Andesit-Porphyr bei St. Trudpert, Obermünstertal: der Ausschnitt eines Handstücks zeigt die grüngraue feinkristalline Grundmasse, in der Einsprenglinge von weißem Feldspat (Plagioklase), schwarzem Pyroxen, Amphibol, Biotit und grauem Quarz enthalten sind.
Die feinkristalline Grundmasse zwischen den Einsprenglingen weist einige winzige Mineralkristalle auf; sie sind jedoch meist zu feinkörnig, um sie makroskopisch bestimmen zu können.
EarthCaches sind besondere Caches, die uns die Vielfalt der Geologie näher bringen und erklären wollen.
Ich mag Gesteine und die Geschichten, die sie uns erzählen. Und die Region ums Münstertal birgt eine so interessante Geschichte, dass ich sie euch hier erzählen möchte.
Gesteine, ihr Erscheinen und ihre strukturellen Merkmale können uns einen Einblick geben, was an diesem Ort vor Jahrmillionen passierte.
So auch hier im schönen Münstertal verraten uns die Minerale in diesen Gesteinen, die Größe ihrer Kristalle, deren Anordnung und Verteilung von den geologischen Prozessen, die sie einst entstehen ließen und formten.
Mit diesem EarthCache möchte ich euch auf eine Reise tief in die Vergangenheit mitnehmen, als diese Region durch geologische Prozesse geprägt war, die dem Betrachter der Landschaft ein völlig anderes Bild gab.
Andesit – das Gestein des Jahres 2020.
„Andesit? – Nie gehört…“ werden ihr euch jetzt wahrscheinlich fragen.
Was ist Andesit?
Andesit ist ein magmatisches Gestein. Magmatische Gesteine sind das Ergebnis der Erstarrung von Magma und Lava. Nach ihrem Entstehungsort werden magmatische Gesteine in intrusive und extrusive Gesteine untergliedert.
Intrusive Gesteine sind Tiefengesteine (= Plutonite). Extrusive Gesteine sind Ergussgesteine, (= Vulkanite).
Andesite sind feinkörnige, extrusive (vulkanische) magmatische Gesteine, die in ihrem Aussehen normalerweise hell bis dunkelgrau bisweilen auch grünlich sind.
… und wo bildet sich Andesit?
Andesitische Magmen bilden sich, wenn eine ozeanische Platte unter eine angrenzende kontinentale Platte tief in den Erdmantel abtaucht – subduziert wird und zum Teil aufgeschmolzen wird.
Durch diesen Vulkanismus an Erdplattengrenzen entstehen Gebirgsketten wie beispielsweise die Anden (…nachdem der Andesit seinen Namen hat), aber auch sogenannte Inselbögen, in denen die Erdkruste durch diese tektonischen Vorgänge und dem damit verbundenen Vulkanismus verdickt ist. Andesit bildet dort oft Schicht- oder Stratovulkane; sie gehören zu den schönsten, aber auch gefährlichsten Vulkanen der Welt. Die magmatischen Schmelzen erreichen Temperaturen von etwa 950 bis 1000 °C.
Habt ihr gewusst,
dass der Andesit eine mineralische Zusammensetzung besitzt, die zwischen Basalt und Granit liegt?
Dies liegt daran, dass sich ihre ursprünglichen Magmen teilweise aus Schmelzen einer ozeanischen Basaltplatte und granitischen Schmelzen der kontinentalen Kruste gebildet haben.
Während ihres Aufstiegs dringen andesitische Schmelzen in bereits verfestigte Granitkörper ein. Dabei kommt es zur Aufschmelzung und Durchmischung der Magmen.
Beim Aufstieg von magmatischen Schmelzen kann es also zur Mischung verschiedener Magmen kommen.
Welches erdgeschichtliche Alter hat unser Andesit?
Das Andesit-Vorkommen im Münstertal ist ein unregelmäßiger Gesteinskörper mit einer flächenmäßigen Verbreitung von mehreren km². Isolierte Erosionsreste befinden sich auch auf Höhe des ehemaligen Benediktinerklosters St. Trudpert.
