Die Landschaft lesen lernen
Auch der unauffälligste Stein, ja selbst ein einzelnes, winziges Sandkorn besitzt eine lange und interessante Geschichte – wir müssen sie nur zu lesen wissen. So kann der am Wegesrand gefundene Stein uns verraten, ob er einst Vorort entstand, aus tieferen Bereichen der Erdkruste entstammt oder er einst dorthin transportiert wurde.
Tektonische Muster an Gesteinsschichten zeugen von den geodynamischen Ereignissen, die an dieser Stelle das Gebirge aus der Umgebung emporhoben.
Die heute aufgeschlossenen Gesteine mit ihren strukturellen Merkmalen können uns einen Einblick geben, was an diesem Ort vor Jahrmillionen passierte.
„Man sieht nur was man weiß.“ (Johann Wolfgang von Goethe)
Das plattentektonische Modell
Die oberste Schicht der Erdhülle, die Lithosphäre (Erdkruste und oberster Erdmantel), besteht aus mehreren großen und zahlreichen kleineren tektonischen Platten. Diese schwimmen auf dem zähflüssigem Magma des Erdinneren - bewegen sich voneinander weg, reiben aneinander, oder bewegen sich aufeinander zu. Folglich sind die meisten gebirgsbildenden und vulkanischen Prozesse an die Plattenränder bzw. Plattengrenzen gebunden.
Durch den immensen Druck, der auf die Grenzen solcher Gesteinsplatten ausgeübt wird, sinkt die ozeanische Lithosphäre tief in den Erdmantel ab (Subduktion). Entwässerungsprozesse im Gesteinsmaterial der abtauchenden Platte führen in der oben bleibenden Platte zu ausgeprägtem Vulkanismus.
Da die kontinentale Kruste spezifisch leichter als die ozeanische Kruste ist, taucht sie an der Subduktionszone nicht zusammen mit der ozeanischen Platte ab, sondern wölbt sich stattdessen zu einem Gebirge auf (Orogenese). Hierbei kommt es zu komplexen Deformationsvorgängen: Gesteinsschichten werden dort abgeschert und übereinander geschoben.
Diese gewaltigen geodynamischen Prozesse haben das Gesicht der Erde immer wieder verändert - und verändern es heute noch.
Eine Reise tief in die Vergangenheit
Mit diesem EarthCache wollen wir Euch auf eine Reise tief in die Vergangenheit mitnehmen, als diese Region durch die oben beschriebenen geologischen Prozesse geprägt war und dem Betrachter der Landschaft ein völlig anderes Bild gab.
Hier um Tunau, einem kleinen idyllischen Dorf im Südschwarzwald, blicken wir auf eine äußerst bewegte Erdgeschichte zurück. Eher unscheinbare Steine berichten von den dramatischen Ereignissen, die sich hier abgespielt haben: Vulkane sind ausgebrochen, ein Gebirge ist emporgestiegen, dessen Dimensionen den heutigen Schwarzwald bei weitem übertroffen hat - und es ist wieder verschwunden. [1]
Die Gesteine in der Umgebung von Tunau, stammen aus dem Erdaltertum (Paläozoikum) – genauer aus der Zeit zu Beginn des Unteren Karbons, vor etwa 350 Millionen Jahren.
Damals war diese Region geprägt durch die gewaltige Kollision zwischen zwei großen tektonischen Platten. Dieses Ereignis begann mit der Subduktion ozeanischer Kruste. Durch das Aufschmelzen der abtauchenden Platte in das Erdinnere entstanden magmatische Gesteinsschmelzen, die sich ihren Weg nach oben bahnten. Ein heftiger Vulkanismus entwickelte sich.
Die beiden Platten verkeilten sich ineinander. Die enormen Kräfte dieser Plattenbewegung stauchten den Untergrund entlang der Nahtstelle (Geosutur) dieser beiden tektonischen Platten. Dadurch wurden die Gesteinsmengen von ihrer Unterlage abgeschert, aufgefaltet und übereinandergestapelt. Dabei wurden magmatische Gesteinsschmelzen unterschiedlichster Zusammensetzung gefördert, die später während der anhaltenden Subduktion und Deformation der Gesteinsschichten mit in das Gebirge eingefaltet wurden.
Viele Gesteine im Südschwarzwald stammen aus der Kern- und Wurzelzone dieses alten Gebirges. In den folgenden Millionen Jahren durchlebte die Umgebung um Tunau eine wechselvolle Erdgeschichte.
Die zum Gebirge aufgetürmten Gesteine wurden später durch Verwitterung erodiert, abgetragen und über Flussläufe in den Schelfbereich und angrenzende Meeresbecken verfrachtet und abgelagert.
