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Eifel-Exkursion - Nachmittag des 2. Exkursionstages

Datum der Exkursion: 16. – 19. Juni 2011

Leitung: Dr. Hiltrud Müller-Sigmund, Dr. Jörg Sigmund

Abb. 1: Das Exkursionsteam im Steinbruch der Firma Tubag

Protokollanten: Lukas Knoll (2726176) und Timm Reisinger (2710185)

Studiengang und Semester: Geowissenschaften 6. Semester

Universität: Albert- Ludwigs- Universität Freiburg

Einleitung

Die Eifel-Exkursion im Rahmen des Moduls „Kristallingeologie“ führt zunächst in den Bereich der Osteifel. Anhand des so genannten „East Eifel Volcanic Field“ (EEVF) studieren wir mehrere Aspekte des Eifel-Vulkanismus. Die Exkursion umfasst ein breit gefächertes Programm vom Laacher See-Vulkanismus mit plinianischen Produkten, surge-Ablagerungen, pyroklastischen Strömen und zonierten Magmenkammern über quartäre Schlackenkegel wie dem Wingertsberg, Eppelsberg, Rothenberg sowie dem Herchenberg bis hin zu Phonolith-Vulkanen wie dem Riedener und Wehrer Vulkanismus und den Mendinger und Mayener Laven. Zudem werden angewandte Aspekte der Ingenieur- und Hydrogeologie sowie der Rohstoffindustrie betrachtet, die an den Eifel-Vulkanismus geknüpft sind.

Ein kleiner Abstecher am letzten Exkursionstag führt in den Maarvulkanismus und die Mantelxenolithe der Westeifel bzw. dem „West Eifel Volcanic Field“ (WEVF). Ziel der Exkursion ist es, einen umfassenden Überblick über den komplexen Vulkanismus im Bereich der Eifel zu bekommen und zu sehen, wie der Mensch die vulkanischen Hinterlassenschaften nutzt.

Die Exkursion dauerte vier Tage und die Exkursionsprotokolle wurden jeweils in 2er-Gruppen erstellt, wobei jede Gruppe einen halben Tag protokollierte.

Der folgende Exkursionsbericht befasst sich mit den Aufschlussbeschreibungen vom Nachmittag des zweiten Exkursionstages. Am zweiten Tag wurden wir von Dr. Karl-Heinz Köppen, Inhaber der Firma Wasser und Boden GmbH, durch das East Eifel Volcanic Field geführt und lernten diesen Bereich unter angewandten geowissenschaftlichen Aspekten kennen.

Aufschluss 1: Mayener Grubenfeld

Breite: 50°20‘0.08‘‘N; Länge: 7°14‘25.2‘‘E

Abb. 2: Lage von Aufschluss 1

Im Vulkanpark im Landkreis Mayen-Koblenz, Teil des anerkannten Nationalen Geoparks VULKANLAND EIFEL, liegt Aufschluss 1 (Abb. 2). In der Nähe des Gewerbegebietes erreichten wir um 13:15 Uhr das Mayener Grubenfeld.

In diesem Aufschluss spielen der Abbau und die Verwendung sowie die künstlerische Nutzung des hier anstehenden Gesteins eine Rolle. Weiterhin schauen wir uns die Hydrogeologie im Grubenfeld an.

Das Mayener Grubenfeld liegt in einem Basaltstrom. Die Bellerberg-Lavaströme flossen vor ca. 140.000 bis 160.000 Jahren aus. Der hier zu findende ca. 10-20 m mächtige Basaltstrom ist Richtung Süden geflossen und dann auf das Nettetal gestoßen. Der Strom bewegte sich also aus dem Bereich des Ettringer Bellerbergs heraus in Richtung Mayen (Abb. 3).

