Rainer Olzem - arge-geologie.de

Exkursion Mittlerer Schwarzwald

08. November 2008

Leitung: Prof. Dr. Reto Gieré, Dr. David Hindle und Prof. Eckhardt Stein

Im Rhyolith-Steinbruch Hohberg-Diersburg

Protokollant: Timm Reisinger

Matrikelnummer: 2710185

Studiengang und Semester: BSc Geowissenschaften 1.Semester

Einleitung

Die Gesteine der Erde durchlaufen Zyklen, die sie von der Erdoberfläche in die Tiefe und wieder an die Erdoberfläche zurück transportieren. Gesteine an der Oberfläche unterliegen einer ständigen chemischen und/oder physikalischen Verwitterung. Das Verwitterungsmaterial lagert sich in Schichten als Lockersediment ab. Dabei kann es zur Diagenese (Verfestigung Sedimente - Sedimentite) kommen. Je tiefer die Gesteine absinken, desto höher werden Druck und Temperatur, die auf sie wirken. In den tieferen Schichten erfolgt eine Metamorphose oder sogar eine Aufschmelzung (Magmabildung) der Gesteine. Danach werden sie durch Gebirgsbildung oder Vulkanismus wieder an die Erdoberfläche gehoben, verwittern dort erneut und der Kreislauf beginnt von vorn.

Hinsichtlich ihrer Genese werden grundsätzlich 3 Arten von Gesteinsklassen unterschieden:

Sedimentgesteine (Lockergesteine=Sedimente, Festgesteine=Sedimentite)

  • Klastische Sedimente: Verwitterung und Erosion von Gesteinen. Durch Wind, Wasser, Gletscher wird der Verwitterungsschutt transportiert, weiter zerkleinert und abgelagert - Sandstein.
  • Chemische Sedimente: Fällung gelöster Stoffe aus übersättigten Lösungen - Steinsalz, Kalkstein.
  • Biogene Sedimente: Ablagerungen organischer Stoffe - Schalen von Schalentieren oder abgestorbene Pflanzen - Muschelkalk, Kohle, Bernstein.

Metamorphite

  • sind Umwandlungsgesteine. Durch hohe Drücke und Temperaturen in der Erdkruste werden Sediment- und/oder Magmagesteine umgewandelt - Gneis, Marmor.

Magmatite

sind ebenfalls Umwandlungsgesteine, dabei wird unterschieden in:

  • Plutonite (Tiefengesteine) entstehen in der unteren Erdkruste oder im oberen Erdmantel durch langsame Abkühlung unter hohem Druck. Bildung relativ großer Kristalle - Granit
  • Vulkanite (Eruptivgesteine) kühlen an der Oberfläche in Form von Lava schnell ab. Daher entstehen nur sehr kleine mit dem bloßen Auge nicht erkennbare Kristalle - Basalt.
  • Bei schneller Abkühlung findet keine Kristallisation statt, es entsteht vulkan. Glas - Obsidian.

Aufschluss 1: Lahr-Kuhbach, Steinbruch

Der Steinbruch nördlich vom Kuhbacher Ortskern am Talhang der Schutter erschließt Gesteine des Unteren Buntsandstein (untere lithostratigrafischen Gruppe der Germanischen Trias, ca. 250 Mio. Jahre). Bis zur Höhe von 20 m und Breite von 50 m wird der rote bis rotbraune, dickbankige Sandstein abgebaut. Von hier stammt das Material für die Sanierung am Freiburger Münster.

Sandstein ist ein Sedimentgestein aus miteinander verkitteten Sandkörnern. Das Gestein hat eine Mohs-Härte von ca. 7 (Ritzung von Taschenmesser und Fensterglas), was auf Quarz als Hauptbestandteil hinweist. Quarz ist relativ verwitterungsresistent und reichert sich beim Verwitterungs- und Transportprozess an, während andere Mineralkörner zerfallen. Die Größe der gut sortierten Körner liegt bei ca. 0,3 mm, es handelt sich also um Mittelsand (0,2-0,63 mm). Auch kiesige Bestandteile größer 2 mm und Tischtennisball große gerundete Steine (Bild 2) finden sich isoliert in der Matrix. Aus der Korngröße geht hervor, dass der Sand durch Wasser und nicht durch Wind transportiert wurde. Die gut gerundeten Sandkörner lassen einen mehrfachen Transport des Ursprungsgesteins erkennen.

An gesägten Blöcken erkennt man dünenartige Strömungsablagerungen (Bild 1). Die Schräg- bzw. Kreuzschichtungen sind durch wiederholte Verlagerung der Flussläufe entstanden. Die Farbtöne der Schichten gehen von braun über rot-braun bis beige. Die braun-grünen fleckigen Verfärbungen (Bild 3), die Größen von 1 bis mehrere mm aufweisen, sind vermutlich Manganoxide.

Die parallel zur Schichtung angeordneten bis handgroßen braunen und grauen Toneinschlüsse (Bild 4) sind Produkte der Überflutungsbereiche, sie sind auffallend brüchig und sehr weich. Die rote Färbung des Sandsteins ist vermutlich durch Hämatit hervorgerufen, was ein Beweis für eine Sedimentation in einer sauerstoffreichen Umgebung ist.

