Bitte lest euch alles genau durch – ihr benötigt zum Beantworten der Fragen und für die Experimente euren Grips und besondere Ausrüstungsgegenstände!
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Als alles begann…
Schon vor zwei Milliarden Jahren war Kalk im weitesten Sinne vorhanden. Durch Bildung von Karbonat wurde viel Kohlendioxid aus dem Wasser und vor allem auch aus der Atmosphäre gebunden, so konnte sich vor 1000 Millionen Jahren langsam eine lebensnotwendige Sauerstoffatmosphäre aufbauen. Sie war Grundlage für die Entwicklung des höher entwickelten Lebens. Die Karbonatbildung setzte sich weiter fort. Insbesondere in der Jurazeit sorgten Algen und Lebewesen der immensen Korallenriffe dafür, dass aus den Karbonatschalen mächtige Gebirge aus Karbonatgestein entstanden.
Das zweite Erdzeitalter … und wie die Erde damals aussah…
Jura bezeichnet in der Erdgeschichte die Zeit vor etwa 201 Millionen Jahren bis vor 145 Millionen Jahren. In der frühen Zeit des Jura zerfiel der Superkontinent Pangaea in die Bruchstücke Laurasia (Eurasien, Nordamerika) und den Großkontinent Gondwana. Die Tethys, ein Ozean in einer riesigen Bucht auf der östlichen Seite Pangaeas, weitete sich mit dem Aufbrechen Pangaeas nach Westen aus. Entlang der Kontinentalränder besaß die Tethys insbesondere im europäischen Raum ausgedehnte flache Randmeere, zu denen auch das Teile Süddeutschlands bedeckende Meer gehörte. Da der Teil Pangaeas, auf dem sich das heutige Europa befand, deutlich weiter südlich lag und auch die durchschnittliche Welttemperatur höher war, herrschte im Bereich der Tethys ein tropisches bis subtropisches Klima. Bei diesen günstigen Voraussetzungen waren im süddeutschen Flachmeer viele Tiere und Pflanzen, wie Algen, Schwämme, Korallen, Brachiopoden (Armfüßer), kleine Muscheln aber auch Fische und Reptilien zu finden.
Im Schwarzen Jura (vor etwa 199 bis 175 Mio. Jahren) trugen Trübeströme toniges Material in das schwäbisch-fränkische Schelfmeer ein. Durch die Störung der Wasserzirkulation bildete sich in der Tiefe eine Schicht sauerstoffarmem, kaltem und salzigem Wasser. Dies begünstigte die Entstehung von bituminösem Ölschiefer, der heute neben dunklen Sandsteinen, Tonen und Mergeln in dieser Schicht gefunden werden.
In der Zeit des Braunen Jura (vor 175 bis 161 Mio. Jahren) blieb der Einfluss der Materialzufuhr durch Strömungen erhalten. Es wurden nun vorwiegend feinsandige und eisenhaltige Tone angeschwemmt. Daher besteht der Braune Jura überwiegend aus eisenreichen Sandsteinen, Tonen und Mergeln.
Der Zeitabschnitt, in dem das Gestein entstand…
Der Weiße Jura, in dessen Schichten wir uns hier im Steinbruch Hirschhalde befinden, entstand in der Zeit von 161 bis 150 Millionen Jahren. Durch den Verschluss der „Hessischen Straße“, einer direkten Verbindung zur Tethys, änderten sich auch hier im schwäbischen Raum die Wachstums- und Sedimentationsbedingungen. Die Riffentwicklung verstärkte sich im Weißjura enorm. In den vor Sturmwellen geschützten Tiefen von 60 bis 80 Metern bildeten sich insbesondere Schwammriffe aus, bis im Weißjura-Delta die Schwammfazies mit Riffplateaus fast die ganze Schwäbische Alb überspannte. Auf höher gelegenen Gebieten auf dem Meeresgrund bildeten sich auf Riffschutt Korallenriffe aus, die über eine immens gesteigerte Artenvielfalt verfügten. Die Korallenfauna der Schwäbischen Alb gehört weltweit zu den vielfältigsten und besterhaltendsten aus dieser Zeit – man kennt bereits über 55 Gattungen mit mehr als 150 Arten. Während die Riffe weiter wuchsen, füllten sich im Laufe der fortschreitenden Verflachung des Meeres die Bereiche zwischen den Erhebungen mit Kalkschlamm und weiteren Ablagerungen an. Diese werden heute oft als Zementmergel abgebaut.
