Gneis - Gestein des Jahres 2015 EarthCache
Gneis - Gestein des Jahres 2015
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Terrain:
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Size: 
(other)
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Ziel dieses Earth-Caches ist es, euch das uralte Gestein "Gneis" zu zeigen und auf den Unterschied im Gefüge im Vergleich zu Granit hinzuweisen. Weiterhin wollen wir euch den Unterschied zwischen Para- und Orthogneisen zeigen.
Plant für den Rundweg etwa 1 Stunde ein. Die Möglichkeit, Bilder vor Ort anzuzeigen ist von Vorteil.
A short english version below.
This Earth-Cache takes about 1 hour.
Wie entsteht ein Gneis?
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Gneise entstehen durch Metamorphose, also unter relativ hohen Temperatur-Druck-Bedingungen. (Temperaturen von 700 °C und Druckbedingungen bis zu 6 kbar)
Bei der Metamorphose kommt es unter den veränderten physikalischen Bedingungen zu Mineralreaktionen, also zur Neu- oder Umbildung von Mineralen, wobei das Gestein im festen Zustand verbleibt. Die vorhandenen Minerale werden dabei verformt und kristallisieren zum Teil neu. Einige Minerale entstehen überhaupt erst als Reaktion auf die hohen Drücke und Temperaturen. Solche Minerale können als Barometer bzw. Thermometer für die erreichten Bedingungen benutzt werden.
Gneise entstehen durch gerichteten Druck, wie er bei Gebirgsbildungen auftritt. Sie sind Produkte geologischer Prozesse, die große Gebiete betreffen und als Regionalmetamorphosen bezeichnet werden. Dabei treten Scherbelastungen und seitlicher Versatz auf. Das Gestein zerfällt in Lagen, die sich seitlich gegeneinander bewegen.
Als anschauliches Beispiel haben wir hier einen Notizblock gebogen, so dass sich die einzelnen Blätter verschieben. Solche Verformungen, die auf der seitlichen Bewegung einzelner Lagen beruhen, bezeichnet man als laminares Gleiten. Der gleiche Vorgang spielt sich im Gestein bei jeder Gebirgsbildung ab und betrifft bei der Verschiebung und Faltung viele hundert Meter dicke Gesteinspakete ebenso wie allerkleinste Bereiche.
(Fotos nach: Barth, Correns, Eskola: Die Entstehung der Gesteine, Springer, Berlin 1939)
Bild1 / figure1 |
Wie alt ist ein Gneis?
Bis Gneise als anstehendes Gestein im Gelände sichtbar werden, vergehen sehr lange Zeiträume.
Da Gneise an den Basen von Gebirgen gebildet werden, müssen erst die darüber liegenden Deckgebirge abgetragen werden, bevor diese Gesteine sichtbar werden. Gneise sind daher immer alte Gesteine. Ihr Vorkommen zeigt an, dass tiefliegende Teile alter Gebirge freigelegt sind.
Manche dieser Gesteinsformationen gehören zu den ältesten Gesteinen der Erde: Die Isua-Gneise in Grönland etwa werden auf 3,8 Milliarden Jahre datiert, der kanadische Acasta-Gneis in Kanada kommt sogar auf vier Milliarden Jahre.
Die bei uns zu findenden Gneise vom baltischen Schild sind etwa 2 Milliarden Jahre alt.
Woran erkenne ich einen Gneis?
Das Gestein als Ganzes zeigt ein deformiertes und gestrecktes Gefüge.
Im Vergleich dazu hat der Granit eine richtungslose Kristallstruktur.
Bild2 / figure2
Gneise enthalten immer einen maßgeblichen Anteil an hellen Mineralen. Das sind in der Regel Feldspat und Quarz, es kann aber auch Nephelin oder Cordierit neben den Feldspäten vorkommen. Das dunkle Mineral ist meist Biotit, gelegentlich kommt auch Amphibol in Gneisen vor.