Abb. 3: Verlauf des Ettringer Lavastroms (nach Vorlage von E. Harms)

Der Lavastrom kühlt bereits beim Ausfließen von außen nach innen ab. Besonders stark ist auch die Abkühlung an der Unterseite aufgrund von tertiären feuchten Tonschichten. Der Ton wird stark aufgeheizt („gefrittet“). Durch die Dampfentwicklung werden einzelne Tonbrocken in die unteren Lavapartien gedrückt.

Beim Erstarren verliert die Lava an Volumen. Dabei wird sie durch Schrumpfung senkrecht zu den Grenzflächen in polygonale Säulen zerteilt, die häufig fünf- bis sechseckig sind. Weil der innere Teil eines Lavastroms sehr viel heißer als der äußere Bereich ist, entsteht ein ausgeprägter Wärmefluss. Die Wärme wird dabei an den Grenzflächen der einzelnen Säulen nach oben und unten abgeführt.

Bei genauerer Betrachtung der Säulen bemerkt man, dass die Gesteine am Silbersee z. T. recht porös sind. Sie enthalten bis zu 25% Blasenvolumen. Das deutet darauf hin, dass die ausfließende Lava durch starke Abkühlung im Dachbereich nicht vollständig entgast ist. Dadurch bleiben die Blasen auch nach der Abkühlung erhalten. Die Porosität des Lavagesteins ist der Grund dafür, dass es seit der Antike zu Mühlsteinen verarbeitet wurde.

In diesem Steinbruch wurde über viele Jahre Basalt abgebaut. Es gab hier verschiedene Nutzungen des Vulkangesteins, z. B. machten Künstler Kunstwerke aus den unterschiedlichen Vulkangesteinen. Vorwiegend sind die hier ausgestellten Skulpturen aus Basalt, manche Kunstwerke sind jedoch aus Tuff gefertigt worden, was vor allem daran liegt, dass der Tuff leichter zu bearbeiten ist.

In der Eifel sind Steine und Erden das größte Gut. In dieser Gegend führten Steine und Erden in der Vergangenheit zu einem relativen Reichtum.

Hier wurden hauptsächlich Mühlsteine abgebaut. Dieser Standort ist vor allem bekannt für die Getreidemühlen der Römer, die sogenannten Legionärsmühlen. Das Gestein wurde weiterhin für den Gebäudebau genutzt. Kurze Keilrillen, wie sie für das frühe und hohe Mittelalter charakteristisch sind, kennzeichnen diesen Bruch. Die Keilrillen wurden mit der eisernen Zweispitz ausgeschlagen und mit mehreren breiten Eisenkeilen besetzt. Viele der im Mittelalter produzierten Mühlsteine kamen als Rohlinge in den Handel. Die Steinbruch-Organisation entsprach römerzeitlichen Verhältnissen: Zwischen einzelnen Parzellen blieben Säulenreihen stehen, und den Schutt deponierte man in ausgebeuteten Bruchpartien.

Abb. 4: Alter Kran im Grubenfeld
Abb. 5: Der Silbersee im ehemaligen Abbau

Der letzte Abbau am Silbersee wurde in den 50er Jahren von der Firma Krämer durchgeführt. Dabei wurde die Schuttfüllung des römischen Bruchs abgetragen, um darunter an den Stein zu gelangen. Die Löcher der Presslufthämmer, die zur Spaltung mit speziellen Keilen besetzt wurden, sind noch zu sehen.

Es sind mehrere alte Kräne (Abb. 4) vorhanden, die meist dem Abbau untertage dienten. In diesem Fall wurde in einzelnen Schächten abgebaut.

An diesem Abbaubereich geht eine Eisenbahnstrecke vorbei, die Rohstoffe wurden mit der Eisenbahn weitertransportiert.

Die Bruchsohle erreichte mit der Zeit den Grundwasserspiegel. Um tiefer gehen zu können, musste eine Wasserhaltung betrieben werden: Man pumpte das Wasser ab und leitete es als Kühl- und Spülwasser für die Steinsägen in den nahe gelegenen Betrieb. Nach Aufgabe des Bruchs lief dieser voll Grundwasser und der Silbersee entstand. Bei dem Silbersee (Abb. 5) handelt es sich um offen liegendes Grundwasser.