Der Andesit entstand vor etwa 300 bis 280 Millionen Jahren (Oberes Karbon bis Unteres Perm). Dieser erdgeschichtliche Zeitabschnitt war geprägt durch einen explosiven Vulkanismus.
Dabei bildeten sich magmatische Schmelzen aus Andesit, die an oder nahe der ehemaligen Landoberfläche erstarrten.
Die magmatischen Schmelzen können als mächtige deckenartige Laven, magmatische Gänge, phyroklastische Ablagerungen wie Tuffe und Ignimbrite (Glutwolkenablagerungen) sowie vulkanische Agglomerate und Brekzien vorkommen.
Der Andesit bildet heute zusammen mit den Gneisen und Graniten das Kristallin oder Grundgebirge, aus dem der größte Teil des Schwarzwaldes besteht.
Habt ihr gewusst,
dass uns heute nur noch ein kleiner Teil dieser Gesteine erhalten geblieben ist?
Durch Jahrmillionen der Erosion liegen die Gesteine heute an der Oberfläche, da das überlagernde Gebirge über die Jahrmillionen abgetragen wurde.
Was bedeuten die Strukturen im Gestein?
Gelegentlich enthalten Andesite große, sichtbare Kristalle. Sind diese Kristalle aus der gleichen magmatischen Schmelze wie die Grundmasse auskristallisiert, so werden sie Phänokristalle oder auch Einsprenglinge genannt.
Phänokristalle oder Einsprenglinge sind demnach makroskopisch, also auch mit dem bloßen Auge oder einer Lupe sichtbare Kristalle, die in der mikrokristallinen oder glasigen Grundmasse eines vulkanischen Gesteins eingebettet sind.
Das entsprechende Gefüge - also die räumliche Anordnung und Orientierung (Textur), die absolute und relative Korngröße, Form und gegenseitige Abgrenzung der gesteinsbildenden Minerale (Struktur) - wird als porphyrisches Gefüge bezeichnet.
Phenokristalle beginnen sich zu bilden, wenn sich eine magmatische Schmelze, die bereits in der Tiefe während des Aufstiegs abkühlt, der Kristallisationstemperatur einiger seiner Mineralien nähert.
Die Mineralien mit einer hohen Kristallisationstemperatur beginnen sich bereits unter der Erdoberfläche zu bilden und wachsen zu sichtbaren Kristallen heran, bevor das Magma ausbricht und an der Erdoberfläche rasch erkaltet.
Wenn Magma an der Erdoberfläche ausbricht, kristallisiert der Rest der Schmelze schnell aus. Dies erzeugt ein Gestein mit zwei verschiedenen Kristallgrößen: große Kristalle, die sich in der Tiefe langsam bildeten (Phenokristalle), und kleine Kristalle, die sich schnell an der Erdoberfläche bildeten (Grundmasse). Ein Porphyr ist demnach ein Gestein mit einer bestimmten mineralischen Zusammensetzung und zwei voneinander unterscheidbaren Kristallgrößen.
Habt ihr gewusst,
dass die modernen Geowissenschaften heute mit dem Begriff Porphyr streng genommen nur die Struktur (Gefüge) eines Gesteins - also die räumliche Anordnung und Orientierung (Textur) der gesteinsbildenden Minerale und nicht ein bestimmtes Gestein bezeichnen?
Aus diesem Grund wurden früher manche der heute als Andesit angesehenen Gesteinsvorkommen als Porphyr (Quarz- und Granitporphyr) bezeichnet.
… und welche mineralische Zusammensetzung hat das Gestein?
Als Hauptgemengteil von Andesit ist vorwiegend Quarz am Aufbau des Gesteins beteiligt, gefolgt von Feldspat (Plagioklase).
Untergeordnet enthält Andesit Pyroxene, Amphibole sowie Glimmer und Olivin. Als sogenannte Begleitminerale kommen Magnetit, Apatit, Zirkon und Titanit vor.
In der feinkristallinen Grundmasse sind häufig idiomorphe Phenokristalle Einsprenglinge von Feldspat (Plagioklase), Pyroxen, Amphibol, Biotit, aber auch Quarz oder Olivin enthalten.
Agglomerate und vulkanische Brekzien – noch nie gehört (!?)
