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Einführung
Der Brocken ist mit 1.141 m der höchste Berg des Harzes und zählt zu den klimatisch extremsten Standorten im deutschen Mittelgebirge. Durch seine exponierte Lage ist der Gipfelbereich ganzjährig starken Winden, hohen Niederschlägen sowie häufigen Frost-Tau-Wechseln ausgesetzt.
Diese Bedingungen haben den Brocken über sehr lange Zeiträume hinweg geprägt. Besonders auffällig sind die ausgedehnten Blockfelder aus Granit im Gipfelbereich. Sie dokumentieren eindrucksvoll, wie Verwitterungsprozesse direkt am Ort wirken, ohne dass das Material über größere Distanzen transportiert wird.
Foto: kikekatze
Geologische Entstehung des Brockens
Der Brocken ist kein Vulkan und war niemals an der Erdoberfläche aktiv. Geologisch handelt es sich um einen tief in der Erdkruste entstandenen magmatischen Intrusivkörper, also um das, was man vereinfacht als eine ehemalige Magmakammer bezeichnen kann.
Die Entstehung des Brockengranits reicht in das Paläozoikum zurück, genauer in die Zeit der variszischen Gebirgsbildung vor etwa 295 bis 280 Millionen Jahren. In dieser Phase kollidierten mehrere Kontinentalplatten, wodurch es zur Auffaltung eines ausgedehnten Gebirgssystems kam. Gleichzeitig drang große Mengen Magma aus tieferen Erdschichten in die obere Erdkruste ein.
Dieses Magma erreichte jedoch nicht die Erdoberfläche, sondern blieb in mehreren Kilometern Tiefe im umgebenden Gestein stecken. Dort kühlte es über sehr lange Zeiträume langsam ab und erstarrte zu Granit. Die langsame Abkühlung ermöglichte die Ausbildung der grobkörnigen Minerale Quarz, Feldspat und Glimmer, die für den Brockengranit typisch sind.
Der Brocken stellt somit den erstarrten Kern eines ehemaligen Magmakörpers dar, der ursprünglich tief unter der damaligen Oberfläche lag.
Freilegung durch Hebung und Abtragung
Nach der Erstarrung des Granits begann ein sehr langer Abschnitt der Abtragung. Über hunderte Millionen Jahre wurden die darüberliegenden Gesteinsschichten durch Verwitterung und Erosion nach und nach abgetragen. Der Granit selbst ist deutlich widerstandsfähiger als viele der ihn ursprünglich überlagernden Gesteine und blieb daher erhalten.
Im Tertiär kam es zu einer erneuten Hebung des Harzes als Ganzes. Diese Hebung führte dazu, dass der tief entstandene Granitkörper weiter an die Erdoberfläche gelangte. Der heutige Brocken ist somit kein junges Gebirge, sondern ein freigelegter Tiefenbereich der Erdkruste, der durch Abtragung sichtbar geworden ist.
Vereinfacht gesagt blickt man am Brockengipfel auf das „Innenleben“ eines sehr alten Gebirges.
Bedeutung für die heutige Verwitterung
Die Entstehung als tief erstarrter Magmakörper erklärt mehrere typische Merkmale des Brockens, nämlich das massige, grobkörnige Granitgestein, die ausgeprägten Kluftsysteme, die bereits bei Abkühlung und später durch tektonische Spannungen entstanden und die hohe Widerstandsfähigkeit des Gesteins gegenüber Abtragung
Diese Klüfte bilden bis heute die entscheidenden Schwächezonen, entlang derer Verwitterung ansetzt. Besonders während der Kaltzeiten des Pleistozäns führten häufige Frost-Tau-Wechsel dazu, dass der Granit entlang dieser Klüfte in große Blöcke zerfiel.
Die heutigen Blockfelder am Brockengipfel sind somit das direkte Ergebnis einer magmatischen Entstehung in großer Tiefe, einer lang andauernden Freilegung durch Abtragung und einer intensiven klimatisch gesteuerten Verwitterung.
Bild: mit ChatGPT erstellt
Formen der Verwitterung
Physikalische (mechanische) Verwitterung
Bei der physikalischen Verwitterung wird das Gestein mechanisch zerkleinert, ohne dass sich seine chemische Zusammensetzung verändert. Die gesteinsbildenden Minerale bleiben erhalten, werden jedoch voneinander getrennt oder aus dem Gesteinsverband gelöst.
Eine der wichtigsten Formen ist die Frostverwitterung (Frostsprengung). Wasser dringt in Klüfte, Risse und Poren des Gesteins ein. Beim Gefrieren vergrößert sich sein Volumen, wodurch erheblicher Druck entsteht. Durch wiederholte Frost-Tau-Wechsel werden vorhandene Klüfte stetig erweitert, bis sich einzelne Gesteinsblöcke oder Fragmente ablösen.
Weitere physikalische Prozesse sind: Temperaturverwitterung, bei der Spannungen durch wiederholtes Erwärmen und Abkühlen entstehen; Druckentlastungsverwitterung, die auftritt, wenn tief gebildete Gesteine nach Abtragung überlagernder Schichten an die Oberfläche gelangen und sich geringfügig ausdehnen. Physikalische Verwitterung ist besonders wirksam in kühlen Klimaten und in Hochlagen mit häufigen Frostwechseln.
