelettreste von Kammerlingen (Foraminiferen) bilden mächtige kalkige Sedimentschichten. Die Gehäuse einiger fossilen Vertreter dieser Einzeller erreichten bis zu 15cm Durchmesser und bestehen aus den Mineralien Kalzit (Kalkspat) oder Aragonit, also aus kristallinem Kalk (CaCO₃). Es handelt sich damit um die größten Einzeller der Erdgeschichte.
Dolomit (CaMg(CO₃)₂) enthält neben Kalzium auch Magnesium, das erst nach Ablagerung des Kalkes in den Meeren etwa die Hälfte der Kalziumionen des Kalkes ersetzt. Aus einstmals dolomitisierten, kalkigen Meeressedimenten entstanden durch spätere Aufffaltung ganzer Gebirgsmassive, u.a. das, wie der Name schon sagt, Gebirgsmassiv der Dolomiten in Südtirol.
Gips (CaSO₄ x n H₂0) bildet in Trockengebieten durch Austrocknen von Salzseen und Lagunenbereichen bisweilen riesige Wüsten, z.B. in Lybien, Marocco, Chile, Spanien und anderswo. Sehr viel Gips und Anhydrit (CaSO₄) findet man neben Steinsalz (NaCl) und anderen Salzen in Ablagerung des Perm (Zechstein) und der Trias. Als Mineral bildet Gips eine Reihe sehr schöner Kristallformen, wie die bekannte Wüsten- oder Sandrose.