Die Ablagerungen im Meer sind somit mit den Vorgängen auf dem Kontinent verbunden, mit der Gebirgsbildung, mit den Verwitterungsprozessen und dem Sedimenteintrag von dort. Schelfsedimente bilden daher die stoffliche Zusammensetzung, die geologische Struktur und Geomorphologie des Liefergebiets auf dem Kontinent ab.
Eine schnelle Anlieferung solcher festländischen Lockermassen aus dem Deltabereich eines Flusses, führen zu einer Anreicherung wenig verfestigter Sedimente entlang der Schelfkante. Diese Ablagerungen können durch heftige Bewegungen (Gebirgsbildung, Vulkanismus) instabil werden und der Schwerkraft folgend, von der Schelfkante als turbulente Ströme (Turbidite) den Kontinentalabhang abwärts gleiten.
Diese klastischen Sedimentgesteine nennen wir heute Grauwacken und Tonschiefer.
Habt ihr gewusst,
dass anhand der strukturellen Merkmale der Gesteine in der Gegend um Tunau sowie an Vergleichen mit heutigen Ablagerungen von untermeerischen Schlammlawinen und Trübeströmen, diese Gesteine als Schüttungen klastischer Sedimente in ein absinkendes Meeresbecken vor einem aktiven, aufsteigenden Kontinentalrand oder einem kontinentalen Inselbogens zu Beginn des Unteren Karbons gedeutet werden? [2]
Im Laufe der folgenden Jahrmillionen wurden diese Schichten von jüngeren Ablagerungen zugedeckt und immer größerem Druck und Wärme ausgesetzt. Dabei wurden sie verfestigt und teilweise in ihrem mineralischen Gefüge umgewandelt. Später wurden sie wieder emporgehoben und durch Erosion freigelegt.
Habt ihr gewusst,
dass die uns heute aufgeschlossenen Gesteinsschichten am Wegesrand, alle das Ergebnis einer Jahrmillionen währenden Geschichte aus Entstehung, Umformung und Erneuerung sind – und dass diese geologischen Prozesse weiterhin passieren?
Glutflüssige Gesteinsschmelzen
Andesit ist ein vulkanisches Gestein, das während der Erkaltung von Lavaströmen im Bereich von Subduktionszonen gebildet wird. Andesite sind, neben den rhyodacitische Laven, die typischen Gesteine vulkanischen Ursprungs der Inselbögen und aktiven Gebirgszonen. Die Andesite besitzen ein (klein)porphrisches Gefüge mit Einsprenglingen von Plagioklas, Hornblende und Pyroxen in einer dunkel- bis schwarzgrünen feinkörnigen Grundmasse.
Rhyodacite sind hellgraue, rötliche oder bräunliche dichte Vulkanite in Gängen, Schlotfüllungen oder effusive Laven. Bei den entlang des Weges aufgeschlossenen vulkanischen Gesteinen handelt es sich um solche rhyodacitische Laven und Subvulkanite.
Aufgrund der Entwicklung des Vulkanismus in der Gegend um Tunau, von Basalten zu Andesiten und schließlich zu jüngeren rhyodacitischen Laven und Subvulkaniten, wird die Abfolge der Gesteine heute von Geowissenschaftlern als die eines kontinentalen Inselbogens oder die eines aktiven Kontinentalrandes (Suturzone) interpretiert [3].
Habt ihr gewusst,
wenn Magma im Erdinneren langsam erkaltet, bilden sich zunächst nur wenige, aber große Kristalle. Kommt es dann entlang von schmalen Gängen zu einem raschen Aufstieg der Gesteinsschmelze an die Erdoberfläche, kühlt die Schmelze rasch ab und es können sich kaum noch mit dem bloßen Auge sichtbaren Kristalle ausbilden. Dies sind die eigentlichen Vulkanite.
Manchmal bleibt das Magma aber auch auf dem Weg an die Erdoberfläche in den Aufstiegskanälen und Spalten stecken. Die Gesteinsschmelze kühlt dann etwas langsamer ab und bildet eine körnigere Grundmasse aus kleinen Kristallen. Diese Gesteine werden als Subulkanite bezeichnet.
Typisch an Subvulkaniten ist ein Gesteinsgefüge mit dichter, für das blose Auge meist nicht als kristallin erkennbarer Grundmasse und darin eingelagert gut sichtbare Kristalle, den Einsprenglingen. Geowissenschaftler sprechen hier von einem porphyrischen Gesteinsgefüge.
Wenn magmatische Gesteinsschmelzen aus der Tiefe mehrere Kilometer emporsteigen, schmelzen sie das Umgebungsgestein an. Infolge dieses Prozesses können Teile davon ein- bzw. abbrechen und von der Schmelze aufgenommen werden.
