Serpentinitsteinbruch Oberwald EarthCache

Serpentinit

Allgemeines
Serpentinit ist ein metamorphes Gestein, das heißt, es entsteht durch die Umwandlung aus einem anderen Gestein. Dabei verändert sich das Gestein mineralogisch hauptsächlich unter Erhöhung von Druck und/oder Temperatur.
Im Falle des Serpentinits wird magmatisches Gestein umgewandelt, genauer gesagt ultramafisches Gestein. Als mafisch werden Gesteine bzw. Minerale bezeichnet, die in hohem Maße magnesium- und eisenhaltig sind - aus diesen Bestandteilen leitet sich auch der Name ab: Magnesium und Ferrum -> MaF. Um als ultramafisch bezeichnet zu werden, muss das Gestein zu 90 Volumenprozent oder mehr aus mafischen Mineralen bestehen.
Außerdem ist das Ausgangsgestein ultrabasisch, was in diesem Fall bedeutet, das der Gehalt von SiO₂ unter 45 Gewichtsprozent liegt. Im allgemeinen gehen die beiden Eigenschaften ultramafisch und ultrabasisch miteinander einher. 
Das Serpentinit "erbt" sozusagen diese Eigenschaften von seinem Ausgangsgestein. Aufgrund der beiden Tatsachen, dass Serpentinit zum einen ein metamorphes Gestein und zum anderen ein (ultra-)basisches Gestein ist, wird es auch als Metabasit bezeichnet. 

Serpentinit erscheint vorwiegend als kompakte Masse, die mitunter auch geschiefert sein kann.
Betrachtet man die Härte des Gesteins, so ist Serpentin im Gegensatz zu seinen Ausgangsgesteinen (Olivin 6,5-7 Mohshärte, Pyroxene 5-6 Moshärte) deutlich weicher.

Hinsichtlich der Farbe dominiert grün in verschiedenen Abstufungen, es gibt aber auch bordeauxrote, rot- oder dunkelbraune, schwarze, schwarzgrüne oder gelbliche Färbungen.

Serpentinit wird häufig auch als Serpentin bezeichnet, allerdings ist das auch die Bezeichnung der Minerale der Serpentingruppe (hauptsächlich Magnesium-, Eisen- oder Nickelsilikate). Deswegen sollte für das Gestein immer der Begriff Serpentinit verwendet werden

Serpentinitblock

Zusammensetzung
Wie die Ähnlichkeit der Namen evtl. bereits vermuten lässt, besteht Serpentinit hauptsächlich aus Serpentinmineralen, u.a. Chrysotil, Klinochrysotil, Orthochrysotil, Parachrysotil, Lizardit, Antigorit. Chrysotil (und dessen Varianten), Lizardit und Antigorit sind jeweils Magnesiumsilikate oder teilweise Eisensilikate. Strukturell gehören sie zu den Schichtsilikaten. Zusätzlich zu Magnesium, Eisen und Silikat sind immer auch noch Hydroxidionen mit im Spiel.
Aufgrund der Kristallstruktur bilden sich bei Chrysotil lange, feine und hohle Fasern; das Mineral gehört somit zu den Asbest-Mineralen. Das zeigt auch sein Alternativname: Weißasbest/Weißer Asbest. Daher besteht bei der Verarbeitung von chrysotilhaltigen Serpentiniten akute Asbestgefahr.
Neben den Serpentinmineralien sind häufig auch Magnetit (Magneteisen - Eisen(II,III)oxid) oder Hämatit (Roteisen - Eisen(III)oxid), also Eisenoxide in größeren Anteilen enthalten. Dadurch kann das Gestein tatsächlich magnetisch wirken, das heißt, dass ein Magnet in unmittelbarer Nähe zum Gestein spürbar anspricht.
Je nachdem, ob noch weitere Minerale über die gesteinstypischen hinaus auftreten, werden Serpentinite auch nach diesen Mineralen benannt, so z.B. als Granat-Serpentinit oder Bronzit-Serpentinit.
Generell kann man aber kaum eine allgemeingültige und erschöpfende Aussage über die genaue mineralische Zusammensetzung treffen. Dazu ist diese Zusammensetzung zu komplex und wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst:
- vielfältige Bildungsprozesse
- nachfolgende Umwandlungen
- Reaktionen mit dem Kontaktgestein
Dadurch ist eine nahezu unüberschaubare Vielfalt möglich.

