Rotliegende Konglomerate der Grillenburg EarthCache

Oberhalb des Dorfes Grillenberg liegt die vor ca. 800 Jahren erstmals erwähnte Grillenburg. Die Grillenburg wurde ursprünglich überwiegend aus Konglomeraten und Sandstein aus der Zeit des Rotliegend (vor ca. 300 bis 255 Mio. Jahren) errichtet.

Begriffsbestimmung - woher kommt der Name "Rotliegend"?

Als Rotliegendes, wie diese Gesteinsart in der Umgangssprache auch genannt wird, wurde in der Geologie früher ein Zeitabschnitt des Perms bezeichnet. Nach heutiger Auffassung  ist Rotliegend jedoch kein Zeitintervall mehr, sondern wird als Gesteinseinheit betrachtet.

Seinen Namen verdankt Rotliegend durch die auffällig rote Farbe dieser Gesteinsschicht. „Liegend“ ist ein alter Bergmannsausdruck und bezeichnet die unter der wichtigen und nutzbaren Bezugsschicht liegenden Gesteine. Diese Gesteine waren taub. Als taub werden Gesteinsschichten bezeichnet, die keinerlei verwertbare Erze enthalten. Im Mansfelder Land sind diese tauben Gesteine von roter Farbe, somit war der Name „Rotes totes Gestein“ oder eben "Rotliegendes" entstanden. Die Rotfärbung dieser Sandsteinschichten wird durch feinverteilte Hämatit-Schüppchen (Roteisenstein) verursacht und verweist auf die Ablagerung im heißen Klima.

Geologische Einordnung  - wann und wodurch entstand das Rotliegende?

Im Oberkarbon vollzog sich im Zuge der s.g. variszischen Gebirgsbildung vor 320 bis 300 Millionen Jahren die Auffaltung eines Systems von Hochgebirgen. Diese variszische Gebirgsbildung fand weltumfassend statt und wurde hervorgerufen durch das Aufeinanderprallen der beiden erdgeschichtlichen Großkontinente Gondwana und Laurussia. Es entstanden zumeist Gebirgszüge in Ost-West-Richtung.

Eines dieser riesigen Gebirge entstand im heutigen Mitteleuropa, dessen Reste heute als Erzgebirge, Thüringer Wald, Harz und Kyffhäusergebirge zu erkennen sind. Es wird angenommen, dass die Höhe des Gebirges etwa der heutigen Alpen entsprach. Mit der Auffaltung der Gebirge setzte im Verlauf der weiteren Erdgeschichte auch eine starke Erosion (Verwitterung) ein. Das Hochgebirge wurde über Millionen von Jahren zu einem Gebirgsrumpf abgetragen.

In dieser Zeit, bereits in Überleitung zum Perm, bildeten sich mehrere Schwellen und Tröge heraus, die sich in SW-NO-Richtung erstreckten. Das erodierte Material (Verwitterungsschutt) wurde durch Flüsse und Bäche abtransportiert und in muldenartigen Trögen (Senken bzw. Becken) abgelagert.

Geologisch betrachtet, beinhaltet die Gesteinseinheit Rotliegend

• terrestrische Sedimente (auf dem Lande entstandene Sedimente),
• fluviatile Sedimente (von Fließgewässern mitgeführtes zerkleinertes Gestein),
• lakustrine Sedimente (in Süßwasserseen oder -sümpfen abgelagerte Sedimente),
• äolische Sedimente (vom Wind transportierte und auch von ihm abgelagerte Sedimente) und
• vulkanogene Sedimente (aus der Verknüpfung vulkanischer und sedimentärer Vorgänge entstandene Ablagerungen),

deren Variabilität sich von

• groben Konglomeraten (runde Trümmersteine) und Brekzien (eckige Trümmersteine),
• über Sandsteine,
• bis zu feinkörnigen Tonen,
• Evaporiten (chemisches Sedimentgestein, das sich in Meeres- oder Seebecken, bedingt durch wüstenklimatische Bedingungen, durch Ausfällung gelöster Minerale bildet) und
• Kalken

erstreckt.

