Ihr benötigt für diesen EC eine Lupe und ein Lineal o.ä.
Die Kirche Kalkberge steht in Rüdersdorf, nur einen Katzensprung entfernt vom aktiven Kalkstein- Tagebau. Als Baumaterial wurde der hier abgebaute Rüdersdorfer Muschelkalk verwendet. Bei genauem Hinschauen entdeckt man innerhalb der verwendeten Mauersteine sehr interessante "Gebilde". Zwei davon möchte ich euch in diesem Earthcache zeigen und deren Entstehung erklären.
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 und andere Fossilien, aber auch andere Sedimentstrukuren darin sind heute noch Zeugen der Vorgänge in der Vergangenheit.
Die Stylolithen
Stylolithen (Griechisch: stylos - Säule, lithos - Stein) sind Kontaktflächen, erkennbar als feinlineare und wellig-zackige Strukturen in Sedimentgesteinen. Sie haben ein charakteristisches Sägezahnprofil mit unregelmäßigen zapfen-, kegel- oder säulenförmigen Verzahnungen in drei Dimensionen und greifen wechselseitig von beiden Seiten der Fläche Millimeter bis Zentimeter tief ineinander. Hauptsächlich treten sie in karbonatischen Sedimentgesteinen auf. Oft zeichnen sie sich aderförmig in rötlicher, violetter, gelblicher oder grauer Farbe ab. Dem Betrachter fallen besonders jene mit roter, violetter oder schwarzer Farbe auf. Stylolithen in grauen und beigen Tönen sind weniger augenscheinlich.
Wie entstehen die Stylolithen?
Stylolithen gehen auf Drucklösungsvorgänge im Gesteinskörper zurück und werden nach der Verfestigung im Laufe späterer Umbildungen (=Diagenese) von Kalksteinen gebildet.
Sie bilden sich im harten Gestein unter Druck, der als Belastungsdruck von oben oder aber als tektonisch verursachter Druck von der Seite her kommen kann. Dabei löst sich der Kalk an Schichtgrenzen oder Rissen langsam auf. Bei völlig gleichmäßiger Gesteinshärte würde die Auflösung von der Schicht- oder Rissfläche aus gleichmäßig nach beiden Seiten ausgreifen und nicht zu erkennen sein. Bei ungleicher Härte zu beiden Seiten der Grenzfläche würde nur die weichere Gesteinshälfte angelöst werden. Wenn die Schollen zu beiden Seiten aber ungefähr gleichhart sind, in sich selbst aber von Zentimeter zu Zentimeter geringe Härteunterschiede bieten, dann dringt bei der Anlösung unter Druck bald von der einen, bald von der anderen Seite eine druckresistente, härtere Partie als Zahn oder kleine Säule in das Gegengestein ein und zwar je länger, desto tiefer, so dass ältere Gesteine längere Stylolithen mit größerer Amplitude haben als jüngere Gesteine.
Die farbigen Einlagerungen sind Rückstände von Mineralen, die bei der Druckbeanspruchung nicht in Lösung gegangen sind. Diese unlöslichen Rückstände, beispielsweise Tonminerale oder Eisenoxide, färben Stylolithen oft grau oder rot. In manchen Fällen begleitet Calcit und Quarz die unregelmäßige Oberfläche stylolithischer Strukturen.
Klassifizierung der Stylolithen
Es werden sechs geometrische (zweidimensionale) Grundtypen von Stylolithen unterschieden:
Weiterhin erfolgt die Klassifizierung in Bezug auf die Schichtungsebene. Am häufigsten kommenden die horizontalen Stylolithen vor. Sie treten parallel oder nahezu parallel zur Schichtung von Gesteinen auf, die im Allgemeinen nicht durch intensive tektonische Strukturaktivität oder Metamorphose beeinflusst wurden. Man findet sie meist in geschichteten Sedimentgesteinen, insbesondere in Karbonatgesteinen. Geneigte Stylolithen können in Gesteinen gefunden werden, die von tektonischer Strukturaktivität betroffen waren, sowie in metamorphen und geschichteten Eruptivgesteinen. Die vertikalen Typen wurden durch Drücke rechtwinklig zur Schichtung gebildet.
Sekundäre Mineralbildungen
Druck im Gestein ist nicht nur für die Bildung von Stylolithen mitverantwortlich, auch sekundär gebildete Minerale werden dadurch beeinflusst. Sie werden ebenfalls nach der Entstehung und Verfestigung eines Gesteins gebildet. Entscheidend im Bildungsprozess ist Porenwasser, seine Zusammensetzung, Säuregrad, Komponenten und Wasserbewegung. Druck und Temperatur spielen außerdem maßgebliche Rollen.
Die Zusammensetzung der Minerale wird bestimmt durch Auflösung von primären und älteren sekundären Komponenten oder durch importiertes Material von außerhalb des betroffenen Gesteins. Der Raum für die Bildung sind primäre Poren zwischen Körnern und zwischen Zementen, sekundäre Poren gebildet durch Auflösung von Komponenten oder Klüfte. Auch Hohlräume vom im Gestein eingeschlossenen Fossilien können im Laufe der Zeit mit sekundären Mineralen ausgekleidet werden und eine sogenannte Kristalltapete bekommen. Sekundäre Minerale können beginnend unmittelbar nach Ablagerung und erster Verfestigung über Millionen von Jahren bis in die Gegenwart in mehreren Phasen gebildet werden. In Rüdersdorf sind sekundäre Minerale im Wellenkalk besonders häufig, vor allen Cölestin (SrSO4), Kalzit (CaCO3), Pyrit (FeS2) und Markasit (FeS2).
Nehmt euch etwas Zeit und schaut euch die Sedimentstrukturen in den Wänden sehr gut an, es reichen die ersten beiden Reihen über dem Sockel rund um die Kirche. Eine Lupe kann euch sehr helfen! Beantwortet dann bitte vor dem Loggen folgende Fragen:
1. Welche geometrischen Formen von Stylolithen konntet ihr finden? Sind alle Formen gleich?
2. Sind alle Stylolithen gleich in der Färbung oder gibt es Unterschiede? Wenn ja, auf welche unlöslichen Mineralien könnte diese Färbung zurückzuführen sein?
3. Schaut euch den Stein vom unten zu sehenden Bild 1 an. Welche Ausrichtung der Stylolithen in Bezug zur Schichtung könnt ihr erkennen und welchem Druck war dieses Gesteinsstück demzufolge ausgesetzt?
4. Messt die größte Amplitude, also Ausdehnung der Stylolithen, die ihr am Gebäude finden könnt.
5. Könnt ihr in den Steinen sekundäre Mineralien finden? Wenn ja, wo haben sie sich gebildet und wie sehen diese aus?
6. Welche beschriebene Sedimentstruktur seht ihr an der markierten Stelle im Stein von Bild 2?
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!
Quellen: Broschüre Rüdersdorf bei Berlin- Der Kalkstein- Tagebau: Geo-Glanz-Punkt in Brandenburg von J.H. Schroeder, Theodor Fuchs: Über die Natur und Entstehung der Stylolithen, wikipedia, schweizerbart.de, www.litosonline.com/en/article/stylolites-diagnostic-tool, eigene Fotos