Name
Der Name Serpentinit leitet sich hauptsächlich von seiner häufig auftretenden auffälligen Textur ab bzw. entstand in Anlehnung an die gefleckte Farbe des Minerals, ähnlich der charakteristischen Zeichnung von Schlangen. Im Lateinischen bedeutet Serpens Schlange. Dementsprechend wurde früher Serpentinit teilweise auch als Schlangenstein bezeichnet. Z.T. ist die Textur auch im Gefüge bedingt, siehe Gefüge. Durch die Anordnung der Gemengeteile wird den Serpentiniten ein durchädertes, fleckiges oder gestreiftes Aussehen verliehen.

Gefüge
Hinsichtlich des Gefüges treten bei Serpentinit in der Hauptsache zwei Formen auf
ophiolithisches Gefüge: 
Wie auch schon beim Gesteinsnamen leitet sich der Name vom Aussehen ab. Charakteristisch für diese Form des Gefüges sind schlangenartig gewundene Bänder bzw. Streifen (griechisch ophítēs bedeutet schlangenähnlich) und umflossene, knotenartige Einschlüsse.
brekziöses Gefüge:
Eine Brekzie ist ein aus eckigen Gesteinstrümmern bestehendes Gestein. Diese Gesteinstrümmer werden durch eine feinkörnige Grundmasse umschlossen und verkittet. Beim Serpentinit werden die Serpentinitbrekzien häufig von Calcit (Calciumcarbonat, Kalkspat) umschlossen.

verschieden Beispiele für die Gefüge - links ophiolithisch, rechts brekziös

Entstehung/Bildung
Bevor wir zum eigentlichen Thema kommen, noch ein kurzer Exkurs zum Thema Silikate. Die Silikate mit ihren vielen gesteinsbildenden Mineralen sind die größte Mineralklasse. Die Erdkruste besteht zum größten Teil (>90%), der Erdmantel fast vollständig aus Silikaten.
Haupt"bauteil" dabei ist der SiO₄-Tetraeder, der in unterschiedlichen Formen miteinander verbunden sein kann. Aus der Struktur leiten sich dann die Untergruppen der Silikate ab:
- Inselsilikate: besteht aus isolierten, also nicht miteinander verbundenen SiO₄-Tetraedern
- Kettensilikate: eine Kette wird aus eckenverknüpften SiO₄-Tetraedern gebildet, d.h. jeweils ein Sauerstoffion an der Ecke teilt sich der Tetraeder mit seinem Nachbarn. So können theoretisch endlose eindimensionale Einfachketten gebildet werden. Werden zwei Einfachketten seitlich über Brückensauerstoffe miteinander verbunden (jeder zweite Tetraeder teilt sich zusätzlich ein Sauerstoffion mit seinem Nachbarn in der anderen Kette), entstehen also Doppelketten, spricht man von Bandsilikaten.
- Schichtsilikate: auch Schichtsilikate bestehen aus eckenverknüpften SiO₄-Tetraedern, die allerdings in Schichten vorliegen. Der Übergang zwischen Mehrfachketten und Schichten ist dabei fließend, eine Schicht könnte also auch als n-fach-Kette bezeichnet werden. Im Gegensatz zur Einfachkette sind Schichten dabei in zwei Dimensionen unendlich. Die Schichten sind jedoch nicht auch noch untereinander verknüpft (das wären dann Gerüstsilikate)

