EarthCache: Kluftsysteme in der Grauwacke des Steinbruchs Bolzenbach

Geologische Besonderheit dieses Ortes

Der Steinbruch Bolzenbach ist ein besonders geeigneter Ort, um Kluftsysteme in festem, devonischem Sedimentgestein zu untersuchen. Die offenen Abbauwände legen die Grauwacke großflächig frei und zeigen zahlreiche, klar ausgebildete Klüfte, die über mehrere Meter kontinuierlich verfolgt werden können.

Nicht die Grauwacke als Gestein steht hier im Vordergrund, sondern die systematische Ausbildung, Orientierung und Wirkung der Klüfte, die das Gestein durchziehen. Diese Klüfte sind das Ergebnis tektonischer Spannungen und prägen bis heute Verwitterung, Wasserführung und die Form des Steinbruchs.

Was sind Klüfte?

Klüfte sind Bruchflächen im Gestein, entlang derer keine nennenswerte Verschiebung stattgefunden hat. Im Gegensatz zu Störungen (Verwerfungen) trennen Klüfte das Gestein zwar mechanisch, versetzen es jedoch nicht gegeneinander.

Klüfte entstehen, wenn sprödes Gestein mechanischen Spannungen ausgesetzt wird, die seine Festigkeit überschreiten. Die Grauwacke im Steinbruch Bolzenbach reagierte auf diese Spannungen nicht plastisch, sondern durch Rissbildung.

Entstehung der Kluftsysteme im Steinbruch Bolzenbach

Nach ihrer Ablagerung und Verfestigung geriet die Grauwacke während der Gebirgsbildung des Rheinischen Schiefergebirges unter gerichtete tektonische Spannungen. Diese Spannungen wirkten über große Räume hinweg und führten nicht zu zufälligen Rissen, sondern zu geordneten Kluftsystemen.

Typisch für solche Systeme ist:

• eine bevorzugte Orientierung der Klüfte

• ein annähernd paralleler Verlauf vieler Kluftflächen

• ein wiederkehrender Abstand zwischen den Klüften

Diese Merkmale zeigen, dass die Klüfte die Richtung der maximalen und minimalen Spannungen im Gestein widerspiegeln. Die Kluftsysteme sind damit ein direkter geologischer Beleg für die damalige Spannungsrichtung.

Kluftorientierung und Kluftdichte

Im Steinbruch lassen sich Klüfte beobachten, die:

• überwiegend steil bis nahezu senkrecht stehen

• ganze Gesteinsblöcke klar voneinander trennen

• lokal in mehreren, sich schneidenden Kluftsätzen auftreten

Die Kluftdichte (Anzahl der Klüfte pro Meter) ist dabei nicht überall gleich. Sie hängt unter anderem ab von:

• der Mächtigkeit der Gesteinsschichten

• der Korngröße und Homogenität der Grauwacke

• der Intensität der tektonischen Beanspruchung

Bereiche mit hoher Kluftdichte zerfallen schneller und zeigen stärkere Verwitterung als massivere, kluftarme Zonen.

Klüfte als steuernde Elemente heutiger Prozesse

Klüfte und Verwitterung

Klüfte sind bevorzugte Angriffsflächen für physikalische und chemische Verwitterung. Entlang der Kluftflächen:

• kann Wasser eindringen

• wirken Frost- und Temperaturwechsel intensiver

• werden feinkörnige Bestandteile schneller gelöst

Dadurch öffnen sich bestehende Klüfte weiter und prägen die heutige Felsstruktur.

Klüfte und Wasserführung

Regen- und Sickerwasser folgt im Gestein bevorzugt den Kluftflächen. Diese wirken wie natürliche Leitbahnen, entlang derer Wasser konzentriert abfließt. Das erklärt, warum Wassererosion im Steinbruch fast ausschließlich kluftgebunden auftritt.

Klüfte und historischer Abbau

Für den Steinabbau waren die Kluftsysteme entscheidend. Sie gaben vor:

• die Größe der gewinnbaren Gesteinsblöcke

• die Richtung, in der das Gestein leicht spaltete

• die Lage der Abbaubecken

Der Steinbruch folgt somit in seiner heutigen Form direkt der inneren Struktur des Gesteins.

Aufgaben zur Logberechtigung:

🪨 Logaufgabe 1 – Kluftsystem identifizieren

Suche eine Felswand mit mehreren deutlich erkennbaren Klüften.

Aufgabe:
Beschreibe Verlauf, Abstand und Parallelität der Klüfte.

Frage:
Warum spricht diese Anordnung für ein systematisch entstandenes Kluftsystem und nicht für zufällige Rissbildung?

🧭 Logaufgabe 2 – Kluftorientierung

Wähle eine markante Kluftfläche.

Aufgabe:
Bestimme, ob sie steil, geneigt oder nahezu vertikal verläuft.

Frage:
Was sagt diese Orientierung über die Richtung der damaligen tektonischen Spannungen aus?

💧 Logaufgabe 3 – Klüfte und Wasser

Beobachte eine Stelle mit Feuchtigkeit, Rinnen oder Auswaschungen.

Frage:
Warum folgt Wasser bevorzugt Klüften und nicht dem massiven Gestein?

🏞️ Logaufgabe 4 – Klüfte und Abbau

Betrachte ein Abbaubecken oder eine Abbauwand.

Frage:
Warum waren Kluftsysteme für den Steinabbau besonders günstig und wie haben sie die heutige Form des Steinbruchs beeinflusst?

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Quellennachweise:

• wikipedia.org – Grauwacke

• seilnacht.com – Sedimentgesteine & Korngrößen

• steine-und-minerale.de – Sedimentgesteine / Grauwacke

• spektrum.de – Sedimentation