So ein ordentlicher Stein macht zunächst einen ziemlich unerschütterlichen Eindruck.
Groß. Schwer. Massiv.
Man könnte meinen: Da kommt nichts durch.
Tja. Der Stein hier sieht das offenbar etwas anders.
Wer genauer hinschaut, entdeckt im grauen Gestein rostbraune Linien und Verfärbungen. Manche sind sehr schmal, andere etwas breiter, einige verschwinden nach kurzer Strecke wieder – und andere lassen sich erstaunlich weit verfolgen.
Und genau diesen Spuren wollen wir heute hinterherforschen.
Denn sie können uns etwas zeigen, das normalerweise im Stein verborgen bleibt.
Auch ein dicker Brocken hat seine Schwachstellen
Gestein ist nicht zwangsläufig ein vollkommen dichter und geschlossener Block. Es kann von feinen Rissen und Trennflächen durchzogen sein.
Solche Risse können zu sogenannten Wegsamkeiten werden. Das bedeutet: Wasser kann sich entlang dieser Bereiche leichter bewegen als durch das ungestörte Gestein.
Besonders interessant wird es, wenn mehrere Risse miteinander verbunden sind. Dann haben wir nicht mehr nur einen einzelnen Weg, sondern ein kleines Rissnetz.
Und Wasser wäre nicht Wasser, wenn es solche Einladungen nicht gelegentlich annehmen würde.
Warum ausgerechnet rostbraun?
Wasser kann Stoffe lösen, aufnehmen und transportieren. Dazu kann auch Eisen gehören. Gleichzeitig kann Wasser mit eisenhaltigen Bestandteilen des Gesteins reagieren.
Unter geeigneten Bedingungen können sich eisenhaltige Verbindungen bilden oder ablagern. Viele davon besitzen gelbliche, orangefarbene, rötliche oder braune Farbtöne.
Dadurch kann ein Weg, den wir sonst kaum erkennen würden, plötzlich Farbe bekommen.
Rostbraune Spuren können deshalb Hinweise darauf geben, wo Wasser bevorzugt entlang vorhandener Strukturen im Gestein unterwegs war.
Dabei müssen wir allerdings vorsichtig bleiben.
Nur weil etwas rostbraun aussieht, kleben wir ihm noch lange kein Mineralnamensschildchen auf.
Aus Farbe und Aussehen allein lässt sich nicht zuverlässig bestimmen, welche Eisenverbindung hier genau vorliegt oder woher das Eisen ursprünglich stammt. Dafür wären mineralogische beziehungsweise chemische Untersuchungen notwendig.
Für diesen EarthCache brauchen wir das zum Glück auch gar nicht.
Uns interessiert etwas anderes:
Wo befindet sich das Braun – und welchen Strukturen folgt es?
Der geologische Textmarker
Betrachtet die rostbraunen Spuren einmal nicht nur als Verfärbung, sondern als eine Art geologischen Textmarker.
Ein feiner Riss kann im grauen Gestein leicht übersehen werden. Ist gerade dieser Bereich aber rostbraun verfärbt, lässt sich sein Verlauf plötzlich viel besser erkennen.
Eine Linie läuft vielleicht ein Stück geradeaus. Eine andere verändert ihre Richtung. Vielleicht treffen zwei aufeinander oder eine Spur verzweigt sich.
Aus einzelnen sichtbaren Spuren kann dadurch ein Bild davon entstehen, dass dieser scheinbar massive Stein im Inneren keineswegs völlig strukturlos ist.
Unsere entscheidende Frage:
Sehen wir nur braune Flecken – oder zeichnet die Farbe Wege durch den Stein nach?
Eure Aufgaben vor Ort
Schaut euch den Stein genau an. Ihr braucht dafür nur eure Augen und ein wenig Spürsinn. Es wird nichts abgekratzt, angeschlagen oder anderweitig auf seine Leidensfähigkeit geprüft. Der Brocken hat uns schließlich nichts getan.
