Daten zum EarthCache

Dieser alte Diabas Steinbruch zeigt einen Querschnitt durch einen aufgefalteten Diabasvulkan aus der Devonzeit.

Der Diabas

Diabas ist ein basaltisches Ergussgestein aus dem Paläozoikum (ca. 540-250 Mio. Jahre vor heute) und gehört zur Gruppe der Metabasalte. Er betseht hautpsächlich aus den Mineralien Augit (Pyroxen), Feldspat, Hornblende (Amphibol), Chlorit, Biotit und Olivin, wobei Chlorit und Olivin für die günliche Färbung des Gesteins verantwortlich sind.

Die Entstehungsgeschichte von Diabas

Vor ca. 380-370 Mio Jahren im sogenannten Devon lag dieses Gebiet in einem breiten aber nicht sehr tiefen Meerestrog (Geosynkline). Durch einmündende Flüsse wurden große Mengen von Sedimenten in das Meeresbecken eingeschwemmt und lagerten sich dort ab. Das Gewicht der Sedimentschichten, die stellenweise bis zu 10.000 Metern mächtig sein konnten, führte zu unterschiedlich starken Absenkungen in der Erdkruste. Die Sedimente blieben dabei jedoch immer von einem Meer unterschiedlicher Tiefe bedeckt.

Aus dem Erdinneren drückte, in unterschiedlich heftigen Schüben und mit durchaus längeren Ruhephasen, bis zu 1200 Grad heißes basaltisches Magma in die Sedimentschichten vor. Je nach Charakteristik der vulkanischen Aktivität wurden die unterschiedlich ausgehärteten Sedimentschichten horizontal verdrängt und durchzogen (intrusiv) oder vertikal bis zum Meeresgrund durchstoßen (effusiv). Während die intrusiven Vorgänge meist langsam und stetig in den Sedimentschichten vordrängten, verlief das effusive Stadium meist explosionsartig und bildete Vulkankegel unterhalb der Meeresoberfläche. Am Rande dieser Vulkane stiegen oft eisenhaltige Lösungen auf, die sich dann als Roteisenstein an den Flanken der Vulkane absetzten. In den Ruhephasen sammelten sich weitere Sedimentschichten die hier vorwiegend aus Kalkschlämmen bestanden.

Die intrusiven und effusiven Vorgänge sind verantwortlich für die unterschiedlichen Charakteristiken eines Diabas Vorkommens, seinen Begleitgesteinen und Beimengungen. Hierbei sind in erster Linie die Geschwindigkeit der Abkühlung und der Entgasung für die spätere Konsistenz des Diabases verantwortlich.

Intrusiv(lat. interus, Innen) entstandene Gesteine sind durch eine sehr langsame Abkühl- und Entgasungsphase unter allseitigem hohen Druck durch die einschließenden Sedimentschichten meist kompakte, hohlraumfreie Gesteine. Die unmittelbar an Magma-Intrusionen grenzenden Sedimentschichten werden durch die hohen Temperaturen eingeschmolzen und bilden feste Hornfelsen um den Diabas. Die Vermengung von Lava und Sedimentgesteinen findet kaum statt.

Der effusive(lat. effusio, Ausgießung)Entstehungsprozess hingegen ist geprägt durch eine schnelle Abkühlung nach dem Austritt des Magmas in das umgebende Meeresbecken und eine dadurch bedingte ebenfalls schnelle Entgasung. Die dadurch entstandenen Diabas Gesteine sind feinkörnig und oft homogen durchsetzt mit bis zu 1cm großen, runden oder mandelförmigen Hohlräumen in denen sich später Calcite, Quarze und andere Kristall bzw. Mineralarten bilden und die Hohlräume ausfüllen. Ein weiteres Charakteristikum des effusiven Prozesses ist die Bildung sogenannter Lava Kissen (Pillow- oder Kissen-Lava). Hierbei erkaltet die austretende Lava durch das umgebende Wasser sehr schnell, tropfenförmig in der Fließbewegung. Die weiter nachströmende Lave überlagert dann die bereits erkalteten Lavatropfen und erstarrt ebenfalls unmittelbar nach dem Ausfluss in das Meeresbecken. Dadurch entstehen die typischen, sich gegenseitig überlagernden, tropfenförmigen Strukturen, die ohne die rasche Abkühlung durch das umgebende Wasser nicht möglich wären und damit eindeutige Merkmale für submarine, vulkanische Effusion sind. Beim Durchbruch des Magmas durch die Sedimentschichten kommt es asserdem beim effusiven Prozess, je nach Heftigkeit der Eruption, zu vermehrten Vermengungen und Verschmelzungen des Magmas mit den Sedimentgesteinen.

Während der Zufluss von Magma bei abnehmendem Vulkanismus schließlich abbricht, findet die Sedimentation des Meeresbeckens weiter statt. Mächtige Sedimentschichten lagern sich über den Vulkanen ab. Unter dem Druck der Sedimentgesteine und bei langsamer Abkühlung des basaltischen Magmas sorgen chemische Prozesse in Verbindung mit Wasser, eingeschlossenen Gasen und diversen magnesuim- und eisenhaltigen Mineralien für Mineralneubildungen und Gefügeveränderungen. Aus dem schwarzen basaltischen Magma entsteht grüner Diabas.