Eine Mindestmenge an hellen Mineralen ist nicht exakt definiert. Als Richtschnur kann ein unterer Gehalt von etwa 20 % Feldspat plus Quarz (bzw. Foid) angenommen werden.
Gneise sind meist helle Gesteine.
Da Gneise in der Tiefe aus unterschiedlichem Ausgangsmaterial (Edukt) entstehen kann, gibt es 2 Hauptgruppen:
Ein Paragneis ist aus einem Sediment oder einem Sedimentgestein hervorgegangen und oft, aber nicht immer, grau-weiß gefärbt.
granatführender Paragneis / garnet paragneiss leading
Orthogneise werden aus magmatischen Gesteinen gebildet. Meist, aber nicht immer, sind Orthogneise rötlich gefärbt.
Weiterhin gibt es für Gneise viele anderen Namen, welche sich auf die sichtbare Struktur oder die Herkunft beziehen - zum Beispiel: Bändergneis, Augengneis, Gneisgranit, Granatgneise oder Cordieritgneise. In Abhängigkeit vom prozentualen Anteil beigemengter Minerale wird der Gneis dann bei >5% z.B. Granatgneis genannt, bei <5% dann granatführender Gneis.
Beispiel: Orthogneis / example: Orthogneis
Warum finden wir hier in Norddeutschland so viele Gneise?
Skandinavien liegt auf dem baltischen Schild. Der Baltische Schild wird die größere der beiden Regionen Europas genannt, in denen heute der geologisch sehr alte Kern des Kontinents zutage tritt.
In Schweden, Norwegen und Finnland liegen heute die unteren Stockwerke von mehreren, sehr alten Gebirgszügen bloß. Dort wurden über viele hundert Millionen Jahre hin mehrere Kilometer (!) Gestein abgetragen. Die Hauptarbeit hat dabei die Verwitterung geleistet. Die Gletscher der Eiszeiten hatten daran nur einen sehr kleinen Anteil.
Das Gebirge, was wir heute in Skandinavien besteigen können (Kaledonisches Gebirge), gehört nicht dazu, es liegt auf dem Grundgebirge, welches den baltischen Schild darstellt.
Wenn das Wort Grundgebirge verwendet wird, so ist das in geologischer Hinsicht zu verstehen: das Gestein, das die Basis des Kontinents darstellt - unterhalb aller Sedimente. "Grundgebirge" heißt nicht notwendig, dass Berge in der Landschaft stehen. Im Gegenteil: es ist über weite Strecken eingeebnet.
Der Baltische Schild ist in vielerlei Hinsicht etwas Besonderes.
Er ist - auch in geologischen Maßstäben gemessen - sehr alt und hat eine recht bewegte Geschichte hinter sich.
Er ist seit langer Zeit Abtragungsgebiet, das heißt, es sind dort Gesteine aufgeschlossen, die ursprünglich in etlichen Kilometern Tiefe entstanden sind.
Es handelt sich um die größte zusammenhängende Fläche von magmatischen und metamorphen Gesteinen in Europa.
Von diesen aufgeschlossenen Gesteinen haben dann die Gletscher der Eiszeit große Mengen (manchmal mehr als ein Drittel) zu uns nach Norddeutschland gebracht.
Welche typischen Gneise kannst du finden?
Um ein paar typische Gneise zu finden und um den Unterschied zum ungeordneten Gefüge des Granites zu erkennen, folge uns auf einem kleinen Weg und absolviere die Aufgaben und beantworte die Fragen.
Die Stationen 6 und 7 liegen auf dem Gelände der Kirche. Du bist da ein gern gesehener Gast, bitte verhalte dich dem Ort angemessen.
Aufgabe1:
Achte auf dem Rundweg auf die Struktur der Gneise, fühle die Oberfläche der Gneise, Paragneise haben in der Regel eine feinere Körnung als Orthogneise. Ordne folgende Bilder den entsprechenden Gneisen zu.