Aufgabe 1 – Eine Spur finden
Sucht euch eine besonders gut erkennbare rostbraune Spur und verfolgt sie mit den Augen.
Beschreibt ihren Verlauf: Ist sie eher gerade, gebogen, unregelmäßig oder verzweigt? Könnt ihr innerhalb oder unmittelbar an der Verfärbung einen feinen Riss beziehungsweise eine andere schmale Trennstruktur erkennen?
Entscheidet anschließend, ob das Braun hier einfach nur auf der Oberfläche liegt oder ob es einer vorhandenen Struktur des Gesteins folgt. Begründet eure Entscheidung mit mindestens zwei Beobachtungen.
Aufgabe 2 – Ein Weg oder schon ein Straßennetz?
Verfolgt eine der rostbraunen Linien so weit wie möglich. Achtet besonders darauf, ob sie auf eine weitere Linie trifft, sich teilt oder mehrere Spuren miteinander verbunden erscheinen.
Beschreibt die Stelle, an der ihr das am besten erkennen könnt.
Was spricht eure Beobachtung eher für: einen einzelnen isolierten Riss oder einen Teil eines miteinander verbundenen Risssystems? Begründet eure Entscheidung.
Aufgabe 3 – Der Riss hat einen Rand bekommen
Sucht eine Stelle, an der die rostbraune Färbung nicht nur als dünne Linie erscheint, sondern sich auch seitlich neben der eigentlichen Linie oder Trennstruktur ausbreitet.
Vergleicht die Mitte und den Rand dieser verfärbten Zone:
- Ist die Färbung überall gleich stark?
- Wird sie mit zunehmendem Abstand von der Linie schwächer?
- Ist der Übergang zum grauen Gestein scharf oder eher allmählich?
Was verrät euch diese Verteilung darüber, ob der Einfluss des Wasserwegs nur unmittelbar auf den Riss beschränkt war oder auch das angrenzende Gestein betroffen hat?
Aufgabe 4 – Und nun noch ihr
Macht bitte ein persönliches Foto an diesem EarthCache. Auf dem Foto muss entweder ihr selbst oder ein persönlicher Gegenstand von euch zu sehen sein.
Gemeinsam beobachten und Antworten erarbeiten ist selbstverständlich erlaubt. Bei mehreren loggenden Accounts benötigt jedoch jedes Konto ein eigenes persönliches Foto. Gruppen- oder Sammelfotos ersetzen die persönlichen Logfotos nicht.
Was nehmen wir mit?
Unser Stein ist am Ende immer noch ein ziemlich dicker Brocken.
Aber ganz so undurchdringlich, wie er zunächst aussieht, ist seine Geschichte nicht.
Risse und andere Trennstrukturen können Wasser bevorzugte Wege durch ein Gestein bieten. Rostbraune Verfärbungen können solche Strukturen hervorheben und uns dadurch einen kleinen Einblick in Bereiche geben, die wir sonst leicht übersehen würden.
Wasser findet seinen Weg.
Manchmal malt es ihn sogar an.
Quellen und weiterführende Literatur
U.S. Geological Survey:
Groundwater Staining in Pennsylvanian Sandstone, West Virginia.
Dokumentation eisenoxidbedingter Verfärbungen entlang von Klüften und deren Zusammenhang mit Grundwasserbewegungen.
U.S. Geological Survey:
Characterizing Bedrock Fractures in Outcrop for Studies of Ground-Water Hydrology.
Grundlagen zu Klüften, verbundenen Risssystemen und ihrer Bedeutung für die Wasserbewegung im Gestein.
Akagawa et al.:
Characteristics of brown zone formed by weathering around fracture in the Hiroshima granite and estimation of iron source for iron oxide precipitation.
Geochemical Journal. Untersuchung brauner Verwitterungszonen entlang von Rissen und der möglichen Herkunft des beteiligten Eisens.
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Viel Freude bei der Spurensuche.
Heute suchen wir nicht im Stein – wir lesen in ihm.