Dieser Earthcache führt euch zu einem Sandsteinfelsen aus der Buntsandstein.
Die Felsformation befindet sich entlang der Uferseite des alten Flussbetts der Prüm.
Vor Ort findet Ihr keine Infotafel!
Alle Fragen können anhand des Listings und einem Besuch der Rotlay beantwortet werden.
Zur Örtlichkeit:
Das beindruckende Naturdenkmal, die sogenannte Rotlay, zeigt kreuzgeschichtete Sandsteine aus der Zeit der Germanischen Trias. Die Sandsteine sind vor ca. 249 bis 244 Millionen Jahren, in der Mittleren Buntsandstein entstanden. Die Gesteine der Buntsandstein sind in erster Linie an den Uferbereichen des heutiges Stauseegebietes aufgeschlossen. Stehen dem Seeuferweg folgend, zunächst noch die markanten Buntsandsteinfelsen, so treten unmittelbar hinter dem heutigen Dorint-Hotel devonische Schiefer zutage.
Was ist Buntsandstein?
Der Name Buntsandstein bezeichnet keinen bestimmten Gesteinstyp, also kein buntgefärbtes Gestein eines beliebigen Alters. Buntsandstein beschreibt stattdessen eine bis mehrere hundert Meter mächtige Gesteinsabfolge der Untertrias. Diese Gesteinsabfolge ist sowohl aus Sandsteinen, Ton- und Siltsteinen, aber auch aus Kalksteinen und Gipsgestein aufgebaut.
Der Name Buntsandstein beschreibt also vielmehr die Farbenvielfalt der unterschiedlichen Gesteine.
Der Buntsandstein ist die untere der drei lithostratigraphischen Gruppen der Germanischen Trias. Er lagert der Zechstein-Gruppe auf und wird von der Muschelkalk-Gruppe überlagert.
Die Entstehung von Sandstein:
Namensgebend für die Bezeichnung Sandstein ist das Material, aus dem Sandsteine bestehen: Sand. In der Geologie versteht man unter Sand ein Lockermaterial, das durch Verwitterung, also durch physikalische und/oder chemische Gesteinszerstörung/-zerkleinerung bzw. -auflösung entstanden ist. Die Korngröße von Sand beträgt per Eigendefinition zwischen 0,063 und 0,2 mm. Die Sandkörner können dabei aus verschiedenen Mineralien bestehen, zumeist bestehen sie jedoch aus Quarz.
Sandstein ist ein Sedimentgestein und gehört somit zur Gruppe der Sedimentite. Sandstein ist klastischen Ursprungs, im Gegensatz zu chemischen und biogenen, also aus überwiegend aus Resten von Lebewesen zusammengesetzten Gesteinen, wie z.B. Kalkstein oder Kohle.
Unter Sedimenten versteht man "nach Transport abgelagerte Produkte mechanischer und chemischer Verwitterung". Transportmittel für Sedimente sind im wesentlichen Wasser, Eis und Wind. Die Ablagerung der Sedimente erfolgt aufgrund der Schwerkraft durch mechanischen Absatz. Kennzeichnendes Merkmal aller Sedimentgesteine ist die Schichtung. Sie entsteht durch Änderung in den Sedimentationsbedingungen, z.B. der Zufuhr von stofflich unterschiedlichem Sedimenten oder dem Wechsel der Korngrösse der sich absetzenden Substanzen. Die in Sandsteinfolgen zu beobachtende Bankung ist auf wiederholte Sedimentationsunterbrechungen zurückzuführen. Die Entstehung von Sandsteinen ist in verschiedenen Ablagerungsräumen möglich. Die Ablagerung von Sanden kann beispielsweise in von Flüssen durchzogenen Tiefebenen, im Mündungsbereich von Flüssen (Delta-Ebenen) sowie im Meeresbereich in unmittelbarer Nähe der Küste erfolgen. Diese unterschiedlichen Ablagerungsräume mit ihren spezifischen Ablagerungsbedingungen, die in der zeitlichen Abfolge erdgeschichtlicher Vorgänge ihre unverwechselbare Ausprägung erfahren haben, führen zu unterschiedlichen Sandsteinen.
Durch den Auflastdruck der jüngeren, überlagernden Ablagerungen sowie durch Ausfällung von Mineralen, die im Meer- oder Grundwasser gelöst sind, aber auch durch die im Sandstein selbst enthaltenen Minerale kommt es zur Verfestigung des Sandes. Dieser Prozess, die sogenannte Diagenese läuft unterschiedlich schnell ab und kann zwischen wenigen Jahrzehnten und mehreren Millionen Jahren dauern.
