Eine Wasserwaage kennt jeder und man findet sie heute nahezu in jedem Haushalt. Hier am Spree- Ufer könnt ihr euch eine besondere Art der Wasserwaage anschauen. Für die Uferbefestigung wurde hauptsächlich Rüdersdorfer Muschelkalk verwendet. In diesem kann man an vielen Stellen sogenannte "fossile Wasserwaagen" entdecken.
Das Baumaterial: Rüdersdorfer Muschelkalk
Die hier verwendeten Gesteine sind Sedimentgesteine und wurden in der Zeit des Muschelkalks abgelagert. Muschelkalk ist eine Periode im Zeitalter der Trias. Die Steine, welche ihr hier seht, sind also rund 240 Millionen Jahre alt. Während der Trias herrschte in Europa fast durchgehend ein subtropisches Klima, das jedoch starken Schwankungen unterworfen war. Wie der Name schon sagt, enthält das Gestein Muschelkalk reichlich fossile Muscheln, aber nicht nur diese, sondern auch sehr viele andere Fossilien sind darin eingebettet. Diese Fossilien lassen sich heute zum Teil gut als fossile Wasserwaagen benutzen. Solche Sedimentstrukturen werden auch als Geopetalgefüge bezeichnet.
Woran erkennt man Geopetalgefüge?
Geopetalgefüge sind Gefügemerkmale, anhand derer die zeitliche Ablagerungsfolge von Sedimentgesteinen bestimmt werden kann. Sie zeigen also das »Oben« und »Unten« zur Zeit der Ablagerung an. Alle Sedimentgesteine halten ein Bild ihres früheren Ablagerungsmilieus in sich fest. Diese Sedimentstrukturen sind die Schlüssel zur Vergangenheit.
Fast alle Sedimentgesteine lagern sich in Schichten ab. Eine Schicht bildet sich, wenn Sedimentkörner im Wasser absinken und zusammen abgelagert werden. Schichten aus Sedimentkörnern gleicher Größe und Form werden durch Schichtflächen, flachen Oberflächen, an denen sich Korngröße und -form ändern, voneinander getrennt. Manchmal erkennt man solche Schichtflächen an einer Veränderung der Gesteinsfarbe, die in Form von Streifen im Gestein auftritt. Die meisten Schichten werden auf einer flachen oder horizonzalen Oberfläche abgelagert. Es gibt aber auch Gesteine, welche eine Schrägschichtung zeigen.
Wie kommt es zu den Schrägschichtungen?
Die Schrägschichtung als Sedimentstruktur gehört auch zu den Geopetalgefügen und bezeichnet die Ablagerung von körnigem Sediment (meistens Sand oder Kies) in schräg einfallenden Schichten. Schrägschichtung kann sowohl durch strömendes Wasser als auch durch Wind verursacht werden. Ihre Entstehung kann in Wüsten, Flüssen, Seen und Meeren beobachtet werden und ist in geologisch jungen Lockergesteinen sowie verfestigten Sedimentgesteinen verbreitet erhalten. Sie entsteht durch die Vorschüttung und Ablagerung von Sandkörnern im Lee von Sandbänken oder Bodenwellen. Die Schrägschichtung in übereinanderliegenden Schichten kann durch wechselnde Strömungsverhältnisse bei der Ablagerung unterschiedlich oder gegensätzlich orientiert sein (Kreuzschichtung).
Unterschieden werden tafelige und bogige Schrägschichtung. Die Berührungsflächen der einzelnen Schrägschichtungskörper sind bei der tafeligen Schrägschichtung eben, bei der bogigen gekrümmt.
Schrägschichtung kommt in verschiedenen Dimensionen vor, die abhängig von der Höhe der Schrägschichtung von der Mikroschrägschichtung (Höhe bis 2 cm) über klein- (2 bis 20 cm) und mitteldimensionale (20 - 200 cm) zur großdimensionalen Schrägschichtung (2 bis 20 m und mehr) reichen. Die Dimension spiegelt die Strömungsgeschwindigkeit des jeweiligen Transportmediums wider.