Die Ablagerungen des Abtragungsschuttes konnten in den Trögen auch schichtförmig angeordnet sein. Bedingt durch die wüstenhaften Bedingungen des Ablagerungsgebietes zur Ablagerungszeit sind die Gesteine des Rotliegend überwiegend rot gefärbt. Man nimmt an, dass die Verwitterung des Hochgebirges durch dieses  wüstenartige Klima begünstigt wurde (starke Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht) und dass gelegentlich auftretende Starkregenfälle den Schutt in die Tröge verfüllt haben. Das Rotliegend umfasste einen Zeitraum von wahrscheinlich über 45 Millionen Jahren, von vor etwa 302 bis 257 Millionen Jahren, weshalb über diesen langen Zeitraum lokal Mächtigkeiten bis über 3000 m erreicht werden.

Da die Becken (im Gebiet des heutigen Deutschland) voneinander getrennt waren, haben diese jeweils ihre eigene Sedimentationsgeschichte. Entsprechend lassen sich die Sedimente der einzelnen Becken hinsichtlich ihrer räumlichen und strukturellen Gliederung nur schwer vergleichen. Deshalb werden für jedes Teilbecken separate Gesteinsabfolgen (s.g. Formationen) unterschieden.

Nachdem das Hochgebirge fast abgetragen war und die Tröge verfüllt waren, senkte sich das ganze Gebiet weiträumig und der nördlich anschließende Urozean konnte nach Süden vordringen. Es entstand das Zechsteinmeer, in dem sich durch wechselnde Ablagerungen und Verdunstungen verschiedenste Minerale anreicherten. Das ist jedoch eine andere (Erd-)Geschichte und soll hier nicht weiter betrachtet werden.

Einer dieser Tröge (Becken) befindet sich am heutigen Ostrand des Harzes und trägt die geologische Bezeichnung 'Sangerhäuser Mulde'.

Quelle: entnommen aus dem Faltblatt 'Landmarke 12 - Hohe Linde' des Regionalverband Harz e.V. (mit freundlicher Zustimmung des Regionalverband Harz e.V.)

In dem Blockbild ist die Sangerhäuser Mulde angeschnitten und es sind die Schichtungen zu erkennen. In der Mulde ist das Rotliegend die unterste Schicht, aber am nördlichen Rand der Mulde tritt das Rotliegend zutage, die darüber liegenden Schichten wurden vollständig abgetragen.

Konglomerate - Eigenschaften und Entstehung

Konglomerat (lat. conglomerare „zusammenballen“) bezeichnet in der Geologie ein klastisches (d.h., durch mechanische Zerstörung anderer Gesteine entstehendes) Sedimentgestein aus mindestens 50 % gerundeten Komponenten (Kies oder Geröll), die durch eine feinkörnige Matrix verkittet sind. Konglomerate sind entstehungsgeschichtlich eng mit dem Sandstein verwandt und mit ihm häufig in Lagerstätten anzutreffen.

Konglomerate entstehen entweder aus Ablagerungen von Flüssen mit hoher Transportleistung oder sie bilden sich an Erosionsküsten (Strandkonglomerate). Nach der diagenetischen Verfestigung (d.h., unter verhältnismäßig niedrigen Drücken und Temperaturen bis zu ihrer Abtragung ) dieser Ablagerungen (Gerölle) entstehen Konglomerate.

Die Einzelkörner der Konglomerate können aus allen möglichen Gesteinsarten bestehen, die im Herkunftsgebiet vorhanden sind. Angereichert haben sich aber vor allem widerstandsfähige Gesteine (z. B. Quazite). Die Korngröße übersteigt 2 mm und die Einzelkörner sind in einem feineren, ausgehärteten Bindemittel (meist Quarz oder Calcit) eingebettet.

Die diagenetische Verfestigung (Diagenese), also die Verfestigung der lockeren Sedimente in ein Festgestein umfasst im Wesentlichen die beiden Prozesse Kompaktion (Verfestigung und Volumenverkleinerung) und Zementation (chemisch-physikalischer Vorgang). Die Kompaktion entsteht, sobald das Sediment über eine große Auflast von den oberen Gesteinsschichten gepresst und entwässert wird. Mit dem Druck erhöht sich die Temperatur leicht. Bei der Zementation werden Minerale (meist Quarz oder Calcit) über wässrige Lösungen in die Porenräume des Lockersediments transportiert und dort als Zemente ausgefällt. Dadurch wird die Porosität des Ausgangsmaterials verringert, während gleichzeitig die Körner des Sediments miteinander verkittet werden. So funktioniert im Übrigen der heutige Zement zum Bauen von Häusern.

