Warum ist Quarzit härter als sein Ausgangsgestein?

Quarzit ist ein metamorphes Gestein, das entsteht, wenn sein Muttergestein Sandstein vergraben und dann erhitzt und/oder komprimiert wird. Sandstein ist ein Sedimentgestein, das aus verwitterten oder erodierten Überresten anderer Gesteine ​​gebildet wird. Diese Gesteine ​​können metamorph, sedimentär oder magmatisch sein (eruptive Gesteine ​​werden gebildet, wenn Magma oder geschmolzenes Gestein entweder im Inneren der Erde oder an der Oberfläche abkühlt). Um zu verstehen, warum Quarzit härter ist als Sandstein, hilft es, etwas über den Gesteinskreislauf zu verstehen.

Tief unter der Erdoberfläche bilden geschmolzene Gesteine ​​und Mineralien Magma, das sich darin festsetzen kann Taschen unter der Erde und kühlen dort ab oder werden durch vulkanische Aktivität an die Oberfläche getragen, wo es genannt wird Lava. Wenn es abkühlt, wird Magma oder Lava zu magmatischem Gestein. Unter der Oberfläche verwandeln Hitze und Druck schließlich magmatisches Gestein in metamorphes Gestein. Über der Oberfläche verwittern Wind und Wasser schließlich das Eruptivgestein. Die Partikel, die als Sediment bezeichnet werden, werden weggetragen, um sich in Schichten an anderer Stelle abzulagern und schließlich zu Sedimentgestein zu werden.

Während sich Schicht um Schicht Sediment ablagert, wird Wasser zwischen den Partikeln und Mineralien herausgepresst und die Partikel durch Druck zementiert, wodurch sie in Sedimentgestein umgewandelt werden. Sandstein ist insbesondere ein Sedimentgestein, das durch Calcit, Ton oder Silikat miteinander verkittet ist. Laut dem Department of Earth and Environmental Sciences der University of Kentucky sind etwa 75 Prozent der Erdoberfläche und fast der gesamte Meeresboden von Sedimenten und Sedimentgesteinen bedeckt. Sedimentgestein wird erhitzt, entweder durch Druck, Reibung oder radioaktiven Zerfall. Beim Backen durchläuft es eine Metamorphose, bildet Kristalle und wird schließlich zu metamorphem Gestein.

Unterschiedliche Kombinationen von Hitze und Druck auf Sedimentgestein bilden verschiedene Arten von metamorphem Gestein. Insbesondere Quarzit kann entweder durch hohe Temperatur und hohen Druck oder durch hohe Temperatur und niedrigen Druck gebildet werden. Die Kristallisation oder Rekristallisation von Sedimentgesteinen findet laut NASAs Classroom of the Future zwischen 700 und 900 Grad Celsius oder etwa 1.300 bis 1.650 Grad Fahrenheit statt. Nach diesem Punkt beginnen die Gesteine ​​zu schmelzen und bilden wieder Magma unter der Erdoberfläche, um den Prozess von vorne zu beginnen.

Wenn der Sedimentgesteinssandstein durch das Mineral Kieselerde verkittet wird, spricht man von Quarzsandstein. Kieselsäure oder Quarz ist eines der am häufigsten vorkommenden Mineralien in der Erdkruste. Quarz ist ein hartes, haltbares Mineral, und wenn die anderen Materialien, aus denen Sandstein besteht, verwittert sind, bleibt oft nur Quarz übrig, und er bleibt ziemlich intakt. Wenn Hitze und Druck auf quarzreichen Sandstein wirken, wird das resultierende harte metamorphe Gestein als Quarzit bezeichnet.

Quarzit enthält mindestens 90 Prozent Quarz, und da Quarzit metamorph ist, ist es hart, kompakt und witterungsbeständig. Nach Angaben des Geological Sciences Department der California Polytechnic State University in Pomona wird es oft auf Hügeln oder Bergmassiven gefunden, wie zum Beispiel auf einigen Kämmen der Appalachen. Quarzitformationen kommen jedoch auf der ganzen Welt vor, darunter in den Vereinigten Staaten, Kanada, Norwegen, Schweden, Italien und Südafrika, obwohl diese Liste keineswegs vollständig ist.