Eine außergewöhnliche Gesteinsschicht in Schnaitheim…
Eine Besonderheit stellen die oolithischen Trümmerkalke dar, die sich örtlich mit den Zementmergeln verzahnen. Bekannt ist insbesondere der im Weißjura-Zeta entstandene Brenztal-Trümmer-Oolith, auch Brenztal-Trümmer-Kalk genannt, den es hier im Steinbruch Hirschhalde zu finden gibt. Er wird bis zu 60 Metern mächtig und besteht aus detritischen („aus Trümmern bestehend“) und oolithischen geschichteten Kalksteinen mit meist verkieselter (mit Hilfe von Kieselsäure „versteinert“) Fauna.
Gesteine werden als Oolith bezeichnet, wenn sie bevorzugt aus Ooiden bestehen, die mit einem Bindemittel verkittet sind. Ooide sind kugelig-ovale Mineralkörper und selten größer als 2 mm. Damit sich Ooide bilden sind zwei Voraussetzungen nötig. Es muss im Wasser eine hohe Konzentration Calciumcarbonat vorhanden sein und das Wasser muss in Bewegung gehalten werden, damit die Ooide ihre Runde Form erhalten. Ideal sind warme Lagunen mit leichter Wellenbewegung – heute bilden sich Ooide beispielsweise im flachen Wasser der Bahamas. Sie entstehen, wenn sich um einen Kristallisationskeim, der im Brenztal-Oolith vor allem aus Rifftrümmerstücken besteht, nach und nach Lagen von Calcit aus dem Wasser konzentrisch anlagern. Der Vorgang hält so lange an, bis der Ooid zu schwer wird und auf den Boden absinkt. Werden Ooide im Laufe der Zeit unter zusätzlichen Sedimenten begraben, bilden sich solide durch Verkittung entstehende Gesteine, die als Oolithe bezeichnet werden. Bei diesem Gestein ist die Schicht durchsetzt mit den Bruchstücken vieler Muscheln, Schnecken, Seeigeln, Seelilien und Korallen. Sogar Zähne und Flossenstacheln von Haien oder Reste von Meeresschildkröten und Krokodilen wurden im Brenztal-Trümmer-Oolithen schon gefunden.
Der Steinbruch Hirschhalde…
Der Brenztal-Trümmer-Oolith eignet sich durch seine besondere Oberfläche, die hohe Festigkeit und Wetterbeständigkeit als guter Werkstein für Steinmetze. Unter dem Namen „Heidenheimer Stein“ oder „Elfenbeinmarmor“ wurde er nach Ulm, Augsburg und sogar bis nach Wien vertrieben. Teile des Wiener Rathauses bestehen aus diesem Stein. Auch in Heidenheim am Alten Rathaus und am Bahnhof lässt er sich bewundern. Der Steinbruch Hirschhalde wurde schon 1900 vom bekannten Geologen und Pfarrer Dr. Engel als Fundstätte großartiger Versteinerungen gerühmt.
Auch heute noch sind die Gebiete rund um Heidenheim aufgrund der dort im jurassischen Gestein besonders gut erhaltenen Fossilien eine wichtige Fund- und Forschungsstätte. Das allermeiste neu aufgesammelte Material, das vom Staatlichen Museum für Naturkunde in Stuttgart präpariert wird, stammt heute von der Heidenheimer Alb.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ihr benötigt folgende Materialien:
Lupe, Hammer, Schutzbrille, Essigessenz (mind. 25%ig), Pipette, 2 Gläschen ca. 2-4cl („Schnapsgläschen“), PH-Teststreifen (erhältlich in der Apotheke, mind. PH 1-10), destilliertes Wasser, einen alten Löffel, Küchen-Flambiergerät o.ä., ggf. Handschuh als Hitzeschutz
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bitte bleibt auf den Wegen rund um die Grillstelle. Die Heideflächen dürfen aus Naturschutzgründen nicht betreten werden.
Beantwortet folgende Fragen und sendet uns die Antworten über unser Profil zu:
1. Vor dir siehst du eine Felswand (Wegpunkt F1) mit einer besonders gut ausgeprägten Schichtung. Beschreibe die verschiedenen Schichtungen die du sehen kannst von oben nach unten. Gib die geschätzte Schichtdicke ganz oben, in der Mitte und bodennah an. Kannst du noch weitere „Besonderheiten“ (beispielsweise eine große Spaltung, Höhle, Einbuchtung, etc.) erkennen?
