Stumme Zeugen im Erfurter Hauptbahnhof
Was du vorab wissen solltest:
Bei dem Gestein, mit dem die Treppenaufgänge des Erfurter Hauptbahnhofs verkleidet sind, handelt es sich um Kohlenkalkstein aus dem Unterkarbon, in dem als Fossilien u. a. sog. Armfüßer (Brachiopoden) stecken. Kohlenkalk ist eine besonders dichte Form des Kalksteins. Mit großer Wahrscheinlichkeit handelt es sich hier um Platten aus einer großen Scholle solchen Gesteins, das während der frühen Karbonzeit am Rand eines damals im heutigen Mitteleuropa liegenden Meeresbeckens in die Tiefe gerutscht ist. Die verbauten Platten wurden vermutlich im Steinbruch Poppengrün im Frankenwald, also nicht weit von hier, abgebaut.
Jetzt etwas genauer ...
Das Karbon:
Das Karbon ist auf der geologischen Zeitskala (bzw. Periode in der Geochronologie) ein System im Erdaltertum (Paläozoikum). Das Karbon begann vor etwa 355 Millionen Jahren und endete vor etwa 290 Millionen Jahren. Es folgt auf das Devon und wird vom Perm überlagert. In mehreren Phasen wird im Verlauf des Karbons, aufgrund tektonischer Bewegungen der Erdkruste, ein großes Gebirge aufgefaltet, das durch ganz Mitteleuropa verläuft. Zu Beginn des Unteren Karbons ist der mitteleuropäische Raum durch ost-west verlaufende Festlandsschwellen (Geoantiklinale) und Senken (Geosynklinale) gegliedert. Weite Bereiche des heutigen Europas wurden von einem Meer überflutet. Im Karbonzeitalter enstand schließlich durch Kollisionen verschiedener Superkontinente mit kleineren Kontinenten der bisher letzte globale Superkontinent der Erdgeschichte: Pangaea.
Das Saxothuringikum - Ein variskisches Gebirge
Als variskische Gebirgsbildung bezeichnet man die zeitliche Entstehung eines Gebirges vom Devon bis zum Karbonzeitalter. Das Meeresbecken wurde immer weiter zusammengeschoben und die bereits abgelagerten Sedimente und Gesteine wurden gefaltet und regelrecht übereinander gestapelt. Zu diesen Varisziden gehören große Teile West- und Mitteleuropas und die iberische Meseta. Für die mitteleuropäischen Varisziden werden mehrere Zonen aufgrund der unterschiedlichen Gesteinsalter, Metamorphosegrade und Deformationsalter unterschieden: Moldanubikum, Saxothuringikum, Rhenoherzynikum, Subvariskische Vortiefe. Zum Saxothuringikum gehört auch der Frankenwald, aus dem der am Erfurter Hauptbahnhof verbaute Kohlenkalkstein stammt.
Zonierung des variskischen Gebirges in Mitteleuropa: A=Subvariskische Saumtiefe, B=Rhenoherzynikum, C=Mitteldeutsche Kristallinzone, D=Saxothuringikum, E=Moldanubikum. Mittelgebirge: Frankenwald (Fr.-W.), Odenwald (Odw.), Pfälzer Wald (Pf.-W.), Spessart (Sp.), Thüringer Wald (Th.-W.).
Unter dem Begriff Thüringisch-Fränkisch-Vogtländisches Schiefergebirge werden aufgrund ihrer gemeinsamen geologischen Merkmale die mitteldeutschen Höhenzüge Thüringer Schiefergebirge und Frankenwald sowie der überwiegende Teil des Vogtlandes zusammengefasst. Es ist ein Rumpfgebirge der mitteleuropäischen Varisziden und wird dem Saxothuringikum zugerechnet. Seine varizisch gefalteten Gesteine bilden eine diskontinuierliche Abfolge vom Neoproterozoikum bis ins Unterkarbon. Typische Gesteine sind Quarzite, Grauwacken und Tonschiefer, die allesamt aus Meeresablagerungen entstanden sind.
Der Kohlenkalk:
Kohlenkalk ist zerklüfteter schwarzer bis grauer Kalk. Entstanden ist er vor etwa 350 Mio. Jahren in flachen Meeresbuchten. In seinen oberen Lagen finden sich eingebettete Versteinerungen. Kohlenkalk wird heutzutage für Bauzwecke oder als Weißkalk (nach Brennvorgang) verwendet. Kohle findet sich - anders als der Name vermuten lässt - im Kohlenkalk allerdings nicht. Ein hoher Anteil an organischen Substanzen (5-10 %), der unter den sauerstofffreien Ablagerungsbedingungen am damaligen Meeresgrund erhalten blieb und eingelagert wurde, gibt dem Kohlenkalk aber seine im frischen Bruch dunkelgraue Farbe und den Namen.
