Sedimentgestein

Sedimentgesteine ​​sind Gesteinsarten, die durch die Verfestigung von Sedimenten entstehen – also Partikeln aus Mineralien ( geologischer Detritus ) oder organischer Substanz ( biologischer Detritus ) –, die sich an der Erdoberfläche abgelagert haben . Sedimentation ist jeder Prozess, der zur Ablagerung dieser Partikel führt. Geologischer Detritus entsteht durch Verwitterung und Erosion bestehender Gesteine ​​oder durch die Erstarrung vulkanisch ausgestoßener Lava. Er wird durch Wasser, Wind, Eis oder Massenbewegungen , die als Abtragungsfaktoren bezeichnet werden, zum Ablagerungsort transportiert . Biologischer Detritus besteht aus Körpern und Teilen (hauptsächlich Schalen) toter Wasserorganismen sowie deren Exkrementen, die im Wasser suspendiert sind und sich langsam am Gewässergrund ablagern ( Meeresschnee ). Sedimentation kann auch durch die Ausfällung gelöster Mineralien aus wässrigen Lösungen erfolgen .

Die Kontinente der Erdkruste sind größtenteils von Sedimentgestein bedeckt (73 % der heutigen Landoberfläche) ^{[ 1 ]} , doch ihr Volumen wird auf nur 8 % geschätzt ^{[ 2 ]} . Sedimentgesteine ​​bilden lediglich eine dünne Schicht über einer Kruste, die hauptsächlich aus magmatischen und metamorphen Gesteinen besteht . Sie lagern sich schichtweise als Straten ab und bilden so eine Struktur, die als Schichtung bezeichnet wird . Sedimentgesteine ​​finden sich häufig in großen Strukturen, den sogenannten Sedimentbecken . Auch auf dem Mars wurden Sedimentgesteine ​​nachgewiesen .

Die Untersuchung von Sedimentgesteinen und Gesteinsschichten liefert Informationen über den Untergrund, die für den Bau von Infrastruktur wie Straßen , Häusern , Tunneln , Kanälen und anderen Bauwerken von Nutzen sind. Sedimentgesteine ​​sind zudem wichtige Quellen für Bodenschätze wie Kohle , fossile Brennstoffe , Trinkwasser und Erze .

Die Untersuchung der Abfolge von Sedimentgesteinsschichten ist die wichtigste Grundlage für das Verständnis der Erdgeschichte , einschließlich Paläogeographie , Paläoklimatologie und der Geschichte des Lebens . Die wissenschaftliche Disziplin , die die Eigenschaften und die Entstehung von Sedimentgesteinen erforscht, heißt Sedimentologie . Sie ist sowohl Teil der Geologie als auch der Physischen Geographie und überschneidet sich teilweise mit anderen geowissenschaftlichen Disziplinen wie Bodenkunde , Geomorphologie , Geochemie und Strukturgeologie .

Sedimentgesteine ​​können anhand der Prozesse, die für ihre Entstehung verantwortlich sind, in vier Gruppen unterteilt werden: klastische Sedimentgesteine, biochemische (biogene) Sedimentgesteine, chemische Sedimentgesteine ​​und eine vierte Kategorie für "andere" Sedimentgesteine, die durch Einschläge, Vulkanismus und andere untergeordnete Prozesse entstanden sind.

Klastische Sedimentgesteine ​​bestehen aus Gesteinsfragmenten ( Klasten ), die miteinander verkittet sind. Die Klasten sind üblicherweise einzelne Körner von Quarz , Feldspat , Tonmineralien oder Glimmer . Es können jedoch alle Arten von Mineralien vorkommen. Klasten können auch Gesteinsfragmente sein , die aus mehr als einem Mineral bestehen.

Klastische Sedimentgesteine ​​werden nach der vorherrschenden Korngröße unterteilt. Die meisten Geologen verwenden die Udden-Wentworth -Korngrößenskala und teilen unverfestigtes Sediment in drei Fraktionen ein: Kies (>2 mm Durchmesser), Sand (0,06 bis 2 mm Durchmesser) und Ton (60 μm Durchmesser). Ton wird weiter in Schluff (60 bis 4 μm Durchmesser) und Ton (4 μm Durchmesser) unterteilt. Die Klassifizierung klastischer Sedimentgesteine ​​folgt diesem Schema: Konglomerate und Brekzien bestehen hauptsächlich aus Kies, Sandsteine ​​hauptsächlich aus Sand und Tonsteine ​​hauptsächlich aus Ton. Diese dreiteilige Unterteilung findet sich auch in den Hauptkategorien Rudite , Arenite und Lutite in älterer Literatur wieder.

Die Unterteilung dieser drei Hauptkategorien basiert auf Unterschieden in der Klastenform (Konglomerate und Brekzien), der Zusammensetzung (Sandsteine) oder der Korngröße bzw. Textur (Tonsteine).

Brekzien bestehen überwiegend aus kantigem Kies in einer Grundmasse (Matrix) ^{[ 3 ]} , während Konglomerate überwiegend aus gerundetem Kies bestehen.

Die Klassifizierungssysteme für Sandsteine ​​variieren stark, aber die meisten Geologen haben das Dott-System übernommen, ^{[ 4 ]} das die relative Häufigkeit von Quarz-, Feldspat- und Gesteinsgerüstkörnern sowie die Häufigkeit einer schlammigen Matrix zwischen den größeren Körnern berücksichtigt.

Zusammensetzung der Gerüstkörner

Das relative Vorkommen von sandkorngroßen Gerüstkörnern bestimmt den ersten Teil des Namens eines Sandsteins. Die Benennung richtet sich nach dem Überwiegen der drei häufigsten Bestandteile: Quarz, Feldspat oder Gesteinsfragmente, die von anderen Gesteinen stammen. Alle anderen Mineralien gelten als Akzessorien und werden unabhängig von ihrer Häufigkeit bei der Benennung des Gesteins nicht berücksichtigt.

• Quarzsandsteine ​​enthalten mehr als 90 % Quarzkörner.
• Feldspathaltige Sandsteine ​​enthalten weniger als 90 % Quarzkörner und mehr Feldspatkörner als Gesteinskörner.
• Lithische Sandsteine ​​enthalten weniger als 90 % Quarzkörner und mehr Gesteinskörner als Feldspatkörner.

Reichlich vorhandenes schlammiges Matrixmaterial zwischen den Sandkörnern

Bei der Ablagerung von sandkorngroßen Partikeln bleibt der Raum zwischen den Körnern entweder offen oder wird mit Schlamm (Schluff- und/oder Tonpartikeln) gefüllt.

• „Saubere“ Sandsteine ​​mit offenem Porenraum (der später mit Matrixmaterial gefüllt werden kann) werden als Arenite bezeichnet.
• Schlammige Sandsteine ​​mit einem hohen Anteil (>10%) an schlammiger Matrix werden als Wacken bezeichnet.

