Verborgene Schönheiten im Balmensandstein
Parkplatz und Startpunkt für diesen Earthcache befinden sich nahe der Gaststätte Haldenhof knapp 240 Höhenmeter (630 Meter über NN) oberhalb des Überlinger Sees, wie der nordwestliche „Finger“ des Bodensees genannt wird.
Genießt den Blick hinunter auf den Bodensee und folgt dann dem Geologischen Lehrpfad Sipplingen hinauf bis zur Tafel 9 an den gegebenen Koordinaten. Hier am Felsen könnt ihr sehr gut beobachten, wie der empfindliche Sandstein von groben Geröllen überdeckt wird. Und genau hier hat sich eine kleine Schönheit versteckt, die wir euch gern zeigen möchten.
Zugang zur Höhle
Tretet näher heran und schaut euch die im hinteren Winkel verborgene kleine Höhle an! Hineinkriechen ist natürlich nicht erforderlich! Hier trefft ihr die Kiesel des Nagelfluh und den feinen Sandstein in einer ganz besonderen Anordnung. Und zusätzlich etwas sehr Attraktives und nicht Alltägliches: Liesegangsche Ringe im Sandstein! Schaut genau hin und macht paar Fotos, so dass ihr die folgenden Aufgaben bewältigen könnt.
Damit ihr wisst, worauf ihr achten müsst, nennen wir euch vorab eure Aufgaben. Aber keine Angst - alle Begriffe werden im Listing erklärt!
Aufgaben/Fragen zum Earthcache
1. Nagelfluh
Vergleiche die Gerölle des Nagelfluh der mächtigen Deckschicht (außen, oberhalb der Höhle) mit den Geröllen in der Höhle! Unterscheidet sich die Größe der Gerölle?
Woraus besteht die Decke der Höhle?
2. Sand
Nehmt etwas von dem Sand, der am Boden in der Nähe des Felsens liegt, zwischen die Finger. Betrachtet eure Finger im Licht. Wodurch wird das feine Glitzern verursacht?
Hilfe: Infotafel
3. Liesegangsche Ringe
Beschreibt bitte ganz kurz die Form der Liesegangschen Ringe in der kleinen Höhle auf der rechten Seite des Risses!
Hilfe: Gibt es eine große Ringstruktur oder mehrere kleine? Ist die Struktur geschlossen und mehr oder weniger rund, oder handelt es sich eher um eine Vielzahl von Bogenstrukturen?
Wie unterscheidet sich die linke Seite mit Liesegangschen Ringen von der rechten Seite?
Alternativ könnt ihr uns auch ein Foto der Liesegangschen Ringe über das MessageCenter schicken.
4. Postet bitte ein Foto von euch oder eurem Maskottchen vor dem Felsen (nicht vom Inneren der Höhle!).
Bitte sendet eure Antworten über das MessageCenter - dort geht nichts verloren. E-Mail geht auch, wenn ihr zeitnah loggt.
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. Wir melden uns, wenn etwas nicht stimmen sollte.
Hoch oben ...
... über dem Ufer des Bodensees stehen wir dank der Vorgänge, die vor ca. 60 Millionen Jahren mit der Herausbildung der Alpen und dem allmählichen Absenken des nördlich davon gelegenen Gebietes begannen. Im Zeitraum vor 30 bis 12 Millionen Jahren wurden Geröll, Sand und Schlamm aus dem Gebiet der aufsteigenden Alpen in das entstandene Becken gespült. Bei dieser Tätigkeit wechselten sich Meere und Flüsse zweimal ab.
Die Ablagerungen, die in der Folgezeit zu Gesteinen verfestigt wurden, werden im Verlauf des Geologischen Lehrpfades von Sipplingen erklärt.
Quelle der Grafik: Begleitbroschüre zum Geologischen Lehrpfad Sipplingen; siehe Literatur [1]
Für diesen Earthcache sind nur die Schichten ganz oben in der Grafik interessant.
Die Obere Süßwassermolasse wurde vor 17 bis 12 Millionen Jahren als letzte und oberste Schicht von Flüssen (also Süßwasser) in das schon gut aufgefüllte Becken eingespült.
Vor circa 10 Millionen Jahren endete die Hauptphase der alpinen Gebirgsbildung. Nach einer Anhebung des Gebietes wurde bis zur Eiszeit nichts mehr abgelagert, sondern es wurde Material abgetragen.
Die nächste Ablagerung ist eine Folge der Mindeleiszeit. Es handelt sich um die Deckenschotter aus Nagelfluh.
Nagelfluh
Nagelfluh ist die Bezeichnung für geologisch junge Konglomerate, die im nördlichen Alpenraum vorkommen. Die Gerölle wurden vor circa 400.000 Jahren am Ende der Mindeleiszeit auf der Oberen Süßwassermolasse abgelagert.
Die zunächst vom Gletscher und später vom Schmelzwasserfluss transportierten Schotter stammen aus den Alpen. Während des Transportes wurden sie gerundet und schließlich abgelagert. Die Größen sind unterschiedlich, so zwischen 2 mm und 20 cm.
Zunächst im Wasser gelöster Kalk ist später wieder ausgefallen. Er verkittete die Kiesel und Gerölle zu einem sehr festen Konglomerat.
Vor Ort könnt ihr sehr schön beobachten, wie eine meterdicke Nagelfluh-Schicht die empfindlichen darunter liegenden Steinbalmensande „beschützt“. Der Überhang verzögert Verwitterung und Erosion ein bisschen.
Die reißenden Schmelzwässer gruben aber auch Rinnen in die weiche Molasse. Ganz rechts am Felsen könnt ihr einen Riss erkennen, der ein paar Meter nach unten reicht. In den Hohlraum ist Nagelfluh-Geröll gerutscht, welches dort verfestigt wurde.