Chemische Verwitterung
Bei der chemischen Verwitterung werden Minerale chemisch verändert oder aufgelöst. Wasser spielt hierbei eine zentrale Rolle, da es als Lösungsmittel und Reaktionspartner wirkt. Ein wichtiger Prozess ist die Hydrolyse, bei der Silikatminerale – insbesondere Feldspäte – chemisch umgewandelt werden. Dabei entstehen Tonminerale, und das Gestein verliert an Festigkeit. Weitere Prozesse sind Oxidation (z. B. eisenhaltiger Minerale) und Hydratation, bei der Wassermoleküle in Kristallgitter eingebaut werden.
Chemische Verwitterung verläuft besonders intensiv in warmen und feuchten Klimaten, kann aber auch in kühleren Regionen stattfinden, dort jedoch deutlich langsamer. Häufig bereitet sie das Gestein so vor, dass physikalische Verwitterung leichter angreifen kann.
Biogene Verwitterung
Bei der biogenen Verwitterung wirken Lebewesen auf das Gestein ein. Pflanzenwurzeln können in Klüfte eindringen und diese durch ihr Dickenwachstum mechanisch erweitern. Gleichzeitig geben Pflanzen, Mikroorganismen und Bodenprozesse organische Säuren ab, die Minerale chemisch angreifen.Biogene Verwitterung wirkt daher sowohl mechanisch als auch chemisch und ist eng mit Bodenbildung verknüpft. Ihre Bedeutung hängt stark von Vegetation, Klima und Standortbedingungen ab.
Zusammenspiel der Prozesse
In der Realität lassen sich die einzelnen Verwitterungsformen nicht strikt voneinander trennen. Häufig greifen sie ineinander:
Physikalische Verwitterung vergrößert die Angriffsfläche des Gesteins, wodurch chemische Prozesse effektiver werden. Chemische Verwitterung schwächt wiederum den Gesteinsverband, sodass physikalische Prozesse leichter wirken können.
Die am Brocken sichtbaren Gesteinsformen sind daher nicht das Ergebnis eines einzelnen Prozesses, sondern das Resultat eines langfristigen Zusammenspiels mehrerer Verwitterungsarten, die über viele Jahrtausende hinweg gewirkt haben.
Brockengranit, Foto: kikekatze
Lage, Erreichbarkeit und Schutzstatus
Der Brockengipfel liegt im Nationalpark Harz und unterliegt besonderen Schutzbestimmungen. Der Gipfelbereich ist nicht mit dem Auto erreichbar. Die Anreise erfolgt entweder zu Fuß über die ausgewiesenen Wanderwege, per Fahrrad oder mit der Brockenbahn.
Innerhalb des Nationalparks gilt ein strenges Wegegebot. Das Verlassen der markierten Wege ist nicht erlaubt. Alle Beobachtungen für diesen EarthCache können vollständig von den Wegen aus durchgeführt werden; ein Betreten der Blockfelder ist nicht erforderlich.
Logaufgaben
1. Beobachtungsaufgaben
a) Suche dir im Gipfelbereich des Brockens einen einzelnen Granitblock, der gut von den Wegen aus einsehbar ist. Beschreibe seine Form, Größe und Oberflächenstruktur möglichst genau. Achte dabei besonders darauf, ob die Oberfläche eher glatt, rau oder stark zerklüftet wirkt.
b) Betrachte die Kanten und Bruchflächen dieses Granitblocks. Sind diese eher scharfkantig oder abgerundet? Erkläre anhand deiner Beobachtung, welche Rolle dabei die Kluftsysteme des Granits spielen und welche Form der Verwitterung hier besonders gut erkennbar ist.
c) Suche in unmittelbarer Nähe einen zweiten Granitblock, der sich sichtbar vom ersten unterscheidet (z. B. stärker zerklüftet, andere Form, andere Oberflächenstruktur). Beschreibe mindestens einen Unterschied, der sich plausibel durch unterschiedliche Intensität oder Wirkung von Verwitterungsprozessen erklären lässt.
d) Betrachte die Klüfte und Trennflächen der Granitblöcke. Beschreibe, wie diese Klüfte den Granit in einzelne Blöcke gliedern. Erkläre, warum gerade diese Kluftsysteme eine entscheidende Voraussetzung für die Frostverwitterung am Brockengipfel darstellen
Lade ein Foto dieser Blöcke mit deinen Antworten an uns hoch!
2. Foto
Mache ein Foto von dir oder einem persönlichen Gegenstand im Gipfelbereich. Das Foto dient als Besuchsnachweis und soll dem Logeintrag beigefügt werden.
Foto: kikekatze
Quellen:
- Wikipedia: Verwitterung
- Wikipedia: Brocken: https://de.wikipedia.org/wiki/Brocken
- Wikipedia: Granit:https://de.wikipedia.org/wiki/Granit
- Wikipedia: Variszische Orogenese: https://de.wikipedia.org/wiki/Variszische_Orogenese
- Nationalpark Harz: Geologie und Landschaftsentwicklung:https://www.nationalpark-harz.de/de/der-nationalpark-harz/lebensraeume/felsen/