Anhand der Beschreibungen der Kornzusammensetzung (quarz-, feldspat- und lithisch-) und des Matrixanteils (Wacke oder Arenit) lassen sich sechs Sandsteinbezeichnungen unterscheiden. Beispielsweise bestünde ein Quarzarenit überwiegend (>90 %) aus Quarzkörnern und enthielte wenig bis gar keine tonige Matrix zwischen den Körnern, während ein lithischer Wacke reichlich Gesteinskörner und reichlich tonige Matrix aufwiese usw.

Obwohl das Dott-Klassifikationsschema ^{[ 4 ]} von Sedimentologen weit verbreitet ist, werden von Nicht-Fachleuten und in der populären Literatur immer noch häufig gebräuchliche Namen wie Grauwacke , Arkose und Quarzsandstein verwendet.

Tonsteine ​​sind Sedimentgesteine, die zu mindestens 50 % aus schluff- und tonkorngroßen Partikeln bestehen. Diese relativ feinkörnigen Partikel werden üblicherweise durch turbulente Strömungen in Wasser oder Luft transportiert und lagern sich ab, wenn sich die Strömung beruhigt und die Partikel sich absetzen .

Die meisten Autoren verwenden heutzutage den Begriff „Tonstein“ für alle Gesteine, die überwiegend aus Ton bestehen. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} Tonsteine ​​lassen sich in Siltsteine, die überwiegend aus schluffgroßen Partikeln bestehen, Tonsteine ​​mit einem annähernd gleichen Anteil an schluff- und tongroßen Partikeln sowie Tonsteine, die hauptsächlich aus tongroßen Partikeln bestehen, unterteilen. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Die meisten Autoren verwenden „ Schiefer “ als Bezeichnung für spaltbaren Tonstein (unabhängig von der Korngröße), obwohl in älterer Literatur „Schiefer“ teilweise synonym mit Tonstein verwendet wird.

Biochemische Sedimentgesteine ​​entstehen, wenn Organismen im Luft- oder Wasser gelöste Stoffe zum Aufbau ihres Gewebes verwenden. Beispiele hierfür sind:

• Die meisten Kalksteinarten entstehen aus den kalkhaltigen Skeletten von Organismen wie Korallen , Weichtieren und Foraminiferen .
• Kohle entsteht aus Vegetation, die Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufgenommen und mit anderen Elementen zu ihrem Gewebe verbunden hat. Diese Vegetation wird durch darüber liegende Sedimente verdichtet und unterliegt einer chemischen Umwandlung. ^{[ 3 ]}
• Hornsteinablagerungen entstanden durch die Ansammlung von Kieselskeletten mikroskopischer Organismen wie Radiolarien und Kieselalgen .

Chemische Sedimentgesteine ​​entstehen, wenn mineralische Bestandteile in Lösung übersättigt werden und anorganisch ausfallen . ^{[ 9 ]} Zu den häufigsten chemischen Sedimentgesteinen gehören oolithischer Kalkstein und Gesteine, die aus Evaporitmineralien wie Halit (Steinsalz), Sylvin , Baryt und Gips bestehen .

Diese vierte, sonstige Kategorie umfasst vulkanische Tuffe und vulkanische Brekzien, die durch Ablagerung und spätere Zementierung von Lavafragmenten entstanden sind, die von Vulkanen ausgestoßen wurden, sowie Impaktbrekzien, die nach Impaktereignissen entstanden sind .

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  Sedimentgesteine ​​auf dem Mars, untersucht vom Marsrover Curiosity der NASA
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  Steil einfallende Sedimentgesteinsschichten entlang der Chalous-Straße im Norden Irans
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  Stratifizierte Überreste des Schlackenkegels von Puʻu Mahana

Alternativ können Sedimentgesteine ​​anhand ihrer Mineralogie in Zusammensetzungsgruppen unterteilt werden:

• Siliziklastische Sedimentgesteine ​​bestehen überwiegend aus Silikatmineralen . Das Sediment dieser Gesteine ​​wurde als Geschiebe , Schwebstoff oder durch Sedimentgravitationsströme transportiert . Siliziklastische Sedimentgesteine ​​werden in Konglomerate und Brekzien , Sandsteine ​​und Tonsteine ​​unterteilt .
• Karbonatische Sedimentgesteine ​​bestehen aus Kalzit (rhomboedrisches CaCO₃) .₃), Aragonit (orthorhombisches CaCO₃)₃), Dolomit ( CaMg(CO₃)₂) und andere Karbonatminerale auf Basis des CO²⁻ ₃Ion. Gängige Beispiele sind Kalkstein und das Gestein Dolomit .
• Evaporitische Sedimentgesteine ​​bestehen aus Mineralien, die durch die Verdunstung von Wasser entstanden sind. Die häufigsten Evaporitminerale sind Karbonate (Kalzit und andere auf CO₂- Basis).²⁻ ₃), Chloride (Halit und andere, die auf Cl aufgebaut sind)⁻) und Sulfate ( Gips und andere auf SO₂ basierende Verbindungen).²⁻ ₄Evaporitgesteine ​​enthalten häufig reichlich Halit (Steinsalz), Gips und Anhydrit .
• Organisch reiche Sedimentgesteine ​​enthalten erhebliche Mengen an organischem Material, im Allgemeinen mehr als 3 % organischen Kohlenstoffs . Gängige Beispiele sind Kohle , Ölschiefer sowie Muttergesteine ​​für Erdöl und Erdgas.
• Kieselsäurehaltige Sedimentgesteine ​​bestehen fast vollständig aus Siliziumdioxid ( SiO₂).₂), typischerweise als Hornstein , Opal , Chalcedon oder in anderen mikrokristallinen Formen.
• Eisenreiche Sedimentgesteine ​​bestehen zu mehr als 15 % aus Eisen; die häufigsten Formen sind gebänderte Eisenformationen und Eisensteine . ^{[ 6 ]}
• Phosphathaltige Sedimentgesteine ​​bestehen aus Phosphatmineralien und enthalten mehr als 6,5 % Phosphor ; Beispiele hierfür sind Phosphatknollen , Knochenlagerstätten und phosphathaltige Tonsteine. ^{[ 7 ]}

Sedimentgesteine ​​entstehen, wenn Sedimente aus Luft, Eis, Wind, Schwerkraft oder Wasserströmen, die die Partikel in Suspension mitführen, abgelagert werden . Diese Sedimente bilden sich häufig, wenn Verwitterung und Erosion Gestein in einem Quellgebiet zu losem Material zersetzen. Dieses Material wird dann vom Quellgebiet zum Ablagerungsgebiet transportiert . Die Art des transportierten Sediments hängt von der Geologie des Hinterlandes (des Quellgebiets des Sediments) ab. Einige Sedimentgesteine, wie beispielsweise Evaporite , bestehen jedoch aus Material, das sich am Ablagerungsort bildet. Die Beschaffenheit eines Sedimentgesteins hängt daher nicht nur vom Sedimentangebot, sondern auch vom Ablagerungsmilieu ab , in dem es entstanden ist.