Agglomerate sind pyroklastische, grobe Ansammlungen von Blöcken aus vulkanischem Material, die vulkanische Bomben und gerundete Komponenten des Nebengesteins in einer Matrix aus Lava oder Asche enthalten.
Die gerundeten Komponenten können sich entweder im Magma während des Ausbruchs oder durch spätere sedimentäre Nacharbeit gebildet haben. Anhand der Rundung dieser Komponenten wird dieses Gestein als Agglomerat und nicht als vulkanische Brekzie bezeichnet. Bei einer vulkanischen Brekzie sind die meisten Komponenten eckig.
Agglomerate werden typischerweise in der Nähe von Vulkanschloten und in vulkanischen Durchschlagröhren zusammen mit pyroklastischen oder intrusiven Brekzien gefunden.
Vulkanischen Brekzien bestehen komplett aus vulkanischem Material. Wir können darin einzelne Kristalle und Gesteinsbruchstücke finden, die durch eine feinkörnige Grundmasse verkittet sind.
Wegbeschreibung …
Nach dem ihr nun vieles über das magmatische Gestein Andesit und dessen Entstehung erfahren habt, begebt euch auf eine kleine geologisch spannende und erlebnisreiche Wanderung.
Am einfachsten folgt ihr dem Pfad vom Parkplatz St. Trudpert über die kleine Brücke hinauf zum Felsen.
Am Wegesrand werdet ihr bereits aufgeschlossene Gesteine betrachten können.
Um diesen EarthCache zu loggen, sollt ihr euch mit dem anstehenden Gestein befassen und hierzu Fragen beantworten:
Aufgaben …
(1) Beschreibt uns kurz das an den Listing-Koordinaten vorgefundene Gestein. Wie ist euer erster Eindruck (Aussehen, Farbe, Lagerung)?
(2) Untersucht anschließend ein Handstück des Gesteins unter der Lupe. Was ist zu sehen? Gibt es Einsprenglinge? Beschreibt deren Farbe, Größe und Verteilung. Gibt es Unterschiede?
Wenn ihr dies mit den Informationen aus dem Listing vergleicht, was glaubst du, was könnte hier die Ursache für die Unterschiede sein?
Entspricht euer Handstück der Abbildung im Listing?
(3) Im letzten Abschnitt des Listings nennen wir die Entstehung von Agglomeraten oder vulkanischen Brekzien. Was meint ihr, sind solche Phänomene auch hier zu beobachten? Schaut euch um und beschreibt mit eigenen Worten, was es hier zu sehen gibt.
Sind die Gesteine homogen in ihrer Zusammensetzung oder wechseln die Komponenten in ihrer Farbe und Größe?
Beschreibt die Form der Komponenten. Sind diese sortiert, gerundet oder eckig, liegen die Komponenten aneinander oder ist eine mineralische Grundmasse zwischen den Komponenten zu erkennen?
Bitte beschreibt uns mit eigenen Worten kurz eure Beobachtungen.
Bitte sendet eure Antworten per E-Mail an uns und logged diesen Earthcache. Falls es ein Problem mit eurer Antwort geben sollte, so melden wir uns, um es zu lösen. Wenn es kein Problem gibt, dann war eure Antwort richtig und der Log in Ordnung.
Falls ihr möchtet, könnt ihr noch ein Bild von euch selbst und/oder eurem GPS mit der Felswand im Hintergrund machen und es zusammen mit eurem Log hochladen (optional).
Quellen und weiterführende Links zum Thema
Hansjosef Maus, Der Münstertäler Porphyr - Deutung als Ignimbrit: 1963; Jahresheft des Geologischen Landesamtes Baden-Württemberg
LGRBwissen - Das geowissenschaftliche Portal für Baden-Württemberg: Quarzporphyr im Südschwarzwald
https://lgrbwissen.lgrb-bw.de/rohstoffgeologie/rohstoffe-des-landes/plutonite-inklusive-ganggesteine-grundgebirgsgesteine-3
https://www.lfu.bayern.de/geologie/gestein_des_jahres/2020/index.htm
Andesit - Gestein des Jahres 2020: BDG - Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler e.V. 2019
sowie unsere eigenen Beobachtungen.