Steinbalmensande
Wenn ihr euch den hellgrauen bis grünlich-gelblich-bräunlichen Sandstein unterhalb der Nagelfluh-Schicht anseht, dann erkennt ihr sofort, wie empfindlich gegenüber Erosion diese zusammengepressten und verfestigten Steinbalmensande sind. Kein Wunder, dass Balmen, also felsüberdachte Aushöhlungen im Gestein, entstanden sind. Die Ablagerungen gehören zur Oberen Süßwassermolasse, und das Wort Molasse bedeutet weich.
Filigrane Gebilde im Sandstein
Die Verwitterung des Sandsteins ist unregelmäßig. Ihr könnt Pfeiler und filigrane Gebilde erkennen, die härter zu sein scheinen. Durch die Schotterdecke des Nagelfluh kann kalkhaltiges Tropfwasser sickern, welches den Sandstein verhärtet.
Gut zu erkennen sind im Sandstein auch feine waagerecht verlaufende rötlich-braune Schichten. Die Einfärbungen stammen von Eisenoxiden. Wie ihr bemerken werdet, sind hier keine Liesegangschen Ringe entstanden.
Liesegangsche Ringe
Liesegangsche Ringe bezeichnen periodisch auftretende Fällungserscheinungen in Form von konzentrischen Strukturen. Dieses Phänomen wurde bereits 1896 von Raphael Liesegang beschrieben. Es handelt sich um Vorgänge, bei denen eine lokale Wechselwirkung und zusätzlich eine Diffusion auftritt. Bekannt sind Liesegangsche Ringe in der Mineralogie besonders bei Chalcedon und Achat, wobei die Entstehung noch umstritten ist.
Mit etwas Glück kann man Liesegangsche Ringe in Sedimentengesteinen wie zum Beispiel in Sandstein finden. Lösungen dringen mehr oder weniger stark in das Gestein ein und gelöste Stoffe wie Eisen oder Mangan werden konzentrisch ausgefällt. Risse und Inhomogenitäten können dies fördern und den Verlauf begünstigen.
Beispiele Liesegangscher Ringe im Sandstein
Insgesamt handelt es sich um sehr komplexe Vorgänge, die oft beschrieben und mit verschiedenen Experimenten nachvollzogen wurden. Trotzdem sind die Liesegangschen Ringe immer noch mit dem Hauch des Geheimnisvollen umgeben.
In der kleinen Höhle könnt ihr Ausfällungen von Eisenoxiden/Eisenhydroxiden in Form von Liesegangschen Ringen bewundern. Vielleicht fragt ihr euch, wie diese kleinen Schönheiten gerade hier entstehen konnten. Eisenablagerungen gibt es schließlich auch in den Sandsteinschichten außerhalb der Höhle.
Hauptverantwortlich ist der Riss, der sich bis in die Höhle hinunterzieht. Vermutlich ist dabei durch Ausfällung eisenhaltiger Lösungen auch Eisen in ausreichender Menge abgelagert worden. Bei Kontakt von Eisen mit Wasser können (unsichtbare) Eisen(II)Ionen im Wasser gelöst werden. Diese Eisenionen diffundieren über einen sehr langen Zeitraum in den weichen, porösen Steinbalmensand.
Diffusion ist die spontane, ungeordnete Bewegung von Ionen oder Molekülen einer bestimmten Substanz von Orten höherer Konzentration zu Orten niedrigerer Konzentration. Es handelt sich nicht um ein Einsickern, die Schwerkraft spielt keine Rolle. Die Ausbreitung der Eisenionen erfolgt dreidimensional von einem „Epizentrum“ (der Startzone) ausgehend in alle Richtungen. Das Epizentrum muss nicht unbedingt ein Punkt sein, wie die Liesegangschen Ringe des Achats zeigen.
Ihr erinnert euch: Bei Liesegangschen Ringen handelt es sich um Vorgänge, bei denen eine lokale Wechselwirkung und zusätzlich eine Diffusion auftritt. Die Diffusion wäre geklärt. Was ereignet sich noch?
In einer gewissen Entfernung vom Epizentrum erreicht die Konzentration der Eisenionen vermutlich die Grenze für die Ausfällung von Eisenoxiden/Eisenhydroxiden im Sandstein. Bei Kontakt mit Sauerstoff wird zunächst das instabile Eisen(II)Hydroxid gebildet. Weitere Reaktionen ergeben einen schwer löslichen Niederschlag aus Eisen(II)- und Eisen(III)-Oxiden. Eine andere Bezeichnung dafür ist Rost. Ein erster Ring ist im Sandstein entstanden.
Aus diesen ausgefällten ringförmigen Eisenoxiden/Eisenhydroxiden diffundieren wiederum Eisenionen über einen sehr langen Zeitraum in den Sandstein hinein, wo sie eine für die Ausfällung geeignete Konzentration erreichen und so einen nächsten Ring bilden.
Und so weiter, bis es keinen Nachschub mehr gibt. Das Ergebnis ist jedenfalls hübsch anzuschauen.
Wir wünschen euch viel Freude und Erfolg beim Besichtigen der kleinen Höhle und bei der Beschäftigung mit diesem Earthcache!
Literatur
[1] Begleitbroschüre zum Geologischen Lehrpfad Sipplingen:
https://www.researchgate.net/publication/332544587_Geologischer_Lehrpfad_Sipplingen_Begleitbroschure
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Liesegangsche_Ringe
[3] https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Ringe%20in%20Gesteinen?redirectfrom=Liesegangsche+Ringe&memberid=
[4] https://de.wikipedia.org/wiki/Diffusion
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