Das Vulkangebiet Kaiserstuhl
Im Miozän war der Kaiserstuhl ein unwirtliches Vulkangebiet. Die seit 100 Millionen Jahren andauernde Kollision von afrikanischer und europäischer Platte ruft Spannungen in der Erdkruste hervor und dünnt sie an manchen Stellen aus. Im Gebiet des heutigen Oberrheins stieg aus dem Erdmantel eine große Magmablase auf und drückte von unten auf die festen Gesteine der Erdkruste.
Die aufgewölbte Erdoberfläche hielt der Spannung und dem Druck nicht stand, zerbrach, fiel ein und formte den Oberrheingraben. Die Magmablase bestand weiterhin. Durch Risse und Spalten der eingefallenen Wölbung drang vor 19 bis 16 Millionen Jahren Magma auf und entlud sich immer wieder neu an der Oberfläche. Erkaltete Lavaströme wurden von neuen Eruptionen überlagert. So entstanden die mehrere hundert Meter hohen Schicht- oder Stratovulkane des Kaiserstuhls.
Auch heute liegt hier die Grenze zwischen Magma und fester Erdkruste in nur 24 Kilometer Tiefe. Die Vulkane sind jedoch erloschen und weitgehend abgetragen. Im Zentrum des Kaiserstuhls sehen wir nur noch ihre Schlote und Gänge. Hier am Limberg und auch am Lützelberg können wir in den Steinbrüchen drei verschiedene, sich überlagernde Lavaströme der jüngsten Kaiserstuhlvulkane näher betrachten. (Vgl. zu den Lavaströmen auch GC4N693 und GC90PBT)
Limburgit - ein Vulkanit mit alkalischem Charakter
Das an die Oberfläche tretende Magma nennen die Geologen Lava. Die Gesteine, die sich aus der erkalteten Lava bilden, werden Vulkanite genannte. Die hier anstehende Vulkanit "Limburgit" entstand aus Magma, das von der Magmablase aus großer Manteltiefe gefördert wurde. Es ist ein Nephelinbasanit mit glasiger und teils auch kristalliner Grundmasse und Einsprenglingen von Titanaugit, Olivin und Titanomagnetit. Der SiO₂-Gehalt liegt unter 50 %.
Aus der Zusammensetzung und den hier gut sichtbaren Formen des Vulkanits kann man Rückschlüsse auf das Fließverhalten des Lavastroms L2 ziehen.
Das Fließverhalten der Lava
Lava kann dünn- oder dickflüssig sein. Der Geologe spricht von Viskosität oder Fließwiderstand. Je höher die Viskosität einer Lava, desto geringer ihre Fließfähigkeit. Hohe Austrittstemperatur, geringer SiO₂-Gehalt und Gasgehalt in der Lava sorgen für eine flüssige, schnell fließende Lava. Eine steiler Hang lässt die Lava noch schneller fließen, ein flacher Hang verlangsamt sie. Dünnflüssige Lava fließt bis zu 100 km/h schnell. Sie "rauscht" im wahrsten Sinne des Wortes zu Tal.
Hier ein Beispiel schnell fließender Lava.
Zähflüssige Lava fließt langsam eher in Schrittgeschwindigkeit oder noch langsamer. Sie bildet schnell Schollen und Brocken, die vom zähen Strom weiter transportiert werden. Die zerbrechenden und gegeneinander reibenden Brocken geben gläsern klingelnde, knisternde und knackende Geräusche von sich.
Hier ein Beispiel langsam fließender Lava.
Die Art des Fließens, schnell und dünnflüssig oder langsam und zäh, beeinflusst die Erstarrungsform der Lava. Dünnflüssige, stark entgaste Lava erstarrt zu an der Oberfläche glatten, fladenartigen oder seilförmigen Formen. Während zähe, gasreiche Lava zu zackigen Brocken und Schollen erstarrt. Das Endgestein weist auf Grund des hohen Gasgehalts kleine und große Blasen auf. Flüssige Lava kann zu zäherer Lava erstarren je weiter sie sich vom Austrittspunkt entfernt und damit immer stärker abkühlt.
