Gips – Spuren eines verschwundenen Meeres
Ein geologischer Aufschluss bei Zwingen
Willkommen beim EarthCache
An diesem Aufschluss bei Zwingen fällt ein ungewöhnlich helles, teilweise weisses bis hellgraues Gestein auf. An einigen Stellen ist es kompakt, an anderen blättrig, bröckelig oder fast pulverig. Bereits beim genauen Betrachten und vorsichtigen Berühren erkennt man, dass sich dieses Material deutlich von vielen Kalksteinen der Juraregion unterscheidet.
Das Gestein erzählt von einer Landschaft, die mit der heutigen bewaldeten Umgebung kaum vergleichbar ist. Seine Entstehung hängt mit salzhaltigem Wasser, starker Verdunstung und einer langen geologischen Entwicklung zusammen.
1. Was ist Gips?
Gips ist sowohl die Bezeichnung für ein Mineral als auch für ein Gestein, das überwiegend aus diesem Mineral besteht. Chemisch handelt es sich um wasserhaltiges Calciumsulfat:
CaSO4 · 2 H2O
Die zwei Wassermoleküle gehören fest zur Kristallstruktur des Minerals. Man spricht deshalb von Kristallwasser.
Eine besonders auffällige Eigenschaft von Gips ist seine geringe Härte. Auf der Mohs-Härteskala besitzt Gips die Härte 2. Damit gehört er zu den weichsten verbreiteten Mineralen. Gips kann normalerweise bereits mit dem Fingernagel angeritzt werden.
Diese geringe Härte erklärt auch, weshalb verwitterter Gips häufig eine weiche oder mehlige Oberfläche besitzt. Beim Reiben können sich kleine helle Körner oder feiner Gesteinsstaub lösen.
2. Wie entsteht Gips?
Um die Entstehung des Gipses zu verstehen, müssen wir weit in die Erdgeschichte zurückgehen.
Während der Trias herrschten in Mitteleuropa zeitweise völlig andere Umweltbedingungen als heute. Flache Meeresbereiche, Lagunen und salzhaltige Becken konnten vom offenen Meer teilweise oder vollständig abgetrennt werden. Gleichzeitig herrschte zeitweise ein warmes und trockenes Klima.
Unter solchen Bedingungen verdunstete sehr viel Wasser. Das Wasser verschwand dabei in die Atmosphäre, die darin gelösten Salze blieben jedoch zurück.
Salzhaltiges Wasser
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starke Verdunstung
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Konzentration der gelösten Mineralstoffe steigt
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Minerale kristallisieren aus
ℯ
Gipsablagerungen entstehen
Gesteine, die durch die Verdunstung salzhaltigen Wassers entstehen, werden als Evaporite bezeichnet. Neben Gips können dabei beispielsweise Anhydrit und bei noch stärkerer Eindunstung auch verschiedene Salze entstehen.
3. Gips und Anhydrit – zwei nahe Verwandte
Gips und Anhydrit bestehen beide aus Calciumsulfat. Der entscheidende Unterschied ist das Wasser.
Wird Gips während der Versenkung von Sedimenten höheren Temperaturen und Drücken ausgesetzt, kann er Wasser verlieren und zu Anhydrit werden. Gelangt Anhydrit später wieder näher an die Erdoberfläche und kommt mit Wasser in Kontakt, kann sich erneut Gips bilden.
Dieser Wechsel zwischen Gips und Anhydrit ist geologisch wichtig, weil sich dabei auch das Volumen des Gesteins verändert. Dadurch können Spannungen, Risse und eine Auflockerung des Gesteins entstehen.
4. Warum sehen wir hier einzelne Schichten?
Betrachtet den Aufschluss aus einigen Metern Entfernung. Besonders deutlich fällt die lagige Struktur des Gesteins auf.
Solche Strukturen entstanden nicht auf einmal. Die Umweltbedingungen änderten sich immer wieder. Zeitweise wurde stärker verdunstet und es konnten mehr Sulfatminerale ausgeschieden werden. Zu anderen Zeiten gelangten wieder Ton, Schlamm oder andere Sedimente in das Ablagerungsgebiet.
Dadurch entstanden unterschiedliche Lagen. Was heute wie ein Stapel dünner Steinplatten aussieht, kann deshalb als geologisches Archiv betrachtet werden. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Lagen spiegeln Veränderungen der damaligen Ablagerungsbedingungen wider.
5. Vom Meeresboden zum Faltenjura
Nach ihrer Ablagerung wurden die Sedimente von weiteren Gesteinsschichten überdeckt und verfestigt. Viel später wirkten gewaltige tektonische Kräfte auf die Region.
Im Zusammenhang mit der Entstehung der Alpen wurden auch die Gesteinsschichten des heutigen Juras zusammengeschoben, verschoben und verfaltet. So entstand der Faltenjura, zu dem auch grosse Teile des Laufentals gehören.
Gips- und Anhydritlagen spielten bei diesen Bewegungen eine besondere Rolle. Sie sind mechanisch vergleichsweise schwach und können unter Druck leichter verformt werden als viele harte Kalksteine. Solche evaporitischen Schichten konnten deshalb als Abscherhorizonte wirken, entlang derer sich darüberliegende Gesteinspakete bewegten.