Wasserschwankungsbänder sind im Silbersee leider an diesem Tag nur schlecht zu erkennen, weil es die letzten drei Wochen viel geregnet hat. Das Grundwasser fließt nach Osten ab.

Es liegt eine hohe Mineralisierung des Grundwassers vor, z. B. hohe Nitrat- und Sulfat Gehalte, was an einer höher gelegenen Deponie liegt.

Die obere Abdeckung, das Deckgebirge, stellt hier das Dielsteiner Gebirge dar. Darunter befindet sich der Lavastrom mit seinen basaltischen Säulen.

Über der meist tonigen Basis lagert verunreinigtes Material, das Gestein über der Basis ist stark zerrüttet und zerstört. Aufgrund der Bewegung und der schnellen Abkühlung des Lavastroms sind Bewegungsfugen entstanden. Schön ausgebildete Säulen sind sehr dicht und lassen nur bedingt Wasser durch. Nur in den Klüften zwischen den Säulen ist ein Wasserfluss möglich.

Das hier sichtbare Wasser fließt bis nach Gilgenborn. In Gilgenborn befindet sich eine Quelle, an der das Wasser austritt.

Aufschluss 2: Steinbruch der Firma Tubag bei den Roderhöfen

Breite: 50°22'39.43 N Länge: 7°12'18.47 E

Abb. 6: Lage von Aufschluss 2

Um 14:15 Uhr erreichen wir den alten Steinbruch der Firma Tubag. Der Steinbruch liegt bei den Roderhöfen bei Ettringen (Abb. 1 und 6). Abbauprodukte sind die Ettringer Tuffe. Hier sieht man, wie früher abgebaut wurde (klassischer Abbau). Es ist noch eine funktionsfähige große Kettensäge an einem Seil vorhanden (Schrämmaschine) (Abb. 7).

Der Tuff wird im feuchten Zustand gewonnen. Beim Trocknen wird das vulkanische Gestein hart und kann dann nicht mehr weich gemacht werden.

Obwohl der Aufschluss in der Wasserschutzzone II liegt, wird hier momentan noch abgebaut.

Das Gestein zeigt ein unsortiertes Gefüge, sowohl das Material als auch die Korngrößen sind unsortiert (Abb. 8). Das Material besitzt eine Matrix aus feinkörniger Asche und z. T. mehrere Zentimeter große Biotitglimmer-Kristalle.

Abb. 7: Kettensäge (Schrämmaschine)
Abb. 8: Ettringer Tuff

Der Biotitglimmer ist sehr Mg-reich und deshalb exakter als Phlogopit (Abb. 9) zu bezeichnen. Weitere Gesteinsbruchstücke sind z. T. gerundet, was darauf hindeutet, dass dieses Material ehemals in einem Bach abgeschliffen wurde. Weiterhin sind Bimslapilli zu erkennen. Aus der Zusammensetzung und Sortierung lässt sich schließen, dass es sich um einen Ignimbrit handelt, der durch einen pyroklastischen Strom entstanden ist.

Der Ignimbrit ist ein Produkt des Riedener Vulkankomplexes und demnach etwa 400.000 Jahre alt.

Abb. 9: Phlogopit

Das vulkanische Material ist nicht durch Schmelze verschweißt, was bedeutet, dass der Ignimbrit ein „Kalter Ignimbrit“ ist. Die einzelnen Bestandteile waren bei der Ablagerung völlig locker. Zu einer Verfestigung kam es erst später im Zusammenhang mit Grundwasser. Pyroklastische Ströme folgen bevorzugt Tälern und Rinnen. So kam es zur Ablagerung in Tälern, in die das Grundwasser leicht eindringen kann.