Sandstein - Eigenschaften und Entstehung

Sandstein ist ein klastisches Sedimentgestein mit einem Anteil von mindestens 50 % Sandkörnern.  Die Körner, die aus verschiedenen Mineralen, meistens jedoch aus Quarz bestehen, haben nach der allgemeinen Definition der Sandkorngröße eine Größe zwischen 0,063 und 2 mm. Sandstein entsteht durch die Verkittung (Zementation) von lockerem Sand und Beimengungen groberer oder feinerer Sedimentpartikel (Ton, Schluff, Gerölle) und besteht aus Kleinsttrümmern verwitterter und abgetragener Gesteine. Er ist also klastischen (detritischen) Ursprungs.

Das Rotliegende der Grillenburg

An der Stelle des WP 1 hat man einen guten Blick auf einen Aufschluss des Rotliegenden Konglomerates und auf roten Sandstein. Es ist eine Viererschichtung erkennbar. Ganz unten (1) befindet sich grobkörniger roter Sandstein mit eingelagerten Flussgeröllen als typisches Konglomerat. Darüber befindet sich feinkörniger roter Sandstein (2), der wiederum von roten, sandigen Tonsteinen (3) bedeckt ist. Den Abschluss bildet der Waldboden (4).

Geht man weiter zur Burgruine, sieht man verschiedene Mauerwerke aus roten Blöcken aus Sandstein und Konglomeraten. Für den Bau der Burg wurden die roten Sandstein- und Konglomeratblöcke aus Steinbrüchen der umliegenden Gegend herausgebrochen und auf den Burgberg gebracht. Wo genau sich diese Steinbrüche befanden, ist heute nicht mehr bekannt. Aber ähnliche Gesteine wie die des Aufschlusses sind in den Mauersteinen wiederzufinden.

Rotliegende Gesteine der Burgmauern

Für den Mauerbau wurden Konglomeratblöcke verwendet, die insbesondere in den unteren Mauerabschnitten über sehr große Einschlüsse verfügen. Diese geben den Steinen eine größere Festigkeit, was für die Höhe der Mauern maßgeblich ist.

Quellen:

Eigene Bilder

https://de.wikipedia.org/wiki/Rotliegend

https://de.wikipedia.org/wiki/Perm_(Geologie)

https://de.wikipedia.org/wiki/Harz_(Mittelgebirge)

https://de.wikipedia.org/wiki/Konglomerat_(Gestein)

https://de.wikipedia.org/wiki/Zementation_(Geologie)

https://de.wikipedia.org/wiki/Diagenese

http://piwigo.druckruckzuck.de/upload/2017/07/28/20170728192200-41e0d406.pdf#page=1&zoom=auto,-83,595

Faltblatt 'Landmarke 12 - Hohe Linde' des Regionalverband Harz e.V. (https://www.harzregion.de/files/rvh/downloads/Landmarken_Deutsch/11701-19-A0558%20RVH%20Landmarke%2012%20-%20Auflage%209.pdf)

Logbedingungen:

1. Untersuche den Aufschluss am WP 1 und beschreibe mit eigenen Worten, wie sich die Gesteinsschichten in Bezug auf Rotfärbung, Schichtstärken und Oberflächenstruktur darstellen.

2. Schau Dir die Einschlüsse des Konglomerates an. Welche Größe haben die eingeschlossenen Körner mind. / max. und sind sie über die ganze Konglomeratfläche gleichmäßig verteilt?

3. Schau Dir den Übergang zwischen dem Konglomerat und dem Sandstein an. Ist der Übergang fließend oder scharf getrennt. Was könnte der Grund für Deine Beobachtung sein?

4. Der Aufschluss liegt hoch über der Talsohle. Wie ist das zu erklären, da Konglomerate als Sedimentgesteine doch eigentlich eher unten anzutreffen sein müssten?

Gehe nun zur Burgruine und schaue Dir die Burgmauern an.

5. Schau Dir die Konglomeratblöcke an der Ostseite der Burg (WP 2) an. Könnte die Burgmauer aus Steinen des Aufschlusses am WP 1 gebaut worden sein? Sind die Einschlüsse in den Konglomeratblöcken ähnlich denen vom Aufschluss am WP 1 oder gibt es Unterschiede bzgl. Farbe, Größe, Form? Schätze die Größe der Einschlüsse in Millimeter.

Füge ein Foto von Dir oder einem persönlichen Gegenstand mit der Burgruine dem Log bei.

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