Kommen wir aber jetzt zur Entstehung von Serpentinit

Ausgangsgestein
Ausgangsgestein ist Peridodit. Peridotit ist ein ultramafisches Gestein, aus dem der größte Teil des Erdmantels besteht. Der Erdmantel befindet sich unterhalb der Erdkruste (Dicke 5-70 km), sein oberer Teil hat eine Mächtigkeit von ca. 660 km. Im Gegensatz zur Erdkruste ist das Material relativ aluminiumarm und dafür magnesium- und eisenreich, was ja auch das ultramafische Gestein begründet.
Hauptbestandteil des Peridotits ist Olivin, eine Gruppe von Mineralen die aus Magnesium-, Eisen- und teilweise auch Mangansilikaten gebildet wird. Demzufolge gehört Olivin zur Mineralklasse der Silikate und Germanate. Innerhalb der Silikate wird Olivin nach seiner Struktur den Inselsilikaten zugerechnet. Die chemische Formel der einzelnen Olivin-Minerale ist, je nach beteiligtem Metall, Mg₂SiO₄ (Fosterit), Fe₂SiO₄ (Fayalit) oder Mn₂SiO₄ (Tephroit)
Neben dem Olivin sind im Wesentlichen noch Pyroxene (Klino- und Orthopyroxene) sowie die sehr ähnlichen Amphibole enthalten, beide Gruppen gehören ebenfalls zu den Silikaten. Pyroxene sind Kettensilikate, Amphibole werden den Bandsilikaten zugerechnet. Die chemische Formel der Mg-Fe-Pyroxene wird mit Mg₂[Si₂O₆] oder Fe₂[Si₂O₆] angegeben.
Des weiteren ist auch ein aluminiumhaltiges Mineral - Granat, Spinell oder Plagioklas; abhängig vom herrschenden Druck - enthalten.

Olivin	Pyroxene (Enstatit, Magnesium-Pyroxen)	Amphibole

Endgestein
Wie bereits einleitend erwähnt, ist das Endprodukt der Umwandlung das Serpentinit, welches aus den wasserhaltigen Serpentinmineralen Chrysotil, Lizardit und Antigorit besteht. Alle drei Minerale gehören zu den Schichtsilikaten und besitzen auch die selbe idealisierte chemische Zusammensetzung Mg₃Si₂O₅(OH)₄ bzw. MG₆[(OH₈)|Si₄O₁₀]
Betrachtet man die Kristallstruktur, so verknüpfen Serpentine eine Tetraederschicht mit einer Oktaederschicht - diese Struktur bezeichnet man als 1:1-Schichtpaket. Die Tetraederschicht enthält das Silicium (siehe Silikate), die Oktaederschicht das Magnesium (oder Eisen).
- Chrysotil: bildet lange, feine und hohle Kristallfasern, welche zu filz- oder mattenartigen Aggregaten verwachsen. Farblich variiert Chrysotil meist zwischen hell- und dunkelgrün, kann aber auch in gelben (hell-, grau-, braungelb) auftreten.
- Lizardit: tritt meist in Form feinkörniger bis massiger Aggregate auf, entwickelt aber auch tafelige bis pyramidale Kristalle mit wachsartigem Oberflächenglanz. Farblich variiert es zwischen grün und hellgelb bis weiß.
- Antigorit: Meist bildet Antigorit blättrige bis faserige Mineral-Aggregate, seltener entwickelt es kleine, tafelige Kristalle. Bei der Farbe herrscht, wie auch schon bei den anderen Serpentinen, das Grün (hell- bis dunkelgrün) vor, es können aber auch weiß, grau, gelb oder braun auftreten.
Neben den Serpentinmineralen liegen oft aber auch noch "Überreste" der Ausgangsminerale wie Olivin oder Pyroxene vor

Chrysotil	Lizardit

Bildungsprozeß
Serpentinit ensteht aus der Umwandlung des Peridotits, dabei beginnt der Prozeß beim Olivin. In Rissen in den Olivinkörnern bilden sich dünne Serpentinhäutchen aus Chrysotilfasern, welche weiter in das sie umgebende Gestein hineinwachsen. So bildet sich ein Netz aus Kristallfasern, welches dabei auch Hohlräume erzeugt. Diese werden erneut mit Chrysotilfasern und entstehendem Lizardit gefüllt. Bei höheren Temperaturen entsteht auch Antigorit. Nach dem Olivin wird in der Folge auch das Orthopyroxen nach einem ähnlichen Ablauf umgewandelt. Klinopyroxen und Amphibole (z.B. Anthophyllit oder Cummingtonit) sind von diesen Umwandlungsvorgängen weniger betroffen und erleiden sie allenfalls zu einem späteren Zeitpunkt der Gesteinsbildung. Dieser Prozeß wird als Serpentinisierung bezeichnet.
Ist auch CO₂ mit am Bildungsprozess beteiligt, können die bereits erwähnten Calcite entstehen.

