Quarzit in der Hohen Dubrau EarthCache

Für diesen Earthcache benötigst du ein Messer oder einen Nagel oder ähnliches und ein Glas, zum Beispiel ein kleines Konservenglas.

Mit diesem Earthcache möchten wir euch die schöne Landschaft der Hohen Dubrau mit ein paar geologischen Besonderheiten vorstellen. Das Gestein in diesem ungefähr 15 km² großen Gebiet ist Quarzit aus dem Ordovizium. Damit ist dieser Quarzit der älteste Quarzit in ganz Ostsachsen. Ein weiteres Highlight ist eine spezielle Art der Sedimentation, die es nicht so oft gibt: Hummocky cross stratification. Eine deutsche Bezeichnung existiert nicht. Man könnte es mit hügelige Kreuzschichtung übersetzen.

Der größte Teil der Landschaft ist durch spätere Ablagerungen mit Lehm und Löß bedeckt. Direkten Zugang zu Quarzitfelsen gibt es fast nur noch an den Gipfelklippen.

Am schönsten und in spektakulärer Form ausgebildet ist der Quarzit an den Gipfeln der Berge Hohe Dubrau (307 m) und Kollmer Dubrau (303 m).


Gipfelklippen der Hohen Dubrau

Beide Berge befinden sich in einem im Jahr 2002 deklarierten Naturschutzgebiet. Das bedeutet natürlich, dass wir uns entsprechend verhalten! Also auf den Wegen bleiben, keine Pflanzen pflücken, keine Tiere stören, die Felsen nicht zertrümmern.

Übrigens: Das Sammeln von Pilzen ist im NSG zwischen dem 15.07. und dem 20.10. jeden Jahres erlaubt!


Zum Gipfel der Hohen Dubrau führt ein ausgewiesener Wanderweg (Grüner Punkt) vom Parkplatz beim Silberberg. Die Klippen der Kollmer Dubrau sind dagegen nicht (oder nur zum Pilze sammeln) erreichbar, denn der Wanderweg führt nur vorbei.

Der Monumentberg liegt außerhalb des NSG. Er für den Publikumsverkehr eingerichtet. Vom Parkplatz aus sind es nur wenige Meter bis zum namensgebenden Monument für Herrn von Nostitz. Das Fundament besteht aus Quarzit-Gestein. Ein Turm ermöglicht einen weiten Blick über das Land.

Vor 490 bis 485 Millionen Jahren, im Zeitalter des unteren Ordoviziums, überflutete ein (flaches) Schelfmeer das Land. Die Wellen griffen die Gesteine am Ufer an und trugen sie ab. Diese Gesteine waren sehr alte Grauwacken.

Grauwacken sind selbst Sedimentgesteine. Das heißt, sie enthalten Bruchstücke ehemalig abgetragener Gesteine, die unterschiedlich groß und hart sind. In unserer Gegend kommt hinzu, dass die Grauwacken durch einen aufsteigenden Pluton (cadomische Orogenese) teilweise metamorph überprägt wurden. Die Hochlagen dagegen waren einer intensiven chemischen Tiefenverwitterung ausgesetzt, so dass sich eine dicke Verwitterungsrinde bildete.

Das weiter ins Land vordringende Meer (Transgression) erbeutet also sehr unterschiedlich hartes Material. Entsprechend seiner Größe und seinem Gewicht erfolgt die Ablagerung differenziert. Schwere Brocken landen ganz schnell am Meeresboden, die leichteren Teilchen werden weiter ins Meer getragen und sinken erst später herab.

Das Ergebnis:
Auf dem Sockel der alten Grauwacken wird im Schelfmeer ein mächtiges Sediment abgelagert.

Spätere Verfestigungs- und Umwandlungsvorgänge ließen schließlich den Dubrau-Quarzitkomplex entstehen.