Durch spätere Hebung und Erosion wurden tiefere Gesteinsschichten wieder freigelegt. Heute können wir einen kleinen Teil dieser langen geologischen Geschichte direkt an diesem Aufschluss beobachten.
6. Warum verwittert Gips so schnell?
Gips besitzt noch eine weitere wichtige Eigenschaft: Er ist in Wasser vergleichsweise gut löslich.
Regen- und Sickerwasser können deshalb langsam Gips aus dem Gestein herauslösen. Wasser dringt bevorzugt entlang von Klüften, Schichtflächen und kleinen Poren ein. Dadurch wird das Gestein zunehmend angegriffen.
Die Verwitterung erfolgt daher häufig in mehreren Schritten:
Wasser dringt ein → Gips wird gelöst → Schichtflächen werden erweitert → kleine Stücke lösen sich → der Aufschluss wird langsam zurückverlegt.
An der Fundstelle könnt ihr verschiedene Stadien dieses Prozesses erkennen. Einige Bereiche wirken noch kompakt, andere sind bereits stark aufgelockert, dünnplattig oder bröckelig. Stellenweise entsteht beim vorsichtigen Reiben sogar feines helles Material.
Genau dieser Unterschied zwischen festem Gestein und seiner verwitterten Oberfläche ist ein wichtiger Teil dieses EarthCaches.
Eure Aufgaben
Bitte beantwortet die folgenden Fragen anhand eurer Beobachtungen vor Ort. Die Antworten sollen über mein Profil gesendet werden. Ihr müsst nicht auf eine Logfreigabe warten. Sollte etwas unklar sein, werde ich mich bei euch melden.
Aufgabe 1 – Das Gestein untersuchen
Sucht euch eine frei zugängliche Stelle des hellen Gesteins und betrachtet die Oberfläche genau. Beschreibt Farbe, Struktur und Oberfläche. Ist das Material eher glatt, rau, körnig, blättrig oder pulverig?
Aufgabe 2 – Wie weich ist der Gips?
Versucht an einer bereits freiliegenden kleinen Stelle vorsichtig mit dem Fingernagel über die Oberfläche zu kratzen. Lässt sich das Material leicht anritzen oder lösen? Bleibt feines Material am Finger zurück?
Erklärt anhand des Listings, was diese Beobachtung über die Härte des Minerals aussagt.
Aufgabe 3 – Die Schichten untersuchen
Betrachtet den Aufschluss und wählt einen Bereich, in dem mindestens fünf aufeinanderfolgende Lagen gut sichtbar sind.
a) Messt oder schätzt die Mächtigkeit dieser fünf Lagen einzeln und nennt mir eure fünf Werte.
b) Welche dieser fünf Lagen ist die dünnste und welche die mächtigste?
c) Vergleicht die dünnste mit der mächtigsten Lage hinsichtlich Farbe, Oberfläche und Festigkeit. Erkennt ihr ausser der Dicke weitere Unterschiede?
d) Was zeigen euch eure Beobachtungen: Ist der gesamte Aufschluss gleichmässig aufgebaut oder wechseln die Eigenschaften von Lage zu Lage?
Aufgabe 4 – Wo greift die Verwitterung am stärksten an?
Sucht am Aufschluss einen deutlich verwitterten und einen vergleichsweise kompakten Bereich.
Beschreibt mir, wo sich diese beiden Stellen am Aufschluss befinden (z. B. oben/unten, an einer Schichtgrenze, an einem Riss) und nennt mindestens zwei Unterschiede.
Überlegt anschließend anhand eurer Beobachtung, warum Wasser gerade an bestimmten Stellen leichter in das Gestein eindringen kann.
Aufgabe 5 – Foto
Macht ein Foto von euch oder einem persönlichen Gegenstand am Aufschluss. Das Foto darf zusammen mit eurem Log hochgeladen werden.
Bitte beachten
Für diesen EarthCache muss kein Gestein abgeschlagen oder mitgenommen werden. Alle Beobachtungen können an bereits frei sichtbaren Oberflächen durchgeführt werden.
Gips ist weich und der Aufschluss teilweise stark verwittert. Bitte behandelt die Fundstelle entsprechend vorsichtig und löst keine Gesteinsstücke aus der Wand.
QUELLEN
Ich habe https://chatgpt.com genutzt um das Bild zu generieren und das Listing zu bearbeiten.
https://de.wikipedia.org/wiki/Gips
https://rawmaterials.swissgeol.ch/de/gips
https://geologyscience.com/de/minerals/gypsum/
https://www.steine-und-minerale.de/mineralien/g/gips.html
Vom Salzbecken zum heutigen Aufschluss
Verdunstung → Gipsbildung → Überdeckung → Umwandlung → Tektonik → Hebung → Erosion → heutiger Aufschluss
Was heute wie unscheinbares weisses Gestein aussieht, ist damit ein Überrest einer Landschaft, die vor vielen Millionen Jahren völlig anders aussah als das heutige Laufental.
Viel Spass bei der geologischen Entdeckung!