Kinderseite

Auf der Kinderseite möchte ich versuchen, wichtige Informationen und Wissen zu Steinen, so einfach wie möglich und leicht verständlich zu erklären. Sollten mir dabei Fehler oder Ungenauigkeiten unterlaufen, darf mich jeder gerne darauf aufmerksam machen und mich verbessern. Danke.

Woher kommen die Steine?

Überall wo wir hinschauen gibt es unzählige Steine. Steine begleiten uns durch unser tägliches Leben. Fast jeder wohnt in einem Gebäude aus Stein. Das Steinhaus schützt vor Hitze, Kälte, Wind und Regen. Doch wir wohnen und laufen nicht nur den ganzen Tag auf Steinen, sondern in Gesteinen sind fast alle wichtigen Mineralien und Erze enthalten die uns den ganzen Tag begleiten. Die Erde besteht größtenteils aus Gestein.

Wie lange gibt es die Erde schon?

Mithilfe natürlicher radioaktiver Stoffe in alten Gesteinen gelang es, das Erdalter festzustellen. Diese radioaktiven Stoffe wandeln sich innerhalb einer bekannten Zeitspanne in einen anderen Stoff um. Wenn man nun die Mengen des neuen und des alten Stoffes misst und vergleicht, kann man ausrechnen, wie viel vom ursprünglichen Stoff vorhanden war. Für die Erde kam man dabei auf ein Alter von 4600 Millionen ( 4,6 Milliarden) Jahren. Wenn ich eine verständlichere Erklärung finde, bessere ich diese aus. Stellt man sich das gesamte Alter der Erde ( 4,6 Milliarden) als ein einziges Jahr vor, entstand die Erde am 1. Januar. Erst Mitte November tauchten die ersten mehrzelligen Lebewesen auf. Die Dinosaurier um den 18 Dezember. Die Urmenschen am 31 Dezember, etwa vier Stunden vor Mitternacht.

Was ist Stein ?

Stein: Stein ist der im Volksmund gebräuchliche Sammelbegriff für alle festen Bestandteile der Erdkruste außer Eis. Der Juwelier dagegen versteht unter Stein nur Edel – und Schmucksteine, der Mann der Bauwirtschaft wiederum das Material, mit dem er Bauten errichten kann. In der Geologie aber spricht man nicht von Steinen, sondern nur von Gesteinen und Mineralien. Gestein ist ein Stück hartes und widerstandsfähiges Material. Man sagt : hart wie Stein. Gesteine bestehen meist aus mehreren verschiedenen Mineralien. Jedes Mineral hat seine eigene typische chemische Zusammensetzung und Gestalt. Gesteine und Mineralien sind keinen lebende Materie, sie laufen nicht herum wie Tiere und sterben im Winter nicht wie Pflanzen, aber sie können sich verändern. Stein war eines der ersten natürlichen Materialien, aus denen die Menschen Werkzeuge zum Schneiden und Schlagen anfertigten.

Die Erde

Die Erde besteht aus einer dünnen Gesteinskruste. Die Erdkruste ist unter den Meeren rund 5 km dick, unter den Kontinenten dagegen bis zu 35 km. Unter der Erdkruste liegt der Erdmantel, der auch aus Gesteinen besteht. Der Mantel ist fast 3000 km dick. Einige Gesteine aus dem oberen Erdmantel kamen durch Vulkanausbrüche an die Oberfläche,so konnte man etwas über die Zusammensetzung des Erdmantels erfahren. Im Erdmittelpunkt befindet sich der Erdkern. Der Erdkern besteht aussen aus flüssigem und im inneren aus festem Metall. Die Temperatur liegt schätzungsweise bei 4500 Grad. Durch die Strömungen des geschmolzenen Eisens entsteht das Magnetfeld der Erde. Keiner kann aber die Verhältnisse im Erdinneren genau beschreiben. Sicher ist nur, dass die Erde im Kern am dichtesten ist, weil hier der höchste Druck herrscht. Im Erdinneren herrschen extrem hohe Temperaturen und Drucke. Die Gesteine schmelzen. Flüssiges Gestein tief in der Erde heisst Magma. Manchmal durchbricht es die Erdkruste und wird als Lava oder Tuff herausgeschleudert.(Vulkanausbruch). An der Luft erstarrt die Lavamasse, wird fest und bildet Gestein in verschiedensten Formen,z. B. Gesteinsglas (Obsidian), dichte Basaltlava, blasiger Tuff. Beim Abkühlen der Basaltlava können sich Risse bilden und dadurch Basaltsäulen entstehen, z. B. in der Rhön. Aus Magma, das innerhalb der Erdkruste abkühlt, bildet sich z.B. Granit.