As sediments accumulate in a depositional environment, older sediments are buried by younger sediments, and they undergo diagenesis. Diagenesis includes all the chemical, physical, and biological changes, exclusive of surface weathering, undergone by a sediment after its initial deposition. This includes compaction and lithification of the sediments.^[10] Early stages of diagenesis, described as eogenesis, take place at shallow depths (a few tens of meters) and is characterized by bioturbation and mineralogical changes in the sediments, with only slight compaction.^[11] The red hematite that gives red bed sandstones their color is likely formed during eogenesis.^[12][10] Some biochemical processes, like the activity of bacteria, can affect minerals in a rock and are therefore seen as part of diagenesis.^[13] Another example of sedimentary diagenesis is the dolomitzation of rocks such as limestone.^[14]

Mit zunehmender Versenkung findet Mesogenese statt, in deren Verlauf die Kompaktion und Lithifizierung größtenteils erfolgen. Die Kompaktion entsteht durch den steigenden Auflastdruck (lithostatischen Druck) der darüber liegenden Sedimente. Die Sedimentkörner ordnen sich kompakter an, Körner duktiler Minerale (wie Glimmer ) werden deformiert, und der Porenraum verringert sich. Sedimente sind typischerweise bei ihrer Ablagerung mit Grund- oder Meerwasser gesättigt, und mit der Verringerung des Porenraums wird ein Großteil dieser Porenflüssigkeiten verdrängt. Zusätzlich zu dieser physikalischen Kompaktion kann chemische Kompaktion durch Drucklösung erfolgen . Die Kontaktpunkte zwischen den Körnern stehen unter der größten Spannung, und das beanspruchte Mineral ist löslicher als der Rest des Korns. Dadurch lösen sich die Kontaktpunkte auf, wodurch die Körner enger zusammenrücken können. ^{[ 10 ]} Der erhöhte Druck und die erhöhte Temperatur stimulieren weitere chemische Reaktionen, wie beispielsweise die Umwandlung von organischem Material in Braunkohle . ^{[ 15 ]}

Die Lithifizierung folgt unmittelbar auf die Kompaktierung, da die erhöhten Temperaturen in der Tiefe die Ausfällung von Zement beschleunigen, der die Körner zusammenhält. Drucklösung trägt zu diesem Zementierungsprozess bei , da das aus den beanspruchten Kontaktpunkten gelöste Mineral in den unbeanspruchten Porenräumen wieder abgelagert wird. Dies reduziert die Porosität weiter und macht das Gestein kompakter und fester . ^{[ 10 ]}

Die Freilegung von vergrabenem Sedimentgestein geht mit der Telogenese einher , dem dritten und letzten Stadium der Diagenese. ^{[ 11 ]} Mit abnehmender Versenkungstiefe durch Erosion führt die erneute Exposition gegenüber meteorischem Wasser zu weiteren Veränderungen des Sedimentgesteins, wie beispielsweise der Auswaschung eines Teils des Zements, wodurch sekundäre Porosität entsteht . ^{[ 10 ]}

Bei ausreichend hoher Temperatur und ausreichend hohem Druck geht die Diagenese in die Metamorphose über , den Prozess, der metamorphes Gestein bildet . ^{[ 16 ]}

Die Farbe von Sedimentgesteinen wird oft hauptsächlich durch Eisen bestimmt , ein Element mit zwei Hauptoxiden: Eisen(II)-oxid und Eisen(III)-oxid . Eisen(II)-oxid (FeO) bildet sich nur unter sauerstoffarmen ( anoxischen ) Bedingungen und verleiht dem Gestein eine graue oder grünliche Farbe. Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃ _{) findet} sich in sauerstoffreicher Umgebung häufig in Form des Minerals Hämatit und verleiht dem Gestein eine rötliche bis bräunliche Farbe. In ariden Kontinentalklimaten stehen Gesteine ​​in direktem Kontakt mit der Atmosphäre, und Oxidation ist ein wichtiger Prozess, der dem Gestein eine rote oder orange Farbe verleiht. Mächtige Abfolgen roter Sedimentgesteine, die in ariden Klimaten entstanden sind, werden als Rotsedimente bezeichnet . Eine rote Farbe bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, dass das Gestein in einem kontinentalen Milieu oder in einem ariden Klima entstanden ist. ^{[ 17 ]}

Organisches Material kann Gesteine ​​schwarz oder grau färben. Es entsteht aus abgestorbenen Organismen, hauptsächlich Pflanzen. Normalerweise wird es durch Oxidation oder Bakterien zersetzt . Unter sauerstoffarmen Bedingungen kann es jedoch nicht abgebaut werden und hinterlässt ein dunkles, organisch reiches Sediment. Dies kann beispielsweise am Grund von Tiefsee- und Seegebieten vorkommen. In solchen Umgebungen findet kaum Wasseraustausch statt; daher gelangt kein Sauerstoff aus dem Oberflächenwasser in tiefere Schichten, und das abgelagerte Sediment besteht in der Regel aus feinem, dunklem Ton. Dunkle, organisch reiche Gesteine ​​sind daher oft Schiefer. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

Die Größe , Form und Ausrichtung der Klasten (der ursprünglichen Gesteinsfragmente) in einem Sediment wird als dessen Textur bezeichnet . Die Textur ist eine kleinräumige Eigenschaft eines Gesteins, bestimmt aber viele seiner großräumigen Eigenschaften, wie beispielsweise die Dichte , Porosität oder Permeabilität . ^{[ 19 ]}

Die dreidimensionale Ausrichtung der Gesteinsfragmente wird als Gefüge des Gesteins bezeichnet. Größe und Form der Fragmente ermöglichen die Bestimmung von Geschwindigkeit und Richtung der Strömung im Sedimentationsmilieu, die die Fragmente von ihrem Ursprungsort transportiert hat. Feiner, kalkhaltiger Schlamm setzt sich nur in ruhigem Wasser ab, während Kies und größere Fragmente nur durch schnell fließendes Wasser transportiert werden. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Die Korngröße eines Gesteins wird üblicherweise mit der Wentworth-Skala angegeben, obwohl auch alternative Skalen verwendet werden. Die Korngröße kann als Durchmesser oder Volumen angegeben werden und ist immer ein Mittelwert, da ein Gestein aus Fragmenten unterschiedlicher Größe besteht. Die statistische Verteilung der Korngrößen ist für verschiedene Gesteinsarten unterschiedlich und wird durch die sogenannte Sortierung des Gesteins beschrieben. Sind alle Fragmente annähernd gleich groß, spricht man von einem gut sortierten Gestein; weist es eine große Streuung der Korngrößen auf, spricht man von einem schlecht sortierten Gestein. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

Die Form der Gesteinsfragmente kann Aufschluss über die Entstehung des Gesteins geben. So kann beispielsweise Coquina , ein Gestein aus Bruchstücken von Muschelschalen, nur in energiereichem Wasser entstehen. Die Form eines Gesteinsfragments lässt sich anhand von vier Parametern beschreiben: ^{[ 24 ] [ 25 ]}

• Die Oberflächentextur beschreibt das Ausmaß der kleinskaligen Reliefstruktur auf der Oberfläche eines Korns, die zu gering ist, um die Gesamtform zu beeinflussen. Beispielsweise sind mattierte Körner , die mit kleinskaligen Brüchen bedeckt sind, charakteristisch für äolische Sandsteine. ^{[ 26 ]}
• Die Rundung beschreibt die allgemeine Glätte der Form eines Holzmaserholzes.
• Die Sphärizität beschreibt den Grad, in dem sich das Korn einer Kugel annähert .
• Die Kornform beschreibt die dreidimensionale Gestalt des Korns.