Strukturen im Sandstein von Lahr-Kuhbach

Aufschluss 2: Hohberg-Diersburg, Steinbruch

Im Steinbruch Diersburg-Hohberg wurde permischer Rhyolith zur Gewinnung von Straßenschotter abgebaut. Die 30 m hohe und ca. 80 m breite Wand deutet auf einen mächtigen Lavazug hin. Der Rhyolith zeigt klassische 5-6-eckige Säulen (Abkühlungs- und Absonderungserscheinungen magmatischer Deckenergüsse), die im zentralen Bereich senkrecht, zum Rand hin leicht zur Mitte geneigt sind (sog. Meilerstellung). An den Verwitterungsflächen sind unterschiedliche Farben zu erkennen. Im linken Wandbereich ist das Gestein eher rot, in der Mitte sowohl rot als auch gelb und im rechten Bereich sind rot-braune Farbtöne zu erkennen.

Rhyolith entsteht, wenn Magma im Erdinneren langsam erkaltet. In der Tiefe bilden sich zunächst wenige, aber große Kristalle. Kommt es dann zu einem schnellen Aufstieg des Magmas bei einem Vulkanausbruch, kühlt das verbleibende noch flüssige Magma rasch ab und kristallisiert aus. Dabei entstehen mikroskopisch kleine Kristalle, die als Grundmasse (Matrix) bezeichnet werden.

Hier ist die Grundmasse grau, dicht und feinkörnig. Die großen, mit bloßem Auge gut sichtbaren Kristalle werden als Einsprenglinge bezeichnet. Sie haben eine Größe zwischen wenigen mm und mehreren cm. Das Mengenverhältnis von Grundmasse zu Einsprenglingen ist variabel. Rhyolith ist reich an Quarz, Plagioklas und Alkalifeldspat. Das porphyrische Gefüge ist durch deutliche Größenunterschiede der Minerale im Gestein gekennzeichnet. Es sind auch weiß-gelbe, teilweise stark erodierte Einsprenglinge zu erkennen, vermutlich Hornblende. Es gibt längliche und eckige Einschlüsse (teils bis 5 cm) mit der Mohshärte 6 und dem charakteristischen Feldspatbruch - Feldspat.

Des Weiteren gibt es schwarze kleine Mineralien, die Licht reflektieren und in einer regelmäßigen Anordnung auftreten; es könnten Obsidiane oder Biotite sein. Die braunen Venen sind vermutlich Risse, die durch Fluide gefüllt wurden. Das Gestein besitzt teils heterogenen Charakter, ist aber hauptsächlich homogen. Die rote Farbe kann mit eisenhaltigem Feldspat zusammenhängen.

Aufschluss 3: Steinbruch Hechtsberg

Westlich von Hausach liegt im Ortsteil Hechtsberg der große gleichnamige Steinbruch. Dort wird der in großer Mächtigkeit anstehende Gneis abgebaut und zu Schotter und Splitt verarbeitet.

Gneis ist ein Metamorphit, der Spuren von Aufschmelzung und Rekristallisation aufweist. Die Gesteine im Bruch sind auffällig bunt. Es tritt eine Bänderung aus einem weißen, matten Bestandteil und aus einem schwarzen glitzernden Bestandteil auf. Aufgrund der Härte wird vermutet, dass es sich beim weißen Mineral um Quarz handelt. Am metallischem Perlmuttglanz, der geringen Mohshärte (2-3), der blättrigen Kristalle und der Spaltbarkeit lässt sich der weitere Bestandteil als Biotit identifizieren. Weißer Quarz und schwarz- brauner Biotit bilden zusammen ein Gefüge.

Auch kleine grüne und rote Anteile kommen vor, sind aber sehr selten. Außerdem findet man Schmelztaschen unterschiedlicher Größen, die man an großen Kristallen und an helleren bis weißen Farben erkennt. Dies deutet darauf hin, dass das Gestein aufgeschmolzen ist und sich in Hohlräumen wieder abgekühlt hat. Auch Faltenbildung ist erkennbar, was auf metamorphes Gestein hindeutet.

Häufig findet man Migmatit, ein partiell aufgeschmolzenes, grob gemengtes, metamorphes Gestein. Es weist oft ein Fließgefüge oder eine Bänderung auf.

Im linken Teil der Wand erkennt man ein knolliges Gesteinsgefüge, das in geschichteten Gesteinen entstanden ist. Hierbei handelt es sich um Boudins (französisch boudin = Blutwurst). Ein hartes Gestein bildet Boudins (Knollen) aus und wird von einem weichen Gestein umgeben. Wichtig zur Ausbildung einer Boudinage ist der Härteunterschied bei der Verformung der Gesteine.

Zusammenfassung

Im Mittleren Schwarzwald können die drei Gesteinsklassen an der Oberfläche beobachtet werden: bei Lahr-Kuhbach Buntsandstein als typisches Sedimentgestein, in Hohberg-Diersburg Rhyolith als magmatisches Gestein und in Hechtsberg metamorphes Gestein. Jedes Gestein hat seine eigenen speziellen Strukturen und Eigenschaften.

Nach oben