Diese Fremdgesteinsfragmente (Xenolithe) erleiden aufgrund der hohen Temperatur des Magmas kontaktmetamorphe Überprägungen oder auch teilweise Aufschmelzung. Daher weisen Xenolithe mit langer Verweildauer im Magma oft gerundete Formen auf. Diese aufgeschmolzenen Fragmente sind keine in der Gesteinsschmelze gewachsenen Kristalle.
Habt ihr gewusst,
dass solche Fremdgesteinsfragmente dem Geowissenschaftler wertvolle Hinweise zum Aufbau der tieferen Bereiche der Erdkruste geben?
Quellen und weiterführende Literatur:
[1] Gemeindeverwaltungsverband Schönau. Pfad ins Erdaltertum (Entdeckungspfade Belchenland und Wieden im Naturpark Südschwarzwald e.V.) - broschiert, Schönau (2001)
[2] Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft - Band 149, Heft 2 (1998): darin …
Loeschke, Jörg; Güldenpfennig, Mathias; Hann, Horst Peter; Sawatzki, Georg. Die Zone von Badenweiler-Lenzkirch (BLZ) (Schwarzwald): Eine variskische Suturzone.
Güldenpfennig, Matthias. Zur geotektonischen Stellung unterkarbonischer Grauwacken und Vulkanite der Zone von Badenweiler-Lenzkirch (Südschwarzwald)
Hann, Horst Peter; Sawatzki, Georg. Deckenbau und Sedimentationsalter im Grundgebirge des Südschwarzwalds/SW-Deutschland
[3] Maass, Rudolf. Die Karbonzone im Raum zwischen Badenweiler und Schönau. – Jh. geol. Landesamt Baden-Württemberg, 5: 141 – 194, Freiburg i. Br. (1961); sowie weitere Studien (1988)
[4] LGRB (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau) Baden-Württemberg: Geologische Karte von Baden-Württemberg 1:25.000, Blatt 8213, Zell im Wiesental
sowie eigene Beobachtungen, Abbildungen
Wegbeschreibung
Nach dem ihr nun vieles über Gesteine und deren Entstehung erfahren habt, begebt euch auf eine geologisch spannende und erlebnisreiche Wanderung.
Der Wanderweg (gelbe Raute) beginnt in Tunau und führt entlang des Themenpfades "Pfad ins Erdaltertum" hoch zum Zweistädteblick und von dort wieder zurück zum Ausgangspunkt (Rundweg von etwa 7km). Parken könnt ihr beim Rathaus in Tunau.
Auf dem Weg werdet ihr nun die Möglichkeit haben, die hier im Listing erwähnten Gesteine zu sehen und die Gesteinsmerkmale erkennen und unterscheiden zu können.
Wir empfehlen, diesen EarthCache mit einer Wanderung auf dem "Pfad ins Erdaltertum – Naturpark Südschwarzwald" zu verbinden. Detaillierte, sehr interessante Informationen zur Geologie und Naturlandschaft enthält eine kleine Broschüre, die bei der Belchenland Tourismus GmbH in Schönau erhältlich ist. In der Broschüre werden auch Rundwanderungen ausgehend von Tunau, Schönau oder Utzenfeld vorgeschlagen.
Zur Beantwortung der Fragen reichen jedoch die Informationen in unserem Listing zu diesem EarthCache.
Bitte beachtet die Wegpunkte entlang des Weges. Zur Beantwortung der Fragen ist es nicht nötig den Weg zu verlassen. Verhaltet euch ruhig, erschreckt nicht die Tiere und geniest die schöne Natur.
Aufgaben
Um diesen EarthCache zu loggen, sollt ihr Euch an den folgenden Wegpunkten (WP2, WP5, WP6 und WP7) mit den anstehenden Gesteinen befassen und hierzu Fragen beantworten:
Tunau WP2 : Glutflüssige Gesteinsschmelzen
Entlang des Weges (Wegpunkt Tunau WP2) sind vulkanische Gesteine aufgeschlossen. Darin hatte nur der frühzeitig in der magmatischen Schmelze gebildete Kalifeldspat (Orthoklase) genügend Zeit, seine (idiomorphe) Kristallform mit ebenen Flächen und geraden Kanten zu entwickeln. Die magmatische Schmelze hat diese Kristalle schon aus der Tiefe mitgebracht. Sie begann sich schon während des Aufstiegs allmählich abzukühlen. Nahe der kalten Erdoberfläche erstarrt die Schmelze jedoch viel zu schnell, um die Bildung weiterer solch großer Kristalle zu erlauben.
Betrachtet nun die großen Kalifeldspat-Kristalle ganz genau. Ihr könnt darin kleine schwarze Einschlüsse entdecken. Auch der schwarze Glimmer (Biotit) begann schon in der Magmakammer zu kristallisieren.