Beginnende Serpentinisierung: Drei benachbarte Olivinkristalle (bunte Interferenzfarben) sind von Chrysotiladern (grau) durchzogen. Im unteren Bildteil ist ein Pyroxenkristall (gelb) zu erkennen, der die Olivine teilweise umschließt und noch völlig unangegriffen erscheint.

Bedingungen für die Serpentinisierung:
Die Serpentinisierung erfordert bestimmte Druckbedingungen (hoher Druck) und hohe Temperaturen (300 bis 500 °C). Außerdem sind wässrige Fluide mit an der Bildung beteiligt.
Diese Bedingungen ähneln denen der Ozeanbodenmetamorphose.
Dadurch, das Perdotit ein Gestein des Erdmantels ist, geschieht die Serpentinisierung meist an Stellen und Gebieten, an denen das Gestein sich nahe an der Erdkruste befindet - so in Subduktions-, Scher- und Spreizungszonen. Durch Klüfte und Risse kann das benötigte Wasser bis zum Peridotit vordringen. Serpentiniserung findet vor allem bei gebirgsbildenden Prozessen statt. Zusammenfassend und vereinfachend kann man sagen, dass bei der Serpentinisierung Olivin bzw. olivinhaltiges Gestein unter Wirkung hydrothermaler Lösungen in Serpentin umgewandelt wird.

Vorkommen
Da Serpentinite hauptsächlich in Bereichen mit ehemals starker tektonischer Einwirkung mit mittleren bis hohen Metamorphosegraden auftreten und aus größerer Tiefe emporgehoben wurden, findet man sie nur relativ kleinräumig und mit begrenzter Ausdehnung (im Gegensatz zu den Sedimentgesteinen)
In Sachsen kommt Serpentinit eben hier, am Rande des sächsischen Granulitgebirges und im Erzgebirge (Zöblitz) vor. Darüberhinaus kommt es in Deutschland u.a. im Bayrischen Wald und an der Münchberger Gneismasse vor.

Verwendung
Serpentinit ist eher weich und wenig verwitterungsbeständig, daher wird es im Außenbereich eher selten verwendet. Verwendung findet es als Boden- und Arbeitsplatten sowie Wandverkleidungen im Innenraum, aber auch für Schmuck- und Dekorationsgegenstände.

Sepentinitsteinbruch Oberwald

Der Serpentinitsteinbruch hier in Oberwald steht in enger Beziehung zu den Zöblitzer Serpentinbrüchen. So wurde dieser Steinbruch 1906 durch Arbeiter aus Zöblitz aufgeschlossen. Auch wurde das abgebaute Material mit der Eisenbahn nach Zöblitz transportiert, da sich dort die verarbeitende Industrie befand (und noch befindet).
Endeckt wurde Serpentinit bei bergmännischen Erkundungsarbeiten im Oberwald, bei denen man mehrere Stollen aufgefahren hatte. Eigentlich war man auf der Suche nach Eisenerz. Die Entdeckung des Serpentinits fand vermutlich schon deutlich früher statt als die Einrichtung des Steinbruchs.
1972 wurde der Abbau hier in Oberwald eingestellt, nachdem er bereits ab 1945 verringert wurde.