Chemische Sedimentgesteine ​​weisen ein nicht-klastisches Gefüge auf und bestehen vollständig aus Kristallen. Zur Beschreibung eines solchen Gefüges sind lediglich die durchschnittliche Kristallgröße und die Kristallstruktur erforderlich.

Die meisten Sedimentgesteine ​​enthalten entweder Quarz ( siliziklastische Gesteine) oder Kalzit ( Karbonatgesteine ). Im Gegensatz zu magmatischen und metamorphen Gesteinen weisen Sedimentgesteine ​​üblicherweise nur wenige verschiedene Hauptminerale auf. Die Entstehung der Minerale in Sedimentgesteinen ist jedoch oft komplexer als in magmatischen Gesteinen. Minerale in Sedimentgesteinen können bereits in den ursprünglichen Sedimenten vorhanden gewesen sein oder sich durch Ausfällung während der Diagenese gebildet haben. Im zweiten Fall kann ein Mineralpräzipitat über einer älteren Zementschicht gewachsen sein. ^{[ 27 ]} Eine komplexe diagenetische Geschichte lässt sich mithilfe der optischen Mineralogie und eines petrographischen Mikroskops rekonstruieren .

Karbonatgesteine ​​bestehen überwiegend aus Karbonatmineralen wie Kalzit, Aragonit oder Dolomit . Sowohl der Zement als auch die Klasten (einschließlich Fossilien und Ooide ) eines karbonatischen Sedimentgesteins bestehen üblicherweise aus Karbonatmineralen. Die Mineralogie eines klastischen Gesteins wird durch das vom Liefergebiet stammende Material, die Art seines Transports zum Ablagerungsort und die Stabilität des jeweiligen Minerals bestimmt.

Die Verwitterungsbeständigkeit gesteinsbildender Minerale wird durch die Goldich-Reihe beschrieben . Quarz ist in dieser Reihe das stabilste Mineral, gefolgt von Feldspat , Glimmer und schließlich anderen, weniger stabilen Mineralen, die nur bei geringer Verwitterung vorhanden sind. ^{[ 28 ]} Das Ausmaß der Verwitterung hängt hauptsächlich von der Entfernung zum Herkunftsgebiet, dem lokalen Klima und der Transportzeit des Sediments bis zu seinem Ablagerungsort ab. In den meisten Sedimentgesteinen sind Glimmer, Feldspat und weniger stabile Minerale zu Tonmineralen wie Kaolinit , Illit oder Smektit verwittert .

Von den drei Hauptgesteinsarten kommen Fossilien am häufigsten in Sedimentgesteinen vor. Im Gegensatz zu den meisten magmatischen und metamorphen Gesteinen entstehen Sedimentgesteine ​​unter Temperaturen und Drücken, die Fossilienreste nicht zerstören. Oft sind diese Fossilien nur unter Vergrößerung sichtbar .

Tote Organismen werden in der Natur normalerweise schnell von Aasfressern , Bakterien , Verrottung und Erosion abgebaut. Unter außergewöhnlichen Umständen können diese natürlichen Prozesse jedoch nicht stattfinden, was zur Fossilisation führt. Die Wahrscheinlichkeit einer Fossilisation ist höher bei hoher Sedimentationsrate (sodass ein Kadaver schnell begraben wird), in sauerstoffarmen Umgebungen (wo wenig Bakterienaktivität herrscht) oder wenn der Organismus ein besonders hartes Skelett besaß. Größere, gut erhaltene Fossilien sind relativ selten.

Fossilien können sowohl direkte Überreste oder Abdrücke von Organismen als auch deren Skelette sein. Am häufigsten bleiben die härteren Teile von Organismen erhalten, wie Knochen, Schalen und das Holzgewebe von Pflanzen. Weichgewebe wird deutlich seltener fossilisiert, und die Erhaltung von Weichgewebe von Tieren, die älter als 40 Millionen Jahre sind, ist sehr selten. ^{[ 29 ]} Abdrücke von Organismen, die entstanden, als sie noch lebten, werden als Spurenfossilien bezeichnet ; Beispiele hierfür sind Höhlen , Fußabdrücke usw.

Als Bestandteil eines Sedimentgesteins unterliegen Fossilien denselben diagenetischen Prozessen wie das Wirtsgestein. Beispielsweise kann sich eine aus Kalzit bestehende Schale auflösen, während ein Zement aus Kieselsäure den Hohlraum ausfüllt. Ebenso können sich ausfällende Mineralien in Hohlräumen ansammeln, die zuvor von Blutgefäßen , Gefäßgewebe oder anderem Weichgewebe eingenommen wurden. Dadurch bleibt die Form des Organismus erhalten, während sich die chemische Zusammensetzung verändert – ein Prozess, der als Permineralisation bezeichnet wird . ^{[ 30 ] [ 31 ]} Die häufigsten an der Permineralisation beteiligten Mineralien sind verschiedene Formen von amorphem Siliziumdioxid ( Chalcedon , Feuerstein , Hornstein ), Karbonate (insbesondere Kalzit) und Pyrit .

Unter hohem Druck und hoher Temperatur durchläuft das organische Material eines toten Organismus chemische Reaktionen, bei denen flüchtige Bestandteile wie Wasser und Kohlendioxid freigesetzt werden. Das Fossil besteht schließlich aus einer dünnen Schicht reinen Kohlenstoffs oder seiner mineralisierten Form, Graphit . Diese Form der Fossilisation wird als Karbonisierung bezeichnet . Sie ist besonders wichtig für Pflanzenfossilien. ^{[ 32 ]} Derselbe Prozess ist auch für die Entstehung fossiler Brennstoffe wie Braunkohle oder Steinkohle verantwortlich.

Strukturen in Sedimentgesteinen lassen sich in Primärstrukturen (die während der Ablagerung entstanden sind) und Sekundärstrukturen (die nach der Ablagerung entstanden sind) unterteilen. Im Gegensatz zu Texturen sind Strukturen stets großflächige Merkmale, die sich gut im Gelände untersuchen lassen. Sedimentstrukturen geben Aufschluss über das Ablagerungsmilieu und können Aufschluss darüber geben, welche Seite ursprünglich nach oben zeigte, wenn tektonische Prozesse Sedimentschichten gekippt oder umgestürzt haben.