Diagenese
Kurz gesagt, die Umbildung eines Lockersedimentes zu einem festen Gestein wird in der Geologie als Diagenese bezeichnet.
Das aus den abgelagerten Sandkörnern, bestehende Lockersediment ist anfangs noch unverfestigt. Die abgelagerten Sandkörner lagern sich nach Art einer Kugelpackung an und weisen zwischen den Mineralkörnern, einen noch mit Wasser gefüllten Porenraum auf. Der steigende Auflastdruck der darüber abgelagerten Sedimente führt zunächst zu einer Kompaktion der Sandkörner. Durch eine weitere Verdichtung der Sandkörner wird das Porenvolumen zwischen den Sandkörner weiter verringert und gleichzeitig wird das Sediment weiter entwässert. Das bedeutet ein Teil des reichlich vorhandenen Porenwassers wird aus dem Sediment nach oben herausgepresst. Die Bildung des Zements erfolgt dabei durch die Ausfällung der gelösten Stoffe aus der Porenlösung. Letztendlich wird die Kornbindung der Sandkörner also durch das Bindemittel bewirkt, das sowohl tonig, karbonatisch, quarzitisch, oder aus einem Zusammspiel dieser 3 Zementationsarten sein kann. Das Bindemittel wird auch als Zement bezeichnet und die Bindung der Sandkörner als Zementation.
Durch diese chemischen Vorgänge in Verbindung mit der Verdichtung des Gefüges entsteht letzendlich aus einem Lockersediment ein Festgestein.
Der Verlauf der Diagenese und die Intensität der diagenetischen Verfestigung ist also von der mineralogischen Zusammensetzung des Lockersediments, dem Auflastdruck der darüber liegenden Schichten und den im Porenwasser gelösten Stoffe abhängig.
Das Bindemittel hat u.a. einen wesentlichen Einfluss auf die Festigkeit des Sandsteins. Ist das Bindemittel beispielsweise nur spärlich vorhanden, ist der Sandstein mürbe und "sandet ab". Ein reichlich vorhandenes Bindemittel sorgt nicht nur für einen festen Zusammenhalt der Sandkörner, sondern trägt auch zur Verkleinerung des Porenvolumens und damit zur Verringerung des Wasseraufnahmevermögens bei. Ein kieseliges Bindemittel gibt dem Sandstein eine größere Festigkeit und Resistenz gegen Verwitterung. Karbonatisch zementierte Sandsteine sind in besonderem Maße anfällig gegen chemische Verwitterung. Bei einer tonigen Bindung bilden die Tonmineralien ein dünnes Häutchen um die Sandkörner und bewirken somit den inneren Zusammenhalt der Sandkörner. Die durch ein toniges Bindemittel zementierten Sandsteine haben eine geringere Festigkeit und folglich auch eine geringere Resistenz gegen Verwitterungseinflüsse als Sandsteine mit einem kieseligen Bindemittel.
Durch Drucklösung kann es auch zu einer unmittelbaren Kornbindung kommen. Eine große Kornbindungszahl bedeutet, dass die Komponenten eng aneinander gewachsen sind und nur ein verhältnismäßig kleiner Porenraum verbleibt. Häufig tritt diese unmittelbare Kornbindung jedoch in Verbindung mit einem Zement auf. Ein gutes Beispiel für die unterschiedliche Itensität der Zementation sind beispielsweise Sandlöcher oder die Wabenverwitterung.
Die Zementation:
Die natürliche Verfestigung des Sandes durch die Ausfällung von Mineralien in den Porenräumen zwischen den Sandkörnern wird als Zementation bezeichnet.
Innerhalb einer einzelnen Sandbank weisen die meisten Sandsteine nur ein einziges Zementmineral auf. Verschiedene Lagen in einer Sandsteinabfolge können aber jeweils durch verschiedene Minerale zementiert sein, z. B. bedingt durch Korngrößenunterschiede. So sind grobkönigere großporigere Sandsteine eher karbonatisch zementiert und feinkörnigere eher quarzitisch.
Der Zement kann dabei aus unterschiedlichen Mineralen bestehen:
- Ferritisch zementierte Sandsteine (Eisensandstein) enthalten als Bindemittel Eisenoxide und -oxidhydrate (Hämatit, Goethit, Limonit).