Beachte dabei, die Bilder sind nicht von den selben Geschieben, welche vor Ort beschriftet sind, es sind Beispiele, die wir für diesen Cache gesucht haben. Bedenke auch, dass bei der Gesteinsbestimmung die Farbe eine nur untergeordnete Rolle spielt. Bitte begründe deine Entscheidungen kurz mit ein, zwei Merkmalen.
Aufgabe1A:
Ordne die Probe einem der auf dem Weg gezeigten Gneise zu.
Aufgabe1B:
Ordne die Probe einem der auf dem Weg gezeigten Gneise zu.
Aufgabe1C:
Ordne die Probe einem der auf dem Weg gezeigten Gneise zu.
Station1
Hier findest du einen farblich besonders schönen Bänder-Gneis. Deutlich ist hier die geschichtet Gesteinsstruktur zu erkennen. Eine deutlichgröbere Kristallstruktur deutet auf einen Orthogneis.
Station2
Ein Granit mit etwas sehr Interessantem! Neben dem Vergleich der Kristallstruktur an der polierten Fläche ist hier deutlich Gletscherschliff zu erkennen. Nicht Thema dieses Earthcaches, aber wenn wir es schon zeigen können.
Station3
Auch hier ist wieder das angeschliffene Fenster in dem Stein interessant. Deutlich sind die deformierten großen Kristalle zu erkennen, welche dem Stein seinen Namen gegeben haben.
Station4
Ja was ist das denn....Gneise sollen doch überwiegend helle Gesteine sein! Hier ist der Anteil von Biotit dafür verantwortlich, dass die Farbe dunkel ist. Aber schau dir die Struktur an, die Körnung lässt einen Paragneis vermuten.
Station5
Hier hast du zum Vergleich der Struktur noch einen Småland-Granit. Schau dir mal das Alter an! Aber er ist nicht der Älteste auf der Runde.
Station6 / Aufgabe2:
Hier in der Feldsteinmauer befindet sich unser ältester "Gneis", ein Västervik-Flecken"-gneis". Damit du dir auch sicher bist, den richtigen Stein zu betrachten - er befindet sich in etwa auf Schildhöhe rechte Seite.
Wie alt ist dieser "Gneis"?
Nun wirst du dich wundern, warum wir hier die Bezeichnung "Gneis" so hervorheben.
Schaue dir das Gestein genau an, insbesondere auch an der nächsten Station!
Station7 / Aufgabe3:
Du bist nun an der Kirche. Hier in der Westwand der Nordsakristei befindet sich ein schöner Västervik-Flecken"-gneis". Kannst du ihn finden? Beschreibe uns kurz, wo der Stein sich befindet.
Station7 / Aufgabe4:
Wir sind der Meinung, dass beide gezeigten Gesteine keine Gneise, sondern Västervik-Fleckengesteine sind? Warum?
Optional
Wir freuen uns immer sehr, wenn du ein Bild von dir, deinem GPS oder Maskottchen vor einem Gneis mit einstellst - aber bitte nicht vor Station 7.
Nach dem Besuch des Earthcaches und der Beantwortung der Fragen darfst Du sofort loggen. Wir melden uns auf jeden Fall, um dir deinen Erfolg mitzuteilen oder offene Fragen zu klären.
The short english version:
How is gneiss formed?
Gneisses are formed by metamorphosis, i.e. under quite high temperature-pressure-conditions. Gneisses are formed by directed pressure, like it occurs by mountain formation. As a visible example we have bended a notebook, so single sheets are displaced.
Such deformations, which are based on lateral movement of single layers, are called laminar glide.
How old is gneiss?
Due to gneisses are formed at the basis of mountains, the above placed platform must be ablated before these rocks become visible. That’s why gneisses are always old rocks. Their occurrence shows that deep located parts of old mountains are uncovered.
How shall I recognize gneisses?