Am Südrand von Laurussia, einem Urkontinent, kam es im Unterkarbon zur Sedimentation von sehr fossilreichen Kalken. Der Bereich der sog. Kohlenkalk-Fazies erstreckte sich von Irland/England, Belgien und die Ardennen über das linksrheinische Schiefergebirge bis nach Polen. Zur Ablagerung kamen Moostierchen-Riffkalke, Schuttkalke und dunkle bituminöse Kalke. An Fossilien sind vor allem Bryozoen, Korallen, Armfüßer (Brachiopoden), Goniatiten und Crinoiden überliefert. Die Mächtigkeit des Kohlenkalk erreicht 300 bis 700 Meter.
Kohlenkalk ist eine besondere Kalksteinart. Kalksteine gehören geologisch zu den einfachen Ablagerungs-Gesteinen, d. h. sie sind aus Wasser, und zwar vorwiegend Meerwasser, ausgeschieden. Sie bestehen aus kohlensaurem Kalk, besonders in der Form von Kalkspat oder Kalzit mit verschiedenen Beimengungen wie Quarzsand, Glimmer, Ton, Schwefelkies, Bitumen, Kohle, Eisenoxyd usw. Der wechselnden Zusammensetzung entspricht seine wechselnde, jedoch vorwiegend weiß bis graue Färbung und Strukturr, z.B. Marmor, Muschelkalk, Kreide, oder eben Kohlenkalk. Geologisch besitzen die Kalksteine sehr verschiedenes Alter, so dass sie in allen geologischen Formationen auftreten.
Die Brachiopoden:
Die Brachiopoden („Armfüßer“, „Lampenmuscheln“) stellen einen eigenständigen Tierstamm dar, der vom unteren Unter-Kambrium (540 Mio. Jahre vor heute) bis heute nachgewiesen ist. Es handelt sich ausschließlich um Meeresbewohner, die in der Erdgeschichte ein weites Spektrum von verschiedenen Lebens- und Ablagerungsräumen bewohnt haben. Sie kommen heute vom Gezeitenbereich bis in die Tiefsee vor und hatten sicherlich auch in der geologischen Vergangenheit eine große Tiefenverbreitung. Die Brachiopoden sind Meerestiere mit zwei Schalenklappen, wodurch sie äußerlich Muscheln ähneln. Obwohl sie auch ökologische Nischen wie viele Muscheln besetzen, haben sie systematisch mit diesen überhaupt nichts zu tun, weil sie anatomisch vollkommen anders aufgebaut sind. Ihre Schale besteht aus einer Bauch- und einer Rückenklappe (Vertral- und Dorsalklappe), welche meist unterschiedlich gekrümmt und jeweils bilateral-symmetrisch sind. Die Größe der Schale ausgewachsener Tiere erreicht wenige mm bis über 20 cm; meist betragen Länge und Breite zwischen 1 und 7 cm, die größten fossilen Schalen sind etwa 30 Zentimeter breit. Heute gibt es etwa 250 Armfüßerarten, fossil sind etwa 30.000 bekannt.
Ein paar Beispiele fossiler Brachiopoden.
Der Körperbau der vielen Tausend Arten Brachiopoden ähnelt einander sehr: Die Schale umgibt den wesentlichen Weichkörper des Tieres. Nach einem meist kurzen, wenige Stunden oder Tage andauerndem Larvenstadium sind die Tiere meist mit einem fleischigen Stiel an einem Substrat befestigt (zumeist direkt auf dem Meeresboden), seltener direkt mit der Schale fest daran zementiert, oder sie liegen einem Substrat lose auf. Der Stiel tritt hinten aus der Schale durch ein so genanntes Delthyrium, ein abgeschlossenes Stielloch oder zwischen den beiden Klappen heraus. Die Schalenklappen bestehen aus Kalziumkarbonat (Kalk) oder organo-phosphatischer Substanz, wobei die Schalenstruktur sehr unterschiedlich sein kann. Schalensubstanz und -struktur sind für die Unterteilung der Brachiopoden in systematische Großgruppen wesentlich. Die kalkigen Schalen können z.B. punktat oder impunktat sein, also mit winzigen Poren ausgestattet sein oder nicht. Bauch- und Rückenklappen können in sehr verschiedener Weise gekrümmt (konkav, konvex, genikulat, resupinat), glatt oder berippt und häufig von einer ausgeprägten Längsfalte durchsetzt (Sinus und Sattel) sein. Bei der größten Brachiopoden-Gruppe, den Rhynchonelliformea, sind die beiden Klappen hinten meist durch Schlosszähne und korrespondierende Zahngruben scharnierähnlich miteinander verbunden und können durch Öffner- und Schließmuskeln geöffnet und geschlossen werden. Bei den übrigen Formen, den Linguliformea und den Craniiformea, fehlt diese Artikulation.