2. [benötigt werden: Hammer, Schutzbrille, Lupe] Nimm vom angegebenen Geröllfeld (Wegpunkt F2) eine kleine Steinplatte (bitte auf keinen Fall aus der Wand schlagen, nicht klettern!). Schlage mit dem Hammer einen Teil der Platte ab. Welche Färbung haben Steinplatte und Bruchkante?
Untersuche die Bruchkante mit Hilfe einer Lupe. Welche verschiedenen Bestandteile lassen sich erkennen?
3. [benötigt werden: Essig-Essenz mind. 25%, Pipette] Tropfe auf ein Stück der Steinplatte mit der Pipette 1-2 Tropfen Essig-Essenz. Welche Reaktion kannst du beobachten, ggf. sogar hören? Was denkst du geschieht hier?
Betrachte die Felsstruktur am angegebenen Wegpunkt F3 – was fällt dir auf? Erkläre unter Einbeziehung deiner Erkenntnisse aus dem Versuch, was hier mit dem Stein passiert.
4. [benötigt werden: Hammer, Schutzbrille, ein kleines Gläschen (2-4cl), PH-Teststreifen]. Fülle das Glas zur Hälfte mit Essig-Essenz. Welchen PH-Wert kannst du messen?
Stelle Gesteinsmehl her (indem du auf einem größeren Stein mit dem Hammer einen Bruchteil der Steinplatte ganz fein zerkleinerst) und fülle es zur Essig-Essenz ins Glas. Warte mindestens 5 Minuten ab (du kannst in der Zwischenzeit den nächsten Versuch machen). Welchen PH-Wert kannst du nun messen? Wie erklärst du dir die Veränderung?
5. [benötigt werden: Hammer, Schutzbrille, ein kleines Gläschen (2-4cl), PH-Teststreifen, destilliertes Wasser, alter Löffel, Brenner (ideal ist aus der Küche ein Flambiergerät zum Gratinieren oder ein Esbit-Brenner und falls nichts anderes zur Hand ein Grill-Anzünder), evtl. Handschuh wegen der Hitze]. Nutze für diesen Versuch die Grillstelle (Wegpunkt F4) – auf keinen Fall auf dem Gras durchführen (Brandgefahr!).
Stelle Gesteinsmehl her und fülle den Löffel damit. Erhitze in der Grillstelle das Gesteinsmehl so lange, bis es die Farbe ändert und kurze Zeit glüht. Dies kann je nach Hitze 3 bis 5 Minuten dauern. [Am besten geht es, indem du den Löffel in die Grillstelle legst, den Stiel etwas unterbaust so dass du ihn nicht festhalten musst (der Stiel kann sehr heiß werden) und dann mit dem Gratinier-Brenner die Flamme von schräg oben direkt auf das Gesteinsmehl richtest. Egal wie du das Gesteinsmehl erhitzt – du benötigst eine möglichst hohe Temperatur und es sollte keine Rußbildung geben!] Lass das Gesteinsmehl kurz abkühlen und gib es dann in das Gläschen. Fülle mit destilliertem Wasser auf.
Welchen PH-Wert kannst du messen? Welcher Vorgang (siehe Listing) wird hier rückgängig gemacht?
Bitte sendet die Antworten über das Profil an uns. Ihr dürft direkt loggen. Sollte etwas nicht in Ordnung sein werden wir uns melden.
Über ein Foto von dir beim Experimentieren würden wir uns freuen (keine Logbedingung).
Wir wünschen viel Freude bei der experimentellen Entdeckungsreise in die Weißjurazeit!
Tipp: (Nicht nur) bei gutem Wetter könnt ihr außerdem vor Ort Grillen und die schöne Natur genießen.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Quellenverzeichnis:
Dr. Günter Schweigert, Riffe im Weißen Jura der Schwäbischen Alb (http://userpage.fu-berlin.de/leinfelder/paleo_de/edu/albriffe/index.html)
R. Gotthardt, W. Kasig: Karbonatgesteine in Deutschland (Auszug: www.sebald-zement.de/jurastein.html)
Ooide (http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Ooid)
Oolith, Geologisches Wörterbuch (Auszug: http://www.seniorenakademie.dhbw-heidenheim.de/senweb/wandern/heidenh/schnaith/wissen/oolith.htm)
Steinbruch Hirschhalde (http://www.schwaebischealb.de/layout/set/print/Media/Attraktionen/Steinbruch-Hirschhalde)