Sedimentgesteine ​​lagern sich in Schichten ab, die als Bänke oder Straten bezeichnet werden . Eine Schicht ist definiert als eine Gesteinsschicht mit einheitlicher Lithologie und Textur. Schichten entstehen durch die Ablagerung von Sedimentschichten übereinander. Die für Sedimentgesteine ​​charakteristische Schichtfolge wird als Schichtung bezeichnet. ^{[ 33 ] [ 34 ]} Einzelne Schichten können einige Zentimeter bis mehrere Meter dick sein. Feinere, weniger ausgeprägte Schichten werden Laminae genannt, und die Struktur, die eine Lamina im Gestein bildet, wird als Laminierung bezeichnet . Laminae sind in der Regel weniger als einige Zentimeter dick. ^{[ 35 ]} Obwohl Schichtung und Laminierung oft ursprünglich horizontal verlaufen, ist dies nicht immer der Fall. In manchen Umgebungen werden Schichten in einem (meist kleinen) Winkel abgelagert. Manchmal existieren mehrere Schichtensätze mit unterschiedlicher Orientierung im selben Gestein, eine Struktur, die als Schrägschichtung bezeichnet wird . ^{[ 36 ]} Schrägschichtung ist charakteristisch für die Ablagerung durch ein fließendes Medium (Wind oder Wasser).

Das Gegenteil von Schrägschichtung ist Parallelschichtung, bei der alle Sedimentschichten parallel verlaufen. ^{[ 37 ]} Unterschiede in der Schichtung entstehen im Allgemeinen durch zyklische Veränderungen im Sedimenteintrag, beispielsweise durch saisonale Schwankungen von Niederschlag, Temperatur oder biochemischer Aktivität. Schichten, die saisonale Veränderungen repräsentieren (ähnlich wie Baumringe ), werden als Warven bezeichnet . Jedes Sedimentgestein, das aus Millimeter- oder feineren Schichten besteht, kann allgemein als Laminit bezeichnet werden . Weisen Sedimentgesteine ​​keinerlei Schichtung auf, spricht man von massiver Schichtung.

Gradierte Schichtung ist eine Struktur, bei der Schichten mit kleinerer Korngröße über Schichten mit größerer Korngröße liegen. Diese Struktur entsteht, wenn schnell fließendes Wasser zum Stillstand kommt. Größere, schwerere Gesteinsfragmente in Suspension setzen sich zuerst ab, dann kleinere. Obwohl gradierte Schichtung in vielen verschiedenen Umgebungen entstehen kann, ist sie charakteristisch für Trübeströme . ^{[ 38 ]}

Die Oberfläche eines bestimmten Sedimentbetts, die sogenannte Bettform , kann ebenfalls Aufschluss über ein bestimmtes Ablagerungsmilieu geben. Beispiele für Bettformen sind Dünen und Rippelmarken . Sohlenmarkierungen, wie Werkzeugspuren und Rillenabdrücke, sind in eine Oberfläche eingegrabene Rillen, die durch erneute Sedimentation erhalten bleiben. Diese Strukturen sind oft länglich und können zur Bestimmung der Fließrichtung während der Ablagerung herangezogen werden. ^{[ 39 ] [ 40 ]}

Auch in fließenden Gewässern bilden sich Wellenmarken. Diese können symmetrisch oder asymmetrisch sein. Asymmetrische Wellenmarken entstehen in Umgebungen mit einseitiger Strömung, wie beispielsweise Flüssen. Die längere Flanke dieser Wellenmarken liegt stromaufwärts. ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]} Symmetrische Wellenmarken treten in Umgebungen mit gegenläufiger Strömung auf, wie beispielsweise in Wattgebieten.

Trockenrisse sind eine durch die Austrocknung von Sedimenten entstehende Bodenform, die gelegentlich über die Wasseroberfläche hinausragt. Solche Strukturen finden sich häufig in Wattgebieten oder an Sandbänken entlang von Flüssen.

Sekundäre Sedimentstrukturen sind solche, die sich nach der Ablagerung bilden. Sie entstehen durch chemische, physikalische und biologische Prozesse innerhalb des Sediments. Sie können Hinweise auf die Umstände nach der Ablagerung geben und teilweise als Orientierungshilfe dienen .

Organische Materialien in Sedimenten können mehr Spuren hinterlassen als nur Fossilien. Erhaltene Fährten und Gänge sind Beispiele für Spurenfossilien (auch Ichnofossilien genannt). ^{[ 44 ]} Solche Spuren sind relativ selten. Die meisten Spurenfossilien sind Gänge von Weichtieren oder Gliederfüßern . Diese Wühltätigkeit wird von Sedimentologen als Bioturbation bezeichnet . Sie kann ein wertvoller Indikator für die biologische und ökologische Umwelt sein, die nach der Ablagerung des Sediments herrschte. Andererseits kann die Wühltätigkeit von Organismen andere (primäre) Strukturen im Sediment zerstören, was eine Rekonstruktion erschwert.

Sekundärstrukturen können auch durch Diagenese oder Bodenbildung ( Pedogenese ) entstehen , wenn Sedimente über den Wasserspiegel hinaus freigelegt werden. Ein Beispiel für eine diagenetische Struktur, die häufig in Karbonatgesteinen vorkommt, ist der Stylolith . ^{[ 45 ]} Stylolithen sind unregelmäßige Flächen, an denen sich Material in den Porenflüssigkeiten des Gesteins gelöst hat. Dies kann zur Ausfällung bestimmter chemischer Verbindungen führen, die das Gestein färben und verfärben, oder zur Bildung von Konkretionen . Konkretionen sind annähernd konzentrische Körper mit einer anderen Zusammensetzung als das Wirtsgestein. Ihre Entstehung kann auf lokale Ausfällungen aufgrund geringfügiger Unterschiede in der Zusammensetzung oder Porosität des Wirtsgesteins zurückzuführen sein, beispielsweise um Fossilien herum, in Erdhöhlen oder um Pflanzenwurzeln. ^{[ 46 ]} In Karbonatgesteinen wie Kalkstein oder Kreide sind Hornstein- oder Feuersteinkonkretionen häufig, während terrestrische Sandsteine ​​mitunter Eisenkonkretionen enthalten . Kalzitkonkretionen in Ton, die eckige Hohlräume oder Risse aufweisen, werden als Septarienkonkretionen bezeichnet .

Nach der Ablagerung können physikalische Prozesse das Sediment verformen und so eine dritte Klasse sekundärer Strukturen erzeugen. Dichteunterschiede zwischen verschiedenen Sedimentschichten, beispielsweise zwischen Sand und Ton, können zu Flammenstrukturen oder Lastabdrücken führen , die durch invertierten Diapirismus entstehen . ^{[ 47 ]} Solange das klastische Gestein noch flüssig ist, kann Diapirismus dazu führen, dass eine dichtere obere Schicht in eine tiefer liegende absinkt. Dichteunterschiede können auftreten oder verstärkt werden, wenn eine der Lithologien dehydriert. Ton lässt sich durch Dehydratation leicht komprimieren, während Sand sein Volumen beibehält und relativ weniger dicht wird. Überschreitet der Porenflüssigkeitsdruck in einer Sandschicht hingegen einen kritischen Wert, kann der Sand durch darüber liegende Tonschichten brechen und hindurchfließen, wodurch diskordante Körper aus Sedimentgestein, sogenannte Sedimentgänge, entstehen . Derselbe Prozess kann an der Oberfläche Schlammvulkane bilden, wo der Sand durch die oberen Schichten gebrochen ist.