Der Dubrau-Quarzitkomplex lässt sich in drei Gesteins- bzw. Ablagerungseinheiten untergliedern. An der Basis ein Basiskonglomerat (Geröllstrand), darüber geröllführende Sandsteine mit Wurmröhren (Sande der Gezeitenküste) und abschließend der über 100 m mächtige, eigentliche feinkörnige „Dubrau“- Quarzit (sturmbeeinflusste Sande des Flachschelfs). Letztere Gesteinseinheit tritt im NSG klippenbildend auf, alle anderen Einheiten sind nur über Lesesteine oder Bohrungen bekannt.

Mit dem Basiskonglomerat beschäftigt sich der Earthcache GCA2WB3

In diesem Earthcache geht es um die über 100 Meter mächtige obere Gesteinseinheit. Mit zwei Aspekten wollen wir uns genauer beschäftigen: mit dem Gestein Quarzit und mit der besonderen Form der Sedimentation, der hummocky cross stratification, die an den Quarzitklippen ungewöhnlich häufig zu finden ist.

Quarzit ist ein Gestein, welches je nach Literaturquelle aus mindestens 80 bis 98 Prozent Quarz besteht. Lassen wir die Prozente... Wichtiger ist der Unterschied zwischen Quarz und Quarzit.

Quarz ist ein Mineral. Seine chemische Formel lautet SiO₂. Es ist also Siliziumdioxid und sonst nichts.
Quarzit ist ein Gestein. Gesteine bestehen aus verschiedenen Komponenten. Ein riesiger Anteil des Gesteins Quarzit besteht aus dem Mineral Quarz.

Quarzit entsteht in einem Vorgang, der Metamorphose genannt wird. Der Name sagt bereits, dass hier etwas umgewandelt wird.

In unserem Fall wird die obere feinkörnige Sedimentschicht, die über 100 Meter mächtig ist, in Quarzit umgewandelt. Natürlich nicht freiwillig, sondern unter Einwirkung von hohem Druck und hohen Temperaturen.

In späteren Zeiten des Ordoviziums und im Silur vertiefte sich das Meer. Ein tieferes Absinken bedeutet automatisch eine Erhöhung des Druckes auf das Sediment.

Während der sogenannten variszischen Orogenese (Gebirgsbildung) steigt Magma Richtung Erdoberfläche auf. Ein Stockgranit intrudiert unter die Grauwacken und bleibt dort stecken. Durch die hohen Temperaturen wird der gesamte Komplex durch die Grauwacken hindurch thermisch überprägt.

Unter diesen Bedingungen werden die einzelnen Quarzkörner durch Drucklösung deformiert. Ihr Kristallgitter beginnt, sich neu zu ordnen. Bei dieser Rekristallisation wachsen die Quarzkörner über ihre ursprünglichen Korngrenzen hinaus. Sie bilden eine dicht vernetzte Struktur.

Das Ergebnis:
Das quarzhaltige Sediment wird durch Metamorphose in Quarzit umgewandelt.

Reine Quarzite sind meist weiß oder weißgrau.
Gelbliche und rötliche Färbungen werden durch Beimengungen von Eisenmineralien verursacht (gelb durch Limonit, rot durch Hämatit). Dunkle Einfärbungen entstehen durch staubfeine Verunreinigungen mit Magnetit.

Quarzit ist ein sehr dichtes Gestein. Er ist hart, spröde und gegenüber Erosion und Verwitterung widerstandsfähig. Einzelne Körner kann man nicht mehr unterscheiden.

Die Härte eines Gesteins wird oft durch Vergleich mit anderen Gesteinen oder Materialien eingeordnet (10-stufige Härteskala nach Mohs). Ein Gestein der Härte 5 kann noch mit einem Messer geritzt werden. Quarz hat die Härte 7 und kann Glas ritzten. Wie das mit Quarzit aussieht, musst du erkunden.

Im Normalfall werden Sedimente Schicht für Schicht mehr oder weniger waagerecht abgelagert.



