Wattwandern bei Bad Schandau? Was zunächst unglaublich klingt, ist hier im Kirnitzschtal steinerne Wirklichkeit. Die fast senkrecht stehende Gesteinswand mit den merkwürdig anmutenden Strukturen ist ein Beispiel für einen fossilen Meeresboden. Vor etwa 90 bis 80 Millionen Jahren, in der Kreidezeit, lag die Gegend um Bad Schandau unweit der Küste eines flachen Meeres. Vom nahen gelegenen Festland brachten Flüsse Sand und Schlamm heran, die sich am Meeresgrund absetzten. In den sandigen Ablagerungen bildeten sich durch die Wasserbewegung markante Wellenmuster, sogenannte Rippelmarken oder kurz Rippel genannt.
Die Landschaft lesen lernen
Auch der unauffälligste Stein, ja selbst ein einzelnes, winziges Sandkorn besitzt eine lange und interessante Geschichte – wir müssen sie nur zu lesen wissen.
So können uns die Sandsteinfelsen mit ihren strukturellen Merkmalen einen Einblick geben, was an diesem Ort vor Jahrmillionen passierte.
Rippel sind fossile Strukturen an der Oberseite einer Sedimentschicht. Sie können uns zur Bestimmung der ursprünglichen Lagerung als auch der zeitlichen Ablagerungsfolge von Sedimentgesteinen dienen.
„Man erblickt nur, was man schon weiß und versteht.“ formulierte bereits der Dichter und Naturforscher Johann Wolfgang von Goethe. Nur wer neugierig ist, die Zusammenhänge in der uns umgebenden Natur zu ergründen, kann die oft verborgende Schönheit erkennen. Wer die Grundzüge verstanden hat, was uns die Gesteine und ihre Strukturen verraten, wird diesen EarthCache erleben können.
Geotop - flächenhaftes Naturdenkmal
Geotope sind Gesteins- und Landschaftsformen an der Erdoberfläche und ermöglichen uns eine Zeitreise in die erdgeschichtliche Vergangenheit. So auch die Sandsteinfelsen am Lehrpfad Flößersteig, die als ein Naturdenkmal außerhalb des Nationalparks der Sächsischen Schweiz ausgewiesen sind.
„Geotope sind ganz besondere geologische Sehenswürdigkeiten, die von regionaler und nationaler geowissenschaftlicher Bedeutung, Seltenheit oder Schönheit sind. Als Zeugnisse der Erdgeschichte sind sie repräsentativ für eine Landschaft und deren geologische Entstehung.“
Neben der geologischen Einzigartigkeit bietet dieses Geotop eine Vielzahl an seltenen Pflanzen und Tieren. Bitte verhaltet euch entsprechend umsichtig und schont die Natur.
Bitte nehmt keine Veränderungen an den Felsen vor. Das Herausbrechen von Gesteinen und Mineralien aus Aufschlüssen bedarf einer besonderen naturschutzrechtlichen Ausnahmegenehmigung.
Um diesen EarthCache anzugehen, ist festes Schuhwerk und Trittsicherheit unbedingt erforderlich!
Eine Wanderung tief in die Vergangenheit
Mit diesem EarthCache wollen wir Euch auf eine kleine Wanderung tief in die Vergangenheit mitnehmen, als diese Region durch geologische Prozesse geprägt war, die dem Betrachter der Landschaft ein völlig anderes Bild gab. Mit diesem EarthCache möchten wir euch möglichst allgemein verständlich die Phänomene der unbelebten Natur anschaulich am Beispiel der Sandsteinfelsen erläutern sowie Interesse und Begeisterung für die Erdgeschichte wecken.
Vor etwa 90 bis 80 Millionen Jahren, in der Kreidezeit gab es einen weitreichenden Anstieg des Meeresspiegels. Damals wurde auch das Gebiet des heutigen Elbtales, der geologischen Elbzone, überflutet. Im Lauf vieler Millionen Jahre brachten Flüsse Sand und Schlamm aus dem umliegenden Festlandsbereich heran, die sich am Meeresgrund absetzten. Durch die unterschiedliche Tiefe des Meeres, die Wirkung von Ebbe und Flut, von Sturmfluten und Meeresspiegelschwankungen sowie die variierenden Sedimentfracht, haben sich Sedimente mit verschiedenen Korngrößen abgelagert. Durch Verfestigungsprozesse während und nach Ablagerung der Sedimente, wurden die Sande zu Sandsteinen umgebildet. Später ist dieses mehrere hundert Meter mächtige Schichtpaket durch tektonische Bewegungen der Erdkruste zerklüftet sowie durch Verwitterungs- und Abtragungsprozesse zu der heutigen charakteristischen Erosionslandschaft geformt worden.
