Ausgangsmaterial für Erdöl ist Plankton, das vor Jahrmillionen im Meer schwebte. Die Überreste dieser winzigen Meeresbewohner sanken auf den Grund und wurden luftdicht unter anderen Sedimentschichten, wie Sand und Ton, begraben. Die Überreste zersetzten sich und wurden zu Faulschlamm. Darüber lagerten sich weitere Sedimente ab, deren Gewicht auf den Faulschlamm drückte. Unter diesem Druck stieg die Temperatur und der Faulschlamm veränderte sich chemisch zu einem Gemisch aus gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen: Erdöl. Weil es leichter als Wasser und das umgebende Gestein war, stieg es durch Poren immer weiter nach oben, bis es auf eine undurchlässige Schicht stieß, unter der sich die zähe Masse sammelte: Eine Erdöllagerstätte war entstanden.

Unter ähnlichen Bedingungen wie Erdöl entstand auch Erdgas. Deshalb finden sich in einer Lagerstätte häufig beide Brennstoffe. Das Erdgas ist leichter, darum lagert es über dem Erdöl. Weil beide Stoffe fossile Überreste von Meeresorganismen sind, werden sie als „fossile“ Brennstoffe bezeichnet.

Zu den fossilen Brennstoffen gehört auch die Kohle. Sie verdankt ihre Herkunft den Resten abgestorbener Sumpfpflanzen. Diese bildeten immer dicker werdende Torfschichten, über denen sich Sedimente anhäuften. Unter deren Gewicht wurden Wasser, Sauerstoff und andere Gase aus der Torfschicht herausgepresst, der Anteil an Kohlenstoff nahm zu. Über Jahrtausende hinweg verwandelte sich so der Torf in Braunkohle. Wuchs die Sedimentdecke und der Druck weiter, wurde aus Braunkohle Fett- oder Steinkohle. Um ihre gespeicherte Energie nutzen zu können, werden die Kohlelagerstätten – auch Kohleflöze genannt – in Bergwerken abgebaut.

Einer dieser Rohstoffe ist Methanhydrat. Dieses brennbare Eis lagert in mehr als 500 Metern Tiefe auf dem Meeresboden. Es hat sich bei niedriger Temperatur und unter hohem Druck aus Wasser und Methan gebildet, das von bestimmten Einzellern beim Stoffwechsel produziert wird. In den geschätzten Vorkommen von Methanhydrat ist über doppelt so viel Kohlenstoff gebunden wie in allen Erdöl-, Erdgas- und Kohlevorräten der Erde. Ob es jedoch in Zukunft zu unserer Energieversorgung beitragen kann, ist umstritten. Sein Abbau ist schwierig, weil es sich bei höheren Temperaturen leicht zersetzt und dabei Methan freisetzt. Die Gefahr dabei ist: Methan ist ein Treibhausgas. Wenn zu viel davon in die Atmosphäre gelangt, beeinflusst das unser Klima, die Temperaturen steigen.

In etwa 5000 Meter Tiefe liegt am Grund des Pazifiks noch ein weiterer eigenartiger Stoff: Manganknollen. Diese schwarzen Klumpen können etwa so groß wie Kartoffeln, manche sogar wie Salatköpfe werden. Als Rohstoff sind sie für den Menschen interessant, weil sie große Mengen der Metalle Mangan und Eisen enthalten. Es stecken aber auch hohe Anteile an Kupfer, Nickel und Kobalt in den runzligen Gebilden – Metalle, die in der Elektroindustrie und für die Stahlerzeugung benötigt werden. Ob sich ihr Abbau lohnt, muss noch erforscht werden: Zwar besitzen sie eine viel höhere Metallkonzentration als Erzminen an Land, doch der Abbau von Manganknollen ist wegen der großen Meerestiefe, in der sie vorkommen, besonders kompliziert.

Anders als der Erdkern besteht die Erdkruste zum größten Teil aus Nichtmetallen. Dennoch finden sich in ihrem Gestein Metalle wie Eisen, Aluminium, Mangan oder Kalium. Wie häufig sie vorkommen, können Experten (Geochemiker) genau ermitteln. So haben sie herausgefunden, dass rund sieben Prozent der Erdkruste aus Eisen bestehen.

Wie die meisten Metalle tritt Eisen als chemische Verbindung mit anderen Elementen auf, als sogenanntes Erz. Um Eisen aus dem Erzgestein zu gewinnen, wird das Erzgestein gemahlen, mit Kohle gemischt und erhitzt. Dann läuft eine chemische Reaktion ab, die dem Erz die anderen Elemente entzieht, so dass das reine, elementare Eisen übrig bleibt.

Einige Metalle verbinden sich dagegen kaum mit anderen Elementen. Sie verwittern daher nicht und kommen in der Erdkruste in reiner Form vor. Zu diesen „gediegenen Metallen“ gehören Gold, Silber oder Platin. Platin und Gold sind außerdem äußerst selten: Gold ist durchschnittlich nur mit 0,001 Gramm in einer Tonne Gestein enthalten. Als Lagerstätte wird ein Ort aber erst dann bezeichnet, wenn die Tausendfache Menge an Gold enthalten ist – also bei einem Gramm Gold pro Tonne Gestein.