Wirken später tektonische Kräfte (in der Skizze von den Seiten und von unten), dann weicht das bedrängte Gestein in Richtung des geringsten Widerstandes aus: nach oben. Die Schichten werden gebogen, aber sie verlaufen nach wie vor nebeneinander, sie schneiden oder kreuzen sich nicht! Es entsteht eine Faltung.


Hummocky cross stratification

Nach Meinung der Geologen ist der Dubrauer Quarzitkomplex kaum gefaltet. Trotzdem können wir an vielen Stellen sehr schön geschwungene Bögen entdecken. Es existiert allerdings ein wesentlicher Unterschied zur „normalen“ Faltung: Es gibt Schichten, die nicht nebeneinander verlaufen, sondern sich schneiden, sich kreuzen.

In etwa 30 bis 50 Meter Tiefe kam es im Schelfmeer bei Stürmen zu speziellen Ablagerungsformen. Sturmwellen und verschiedene Strömungen bildeten auf dem Meeresboden flache Hügel und Mulden ohne erkennbare Orientierung. Manchmal werden Teile eines Hügels „abgeschnitten“. Spätere Ablagerungen überdecken den Meeresboden wieder gleichmäßiger.

Diese spezielle Form der Ablagerung wird hummocky cross stratification genannt. Neben der Übersetzung „hügelige Kreuzschichtung“ wird auch die Bezeichnung „Beulenrippeln“ verwendet.

Das Ergebnis:
Außer der „normalen“ Schichtung gibt es an den Quarzitfelsen der Hohen Dubrau eine spezielle Art der Schichtung: Hummocky cross stratification.


Hügelbildung und Schichtung


Worauf du beim Suchen nach hummocky cross stratifications achten musst, sind die farbig eingezeichneten Bereiche.



Die Winkel (rot markiert) sind relativ klein, so bis 15°. Die Ecken sind oft erodiert. Natürlich gibt es auch jede Menge normale Schichtungen (hier beige eingezeichnet). Und auch Faltungen. Aber bei Faltungen sind die Schichten nicht abgeschnitten und kreuzen sich nicht.

1. Suche dir ein schönes Stück Quarzit-Gestein. Du kannst nichts falsch machen, hier in der Natur bestehen alle Gesteine aus Quarzit.
Beschreibe dein ausgewähltes Stück bezüglich
A) Farbe(n)
B) Oberfläche: Kannst du unter der Lupe einzelne Körner erkennen?
C) Härte: Lässt sich der Quarzit mit deinem Metallgegenstand ritzen? Kannst du das Glas mit dem Quarzit ritzen?
Welche Härte ordnest du Quarzit in der 10-stufigen Härteskala nach Mohs zu?

2. An den Earthcache-Koordinaten findest du eine Aufwölbung mit hummocky cross stratifications.
Deine Aufgabe besteht darin, diese außergewöhnlichen Schichtungen an diesem Stück Felsen zu entdecken und zu dokumentieren.



Fotografiere die Aufwölbung. Zeichne (zu Hause) auf diesem Foto farbig kontrastreich von dir entdeckte hummocky cross stratifications ein, indem du ein paar wesentliche Linien und Winkel nachzeichnest. Zwei oder drei genügen.
Alternativ kannst du eine Skizze der Aufwölbung (ohne Foto, aber von genau diesem Felsstück) mit entsprechenden Einzeichnungen anfertigen.
Beachte, dass es hier auch „normale“ Schichtungen gibt!

3. Poste ein Foto von dir oder deinem Maskottchen in der Nähe des Wegpunktes Felswand im Gipfelbereich mit den Quarzitfelsen im Hintergrund.

Bitte sendet uns eure Antworten und das bearbeitete Foto/die Skizze über das NachrichtenCenter zu!
Bei Gruppen genügt eine Antwort über das MessageCenter. Schreibt dann aber bitte im Log, wer die Antwort gesendet hat. Und postet bitte individuelle Fotos!
Danach könnt ihr sofort loggen. Wie immer erhaltet ihr eine Rückmeldung von uns.

Wir wünschen euch viel Freude und Erfolg mit diesem Earthcache!