Im Gesteinsanschliff sind nicht nur die einzelnen Kristalle gut zu erkennen, sondern auch feine Risse im Gestein. Nach der Erstarrung wird die Gesteinsschmelze hart, aber auch spröde. Bei starken Belastungen oder Spannungen zerbricht das Gestein. [1]
Untersucht nun den Bereich des Gesteinsanschliffs genauer und beschreibt uns was ihr hinsichtlich der Kristalle und deren Größe, Farbe und Verteilung feststellen könnt.
Was glaubt ihr, warum sich diese Gesteine so gebildet haben können?
Tunau WP5 : Auf dem Weg nach Oben erstarrt
Begebt euch anschließend zum Wegpunkt Tunau WP5 und betrachtet dort die am Wegesrand aufgeschlossenen magmatischen Gesteine.
In diesen Subvulkaniten könnt ihr sehr schön ein porphyrisches Gefüge mit Einsprenglingen von Feldspäten (kleine, weiße Plagioklase sowie weißlich rosa Zwillingskristalle des Kalifeldspat), chloritisierten schwarze Biotiten und z. T. Pyroxenen oder Amphibolen, teilweise auch graue, durchscheinende Quarze erkennen. Die graugrüne bis rötliche Grundmasse ist dicht und feinkörnig.
Untersucht nun den Bereich des Gesteinsanschliffs genauer und beschreibt uns was ihr hinsichtlich der Kristalle und deren Größe, Farbe und Verteilung feststellen könnt. Könnt ihr etwa eine Ausrichtung der Kristalle erkennen?
Was glaubt ihr, warum sich diese Gesteine so gebildet haben können?
Könnt ihr Unterschiede zu den Gesteinen bei WP2 feststellen?
Hier könnt ihr auch die Besonderheit eines eingeschlossenen Fremdgesteinsfragments beobachten.
Was könnt ihr uns über dessen Größe, Farbe, Form und Ausrichtung im Gestein sagen? Was vermutet ihr, um welches Gestein/Mineral es sich handeln könnte?
Tunau WP6 : Schlamm am Meeresgrund
Begebt euch anschließend zum Wegpunkt Tunau WP6 und betrachtet dort die am Wegesrand aufgeschlossenen Gesteine.
Tonschiefer bezeichnet ein klastisches Sedimentgestein, das seine Entstehung feinsten Schwebstoffen verdankt, die die sich einst am Grunde eines absinkenden Meeresbeckens abgesetzt haben. Das Gestein besteht meist aus Tonmineralen und Chloriten und besitzt meist eine dunkel(grün)graue Färbung.
Am Wegesrand könnt ihr den Tonschiefer an seiner plattigen Schichtung bzw. Schieferung gut erkennen. Auffällig ist hier der Einfluss der Verwitterung auf das Gestein.
Wie zeigt sich diese Verwitterung an dem Tonschiefer?
Tunau WP7 : Trübe Ströme
Begebt euch anschließend zum Wegpunkt Tunau WP7 und betrachtet dort die am Wegesrand aufgeschlossenen Gesteinsschichten.
Grauwacke bezeichnet ein klastisches Sedimentgestein mit Anteilen an Quarz, Feldspat, Kiesel- bzw. Tonschiefern und kleinen Gesteinsfragmenten in einer tonigen Grundmasse. Die Grundmasse des Gesteins besteht meist aus Tonmineralen, Chloriten und Glimmern und verursacht die meist dunkel(grün)graue Färbung.
Die Grauwacke ist ein Sedimentgestein ähnlich dem Sandstein, das durch Ablagerungen in den marinen küstennahen Bereichen entstanden ist. Diese Ablagerungen stürzten später durch Instabilitäten in ihrer Lagerung als untermeerische Schlammlawinen weiter die Kontinentalabhänge hinunter. Das Material wurde weit in das Meeresbecken hinausgetragen. Kommt ein solcher Trübestrom zum Erliegen, werden größere Gesteinsfragmente zuunterst abgelagert, während kleinere Fragmente langsamer absinken.
Was fällt euch hier an den aufgeschlossenen Gesteinsschichten hinsichtlich der Lagerung, Schichtung und Klüftung auf?
Am Wegesrand finden sich genügend frisch angeschlagene Gesteinsbruchstücke, an denen ihr die einzelnen kleinen Gesteinsfragmente, die vom nahen Festland ins Meer gelangt waren, betrachten könnt. Auch sind hier Verfärbungen am Gestein zu erkennen.
Bitte beschreibt mit eigenen Worten kurz eure Beobachtungen an einem der Gesteinsbruchstücke.
Bitte sendet eure Antwort per E-Mail an uns und logged diesen EarthCache. Falls es ein Problem mit eurer Antwort geben sollte, so melden wir uns, um es zu lösen. Wenn es kein Problem gibt, dann war eure Antwort richtig und der Log in Ordnung.
Falls ihr möchtet, könnt ihr noch ein Bild von euch selbst und/oder eurem GPS machen und es zusammen mit eurem Log hochladen (optional).