Grauwacke bezeichnet einen meist dunkelgrau bis braungrau oder braungrün gefärbten Sandstein, dessen Hauptkomponenten aus Quarz, Feldspat und Gesteinsbruchstücken in wechselnden prozentualen Anteilen bestehen. Weitere Gemengteile sind Glimmer, Chlorit, Tonmineralien und Akzessorien, z.B. Schwerminerale. Das Gefüge ist fein- bis grobkörnig. Laut Definition enthalten Grauwacken mindestens 15 % feinkörnige Matrix.
In diesem Steinbruch ist eine Wechsellagerung aus bis zu 1,50 m dicken, kompakten Grauwackenbänken und bis zu 15 cm dicken Pelitlagen zu beobachten. Die Grauwackenbänke weisen eine deutliche Gradierung auf, die maximal von Feinkies bis Pelit reicht. Die Grauwacken entstanden aus Suspensionsströmen (Trübströmen, s.u.), die im rhenohercynischen Becken sowohl im Harz als auch im Rheinischen Schiefergebirge nördlich der Mitteldeutschen Kristallinschwelle abgelagert wurden. Manche Schichtunterflächen sind mit zahlreichen Kolk- und Schleifmarken bedeckt. Gelegentlich finden sich fossile Pflanzenreste, besonders von Schachtelhalmen [Dünnschliffsammlung Sandsteine, Fachrichtung Geologie, Institut für Geologische Wissenschaften, FU Berlin]
Vor etwa 340 Millionen Jahren flutete an dieser Stelle das Unterkarbon-Meer, aus dem die südöstlich von hier gelegene Mitteldeutsche Schwelle (langgestreckte Aufwölbung) und ein Hochgebiet in der Gegend der heutigen Stadt Kassel herausragten. Die Gesteinsschichten dieser Landgebiete wurden durch Verwitterungskräfte (Niederschläge, Wind, Frost usw.) zerstört und ihre Schuttmassen der Schwerkraft folgend abtransportiert.
Während des Transports erfolgte eine weitere Zerkleinerung von Brocken- über Schotter- und Sandkorngröße bis zu feinsten Teilchen mit einer Korngröße von weniger als 2 Hundertstel eines Millimeters. Diese Abtragungsprodukte wurden zunächst in den Küstenbereichen abgelagert, dort angehäuft und schließlich in die Meeresbecken geschoben oder gespült.
Unter Wasser bewegten sie sich als Trübströme oft über große Entfernungen und mit hoher Geschwindigkeit bis in die tiefsten Meeresteile, wo sie zuerst in kurzer Zeit die grobkörnigen, danach die feinkörnigen sandigen Bestandteile und zum Schluss in langen Zeitabschnitten die feinen tonigen Partikel absetzten. Dieser Vorgang hat sich in großen Zeitabständen mehrfach wiederholt [Walter Bischoff, Das Oberharzer Bergwerksmuseum]
Darstellung eines Trübstromes
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