Die fossilen Sedimentstrukturen bei Bad Schandau gelangten so in die Position, wie wir sie heute vorfinden. Der ehemalige Meeresboden liegt nun vor uns und Brüche und Risse durchziehen die Gesteinswand. Dass wir diese Strukturen heute an der Erdoberfläche sehen können, ist der geologisch jungen Ausformung der Landschaft während der Zeit des Quartärs, zu verdanken. Die Elbe und ihre Nebenflüsse (wie in unserem Beispiel die Kirnitzsch) schneiden sich seitdem in den Untergrund ein, legen den inneren Aufbau des Gebirges frei und ermöglichen so den Einblick in die wechselvolle geologische Geschichte der Region - Geologie zum Anfassen!
Abbildung 1: Sandsteinfelsen mit fossilen Sedimentstrukturen
Sedimentgesteine bilden sich durch den Transport und die Ablagerung von Sedimenten durch Wasser (… Wind und Eis). Die Strukturen, die sich während der Ablagerung beispielsweise am Meeresboden bilden, sind Indikatoren für die energetischen Bedingungen innerhalb des Ablagerungsmediums (… Wasser).
Viele Strukturen am Meeresboden, werden durch Strömungsaktivitäten gebildet. Dabei wird in gleichgerichtete (in eine Richtung) und oszillierende Strömungen (in Gebieten mit Wellenaktivität) unterschieden.
Zudem gibt es eine eindeutige Beziehung zwischen der Korngröße und der Energie, die in der Strömung herrscht. Je größer die Energie in der Wassersäule, desto größer sind die Komponenten, die mit der Strömung transportiert werden.
Bezogen auf die Ablagerung von Sedimenten, besteht eine eindeutige Beziehung zwischen der Strömungsenergie (Geschwindigkeit) und den daraus resultierenden Strukturen am Meeresboden.
Planare Schichtung ist das Resultat einer gleichgerichteten Strömung, die wenn sie an Energie verliert, anfängt langsamer zu werden. In diesem Stadium beginnt die Sedimentation und dünne Schichten von Schlamm und Sand unterschiedlicher Korngröße (je nach Fließgeschwindigkeit) werden am Meeresgrund abgelagert.
Eine Bank bezeichnet in der Geologie eine Gesteinsschicht, die sich in ihren Merkmalen an Farbe, Struktur und Material von den sie über- und unterlagernden Schichten unterscheidet. Die Bezeichnung wird vor allem dann verwendet, wenn eine Schicht aus der Gesteinsabfolge deutlich hervortritt, weil jene über- und unterlagernden Schichten im Aufschluss eine durch Verwitterung verursachte Schichtfuge bilden. Als bankig wird demnach die deutliche Gliederung einer Gesteinsabfolge bezeichnet, die durch einzelne Schichtfugen voneinander getrennt ist.
Rippel sind wellenartige Strukturen am Meeresboden, die als Resultat einer gleichgerichteten Strömung (Strömungsrippel) oder einer rhythmisch wechselnden Strömung (Oszillations- bzw. Wellenrippel) in der Wassersäule infolge von Wellen an der Wasseroberfläche erzeugt werden können.
Abbildungen 2 und 3 zeigen euch verschiedene durch Strömungen verursachte strukturelle Unterschiede in der Form der Rippel:
Oszillations- bzw. Wellenrippel bilden sich, wenn die Strömung abwechselnd aus unterschiedlicher bzw. entgegengesetzter Richtung kommt. Dadurch werden die Sandkörner am Meeresboden hin- und herbewegt. Die Rippel erhalten dadurch ihre (von der Seite betrachtet) überwiegend symmetrische Form, mit Schrägschichtung, die in beide Richtungen auf jeder Seite des Kammes abtauchen (= gleiche Hangneigung), (siehe Abbildung 2).
Je nach Intensität der Wellenenergie, die durch die Wassersäule nach unten Richtung Meeresboden übertragen wird, bilden sich Rippel mit scharfen Kämmen (bei niedriger Energie) oder Rippel mit gerundeten Kämmen (bei höherer Energie).
Im Gegensatz dazu, ist die Form der Strömungsrippel (von der Seite betrachtet) asymmetrisch, mit nur in einer Richtung abtauchenden Schrägschichtung, ausgeprägt wellenförmig und in kurze, gekrümmte Kämme aufgebrochen, wobei die der Strömung abgewandte Seite steiler abfällt; = flacher Luvhang, steiler Leehang (siehe Abbildung 3).
Habt ihr gewusst, …
… dass sich die Oszillations- bzw. Wellenrippel als Resultat der Wellenenergie an der Wasseroberfläche bilden, die durch die Wassersäule nach unten Richtung Meeresboden übertragen wird und dort die Sandkörner in Bewegung setzt?
… dass die Oszillations- bzw. Wellenrippel einen symmetrischen Querschnitt haben?
Ideale Bedingungen für die Bildung von Wellenrippeln gibt es an flachen Stränden, wo das Wasser mit den Wellen hin- und herströmt. Aber auch die Oberflächenwellen erzeugen in tieferem Wasser eine Hin- und Herbewegung auf dem Meeresgrund, die zur Bildung von Wellenrippeln führt.