Granit

Granit ist ein sehr hartes Gestein. Es besteht wie alle Gesteine aus Mineralien. Hunderte von Mineralien in unterschiedlicher Zusammensetzung sind in den verschiedenen Gesteinsarten enthalten. Alle Mineralien wiederum bestehen aus Chemikalien. Bei Granit sind es Quarz, Glimmer und Feldspat.
Glimmer: Aluminium, Kalium Silizium Feldspat: Aluminium, Silizium Quarz: Silizium, Sauerstoff Sandkörner am Strand bestehen aus Quarz Granit ist ein Magmatisches oder auch Eruptivgestein.

Es gibt 3 Gesteinsarten.

Gesteinsarten: Magmatisches – Metamorphes – und Sedimentgestein Magmatisches Gestein (Eruptivgestein) Bimstein ist erkalteter Lavaschaum. genau wie jeder andere Schaum ist Bimstein voller kleiner Luftblasen. Die darin eingeschlossene Luft lässt ihn schwimmen. Granit erkaltet sehr langsam im Erdinneren und bildet dabei grosse Kristalle. Granit ist deshalb sehr hart. Sedimentgesteine Sedimentgesteine entstehen durch Ablagerungen kleiner Gesteins- und Mineralteilchen anderer verwitterter Gesteine. Der Kalkstein gehört z.B. dazu. Auch aus Überresten der Tiere und Pflanzen können Sedimentgesteine entstehen. Die Reste der Korallen, Algen, Schnecken und Muscheln sinken zu Boden und werden zu Gestein zusammengebacken. Unzählige Millionen einzelner Sandkörner von Stränden oder aus der Wüste bauen den Sandstein auf. Sie wurden zu einer festen Gesteinsmasse verklebt und gepresst. Sandstein besteht oft aus verschiedenen Schichten. Metamorphes Gestein (Umwandlungsgesteine) Wer schon mal selber Brot gebacken hat, weiß, dass der Teig sich im Backofen verwandelt und das fertige Brot dann anders ausschaut. Etwas ähnliches passiert mit Gesteinen wenn sie in der Erde extrem erhitzt werden.Bei der Entstehung der Gebirge werden Gesteine aus den Tiefen der Erdkruste heraufgehoben. Jedes Gestein kann metamorph werden. Es wird durch Druck und Hitze tief im Inneren der Erde verwandelt. Metamorphe Gesteine entstanden also durch Umwandlung von vulkanischen, Sediment – oder von anderen metamorphen Gesteinen. Obwohl diese Gesteine nie richtig schmelzen, verändern sich ihre Struktur und ihr Aussehen völlig, indem sich ihre Kristalle umwandeln. Metamrphosen dauern sehr lange. Zuerst muss das Gestein in eine Tiefe gelangen, in der die Metamorphose stattfinden kann, erst dann kann die langsame Umkristallisierung ablaufen. Viel später gelangen die metamorphen Gesteine an die Erdoberfläche. Zuvor müssen aber die Gebirgsketten angehoben und wieder abgetragen worden sein. Der ganze Vorgang, vor der Bildung des Sedimentgesteins bis zu seiner Metamophose dauert rund 100 Millionen Jahre. Kalkstein wird zu Marmor umgewandelt. Es bilden sich grössere Kristalle, das Gestein wird viel härter.. Marmor ist ein edler Baustoff für Paläste und Häuser. Poliert glänzt er wunderschön. Trotzdem ist Marmor weich genug, dass man Skulpturen daraus hauen kann. Viele Bildhauer haben mit Marmor gearbeitet. Der berühmteste Marmor kommt aus den Carrara – Steinbrüchen in Italien. Der Bildhauer Michelangelo hat ihn verwendet. Schiefergestein ist ein Tonstein,der stark gepresst wurde. Er lässt sich in dünne , glatte Platten spalten. Deshalb wird er gerne zum Decken von Hausdächern verwendet. Früher wurde in der Schule auf Schiefertafeln geschrieben. Schiefer wird auch für Fliesen und Kamine verwendet. Steinbrei: Dieses Gestein entstand, als verschiedene Gesteine durch Hitze und Druck schmolzen. Das geschmolzene Gestein floss ineinander und vermischte sich. die erkaltete Mischung heisst Migmatit. Was sind Edelsteine? Saphir, Rubin, Smaragd, Diamant, Opal, Türkis, Amesthyst – klangvolle Namen, die seit alters her für Schönheit und Reichtum stehen. Dabei bestehen Edelsteine meist aus ganz normalen Bestandteilen häufiger Gesteine. Amethyst, Opal und Achat z.B. bestehen alle aus Quarz, ähnlich wie viele Sandkörner oder ein normaler Kieselstein. Rubin und Saphir sind eigentlich nur gut kristallisierte Tonerde. Aber das gerade macht den Edelstein aus: seine Reinheit, seine grossen Kristalle und eventuell seine klaren Farben, die oft von winzigen Mengen bestimmter natürlicher Beimischungen stammen. So wird Quarz durch winzige Mengen Titanverbindungen zum Rosenquarz und durch kleine Zusätze von Eisen zu violettem Amethyst. Ähnlich ist es bei der Tonerde: Etwas Titan verwandelt die farblosen Kristalle in blauen Saphir, Chromspuren dagegen in roten Rubin.