Vor allem aus Bimsen haben sich Zeolithe bei etwa 200-350°C unter dem Einfluss von Grundwasser gebildet. Die neuesten Theorien besagen, dass die Zeolithe nicht durch Metamorphose, sondern sekundär bei der Diagenese entstanden sind. Es gibt Analcim, Chabasit und Phillipsit. Analcim ist ein Foid-Zeolith-Zwitter, auf der einen Seite ist er ein Feldspatvertreter und andererseits ein hydrathaltiges Mineral.

Grob betrachtet besteht das Gestein aus 20% xenolithischem Material, aus 50% Aschematrix und zu 30% aus Bimslapilli. Ausgangsmaterial war in diesem Fall eine intermediäre bis saure, entgasende Schmelze. Das helle Auswurfmaterial aus dem Riedener Vulkankomplex entstammt einer thephritischen Schmelze, die durch fraktionierte Kristallisation phonolithisch geworden ist. Die gelbe Färbung der Bimse ist durch die Xenolithbildung entstanden.

Aufschluss 3: Roderhöfe, Steinbruch

Breite: 50°22'45.73 N Länge: 7°12'15.49 E

Abb. 10: Lage von Aufschluss 3

Um 14:50 Uhr gelangen wir zum Aufschluss 3. Der Steinbruch an den Roderhöfen (Abb. 10) befindet sich ca. 200 m nördlich von Aufschluss 2. Bei dem hier anstehenden Gestein handelt es sich um einen Ignimbrit, der aus einem pyroklastischen Strom hervorgeht. In diesem Aufschluss wechsellagern verschiedene Faziestypen vulkanischer Pyroklastika. Zum einen ein sehr dichter Stautuff, ein etwas gröberer, grauer Lapillituff, bimsdominiertes Material und Brekzien.

Das bimsdominierte Material lässt sich unterscheiden in hellere Bimslapilli mit Xenolithen und dunklere Bimslapilli bzw. blasige basaltische Schlacke. Bei den helleren Bimslapilli handelt es sich um phonolitische Magmen, bei den dunklen Schlacken um basaltische Magmen.

Die phonolitischen Bimslapilli enthalten im Gegensatz zu den basaltischen Schlacken eine große Menge an Xenolithen, die teils aus Grundgebirgssplittern (devonische Schiefer) und teils aus basaltischen Schlacken bestehen. Grund hierfür ist, dass zunächst die phonolitschen Schmelzen den Vulkanschlot freiräumen und dadurch Bruchstücke des Grundgebirges mitreißen.

Abb. 11 (Foto und Skizze unten): Kleintektonik in vulkanischem Auswurfmaterial:
Störung mit Verschleppungen in Liegend- und Hangendscholle

Im Ignimbrit sind Strukturen von Kleintektonik zu erkennen. Abb. 11 zeigt eine kleine Abschiebung, bei der die Liegendscholle relativ zur Hangendscholle nach oben versetzt wird. Dieser Bewegungssinn wird durch kleine Verschleppungen angezeigt. Einige Meter weiter Richtung E steht eine Brekzie an, ein Indiz für eine weitere Störungszone.

Im Ostteil des Steinbruchs befindet sich eine ca. 10 m hohe Wand. Der untere Abschnitt besteht aus einem homogenen Material, auf halber Höhe folgt darüber ein Bereich mit gebänderten Lapillilagen. Darüber folgt eine Passage mit chaotischer Struktur. In einer relativ feinen Matrix stecken verstellte Bruchstücke von Tuffbänken.

Dies spricht für die Ablagerungen aus einem Lahar. Wassergesättigte Ascheströme arbeiten die bereits verfestigten Schichten des Untergrundes auf und erzeugen dadurch ein turbulentes Gefüge.

Der Aufschluss spricht dafür, dass, bezogen auf eine relativ große Fläche, mehrere Ereignisse stattgefunden haben, woraus eine komplexe Situation aus immer wieder einschneidenden vulkanischen Aktivitäten, kombiniert mit kontinentalen sedimentären Prozessen, entsteht.