Zum Cache/Logbedingungen:
Um den Cache loggen zu können, erfüllt bitte folgende Aufgaben:
1. Sucht euch bitte aus den zahlreich herumliegenden Gesteinsbrocken einen heraus, der Serpentinit enthält. Welche Farbe hat das Serpentin hier? 
Nach Erledigung dieser Aufgabe bitte den Stein wieder zurücklegen

2. Vergleicht man die chemische Zusammensetzung der Ausgangsminerale mit denen der Serpentine - was fällt auf (neben den veränderten Mengenverhältnissen)? Welche der Bedingungen für die Serpentinisierung könnte man daraus ableiten?

3. Wie bereits im Listing erwähnt, ähneln die für die Serpentinisierung erforderlichen Bedingungen denen bei der Ozeanbodenmetamorphose herrschenden Bedingungen. Aufgrund dessen werden Serpentinitvorkommen häufig entsprechend interpretiert - aber als was?

4. Serpentinitvorkommen findet man meist an Stellen, die ehemals starker tektonischer Beanspruchung ausgesetzt waren, wie das z.B. bei der Gebirgsbildung der Fall ist. Welches Gebirge kommt bei diesem Serpentinitvorkommen hier im Oberwald dafür in Frage?

5. Macht bitte an Wegpunkt 1 ein Bild von euch bzw. mit eurem GPS, einem persönlichen Erkennungszeichen oder einem Zettel mit eurem Teamnamen, mit den Überresten des kleinen Häuschens im Hintergrund.

Die Antworten auf die Fragen schickt bitte vorzugsweise an die Mailadresse gcmip76@gmail.com, ihr könnt aber natürlich auch über mein Profil bzw. das Messagecenter Kontakt mit mir aufnehmen; das Foto ladet bitte mit dem Log hoch. Ihr könnt sofort loggen, ggf. melde ich mich. Falls es für euch von Interesse ist: für den FTF zählt allerdings der Eingang der Antworten

Ich bin kein Geologe, daher kann ich hier auch nur das wiedergeben, was ich mir selbst angeeignet habe. So ist vieles aus den angegebenen Quellen übernommen worden. Und natürlich können hier auch Fehler entstehen, wenn ich selbst etwas falsch verstanden habe. Seid also bitte gnädig mit mir :) Für Ergänzungen, Hinweise und wohlmeinende Korrekturen bin ich aber dankbar.

Quellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Serpentinit sowie weitere Wikipedia-Seiten
https://www.steine-und-minerale.de/atlas.php?f=3&l=S&name=Serpentinit
https://www.steinzeit.de/das-steinzeit-lexikon/serpentinit/
https://materialarchiv.ch/de/vacuum/s=ma:MaterialGroup;detail=ma:group_936
https://www.mwk-natursteinhandel.de/Naturstein-Lexikon/Weichgesteine-Marmor/Serpentinit
https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/RockData?lang=de&rock=Serpentinit

Bildquellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Serpentinit#/media/Datei:Serpentinitisierung_XPL.jpg, by Ringwoodit, CC-BY-SA 4.0
https://de.wikipedia.org/wiki/Serpentinit#/media/Datei:Serpentine_textures.jpg, copyright by Lysippos, CC-BY-SA 2.5
https://de.wikipedia.org/wiki/Zöblitzer_Serpentin#/media/Datei:Serpentinitblock.jpg, copyright by Michael Wolf CC-BY-SA 3.0
https://de.wikipedia.org/wiki/Chrysotil#/media/Datei:Clinochrysotile-482234.jpg, copyright by Leon Hupperichs CC-BY-SA 3.0
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/Lizardite-362595.jpg, by John Krygier, gemeinfrei
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/07/Edenite-188165.jpg, copyright by Robert M.Lawinsky CC-BY-SA 3.0
https://de.wikipedia.org/wiki/Enstatit#/media/Datei:Enstatite_-_Kilosa_District,_Morogoro_Region,_Tanzania.jpg, copyright by John Sobolewski,CC-BY 3.0
https://de.wikipedia.org/wiki/Ferrosilit#/media/Datei:Hypersthene_-_USGS_Mineral_Specimens_657.jpg by Andrew Silver, gemeinfrei
CreativeCommons CC-BY-SA 2.5, CC-BY 3.0, CC-BY-SA 3.0,CC-BY-SA 4.0