Was ist Kohle?

Verbrennt man Briketts oder Steinkohle, so heizt man mit der Sonnenenergie früherer Erdzeitalter. Denn kohle stammt von Pflanzen, die vor Jahrmillionen lebten. Vor über 300 Millionen Jahren waren grosse Teile der Erde von Sümpfen bedeckt. Tote Bäume fielen in den Schlamm und wurden dort luftdicht abgeschlossen. Nach und nach lagerten sich weitere Schichten über die Baumreste, unter druck und Wärme zersetzten sie sich langsam zu Steinkohle. Sie besteht vor allem aus Kohlenstoff. In Tiefen bis zu über 1000 Meter bildet die Steinkohle flache Bänder, die Flöze, die zwischen normalen Gestein liegen und bergmännisch herausgehauen werden. Einfacher ist die Gewinnung der Braunkohle. Sie ist ungefähr 20 Millionen Jahre, in anderen Ländern bis zu 100 Millionen Jahre alt. Die Braunkohle liegt nahe der Erdoberfläche und kann im Tagebau gewonnen werden. Braunkohle besitzt weniger Heizwert als Steinkohle, entflammt aber leichter. Erdöl hingegen bildete sich im Laufe von Abermillionen von Jahren aus winzigen Meerestierchen. Durch Druck, Wärme und chemischen Reaktionen entstand Erdöl und Erdgas.

