Schiefer (Sedimentgestein): Entstehung, Eigenschaften und Bedeutung
Schiefer ist ein feinkörniges Sedimentgestein aus verfestigtem Schlamm. Artikel zu Zusammensetzung, Spaltbarkeit, schwarzen Schiefern, wirtschaftlicher Bedeutung und Unterscheid zu metamorphem Schiefer.
Schiefer ist ein feinkörniges Sedimentgestein, das durch Verfestigung von Schlamm entsteht. Dieser Ausgangsschlamm besteht überwiegend aus Tonmineralen und sehr feinen Partikeln von anderen Mineralen; typische Bestandteile sind Tonminerale, Quarz und Kalzit. Für die Bildung sind langsame Sedimentation und anschließende Diagenese entscheidend, bei der Minerale umkristallisieren und das Gefüge verfestigt wird. Zur näheren Erläuterung der Entstehung siehe Bildungsprozesse und die Rolle des Schlamms.
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Zusammensetzung und Gefüge
Die feine Körnung ist typisch: Tonminerale dominieren, ergänzt durch schlammgroße Fragmente anderer Minerale. Solche Komponenten werden als Tonminerale und schlammgroße Partikel bezeichnet; weit verbreitete Härtereinschlüsse sind Quarz und Kalzit. Eine der markantesten Eigenschaften ist die Spaltbarkeit (Fissilität): Schiefer bricht leicht entlang dünner, paralleler Lamellen oder Schichtflächen, die oft weniger als einen Zentimeter dick sind. Im Gegensatz dazu haben chemisch sehr ähnliche Schlammsteine nicht unbedingt diese ausgeprägte Spaltbarkeit.
Farbe, organischer Gehalt und schwarze Schiefer
Die Farbe von Schiefer variiert von hellgrau bis schwarz und kann durch organische Substanz sowie Eisenoxide beeinflusst werden. Schiefer und Schlammfelsen enthalten einen großen Anteil der in Sedimenten gebundenen organischen Stoffe; in einem durchschnittlichen Schiefer liegt der Anteil organischen Materials jedoch häufig bei weniger als einem Massenprozent. Besonders organisch-reiche Varianten, die sogenannten schwarzen Schiefer, entstehen unter sauerstoffarmen Bedingungen und enthalten freien Kohlenstoff sowie Eisensulfide wie Pyrit. Solche Zusammenhänge werden in Untersuchungen zu organischer Substanz und anoxischen Bedingungen betrachtet; der Begriff Sauerstoff ist dabei zentral. Der schwarze Farbton wird durch frei vorliegende Kohlenstoff‑Reste und Pyrit bedingt.
Geologische Bedeutung und Entstehungsräume
Schiefer bildet sich in einer Reihe von Ruhe‑ oder langsam sedimentierenden Umgebungen: Tiefseebecken, schlammige Schelfe, Seen und tiefe Teile von Meeresbuchten. Dort lagern feine Partikel ab und werden unter dem Gewicht überlagernder Schichten kompaktiert. Über geologische Zeiträume können Schiefer zu wichtigen Lagerstätten für organische Stoffe werden und als sogenannte Quellgesteine für Kohlenwasserstoffe gelten; in modernen Diskussionen wird ihre Rolle bei der Energiewirtschaft (z. B. unkonventionelle Gas‑ und Ölgewinnung) häufig thematisiert.
Verwendung, praktische Bedeutung und Unterscheidungen
Als Baustoff ist sedimentärer Schiefer weniger direkt als Dach‑ oder Fassadenmaterial geeignet als der metamorphe Schiefer (auf Deutsch ebenfalls „Schiefer“ oder „Schiefergestein“, im Englischen meist "slate"). Sedimentärer Schiefer wird dagegen industriell als Rohstoff für Ziegel, Zement oder keramische Produkte genutzt oder nach Verwitterung als Tonlieferant eingesetzt. Ein wichtiger Hinweis für Laien: Die Begriffe können verwirrend sein — der gebräuchliche Dachschiefer stammt zumeist aus metamorphen Prozessen, nicht aus unverändertem Tonschlamm.