Sedimentäre Gänge können sich auch in kalten Klimazonen bilden, in denen der Boden einen Großteil des Jahres dauerhaft gefroren ist. Durch Frostverwitterung können Risse im Boden entstehen, die sich mit Geröll von oben füllen. Solche Strukturen können sowohl als Klimaindikatoren als auch als Aufstiegshilfen dienen. ^{[ 48 ]}

Density contrasts can also cause small-scale faulting, even while sedimentation progresses (synchronous-sedimentary faulting).^[49] Such faulting can also occur when large masses of non-lithified sediment are deposited on a slope, such as at the front side of a delta or the continental slope. Instabilities in such sediments can result in the deposited material to slump, producing fissures and folding. The resulting structures in the rock are syn-sedimentary folds and faults, which can be difficult to distinguish from folds and faults formed by tectonic forces acting on lithified rocks.

The setting in which a sedimentary rock forms is called the depositional environment. Every environment has a characteristic combination of geologic processes, and circumstances. The type of sediment that is deposited is not only dependent on the sediment that is transported to a place (provenance), but also on the environment itself.^[50]

Ein marines Milieu bedeutet, dass das Gestein in einem Meer oder Ozean entstanden ist . Oft wird zwischen tiefen und flachen Meeresmilieus unterschieden. Tiefsee bezeichnet in der Regel Gebiete mehr als 200 m unter der Wasseroberfläche (einschließlich der Tiefseeebene ). Flache Meeresmilieus liegen in Küstennähe und können sich bis zum Kontinentalschelf erstrecken . Die Wasserbewegungen in solchen Milieus weisen im Allgemeinen eine höhere Energie auf als in tiefen, da die Wellenaktivität mit zunehmender Tiefe abnimmt. Dies bedeutet, dass gröbere Sedimentpartikel transportiert werden können und das abgelagerte Sediment gröber sein kann als in tieferen Milieus. Wenn das Sediment vom Kontinent transportiert wird, lagert sich ein Wechselspiel aus Sand , Ton und Schluff ab. Ist der Kontinent weit entfernt, kann die Menge des abgelagerten Sediments gering sein, und biochemische Prozesse bestimmen die Art des entstehenden Gesteins. Insbesondere in warmen Klimazonen kommt es in flachen Meeresmilieus weit vor der Küste hauptsächlich zur Ablagerung von Karbonatgesteinen. Das flache, warme Wasser bietet einen idealen Lebensraum für viele kleine Organismen, die Karbonatskelette bilden. Wenn diese Organismen sterben, sinken ihre Skelette auf den Meeresgrund und bilden eine dicke Schicht aus kalkhaltigem Schlamm, der sich zu Kalkstein verfestigen kann. Warme, flache Meeresumgebungen bieten zudem ideale Bedingungen für Korallenriffe , deren Sediment hauptsächlich aus den kalkhaltigen Skeletten größerer Organismen besteht. ^{[ 51 ]}

In der Tiefsee ist die Strömung am Meeresboden schwach. Nur feine Partikel können dorthin transportiert werden. Typischerweise lagern sich am Meeresboden feine Tone oder kleine Skelette von Mikroorganismen ab. In 4 km Tiefe steigt die Löslichkeit von Karbonaten sprunghaft an (diese Tiefenzone wird Lysokline genannt ) . Kalkhaltige Sedimente, die unterhalb der Lysokline absinken, lösen sich auf; daher kann sich unterhalb dieser Tiefe kein Kalkstein mehr bilden. Skelette von Mikroorganismen aus Kieselsäure (wie z. B. Radiolarien ) sind weniger löslich und werden dennoch abgelagert. Ein Beispiel für ein Gestein aus Kieselsäureskeletten ist Radiolarit . Bei geringer Neigung des Meeresbodens, beispielsweise an Kontinentalhängen , kann die Sedimentdecke instabil werden und Trübeströme verursachen . Trübeströme sind plötzliche Störungen der normalerweise ruhigen Tiefseeumgebung und können die nahezu sofortige Ablagerung großer Mengen an Sedimenten wie Sand und Schluff zur Folge haben. Die durch einen Trübestrom entstandene Gesteinsfolge wird als Turbidit bezeichnet . ^{[ 52 ]}

Die Küste ist ein von Wellenbewegungen geprägter Lebensraum. An Stränden lagern sich überwiegend dichtere Sedimente wie Sand oder Kies ab, oft vermischt mit Muschelfragmenten, während Schluff und Ton in der Schwebe gehalten werden. Wattflächen und Sandbänke trocknen zeitweise durch die Gezeiten aus. Sie werden häufig von Erosionsrinnen durchzogen , wo die Strömung stark ist und die Korngröße der abgelagerten Sedimente größer ist. An den Mündungen von Flüssen in Gewässer, sei es an Meeres- oder Seeküsten, können Deltas entstehen. Dabei handelt es sich um große Ansammlungen von Sedimenten, die vom Festland vor die Flussmündung transportiert wurden. Deltas bestehen überwiegend aus klastischen (und weniger aus chemischen) Sedimenten.

Ein kontinentales Sedimentationsmilieu ist ein Milieu im Inneren eines Kontinents. Beispiele hierfür sind Lagunen , Seen, Sümpfe , Auen und Schwemmfächer . Im ruhigen Wasser von Sümpfen, Seen und Lagunen lagert sich feines Sediment ab, vermischt mit organischem Material von abgestorbenen Pflanzen und Tieren. In Flüssen ist die Energie des Wassers wesentlich größer und kann schwereres klastisches Material transportieren. Neben dem Transport durch Wasser kann Sediment auch durch Wind oder Gletscher verfrachtet werden. Vom Wind transportiertes Sediment wird als äolisches Sediment bezeichnet und ist fast immer sehr gut sortiert , während vom Gletscher transportiertes Sediment als Geschiebemergel bezeichnet wird und sich durch eine sehr schlechte Sortierung auszeichnet. ^{[ 53 ]}

Äolische Ablagerungen können sehr eindrucksvoll sein. Das Ablagerungsmilieu der Touchet-Formation im Nordwesten der Vereinigten Staaten war durch zwischenzeitliche Trockenperioden gekennzeichnet, die zur Bildung einer Reihe von Rhythmitschichten führten . Erosionsrisse wurden später mit Bodenschichten, insbesondere durch äolische Prozesse , aufgefüllt . Die aufgefüllten Abschnitte bildeten vertikale Einschlüsse in den horizontal abgelagerten Schichten und lieferten somit Hinweise auf die Abfolge der Ereignisse während der Ablagerung der 41 Schichten der Formation. ^{[ 54 ]}