Das Kohle-„gestein“ hat einen organischen Ursprung und ist nach geologischer Definition kein echtes Gestein. Kohle, das sind gewissermaßen die steingewordenen Überreste vergangener Urwälder. Da Kohle aber andererseits einen festen Be-standteil der Erdrinde darstellt und teilweise gegenüber dem Ursprungsmaterial derart verändert ist, dass ihre organische Herkunft nicht mehr zu erkennen ist, ordnet man sie den so genannten „Sedimentgesteinen“ (das sind Ablagerungsgesteine) zu.
Wie entsteht Kohle? In vorgeschichtlicher Zeit (vor ca. 350 Millionen Jahren), als es auf unserer Erde noch keine Vögel und Säugetiere gab, wurden durch Prozesse von Erdhebung und Erdsenkung riesige Sumpf- und Regenwälder vom Meer überflutet. Die undurchdringlichen Urwälder mit ihren bis zu 30 Meter hohen Schuppen-, Siegel-Farn- und Schachtelbäumen gerieten unter Wasser, wurden luftdicht mit Schlamm bedeckt. Der von Schicht zu Schicht immer stärker werdende Gebirgsdruck und die damit verbundene Hitze verwandelten die Pflanzenreste im Laufe von Jahrmillionen zu Gestein. Man nennt diesen Prozess „Inkohlung“. Je größer der Gebirgsdruck, desto geringer wird in den Pflanzenresten der prozentuale Sauerstoffanteil, und desto höher ist der reine Kohlenstoffanteil. Diese Reihe beginnt zunächst mit Torf. Hier kann man noch ganz deutlich die Pflanzenreste erkennen. Danach kommt Braunkohle, dann die Steinkohle. Sie zeigt nur noch ganz geringe Pflanzenreste, ist schwarz und hat schon die Form von brüchigem Gestein. Danach kommt die Anthrazitkohle, danach der Graphit. Dieser besteht fast nur noch aus reinem Kohlenstoff und ist durch den hohen Gebirgsdruck bereits umgewandelt, zeigt kristalline Struktur. Ganz am Ende dieser Entwicklung steht der Diamant, reinster Kohlenstoff, der durch ganz extremen Gebirgsdruck und Hitze eine feste Kristallstruktur entwickelt. Es ist das härteste Mineral, das es gibt, und hat in seinem lupenreinen Glanz eine hohe Lichtbrechung. Aus grünem Baum entstand schwarzer Stein, am Ende ein weißes Licht. Die Kohle wird in großem Umfang abgebaut durch den Tagebau (Braunkohle) und durch den Untertagebau (Steinkohle). Durch die große wirtschaftliche Bedeutung der Kohle zur Energie- und Wärmegewinnung sowie für die chemische Industrie sind im Laufe der Jahre eine riesige Bergbauindustrie und eine eigene Bergbaukultur entstanden. Mit der Kohle verbunden sind große Gefahren: Bergbauunfälle, Bergschäden, Umweltschäden, immer stärker werdende Absatz- und Beschäftigungs-probleme. Wenn die Kohle nicht übermäßig ausgebeutet und global „verheizt“ wird, liefert sie noch für einige Generationen Arbeit und Brot.
Stanislaus Klemm