- Quarzzementierte Sandsteine (quarzitische Sandsteine, Zementquarzite) verdanken ihre Verfestigung u. a. der Drucklösung und anschließender Wiederausfällung von Quarz in Form von Anwachssäumen, die die Sandkörner miteinander verbinden.
- Karbonatisch zementierte Sandsteine enthalten als Bindemittel meist Calcit, seltener Ankerit oder Siderit. Calcit ist ebenfalls ein sehr häufiges Zementmineral.
- Weitere mögliche Zementminerale sind Feldspäte, Tonminerale (Kaolinit, Illit, Chlorit), Zeolith oder auch Gips.
Die Farbe von Sandstein kann auch, wie die von Sand, variieren. Ausschlaggebend für die Färbung von Sandsteins sind zugemengte Stoffe wie beispielsweise Glaukonit, oder Limonit.
Braune Sandsteine sind auf Limonit-Gehalte zurückzuführen, Glaukonit färbt grün, rot entsteht infolge von Eisenoxiden und Kohlenstoff bzw. Bitumen kolorieren das Gestein blau-schwarz.
Schrägschichtung und Kreuzschichtung:
Sowohl durch Wind, als auch durch strömendes Wasser kann eine Schräg- oder Kreuzschichtung verursacht werden (siehe Abb. 1). Die Entstehung einer Schrägschichtungen kann u.a. in Wüsten, Meeren und Seen beobachtet werden. Schrägschichtungen sind sowohl in geologisch jungen Lockergesteinen, sowie auch in verfestigten Sedimentgesteinen, wie z. B. Sandstein, verbreitet erhalten (siehe Abb. 3).
Schrägschichtung: Der Begriff Schrägschichtung entstammt der Sedimentologie und bezeichnet die Ablagerung von körnigem Sediment, zumeist bestehend aus Sand oder Kies, in schräg einfallenden Schichten. Im fließenden Wasser wurden kleinräumig Sedimente abgesetzt und mehrfach in gleicher Richtung überlagert. Diese Art der Ablagerung findet sich an der Leeseite u.a. von Strömungs- und Wellenrippeln in Gewässern.
Eine Schrägschichtung kann auch entstehen, wenn loses Sediment (meist als Springfracht) die Luvseite einer Wellenrippel in einem Fluss oder im Meer sowie einer Düne, hinauf transportiert wird, den Rippelkamm passiert und sodann die Leeseite hinunter rutscht oder fällt. Die Leeseite ist dabei immer steiler als die Luvseite ausgebildet (siehe Abb. 2)
Kreuzschichtung: Eine Kreuzschichtung ist eigentlich nichts anderes als eine Schrägschichtung, jedoch mit wechselnden Ablagerungsschichten. Eine Kreuzschichtung bedeutet nicht, dass sich einzelne Schichten kreuzen, sondern dass eine Schichtung "kreuz und quer" im Gestein erkennbar ist. Durch wechselnde Strömungsverhältnisse bei der Ablagerung kann die Schrägschichtung bei der Ablagerung also unterschiedlich oder gegensätzlich orientiert sein. (siehe Abb. 4)
Abbildung 1:
Abbildung 2:
Abbildung 3 - Schrägschichtung
Abbildung 4 - Kreuzschichtung
Um diesen Earthcache loggen zu können, beantwortet bitte vorher folgende Fragen:
1. Was beschreibt der Begriff Buntsandstein und zwischen welchen beiden Gruppen lagert Buntsandstein auf bzw. wird Buntsandstein überlagert?
2. Woher hat hat die Felsformation ihre rote Farbe?
3. Beschreibe mit eigenen Worten die Entstehung vom Lockersediment zum Festgestein.
4. Beschreibt die Struktur Felsformation:
a) Sandet das Gestein evtl. bei Berührung ab und was könnte das im Bezug auf das Bindemittel, unabhängig der Zemenationart bedeuten?
(Ist es eher spärlich, oder eher reichlich vorhanden)
b) Könnt ihr eine unterschiedliche Festigkeit des Sandsteins in den verschiedenen Schichten feststellen und was glaubt ihr woher diese Unterschiede kommen?
5. In welchem geologischen Erdzeitalter und vor wievielen Millionen Jahren sind die hier sichtbaren Sandsteine etwa enstanden?
6. Sucht in der Felsformation entlang des Seeuferwegs ein gutes Beispiel für eine Kreuz- oder Schrägschichtung im Sandstein und
fügt eurem Logeintrag ein Foto mit entsprechender Beschreibung hinzu.
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Quellen: Geologie der Eifel, Mineralienatlas, Wikipedia, Mineralienlexikon