- Charakteristisch: feinkörnig und fissil (Spaltbarkeit).
- Wirtschaftlich: mögliche Quelle organischer Kohlenwasserstoffe.
- Wissenschaftlich: wichtige Archive für paläoklimatische und paläozeanografische Studien.
- Unterscheidung: sedimentärer Schiefer ≠ metamorpher Dachschiefer.
Für weiterführende Informationen zu Bildung, Mineralogie und Nutzung können die verlinkten Stichworte als Einstieg dienen: Bildungsprozesse, Schlamm, Tonminerale, Partikelgrößen, Quarz, Kalzit, Schlammsteine, organische Substanz, anoxische Bedingungen, Sauerstoff, Kohlenstoff und Pyrit.
Bildung von Schiefer
Schiefer lagern sich typischerweise in sehr langsam fließendem Wasser ab und sind häufig in Seen und Lagunenablagerungen, in Flussdeltas, in Überschwemmungsgebieten und vor Strandsanden zu finden. Sie können auch auf dem Kontinentalschelf in relativ tiefem, ruhigem Wasser abgelagert werden. Dieser Prozess könnte Millionen von Jahren gedauert haben.
Schwarzschiefer" sind dunkel, da sie besonders reich an nichtoxidiertem Kohlenstoff sind. Schwarze Schiefer lagern sich in anoxischen oder sauerstoffarmen Umgebungen ab, wie z.B. in stehenden Wassersäulen. Sie kommen häufig in einigen paläozoischen und mesozoischen Schichten vor. Einige Schwarzschiefer enthalten reichlich Schwermetalle wie Molybdän, Uran, Vanadium und Zink. Die Schwermetalle können durch langsame Akkumulation dorthin gelangt sein.
Fragen und Antworten
F: Was ist Schiefer?
A: Schiefer ist eine Art feinkörniges Sedimentgestein, das sich aus Schlamm bildet, der aus Tonmineralien und winzigen Bruchstücken anderer Mineralien besteht.
F: Wie ist das Verhältnis von Ton zu anderen Mineralien in Schiefer?
A: Das Verhältnis von Ton zu anderen Mineralien im Schiefer variiert.
F: Was ist das charakteristische Merkmal von Schiefer?
A: Schiefer zeichnet sich durch Spaltbarkeit aus, d.h. durch Brüche entlang dünner Schichten oder paralleler Lagen von weniger als einem Zentimeter Dicke.
F: Was ist der Unterschied zwischen Schiefer und Schlammsteinen?
A: Schlammsteine ähneln in ihrer Zusammensetzung dem Schiefer, weisen aber keine Spaltbarkeit auf.
F: Wie viel organisches Material enthalten Schiefer und Schlammsteine im Vergleich zu anderen Sedimentgesteinen?
A: Schiefer und Schlammgestein enthalten etwa 95 Prozent der organischen Substanz, die in allen Sedimentgesteinen vorkommt.
F: Wodurch entsteht schwarzer Schiefer?
A: Schwarzschiefer bilden sich unter anoxischen Bedingungen ohne Sauerstoff und enthalten freien Kohlenstoff und Eisensulfide wie Pyrit, die ihnen ihre schwarze Färbung verleihen.
F: Wie viel organisches Material enthalten schwarze Schiefer im Durchschnitt?
A: Obwohl er einen hohen Prozentsatz an organischen Stoffen enthält, die in Sedimentgesteinen vorkommen, enthält Schwarzschiefer im Durchschnitt nur weniger als ein Prozent der Masse an organischen Stoffen.
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Autor
AlegsaOnline.com Schiefer (Sedimentgestein): Entstehung, Eigenschaften und Bedeutung Leandro Alegsa
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