Häufiger als Gold oder Platin sind die „Metalle der Seltenen Erden“. Was merkwürdig klingt, hat eine einfache Begründung: Diese Metalle gelten als selten, weil sie keine eigenen Lagerstätten bilden, also nicht konzentriert sondern nur verstreut vorkommen. Die Rede ist deshalb auch von Gewürzmetallen. Ihre Bedeutung hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen, weil sie zur Herstellung von elektronischen Geräten wie Handys oder Computern benötigt werden.

Darunter liegt der äußere Teil des Erdmantels, der bis in etwa 100 Kilometer Tiefe reicht. Er ist ebenfalls fest, besteht aber aus schwererem Gestein. Die Erdkruste und dieser äußerste Teil des Mantels zusammen werden auch „Lithosphäre“ genannt. Diese feste Gesteinsschicht ist in verschieden große Platten zerbrochen, die ganz langsam auf dem heißen, zäh fließenden Erdmantel umher treiben.

Wo die Gesteinsschmelze aus dem heißen Erdmantel nach oben dringt, kann die Erdkruste aufbrechen. Dann strömt Lava heraus, die zu neuer Erdkruste wird. Hauptsächlich geschieht das dort, wo die Platten der Lithosphäre aneinander grenzen, wie an den mittelozeanischen Rücken.

In Island zum Beispiel sind diese Plattengrenzen gut zu erkennen: Risse und Furchen ziehen sich hier durch die Erdkruste, wo eurasische und nordamerikanische Platte voneinander wegdriften. Im Mittelmeerraum liegt ebenfalls eine Plattengrenze. Weil hier die Afrikanische gegen die Eurasische Platte drückt, gibt es in Italien viele Vulkane und immer wieder Erdbeben.

Die Kruste wird vom Boden bedeckt. Der Boden der Landmassen bildet sich aus verwittertem Gestein und Überresten von Tieren und Pflanzen. Der Meeresboden dagegen entwickelt sich aus Ablagerungen wie Ton und abgesunkenen Resten von Meeresorganismen. An den Küsten besteht der Meeresboden zusätzlich aus abgelagertem Geröll, das vom Festland abgetragen und ins Meer geschwemmt wurde.

Erzeugt wird das „Streifendesign“ schon bei der Bildung des Gesteins. Ausgangsmaterial ist Verwitterungsschutt, der von Wasser oder vom Wind davongetragen wird. Flüsse, Gletscher und Staubstürme verlieren irgendwann an Kraft: Flussläufe werden zur Mündung hin immer langsamer und strömen schließlich ins Meer oder einen See. Gletscher dringen in wärmere Regionen vor und schmelzen ab. Auch Staubstürme lassen irgendwann nach. Dann können sie Staub, Sand und Geröll nicht mehr weiter befördern. Das mitgeschleppte zermahlene Gestein setzt sich ab. Mit der Zeit bildet das abgelagerte Material eine immer höhere Schicht – das Sediment. Besonders auf dem Meeresboden und auf dem Grund von Seen, wo Flüsse viel Material anschwemmen, sammeln sich solche Sedimente, darunter auch Reste von toten Tieren oder Kalkschalen.

Nach und nach schichten sich verschiedene Sedimente übereinander. Eine Schicht kann zum Beispiel aus Sandstein bestehen: Zu Trockenzeiten hat hier der Wind Wüstensand angeweht. Steigt der Meeresspiegel wieder an, wird diese Schicht von Wasser bedeckt: Kalkschalen von Meerestieren sinken auf den Meeresgrund und lagern über dem Sand eine weitere Schicht an. Über Jahrmillionen veränderte sich das Klima immer wieder und sorgte dafür, dass der Meeresspiegel schwankte. Dadurch konnten sich verschiedene Schichten ablagern.

Im Laufe der Zeit wird die Sedimentdecke immer dicker. Unter der Last des eigenen Gewichts werden die anfangs lockeren Sedimente immer stärker zusammengepresst, kleine Hohlräume verschwinden, die Masse verdichtet sich. Weitere Schichten lagern sich darüber, das Sediment wird immer fester und schließlich unter Druck zu Sedimentgestein. Dieser Vorgang heißt in der Geologie auch Diagenese. Werden dabei zum Beispiel Schalen winziger Meerestiere zu Stein gepresst, entsteht Kalkstein. Feine Sandkörner aus Quarz verkitten sich unter dem hohen Druck zu Sandstein.

Neben Geröll setzten sich auch tote Tiere ab, zum Beispiel Fische auf dem Meeresgrund. Luftdicht abgeschlossen blieben ihre Knochen und Schuppen erhalten und versteinerten. Solche Fossilien haben sich im Stein verewigt. Sie verraten noch nach Jahrmillionen vieles über die Zeit, in der sich das Sediment gebildet hat. Daher können Geologen in den Gesteinsschichten lesen wie in einem Geschichtsbuch.

Normalerweise ist für uns nur die oberste Schicht sichtbar. Wenn sich jedoch ein Fluss durch das Sedimentgestein gräbt, es bei der Gebirgsbildung angehoben oder in einem Steinbruch frei gesprengt wird, erhalten wir einen Blick auf den Querschnitt. Die einzelnen Sedimentschichten sind dann als „Streifen“ oder Bänder im Gestein gut zu erkennen.