Wie verhielt sich der Lavastrom L2?
Der Lavastrom L2 hatte einen niedrigen SiO₂-Gehalt. Diese Lava war beim Austritt aus dem kleinen Nebenvulkan zunächst ca. 1000 Grad heiß, dünnflüssig und gasreich. Je weiter sich der Lavastrom in die Umgebung ausbreitete desto mehr kühlte er ab und wurde zähflüssiger. Dies geschah zunächst vor allem auf der Oberfläche und an den Rändern des Lavastroms. Dort bildeten sich Schollen und Brocken. Im Innern blieb die Masse länger heiß und beweglich. Zudem wurde der erkaltende Strom von neuer Lava überflossen. Er bewegte sich weiter, schob die schon erstarrten Brocken vor sich her oder begrub sie unter sich, transportierte sie im Innern und rundete sie dort durch seine anhaltende Wärme ab.
Als der Lavastrom ausgekühlt war, blieben die zuerst erkalteten Brocken in ihrer Form erhalten, mal mehr, mal weniger umgeben von gleichförmiger, später erkalteter Lavamasse. Größe, Form und Menge der Brocken geben Aufschluss darüber, wo sie zum endgültigen Stillstand kamen. Große und eher scharfkantige Brocken findet man am Rand des Stroms. Hier sieht man mehr Brocken und weniger Grundmasse. In der Mitte des Stroms umgibt die gleichförmige Lavamasse, kleinere, eher gerundete Brocken. Hier sieht man mehr Grundmasse, weniger Brocken.
Diese Form der Lava nennt man Brockenlava.
Aufgaben
Station 1 "Steinbruch II": Schau Dir den oberen Teil der Wand genau an. Erkennst Du die Brocken im Lavafluss?
1a. Wie groß schätzt du die größten und wie groß die kleinsten Brocken?
1b. Welche Form haben diese Brocken? Sind sie eckig und scharfkantig oder eher gerundet?
Station 2 "Steinbruch I": Auch hier siehst Du den Lavastrom L2 im oberen Bereich der Wand. Schau Dir auch hier die Struktur des Gesteins an. Vergleiche die Struktur des Lavastroms L2 hier mit der Struktur des Stroms im Steinbruch II.
2a: Sind die erkennbaren Brocken hier größer oder kleiner als im Steinbruch II? Welche Form haben sie hier vorwiegend?
3. Lies die Erklärung zum Fließverhalten und zur Erstarrung des Lavastroms im Listingtext. Was glaubst Du? Welche Abschnitte des Lavastroms L2 hast Du im Steinbruch I, welche im Steinbruch II vor Dir?
3a. Lagen sie nahe am Austrittskrater oder weiter entfernt?
3b. Lagen sie eher in der Mitte des Stroms oder eher den Rand?
Begründe Deine Vermutungen!
4. Hänge ein Foto von Dir oder Deinem GPS an Deinen Log oder Deine Nachricht an uns. Das Foto soll zeigen, dass Du vor Ort warst. Bei Gruppenbesuchen postet bitte jeder Account ein eigenes Foto. Bitte hängt keine Fotos von den Steinbruchwänden an die Logs.
Logbedingung:
Schickt uns die Antworten per Messenger oder Email. Danach könnt ihr sofort loggen. Sollte etwas nicht stimmen, melden wir uns.
Literatur und Fotos:
Groschopf, R. (u.a.), Der Kaiserstuhl. Einzigartige Löss- und Vulkanlandschaft am Oberrhein, Ostfildern 2011
LRGB (Hrsg.), Geologische Karte von Baden-Württemberg 1:25000 – Blatt Kaiserstuhl mit Erläuterungen, 5. Auflage, Berb. W. WIMMENAUER), Freiburg 2003
Matthes, S., Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde,6. Aufl. 2001
Treiber, Reinhold, Vulkangestein. Mineralien im Kaiserstuhl. Ein Taschenbegleiter, hrsg. v. Naturzentrum Kaiserstuhl (o. J.)
Eigene Aufnahmen.