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- Wähle eine Stelle an der die Kalk‑ oder Kieselbänke und die Papierflinzen gut sichtbar sind. Zeichne diese und gib deren Mächtigkeit in Zentimetern in der Zeichnung an. Sende mir die Zeichnung mit den Antworten von Aufgabe 2 und 3.
- Plattenspaltbarkeit: Nimm eines der losen Schuttstücke vom Boden (nicht vom Aufschluss) in die Hand. Brich das Stück. Wenn es sich in dünne, gleichmäßige Blättchen spalten lässt ist es Papierflinz. Wenn es eher in dickere Platten bricht ist es Kieselplattenkalk. So kannst du Papierflinz erkennen und versuch diesen nun so dünn, wie möglich mit Hilfe des Messers zu spalten. Beschreibe deine Beobachtungen. Wo liegt das Minimum an Dicke?
- Diagenese: Erkläre die Entstehung von Kieselplattenkalk und Papierflinz.
Das Sammeln von Fossilien im Geotop „Bohnerze und Plattenkalke“ bei Daiting (Geopark Ries) ist im Rahmen der dort angelegten Erlebnis-Geotope und Lehrpfade grundsätzlich möglich, kostenlos und erwünscht. Lose Bruchstücke vom Schuttfeld können mitgenommen werden. Es ist verboten am Aufschluss Material abzubauen oder einen Geologenhammer einzusetzen.
Kieselplattenkalke und Papierflinzen
Die Mörnsheimer Schichten gehören im Süddeutschen Oberjura dem Tithonium (Malm Zeta 3) an. Sie entstanden vor etwa 145 Millionen Jahren und sind damit geringfügig jünger als die Solnhofener Plattenkalke, auf denen sie aufliegen. Die hier aufgeschlossenen Schichten zeigen typische Plattenkalksedimente der Altmühlalb. Das Aufschlussprofil dokumentiert einen Übergang von mächtigen Kalk- und Kieselbänken im unteren Bereich zu fein rhythmisierter Wechsellagerung im oberen Bereich. Zwei Fazies sind besonders deutlich, zum einen harte, plattig brechende Kieselplattenkalke und zum anderen dünnblättrige, tonig-kieselige Papierflinzen. Diese werden auch als Papierschiefer bezeichnet. Es sind sehr fein laminierte Schichten, die sich mit einem Messer aufblättern lassen.
Kalk- und Kieselbänke, sowie die Papierflinzen bildeten sich in ruhigen, lagunenartigen Becken mit wechselnder Karbonatproduktion und wechselnder Zufuhr feinklastischen Materials. Frühe Diageneseprozesse wie Kompaktion, Silifizierung und Calcit‑Zementation verstärkten den Kontrast zwischen den Fazies. Die feinen Unterschiede zwischen den papierdünn spaltbaren Flinzen und den harten Kieselplatten lassen sich durch eine Abfolge diagenetischer Vorgänge erklären, die nach der Ablagerung des lagunenartigen Schlamms einsetzten. Zunächst führte die Eigenlast der überlagernden Sedimente zu schneller Frühkompaktion. Tonreiche Lagen verloren dabei besonders viel Porenwasser, weil Tonminerale Wasser in ihren Schichtpaketen binden und bei Belastung stark zusammengedrückt werden. Dadurch bildeten sich enge, parallele Laminierungen und sehr dünne Spaltflächen, während karbonathaltige Schlämme mehr Porenraum behielten und so Platz für nachfolgende Zementbildung offenließen.
Parallel veränderte mikrobielle Zersetzung organischer Substanz die Porenwasserchemie. Sauerstoff wurde verbraucht, Sulfatreduktion setzte ein und Alkalinität sowie pH stiegen lokal an. Unter diesen Bedingungen setzte in karbonatreichen Horizonten frühe Calcit‑Ausscheidung ein. In tonigen Schichten hingegen hemmten organische Säuren, Adsorption an Tonmineralen und variable Ionenstärken eine großräumige Calcitvernetzung.
Wesentlich für die unterschiedliche Ausprägung beider Fazies war die Mobilisierung und Umwandlung biogener Kieselsäure. Opal A aus Radiolarien und Kieselschwämmen wurde in alkalischen Porenwässern partiell gelöst und später als Opal CT beziehungsweise Chalzedon und Quarz umkristallisiert. Silika fiel bevorzugt dort wieder aus, wo Porenraum, Oberflächenladung und chemische Bedingungen dies begünstigten. In karbonathaltigen Horizonten bildeten feine Silikazementbrücken zwischen Mikritpartikeln und verfestigten so die Platten, was sie spröde machte. In tonreichen Laminen imprägnierte Silika die dünnen Tonblättchen und band sie zu hauchdünnen, aber brüchigen Papierblättchen zusammen, ohne massive Bänke zu bilden. Mit wachsender Überlagerung setzten Drucklösungsprozesse ein. Calcit löste sich an Kornkontakten und wurde in druckärmere Bereiche verlagert, wo er erneut auskristallisierte. Dieser Materialtransfer verstärkte die Verfestigung der karbonatreichen Bänke. In den tonigen Lagen konzentrierten sich unlösliche Rückstände wie Ton, organisches Material und Silika entlang der Spaltflächen. Das Ergebnis war eine differentielle Verfestigung. Starke Calcitvernetzung kombiniert mit Silikaimprägnierung erzeugte im Kieselplattenkalk ein steifes, sprödes Gefüge, das in vergleichsweise dicken Platten bricht. Tonkompaktierte Lagen mit feinen Silikafilmen blieben in viele schwache Ebenen zerlegt und spalten papierdünn.
Spätere Reaktionen und Verwitterung an oder nahe der Oberfläche wirkten vor allem oberflächlich und veränderten Farbe und Mineralkohärenz nur geringfügig. Karbonatreiche Platten erscheinen oft heller durch Ausbleichung. Tonreichere Flinzen zeigen im frischen Bruch meist dunklere Töne und können an verwitterten Flächen ockerfarbene Häutchen durch Eisenoxidation tragen. Insgesamt erklären diese diagenetischen Abläufe, wie aus demselben lagunären Sediment sowohl die widerstandsfähigen Kieselplattenkalkbänke als auch die feingeschichteten Papierflinzen hervorgehen konnten.
Literatur:
https://www.geomnia.de/plattenkalk/m%C3%B6rnsheim-fm/
https://app.geopark-ries.de/projects/de/index.html?p=11&spot=68&spot=68
http://www.das-altmuehltal.de/moernsheim/lehrpfad/stratigraphie.htm
https://www.solnhofen-fossilienatlas.de/fosssite.php?section=sites&siteid=26&sitename=Daiting
https://www.geopark-ries.de/sehenswertes/geotope_bohnerze_und_plattenka-40851/