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Vulkane

Die Erdoberfläche ist nur eine dünne feste Schicht auf einem riesigen Ball aus glutfüssigem Magma.Magma ist reich an Gasen und steht so unter ständigem Druck., Ähnlich wie der Inhalt einer Sprudelflasche. An dünnen Erdkrustenstellen kann das Magma nach oben durchdringen. Oft sammelt es sich zunächst in einer gewaltigen Blase,dem Magmaherd. Die Stelle , an der es dann herausquillt, ist der Vulkan. Sobald Magma aus der Erde gedrungen ist, nennt man es Lava.Bei manchen Vulkanen fliesst die Lava langsam heraus, bei anderen jagen heisse Gesteinsbrocken und Lava, getrieben von den Vulkangasen, hoch in die Luft. Die festen und flüssigen Stoffe, die der Vulkan auswirft, sammeln sich in seiner Umgebung.Nach und nach entsteht so ein Hügel und dann ein Berg aus erkalteter Lava. Am Gipfel entsteht ein Loch, der Krater. Von hier aus führt ein mit Magma gefüller Kanal hinunter zum Magmaherd. diesen Kanal nennt man Schlot. bei manchen Vulkanen lässt im Laufe der zeit der Druck aus der Tiefe und der Magmanachschub nach.das Magma erstarrt im Schlot und der Vulkan ruht. Manche Vulkane nehmen aber nach einiger Zeit ihre Tätigkeit wieder auf. Bimsstein Bimsstein ist so leicht, dass ein Stück davon auf dem Wasser schwimmen kann. Warum ? Bimsstein (Bims) ist ein sehr leichtes, poröses Vulkangestein, das sich bei explosiven    Eruptionen bildet. Es entsteht durch die sehr schnelle Blasenbildung im Magma, die eine Art Schaum erzeugt. Also wenn sehr gasreiches, zähflüssiges Magma beim Ausbruch plötzlich in die Luft geschleudert wird (Lava wird durch Wasserdampf und Kohlendioxid aufgeschäumt). Die darin enthaltenen Gase blähen den Gesteinsbrei zu einer Art Schaumstoff auf, der schnell fest wird. Bimsstein,dessen spezifisches Gewicht wegen der Poren kleiner als das von Wasser ist, kann daher auf Wasser schwimmen. In den Poren können auch bunte Einlagerungen wie Vulkanglas und Kristalle vorkommen. Bims wird in manchen Vulkangebieten abgebaut, um als Zusatz zu Schleifmitteln verwendet zu werden. Die Silber- und Goldschmiede verwenden Bims zum Beispiel zum Schleifen großer Silberflächen. Außerdem wird Bimsstein auch in der Körperpflege verwendet, zum Beispiel um Hornhaut oder raue Stellen an den Füßen oder Händen zu entfernen.  Bimsstein ist wegen seiner guten Wärmeisolierung  auch als Baumaterial sehr beliebt.(Herstellung von Leichtbetonsteinen). Naturbims ist ein Grund oder Zuschlagstoff für gärtnerische Substrate und ist zur Bodenverbesserung von Böden geeignet.Bims wird bei der Jeansherstellung benutzt, um den “stone-washed” -Effekt zu erzeugen. In der Zahntechnik wird Bimspulver zur Vorpolitur von Kunststoffarbeiten verwendet. Die bedeutensten Vorkommen von Bimsstein gibt es auf der sizilianischen Insel Lipari. Hier ist vor 1400 Jahren der Vulkan Monte Pelato ausgebrochen und hat rund ein Fünftel des Eilands mit Bims bedeckt. Heute wird der Stein in großen Steinbrüchen abgebaut, gemahlen und weltweit verschickt.Bims wird in Deutschland im Gebiet des Laacher Sees und in der Nähe von Neuwied abgebaut. Wie entstehen Diamanten? Jeder hat irgendwo schon mal einen Diamanten gesehen. In Mamas Schmuckkästchen, im Museum oder im Schmuckladen. Eines haben sie alle gemein. Sie funkeln und leuchten. Bei all dem Geblitze vermutet man nicht,dass Diamanten aus dem selben Stoff bestehen wie die Mine in einem Bleistift: Kohlenstoff.Warum sehen Diamanten dann so schön aus und Minen so langweilig grau und stumpf? Der Kohlenstoff im Diamanten wurde bei extrem hohen Temperaturen wahnsinnig stark zusammengedrückt.In der Bleistiftmine ist er lockerer Zusammengefügt. In dieser Form nennt man den Kohlenstoff Graphit. Die meisten Diamanten haben sich tief im Inneren der Erde bei unfassbar heißen Temperaturen von mehr als 1000 Grad Celcius gebildet.Nötig war außerdem ein enormer Druck: 20 000 Mal höher als in einem prallen Autoreifen.Solche Bedingungen gibt es zum Beispiel tief im Inneren von Vulkanen. Der zusammengepresste Kohlenstoff brauchte dann noch lange Zeit um abzukühlen und zu Diamanten zu werden.Mineralogen nennen das “ kristallisieren”. Da alle Bedingungen genau stimmen mussten und dies nicht sehr oft vorkam, sind Diamanten selten und teuer. Außerdem entstehen wahrscheinlich schon seit vielen Millionen Jahre keine neuen Diamanten mehr. Das nehmen zumindest viele Fachleute an. Bei Vulkanausbrüchen wurden die Diamanten mitgerissen und kamen so in obere Erdschichten.