Die Art des Gesteins, das sich in einem bestimmten Ablagerungsmilieu bildet, wird als Sedimentfazies bezeichnet . Sedimentäre Milieus liegen in der Regel in bestimmten natürlichen Abfolgen nebeneinander. Ein Strand, an dem Sand und Kies abgelagert werden, grenzt üblicherweise etwas weiter draußen an ein tieferes Meeresmilieu, in dem gleichzeitig feinere Sedimente abgelagert werden. Hinter dem Strand können sich Dünen (in denen vorwiegend gut sortierter Sand abgelagert wird) oder eine Lagune (in der feiner Ton und organisches Material abgelagert werden) befinden. Jedes Sedimentationsmilieu weist seine eigenen charakteristischen Ablagerungen auf. Wenn sich Sedimentschichten im Laufe der Zeit ablagern, kann sich das Milieu verändern, wodurch es an einer Stelle zu einem Fazieswechsel im Untergrund kommt. Folgt man hingegen einer Gesteinsschicht eines bestimmten Alters seitlich, so verändern sich schließlich die Lithologie (die Gesteinsart) und die Fazies. ^{[ 55 ]}

Fazies lassen sich auf verschiedene Weise unterscheiden: am häufigsten anhand der Lithologie (z. B. Kalkstein, Siltstein oder Sandstein) oder des Fossiliengehalts . Korallen beispielsweise leben nur in warmen und flachen Meeresumgebungen, weshalb Korallenfossilien typisch für flachmarine Fazies sind. Lithologisch bestimmte Fazies werden als Lithofazies bezeichnet ; fossilienbestimmte Fazies als Biofazies . ^{[ 56 ]}

Sedimentäre Ablagerungsräume können im Laufe der Zeit ihre geografische Lage verändern. Küstenlinien können sich in Richtung Meer verschieben, wenn der Meeresspiegel sinkt ( Regression ), wenn die Oberfläche aufgrund tektonischer Kräfte in der Erdkruste ansteigt ( Transgression ) oder wenn ein Fluss ein großes Delta bildet . Im Untergrund sind solche geografischen Verschiebungen vergangener Sedimentationsräume in Verschiebungen der Sedimentfazies aufgezeichnet. Dies bedeutet, dass sich Sedimentfazies entweder parallel oder senkrecht zu einer gedachten Gesteinsschicht mit einem bestimmten Alter verändern können – ein Phänomen, das durch das Walthersche Gesetz beschrieben wird . ^{[ 57 ]}

Die Situation, in der sich Küstenlinien in Richtung des Kontinents bewegen, wird als Transgression bezeichnet . Bei einer Transgression lagern sich tiefere marine Fazies über flachere Fazies ab; diese Abfolge wird als Onlap bezeichnet . Regression ist die Situation, in der sich eine Küstenlinie in Richtung des Meeres bewegt. Bei einer Regression lagern sich flachere Fazies über tieferen Fazies ab; diese Situation wird als Offlap bezeichnet . ^{[ 58 ]}

Die Fazies aller Gesteine ​​eines bestimmten Alters lassen sich auf einer Karte darstellen, um einen Überblick über die Paläogeographie zu erhalten . Eine Reihe von Karten für verschiedene Zeitalter ermöglicht Einblicke in die Entwicklung der regionalen Geographie.

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  Eine regressive Fazies, dargestellt in einer stratigraphischen Säule

Orte, an denen großflächige Sedimentation stattfindet, werden als Sedimentbecken bezeichnet . Die Menge an Sediment, die sich in einem Becken ablagern kann, hängt von dessen Tiefe, dem sogenannten Ablagerungsraum , ab . Tiefe, Form und Größe eines Beckens werden durch die Tektonik , also die Bewegungen innerhalb der Lithosphäre der Erde , bestimmt . Hebt sich die Lithosphäre ( tektonische Hebung ), erhebt sich das Land schließlich über den Meeresspiegel, und das Gebiet wird zur Quelle für neues Sediment, da Erosion Material abträgt. Senkt sich die Lithosphäre ab ( tektonische Senkung ), bildet sich ein Becken, in dem sich Sedimente ablagern.

Ein Beckentyp, der durch das Auseinanderdriften zweier Kontinentalteile entsteht, wird als Riftbecken bezeichnet . Riftbecken sind langgestreckte, schmale und tiefe Becken. Durch die divergente Bewegung wird die Lithosphäre gedehnt und ausgedünnt, sodass die heiße Asthenosphäre aufsteigt und das darüber liegende Riftbecken erwärmt. Neben kontinentalen Sedimenten besteht die Füllung von Riftbecken üblicherweise auch aus vulkanischen Ablagerungen . Mit der fortschreitenden Dehnung der Lithosphäre wächst das Becken, der Graben erweitert sich und das Meer kann eindringen und marine Ablagerungen bilden.

Wenn ein erhitztes und gedehntes Stück Lithosphäre wieder abkühlt, erhöht sich seine Dichte , was zu isostatischer Absenkung führt. Hält diese Absenkung lange genug an, entsteht ein sogenanntes Senkungsbecken . Beispiele für Senkungsbecken sind die Regionen entlang passiver Kontinentalränder , aber sie kommen auch im Inneren von Kontinenten vor. In Senkungsbecken reicht das zusätzliche Gewicht der neu abgelagerten Sedimente aus, um die Absenkung in einem Teufelskreis aufrechtzuerhalten . Die Gesamtmächtigkeit der Sedimentfüllung in einem Senkungsbecken kann daher 10 km überschreiten.

Ein dritter Beckentyp findet sich an konvergenten Plattengrenzen – Stellen, an denen eine tektonische Platte unter eine andere in die Asthenosphäre abtaucht. Die abtauchende Platte biegt sich und bildet vor der überfahrenden Platte ein Vorlandbecken – ein langgestrecktes, tiefes, asymmetrisches Becken. Vorlandbecken sind mit Tiefseeablagerungen und mächtigen Turbiditfolgen gefüllt. Diese Ablagerungen werden Flysch genannt . Kommt es durch die konvergente Bewegung der beiden Platten zu einer Kontinentalkollision , flacht das Becken ab und entwickelt sich zu einem Vorlandbecken . Gleichzeitig entsteht durch tektonische Hebung ein Gebirgszug in der überfahrenden Platte, von dem große Mengen an Material erodiert und in das Becken transportiert werden. Dieses Erosionsmaterial eines wachsenden Gebirgszuges wird Molasse genannt und weist entweder eine flachmarine oder eine kontinentale Fazies auf.