Aufschluss 4: Gänsehals -Turm

Breite: 50°23'50.84 N Länge: 7°12'15.16 E

Abb. 12: Lage von Aufschluss 4

Der Gänsehals ist ein 575 m hoher Berg in der Hohen Eifel. Er liegt 2,5 Kilometer nordwestlich des Ortes Bell (Rheinland-Pfalz) (Abb. 12). Auf seinem bewaldeten Gipfel steht der Gänsehalsturm. Der Richtfunkturm ist 87 m hoch und besitzt eine Aussichtsplattform, die sich in einer Höhe von 24 m befindet. Der Bevölkerung steht diese Plattform zur freien Verfügung, von hier werden eine Aussicht über die Eifelregion und ein herrlicher Rundblick geboten. Bei klarer Sicht erkennt man neben einer Vielzahl von Schlackenkegeln sogar die Türme des Kölner Doms.

Des Weiteren ist der Blick auf den Laacher See (Abb. 13) sehr interessant, hier können wir die Caldera des jungen Ausbruchs von oben sehen und die Größenverhältnisse erkennen.

Aufschluss 5: Wehrer Kessel

Leider sind die exakten Standortdaten nicht vorhanden

Abb. 14: Anlage zur CO2-Gewinnung

Gegen 16:00 machen wir Halt im Wehrer Kessel. Der Wehrer Kessel entstand beim zweitältesten Event (ca. 200.000 Jahre vor heute) in der Osteifel, bei dem Bims gefördert wurde. Interessant an dieser Gegend ist vor allem, dass hier Mineralwässer durch den hohen Lagerstättendruck zu Tage treten.

Eine Folge dieses Phänomens ist im Aufschluss 5 die CO2-Gewinnung (Abb. 14). Das bei der Gewinnung anfallende Wasser ist ein unerwünschtes Nebenprodukt, es sollte zunächst wieder in den Untergrund eingeleitet werden, was jedoch nicht funktionierte. Mittlerweile werden 50 Kubikmeter Wasser pro Stunde ins Naturschutzgebiet geleitet. Durch Zwangsbelüftung wird das Eisen entfernt, das als Eisenkarbonat ausfällt. Weiterhin wird Mangan aus dem Gemisch entfernt. Das gewonnene CO2 wird z. B. für die Schutzatmosphäre in Nahrungsmittelverpackungen und als Kohlensäure in Coca Cola verwendet. Nicht zu letzt spricht die relativ hohe Reinheit des CO2 hier für die Abbauwürdigkeit des Gases. Es wird vermutet, dass das CO2 aus Krusten-Mantel Prozessen stammt und sandige Schichten in geringer Tiefe als Speicher dienen.

Aufschluss 6: Segbach zwischen Obermendig und Thür

Breite: 50°21'50.24 N Länge: 7°15'6.39 E

Abb. 15: Lage von Aufschluss 6
Abb. 16: Rotfärbung des Segbachs durch Eisenkarbonat

An diesem Aufschluss (Abb. 15) ist ein natürlicher Gebirgsbach mit Säuerling zu sehen. An der Elisabeth-Quelle treten ca. 3 - 5 Kubikmeter Mineralwasser pro Stunde aus.

Das Wasser enthält Eisenkarbonat, das den Bachlauf durch Ausfällung rot färbt (Abb. 16 und 17). Die Quelle zählt zu den 16 bekannten Mineralwasserquellen in der Osteifel.

Fälschlicherweise werden diese Bäche von einigen Institutionen als kontaminiert bezeichnet.

Dies liegt zum Einen an den teilweisen graden Verläufen der Bäche, die jedoch auf natürliche Weise durch ausgeräumte Störungen entstanden sind.

Abb. 17: Probenahme an einer Quellfassung

Zum anderen soll die häufig geringe Artenvielfalt in den Bächen ein Beweis für die Unnatürlichkeit der Bäche sein.

Auf der andern Seite gibt es jedoch auch viele Institutionen, die Quellen und Bäche wegen ihrer Besonderheit als schützenswert ansehen.

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