… dass Strömungsrippel und Oszillations- bzw. Wellenrippel anhand ihrer Form unterschieden werden können?
Entsprechend ihrer Größe können wir die Rippel unterteilen in …
normale Rippel, meist zwischen 3 und 5 cm hoch und mit einer Wellenlänge von 4 bis 60 cm,
Großrippel, zwischen 6 cm und 1,5 m hoch und mit einer Wellenlänge zwischen 0,6 und 30 m,
Riesen- oder Megarippel, zwischen 1,0 und 8,0 m hoch, mit einer Wellenlänge größer als 30 m.
Die verschiedenen, durch Strömungsrichtung und -geschwindigkeit verursachten strukturellen Unterschiede, zeigen sich auch im Verlauf der Kammlinie der Rippel: mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit ändert sich der Verlauf der Kammlinie und damit die Form der Rippel von geradlinig zu wellenförmig und zungenförmig (siehe Abbildung 4).
Im Fall bei Bad Schandau, wurden die Rippel durch Überlagerung mit Schlamm und Sand im Laufe der Zeit erhalten, zu Gesteinen verfestigt und diese schließlich Millionen von Jahren später durch enorme Kräfte in der Erdkruste emporgehoben und durch Erosion der überlagerten Gesteine freigelegt. Meeresboden einmal ganz anders!
Eure Aufgaben …
Nun dürft ihr euch mit den anstehenden Sandsteinschichten befassen und hierzu Fragen beantworten.
Um die Fragen zu beantworten, müsst ihr nicht auf die Sandsteinfelsen klettern!
(1) Auf Abbildung 1 im Listing, sind die Strukturen auf der Oberfläche des Sandsteins grün markiert. Sucht diese und schaut sie euch einmal genauer an.
Vergleicht ihre Form mit den Abbildungen 2 und 3 (Querschnitt).
Handelt es sich hierbei um Strömungsrippel oder um Oszillations- bzw. Wellenrippel? Begründet eure Antwort.
(2) Messt die Höhe und den Abstand der Kämme.
Betrachtet anschließend den Verlauf der Kammlinien und vergleicht ihre Form mit der Abbildung 4 (Draufsicht).
Hint: scharfe Kämme (bei niedriger Energie) oder gerundete Kämme (bei hoher Energie)
Was sagt euch das Ergebnis über die ehemaligen Strömungsaktivitäten während der Ablagerung der Sedimente am Meeresboden?
Messt anschließend die Ausrichtung der Kammlinien und gebt die ehemalige Strömungsrichtung (beispielsweise NW – SE) an.
Hint: Strömungsrichtung senkrecht zur Kammlinie der Rippel.
(3) Schaut euch die Sandsteinfelsen darüber und links einmal genauer an. Könnt ihr hier noch weitere, im Listing genannte Strukturen erkennen? Bitte beschreibt mit eigenen Worten kurz eure Beobachtungen.
Hint: planare- oder schräge Schichtung, Bankung oder durch Verwitterung verursachte Schichtfugen
(5) Könnt ihr eine Beziehung zwischen der Korngröße und der Beschaffenheit der einzelnen Sandsteinschichten (bankig, feingeschichtet, hervorstehend) erkennen?
(6) Wenn ihr dies mit den Informationen aus dem Listing vergleicht, welche Rückschlüsse könnt ihr, bezogen auf die damaligen Ablagerungsbedingungen, daraus ziehen?
Was meint ihr, was hat sich hier vor etwa 90 bis 80 Millionen Jahren am Meeresgrund zugetragen?
(optional) Falls ihr möchtet, so könnt ihr euch mit den örtlichen Gegebenheiten an geologischen Strukturen noch intensiver auseinanderzusetzen, in dem ihr eine Skizze anfertigt (es muss ja kein Meisterwerk sein) und diese zusammen mit eurem Log hochladet.
(optional) Falls ihr möchtet, könnt ihr noch ein Bild von euch selbst und/oder eurem GPS mit den Gesteinsschichten im Hintergrund machen und es zusammen mit dem Log hochladen.
Bitte sendet eure Antworten per E-Mail an uns und logged diesen EarthCache. Falls es ein Problem mit euren Antworten geben sollte, so melden wir uns, um es zu lösen. Wenn es kein Problem gibt, dann waren eure Antworten in Ordnung.
Quellen und weiterführende Literatur:
Geologie im Gelände: Das Outdoor-Handbuch, Tom McCann, Mario Valdivia Manchego, Verlag: Springer Spektrum 2015, (Abbildungen in Anlehnung an die darin aufgeführten Autoren)
sowie eigene Beobachtungen, Abbildungen
Habt ihr gewusst, …
… dass die uns heute aufgeschlossenen Gesteinsschichten am Wegesrand, alle das Ergebnis einer Jahrmillionen währenden Geschichte aus Entstehung, Umformung und Erneuerung sind – und dass diese geologischen Prozesse weiterhin passieren?