Die Diabas Vorkommen im östlichen Sauerland werden wegen der dunkelgrünen Farbe des Diabas, auch als „Hauptgrünsteinzug“ bezeichnet.

Auffaltung der Geosynkline zu einem Faltengebirge

Durch plattentektonische Verschiebungen wurden die Vulkangesteine und Mineralneubildungen, zusammen mit den abgelagerten Sedimentschichten, zu einem Gebirge aufgefaltet und bilden das heutige Faltengebirge des Sauer- und Siegerlandes. Durch Absenkungen und Heraushebungen bildeten sich Bruchkanten die auch hier in der Steinbruchwand deutlich zu erkennen sind. Im Laufe der Zeit wurden die oberen, deckenden Gesteinsschichten durch Errosion abgetragen und der Diabsvulkan so wieder freigelegt.

Bei der Auffaltung wurden die intrusiven Diabase aufgrund ihrer Kompaktheit und Homogenität weniger verformt als das inhomogene, zerklüftete Gesteinsgefüge der effusiven Diabase.

Verschiedene Gesteinsarten aus dem Steinbruch

Dieses Bild zeigt ein herausgebrochenes Lavakissen aus feinkörnigem Diabas. Gut zu erkennen ist auch die typische Charakteristik von Kissenlava mit einer gewölbten Oberseite und einer abgeflachten Unterseite. Neben der typischen Grünfärbung, die durch das im Diabas vorhandene Olivin verursacht wird, sind auf dem Bild auch gelblich bis rötlich gefärbte Stellen auf dem Stein zu erkennen. Hierfür ist ebenfalls das Olivin verantwortlich. Es enthält Eisen-+2 welches bei lang andauerndem atmosphärischem Einfluss zu Eisen-+3 oxidiert. Man könnte sagen der Diabas rostet. Diabas wurde hier im Steinbruch bis zum Ende der 1960er Jahre abgebaut.

Hier sieht man einen Diabas-Mandelstein. Das porphyrische Gefüge, d.h. die Größenunterschiede und die Verteilung der Einschlüsse im Gestein, können stark variieren.

Roteisenerz (Hämatit) wird auch als Blutsstein bezeichnet weil er beim Anfassen stark rot abfärbt. Auch das menschliche Blut hat seine rote Farbe dem Eisen in den roten Blutkörperchen, dem Hämoglobin, zu verdanken. Der Eisengehalt der Steine ist je nach Entstehungsgeschichte sehr unterschiedlich. Eisenstein wurde bereits ca. 1200 v. Ch. von den Hethitern in Rennöfen unter der Zuführung von Kohlenstoff zu Roheisen eingeschmolzen. Der Eisenerzabbau und dessen Verhüttung lässt sich im östlichen Sauerland bis in das frühe Mittelalter zurückverfolgen. In Gierhagen wurde die letzte Grube 1963 geschlossen.

Tuffstein ist ein poröses, vulkanisches Eruptivgestein mit einem großen Anteil (>75%) an Pyroklasten.

Einsatzbereiche und Verwendung von Diabas

Diabas ist vergleichsweise einfach zu bearbeiten und wurde bereits in der Steinzeit für die Herstellung von Werkzeugen und Waffen verwendet. Heute wird Diabas vorwiegend im Bauwesen und in der Bildhauerei verwendet. Der hier abgebaute Diabas wurde in erster Linie zu Bruchschotter für den Straßenbau und als Zuschlag in Beton und Asphalt verwendet.

Aufgaben

Achtung!!! Bitte haltet genügend Sicherheitsabstand zur Steinbruchwand. Es droht hier Gefahr durch Steinschlag und Felsrutsch.

1.) Lest euch die Infotafel aufmerksam durch. Wie heißen die Kontinentalplatten durch dessen Kollision unter anderem das Faltengebirge des Sauer- und Siegerlandes entstand?

2.) Begebt euch nun an den unten gelisteten "Beobachtungspunkt Steinbruchwand". Ihr steht nun der beeindruckenden Steinbruchwand frontal gegenüber. Schaut euch die Wand genau an. Handelt es sich bei der Entstehungsgeschichte dieses Diabas Vorkommens um einen intrusiven oder effusiven Prozess. Begründet die Antwort anhand eurer Beobachtungen.

3.) Könnt Ihr auch Kissen-Lava in der Steinbruchwand erkennen? In welchem Bereich der Steinbruchwand befindet sich die Kissen-Lava? Welches Element spielt bei der Entstehung von Kissen-Lava eine Hauptrolle?

4.) Im linken Bereich der Steinbruchwand gab es einen größeren, Gesteinsabgang der einen bogenförmigen Überhang hinterlassen hat.  Auf welche Gesteinsart läßt die Färbung im Bereich des Abgangs schließen?

Logbedingungen

Bitte sendet mir die Antworten zu den Aufgaben über mein Geocaching Profil. Danach könnt ihr ohne explizite Genehmigung loggen. Falls ich Rückfragen zu den Antworten habe, werde ich mich melden. Logs ohne vorherige Beantwortung der Fragen werden von mir kommentarlos gelöscht. Über ein Foto von euch oder eurem GPS vor der Kulisse des Steinbruchs würde ich mich sehr freuen, es ist jedoch keine Bedingung zum Loggen.

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