Der Einfallswinkel der Schrägschichtung ist abhängig von der Kohäsion des transportierten Materials und beträgt aufgrund der häufigen statischen Aufladung der Sandkörner in Dünen etwa 30°, im Wasser wegen der geringeren Kohäsion aufgrund des Transportmediums etwa 15°.
Die fossilen Wasserwaagen
Das Prinzip einer Wasserwaage ist relativ simpel: Ein mit einer Spezialflüssigkeit gefüllter Behälter enthält eine Luftblase. Die Luft hat das natürliche Bestreben, nach oben zu steigen und dabei immer den höchsten Punkt innerhalb des Behälters zu suchen. Das funktioniert bei einer fossilen Wasserwaage genauso.
Als Beispiel wird eine Muschelschale mit der Innenseite nach unten auf dem Meeresboden abgelagert. Während der folgenden Sedimentablagerungen schützt die Schale den Raum unter ihr. Es entsteht ein luftgefüllter Hohlraum. Die Hohlräume können unregelmäßig verteilt oder lagenweise angeordnet im Gestein vorkommen. Dieser Raum bleibt leer oder wird irgendwann im Laufe der geologischen Zeit entweder mechanisch mit Sediment verfüllt (sogenanntes Internsediment), und/oder mit Kristallen unterschiedlicher Minerale gefüllt. Nur halb mit Internsediment verfüllte Hohlräume bilden die Geopetalgefüge, die als „fossile Wasserwaagen“ genutzt werden können. Sie zeigen wie eine Wasserwaage die ursprüngliche Horizontal- Richtung an.
Schaut euch die Kalksteinblöcke genau an und beantwortet dann bitte vor dem Loggen folgende Fragen:
An der gesamten Uferwand
1. Welche Dimension der Schrägschichtung ist in den Gesteinen erkennbar? Sind die Schichten tafelig oder gebogen?
2. Schaut euch den Winkel der Schrägschichtungen zueinander an. Entspricht er eher der Entstehung in Dünen oder dem Transportmedium Wasser?
3. Kommen die fossilen Wasserwaagen eher ungeordnet oder lagenweise vor?
Auf dem folgenden Foto ist ein bestimmter Stein markiert.
4. Beschreibt die Sedimentstruktur des Steines, speziell die Schichtung und erkennbare fossile Wasserwaagen!
5. Ist der Stein in der richtigen Position der Ablagerung verbaut oder verkehrt herum?
6. Wenn ihr möchtet, könnt ihr gerne ein spoilerfreies Foto eurem Log anhängen.
Schickt eine Mail mit euren Antworten an mich! Nach dem Absenden der Antworten könnt ihr gleich loggen. Falls etwas nicht in Ordnung ist, melde ich mich. Ihr braucht nicht die Logfreigabe abwarten! Ich wünsche euch viel Spaß bei dieser geologischen Entdeckungsreise!
Everyone knows a spirit level and you can find one in almost every household today. Here, on the banks of the Spree, you can see a special kind of spirit level. Rüdersdorf shell limestone was mainly used for the bank stabilisation. In many places you can discover so-called "fossil bubble levels".
The building material: Rüdersdorfer Muschelkalk
The rocks used here are sedimentary rocks and were deposited during the Muschelkalk period. Muschelkalk is a period in the age of the Triassic. So the rocks you see here are about 240 million years old. During the Triassic, a subtropical climate prevailed in Europe almost continuously, but it was subject to strong fluctuations. As the name suggests, the Muschelkalk rock contains plenty of fossil shells, but not only these, but also many other fossils are embedded in it. Some of these fossils can be used today as fossil spirit levels. Such sedimentary structures are also called geopetal structures.
How can you recognise geopetal structures?