The rocks at all show a deformed and stretched structure.
Compered to this the granite has a location-less crystal structure.
Gneisses are mostly light rocks.
As gneisses could be formed in the depth by different source material (Edukt), there are 2 main groups:
Paragneiss is formed by a sediment or sediment-rock and often (but not always) of grey-white color.
Orthogneiss are formed by magmatic rocks. Often, but not always, they are of reddish color.
Furthermore, there do exist a lot of other names for gneisses, which relate to visible structure or origin – e.g.: strap gneiss, augen gneiss, gneiss granite, granat gneiss or cordierite gneiss.
Why there are so many gneisses in Northern Germany?
Scandinavia is located on the Baltic shield. The Baltic shield is called the bigger region in Europe, where the geological very old core of the continent occurs. Nowadays, in Sweden, Norway and Finland are located the lower levels of many very old mountains. Here where ablated during many hundreds of million years several kilometers (!) of rocks. These exposed rocks were transported by the glaciers of the ice ages in huge amounts (up to 1/3rd) to us in Northern Germany.
Which typical gneisses can you find?
To find typical gneisses and to recognize the difference in structure compared to granite, follow us on a small trip and solve the tasks and answer our questions.
Station 6 and 7 are located on the area around a church. You are welcome, but please act properly.
Task1:
During your round trip, pay attention to the structure of gneisses, feel the surface of gneisses, paragneisses normally have a smaller granulation than orthogneisses. Put the pictures above to the respective gneisses. Be aware, that the pictures are not from the same drifts, which are labeled locally. They are examples which we found for this cache. Also note that the color of rocks just is of minor importance for assignation of rocks. Please explain your decision shortly with one or two attributes.
Assign the example to one of the shown gneisses on your round trip.
Station1
Here you can find especially nice-colored strang gneiss. Obviously you can recognize the layered structure. A clearly rougher crystal-structure is pointing to an orthogneiss.
Station2
Granite with something special! Next to the comparison of the crystal-structure at the polished surface you can clearly see the sharpening of the glacier. It’s not topic of this earth cache, but anyway we can show you.
Station3
Also here is the polished surface of the stone interesting. Clearly visible are the deformed crystals, which gave the stone its name.
Station4
What’s that? Gneisses shall be normally light colored rocks! The amount of Biotit is responsible for the dark color. But look at the structure, the grain-size let us suspect paragneiss.
Station5
To compare the structure you can find here a Småland-granite. Take a look at the age! But he is not the oldest on the round trip.
Station6 / Task2:
Here in the wall you can find our oldest “gneiss”, a Västervik-Spot-“gneiss”. To be sure to watch the correct stone – it is located approximately at the height of the shield at the right side. How old is this “gneiss”? We guess, you are wondering why we put “gneiss” like this. Take a close look, especially also on the next station!
Station7 / Task3:
You are now at the church. At the Western wall of the Northern sacristy you can find a nice Västervik-Spot-“gneiss”. Can you find it? Explain shortly, where it is located.
Station7 / Task4:
We think, both shown rocks are not gneisses but Västervik-Spot-Rocks. Why?
Optional
We appreciate if you upload a photo of yourself, your GPS or your mascot with one of the gneisses - but please NOT at station 7.
After your visit of this Earthcache and the replies to the questions you are allowed to log immediately. We will contact you anyway…either to congratulate you or to solve open matters.
Quellen:
alle Bilder © by black-tomcat
http://www.kristallin.de/Metamorphite/Gneise.htm
https://de.wikipedia.org/wiki/Gneis
https://de.wikipedia.org/wiki/Metamorphose_(Geologie)
https://de.wikipedia.org/wiki/Baltischer_Schild
http://www.steine-und-minerale.de/atlas.php?f=3&l=G&name=Gneis
http://www.wissen.de/gestein-des-jahres-2015-gneis-milliarden-jahre-altes-streifenmuster
Additional Hints
(No hints available.)
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