Der von den beiden Klappen eingeschlossene Raum enthält etwa in seinem hinteren Drittel die Hauptmasse des Weichkörpers und davor die so genannte Mantelkammer, die als Filtrierkammer fungiert. In diese Mantelkammer ragt von hinten her ein Paar von fleischigen, mit Tentakeln besetzten Armen hinein, mit denen das Tier bei gering geöffneter Schale einen Wasserstrom von außen in die Mantelkammer hinein und wieder hinaus erzeugt. Mit dem einströmenden Wasser gelangen in Suspension befindliche Nahrungspartikel hinein, die von den Tentakeln eingefangen und zum Mund geführt werden. Die fleischigen Arme werden häufig durch kalkige Gerüste der Rückenklappe gestützt, deren Gestalt für die Unterscheidung der verschiedenen Ordnungen der Rhynchonelliformea bedeutend ist.
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1. Neben den sich scharf abzeichnenden weißen Brachiopoden-Fossilien findest du weitere Überreste von Lebewesen, sie bedecken größere Flächen. Finde und beschreibe sie und versuche sie zu benennen.
2. Vergleiche die Versteinerungen im Kohlenkalk an den angegebenen Koordinaten mit einem beliebigen anderen Treppenaufgang im Erfurter Bahnhof. – Welchen Unterschied findest du? – Was findest du an anderen Treppenaufgängen vor?
3. Angenommen, der an den anderen Treppenaufgängen verbaute Kohlenkalk stammt ebenfalls aus dem Steinbruch Poppengrün, was sagt das über die Lage des abgebauten Gesteins aus? Lag es höher oder tiefer als das Gestein mit den Brachipoden-Fossilien?
4. Suche am Treppenaufgang genau diese Platte:
In welchem Planfeld liegt sie auf der folgenden Skizze?
Gib anhand dieser beispielhaft ausgewählten Brachiopoden-Fossilien eine Einschätzung ab, wie der Schnitt bei der Produktion der einzelnen Gesteinsplatten durch die Fossilien ging (beziehe dich dabei auf die Beschreibung des Körperbaus der Brachiopoden im Listing und auf die Bilder dazu).
5. Optional: Lade ein Foto von dir/deinem GPS-Gerät hoch, das auch ein Brachiopoden-Fossil zeigt, das dir besonders gut gefällt (aber bitte nicht den gesuchten Ausschnitt und dich zusammen abbilden!!).
6. Ein kleiner, absolut freiwilliger, aber sicher sehr beeindruckender Versuch: Wenn du am Bahnhof bist, schließ einmal die Augen, versuch die Umgebungsgeräusche auszublenden und stell dir diesen Ort vor 350 Mio. Jahren vor! - Wahrscheinlich können wir es nicht erahnen, weil es nicht mehr in unsere heutige Vorstellungswelt passt.
Wie sah damals die Welt aus? - Aus der Nähe und/oder aus der Ferne betrachtet ...
Wenn du Zeit und Lust hast, schnapp dir deinen alten Tuschkasten und male ein Bild "unserer" Region vor ca. 350 Mio. Jahren und lade ein Foto davon hoch! - Ich bin gespannt!
Schick mir die Antworten auf die Fragen 1 bis 4 via GC-Profil oder direkt an glatteis_gc[at]yahoo.de. Du darfst, nachdem du deine Antworten übermittelt hast, sofort loggen. Sollte etwas nicht stimmen, melde ich mich. Hast du selbst Fragen zu den Aufgaben oder zum Listing, dann schreib mir auch.
Ich wünsche viel Freude beim Entdecken!
Glatteis
Quellen:
- wikipedia: verschiedene Artikel
- http://www.senckenberg.de/root/index.php?page_id=1676
- http://www.spektrum.de/lexikon/geographie/variskische-gebirgsbildung/8522
- http://www.zeno.org/Meyers-1905/A/Steinkohlenformation
- Auskünfte von Mitarbeitern der Freien Universität Berlin - Institut für Geologische Wissenschaften - Abteilung Mineralogie/Petrologie