Gleichzeitig kann das zunehmende Gewicht des Gebirgszuges zu isostatischer Absenkung im Bereich der überschiebenden Platte auf der gegenüberliegenden Seite des Gebirgszuges führen. Der durch diese Absenkung entstehende Beckentyp wird als Backarc-Becken bezeichnet und ist üblicherweise mit flachmarinen Ablagerungen und Molasse gefüllt. ^{[ 59 ]}

In vielen Fällen weisen Fazieswechsel und andere lithologische Merkmale in Abfolgen von Sedimentgesteinen einen zyklischen Charakter auf. Dieser zyklische Charakter wird durch zyklische Veränderungen im Sedimentangebot und im Ablagerungsmilieu verursacht. Die meisten dieser zyklischen Veränderungen sind auf astronomische Zyklen zurückzuführen. Kurze astronomische Zyklen können beispielsweise der Unterschied zwischen den Gezeiten oder die Springflut alle zwei Wochen sein. Auf einer längeren Zeitskala werden zyklische Veränderungen des Klimas und des Meeresspiegels durch Milanković-Zyklen hervorgerufen : zyklische Veränderungen der Ausrichtung und/oder Position der Erdrotationsachse und ihrer Umlaufbahn um die Sonne. Es sind mehrere Milanković-Zyklen bekannt, die zwischen 10.000 und 200.000 Jahren andauern. ^{[ 60 ]}

Bereits relativ kleine Veränderungen der Erdachsenausrichtung oder der Jahreszeitenlänge können das Erdklima erheblich beeinflussen. Ein Beispiel hierfür sind die Eiszeiten der letzten 2,6 Millionen Jahre (das Quartär ), die vermutlich durch astronomische Zyklen verursacht wurden. ^{[ 61 ] [ 62 ]} Klimaveränderungen können den globalen Meeresspiegel (und damit den verfügbaren Ablagerungsraum in Sedimentbecken) sowie den Sedimenteintrag aus bestimmten Regionen beeinflussen. Letztendlich können kleine Veränderungen astronomischer Parameter große Veränderungen im Sedimentationsmilieu und der Sedimentation bewirken.

Die Sedimentationsrate variiert je nach Standort. In einem Wattkanal können sich innerhalb eines Tages mehrere Meter Sediment ablagern, während sich auf dem Tiefseeboden jährlich nur wenige Millimeter ansammeln. Man unterscheidet zwischen normaler Sedimentation und Sedimentation durch katastrophale Prozesse. Letztere Kategorie umfasst alle Arten plötzlicher, außergewöhnlicher Ereignisse wie Massenbewegungen , Felsstürze oder Überschwemmungen . Katastrophale Prozesse können die plötzliche Ablagerung großer Sedimentmengen auf einmal bewirken. In manchen Sedimentationsräumen wurde der größte Teil der gesamten Sedimentsäule durch katastrophale Prozesse gebildet, obwohl es sich in der Regel um ruhige Gebiete handelt. Andere Sedimentationsräume sind von normaler, kontinuierlicher Sedimentation geprägt. ^{[ 63 ]}

In vielen Fällen verläuft die Sedimentation langsam. In einer Wüste beispielsweise lagert der Wind stellenweise siliziklastisches Material (Sand oder Schluff) ab, oder katastrophale Überschwemmungen eines Wadis können zu plötzlichen Ablagerungen großer Mengen an Detritus führen. An den meisten Orten dominiert jedoch die äolische Erosion. Die Menge des entstehenden Sedimentgesteins hängt nicht nur von der Menge des zugeführten Materials ab, sondern auch von dessen Verfestigungsgrad. Die Erosion trägt den größten Teil des abgelagerten Sediments kurz nach der Ablagerung wieder ab. ^{[ 63 ]}

Sedimentgesteine ​​lagern sich in Schichten ab, die als Lagen oder Straten bezeichnet werden. Jede Schicht liegt horizontal über den älteren, und neue Schichten befinden sich über den älteren, wie es das Superpositionsprinzip besagt . In der Abfolge finden sich üblicherweise Lücken, sogenannte Diskordanzen . Diese markieren Perioden, in denen keine neuen Sedimente abgelagert wurden oder in denen ältere Sedimentschichten über den Meeresspiegel gehoben und abgetragen wurden. ^{[ 3 ] [ 64 ]}

Diskordanzen können anhand der Orientierung der Schichten auf beiden Seiten der Diskordanz klassifiziert werden: ^{[ 3 ] [ 65 ]}

• Winkeldiskordanz, wenn die älteren Schichten geneigt und erodiert sind, während die späteren Schichten horizontal liegen.
• Nichtkonformität liegt vor, wenn die älteren Schichten im Gegensatz zu den späteren Schichten keine Schichtung aufweisen, d. h. wenn es sich um magmatische oder metamorphe Gesteine ​​handelt.
• Diskordanz, wenn sowohl die älteren als auch die jüngeren Schichten parallel zueinander verlaufen.

Sedimentgesteine ​​enthalten wichtige Informationen über die Erdgeschichte . Sie bergen Fossilien, die erhaltenen Überreste urzeitlicher Pflanzen und Tiere . Kohle zählt zu den Sedimentgesteinen. Die Zusammensetzung der Sedimente gibt Aufschluss über das ursprüngliche Gestein. Unterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Schichten deuten auf Umweltveränderungen im Laufe der Zeit hin. Sedimentgesteine ​​können Fossilien enthalten, da sie – anders als die meisten magmatischen und metamorphen Gesteine ​​– bei Temperaturen und Drücken entstehen, die fossile Überreste nicht zerstören.

Provenienz bezeichnet die Rekonstruktion des Ursprungs von Sedimenten. Jedes an der Erdoberfläche freiliegende Gestein unterliegt physikalischer oder chemischer Verwitterung und wird zu feinerem Sediment zersetzt. Alle drei Gesteinsarten ( magmatische , sedimentäre und metamorphe Gesteine) können die Quelle sedimentären Detritus sein. Ziel von Provenienzstudien ist es, die Geschichte des Sediments vom Ausgangsgestein im Quellgebiet bis zum endgültigen Detritus am Ablagerungsort zu rekonstruieren und zu interpretieren. ^{[ 66 ]}

• Rückwärtsstripping  – Geophysikalische Analysetechnik
• Ablagerung (Geologie)  – Natürliche Zufuhr von Materialien zu einer Landmasse
• Dunham-Klassifikation  – System für karbonatische Sedimentgesteine
• Wachstumsfehler
• Liste der Mineralien
• Liste der Gesteinsarten
• Sedimenttransport  – Bewegung fester Partikel, typischerweise durch Schwerkraft und Flüssigkeitsmitführung
• Muschelkalkstein  – Kalkstein mit vielen Fossilien
• Vulkanoklastika  – Geologische Materialien, die aus Bruchstücken vulkanischen Gesteins bestehen.
• Caprock

• Grundlegende Klassifizierung von Sedimentgesteinen, archiviert am 23.07.2011 bei der Wayback Machine , von Lynn S. Fichter, James Madison University, Harrisonburg, VI;
• Sedimentgesteins-Tour, Einführung in Sedimentgesteine. Archiviert am 07.09.2016 in der Wayback Machine von Bruce Perry, Department of Geological Sciences, California State University at Long Beach.