Geopetal structures are structural features that can be used to determine the chronological depositional sequence of sedimentary rocks. They show the "top" and "bottom" at the time of deposition. All sedimentary rocks hold an image of their former depositional environment. These sedimentary structures are the keys to the past.
Almost all sedimentary rocks are deposited in layers. A layer forms when sediment grains sink in water and are deposited together. Layers of sediment grains of the same size and shape are separated from each other by bedding planes, flat surfaces where grain size and shape change. Sometimes such stratified surfaces can be recognised by a change in rock colour, which appears in the form of streaks in the rock. Most strata are deposited on a flat or horizonal surface. However, there are also rocks that show oblique layering.
How does oblique stratification occur?
Oblique stratification as a sedimentary structure also belongs to the geopetal structures and refers to the deposition of granular sediment (mostly sand or gravel) in obliquely dipping layers. Oblique stratification can be caused by flowing water as well as by wind. Its formation can be observed in deserts, rivers, lakes and oceans and is commonly preserved in geologically young unconsolidated rocks as well as consolidated sedimentary rocks. It is formed by the prefilling and deposition of sand grains in the lee of sandbanks or ground waves. The inclined stratification in superimposed layers can be oriented differently or in opposite directions (cross-stratification) due to changing flow conditions during deposition.
A distinction is made between tabular and arcuate stratification. The contact surfaces of the individual inclined strata bodies are flat in the case of tabular inclined stratification and curved in the case of curved stratification.
Oblique stratification occurs in different dimensions, which, depending on the height of the oblique stratification, range from micro oblique stratification (height up to 2 cm) to small- (2 to 20 cm) and medium-dimensional (20 - 200 cm) to large-dimensional oblique stratification (2 to 20 m and more). The dimension reflects the flow velocity of the respective transport medium.
The angle of incidence of the inclined stratification depends on the cohesion of the transported material and is about 30° in dunes due to the frequent static charging of the sand grains, and about 15° in water due to the lower cohesion caused by the transport medium.
The fossil bubble levels
The principle of a bubble level is relatively simple: a container filled with a special liquid contains an air bubble. The air has the natural tendency to rise upwards, always seeking the highest point within the container. This works the same way with a fossil bubble level.
As an example, a mussel shell is deposited on the seabed with the inside facing down. During subsequent sediment deposition, the shell protects the space below it. An air-filled cavity is created. The cavities can occur irregularly distributed or arranged in layers in the rock. This space remains empty or, at some point in geological time, is either mechanically filled with sediment (so-called internal sediment), and/or filled with crystals of different minerals. Cavities that are only half-filled with internal sediment form the geopetal structures, which can be used as "fossil bubble levels". They show the original horizontal direction like a bubble level.
Look carefully at the limestone blocks and then please answer the following questions before logging:
On the entire bank wall
1. Which dimension of the inclined stratification is recognisable in the rocks? Are the layers tabular or curved? 2.
2. Look at the angle of the inclined layers in relation to each other. Does it correspond more to the formation in dunes or to the transport medium of water? 3.
3. Are the fossil water levels more likely to occur in disorder or in layers?
In the following photo, a certain stone is marked.
4. describe the sedimentary structure of the stone, especially the stratification and recognisable fossil water levels!
5. is the stone in the correct position of the sediment or upside down?
6. if you like, feel free to attach a spoiler-free photo to your log.
Send me an email with your answers! After sending your answers, you can log immediately. If something is wrong, I will contact you. You don't have to wait for the log to be released! Have fun on this geological journey of discovery!
Quellen: wikipedia, mineralienatlas.de, spektrum.de, Buch: Geologie für Dummies von Alecia M. Spooner, Broschüre Rüdersdorf bei Berlin- DER KALKSTEINTAGEBAU: GEO-GLANZ-PUNKT IN BRANDENBURG, Buch: Sedimentgesteine im Gelände von Dorrik A.V.Stow