Für diesen Earthcache benötigst du vor Ort ein Messer oder eine Nagelfeile und ein kleines sauberes Konservenglas. Alternativ kannst du natürlich ein Stück Quarz vom sogenannten Klopferplatz (siehe Referenzpunkt!) mitnehmen und die Experimente später durchführen.
Der Große Pfahl bei Viechtach
Der Pfahl ist ein 150 km langer Quarzgang, der sich durch den nordöstlichen Bayrischen Wald zieht. Da das Pfahlgestein härter als das umgebende Gestein ist, wurde es bei der Erosion mauerartig herauspräpariert.
Der Pfahl gehört zu den bedeutendsten geologischen Naturdenkmälern Bayerns.
Der Quarz tritt nur an einigen Stellen an die Oberfläche. Ein solcher Abschnitt ist der Große Pfahl bei Viechtach. Auf einer kleinen Wanderung kann man die milchig-weißen oder grauen Felsen ausgiebig bewundern.
In diesem Earthcache wollen wir den Quarz des Pfahls genauer untersuchen. Zum Pfahl im Allgemeinen gibt es die Earthcaches GC1G4MH und GC63FE9.
Bitte beachte, dass du dich in einem Naturschutzgebiet mit empfindlicher Flora und Fauna befindest. Die Wege müssen nicht verlassen werden.
Das Mineral Quarz
Der Hauptbestandteil des Pfahls ist das Mineral Quarz. Ein Mineral ist im Gegensatz zu einem Gestein ein einzelnes Element oder eine einzelne chemische Verbindung. Mehrere Minerale zusammen bilden ein Gestein.
Nach den Feldspaten ist Quarz das zweithäufigste Mineral der Erdkruste. Seine chemische Formel lautet Siliziumdioxid (SiO2). Quarz kommt in allen drei Gesteinsklassen (magmatische Gesteine, metamorphe Gesteine und Sedimente) vor.
Quarz finden wir also in erster Linie als Bestandteil von sehr vielen verschiedenen Gesteinen wie Granit, Gneis, Schiefer oder Sandstein. Am Pfahl haben wir es mit etwas Besonderem zu tun: Ein Quarzgang durchzieht die Erdkruste. Das heißt, Quarz ist nicht bloß Beigabe, sondern Hauptbestandteil des Gesteins.
Woher kommt der Pfahlquarz?
Vielleicht hast du dir schon einmal die Frage gestellt, wo der viele Quarz der Felsen herkommt?
Vor mehr als 275 Millionen Jahren wurde der gesamte Vordere Bayerische Wald gegenüber dem Inneren Bayerischen Wald um einige hundert Meter angehoben. Es entstand ein komplexes Spaltensystem, das bis in sechs Kilometer Tiefe reichte. Die Gesteine im Umfeld wurden zerrieben. Solche Vorgänge sind mit hohem Druck und hohen Temperaturen verbunden. Auf Grund dieser Verhältnisse wurde im Zeitraum von etlichen Millionen Jahren Quarz aus den umgebenden Gesteinen (etwa Granit oder Schiefer) herausgelöst. Bei Erdbeben wurden die heißen, kieselsäurereichen Lösungen regelrecht in das vorhandene Spaltensystem eingepumpt. Dort kristallisierten sie zu Quarz aus.
Der Pfahlquarz enthält 95 bis 98% Kieselsäure (SiO2). Daneben finden sich in sehr geringer Menge die Mineralien Kaolinit und Serizit sowie Flüssigkeitseinschlüsse. Die Gesteinsmasse ist von einem dichten Netz feinster Risse und Klüfte durchzogen.
Farben von Quarz
Farbe und Transparenz von Quarz können sehr verschieden sein. Quarze sind meist durch mikroskopische Einschlüsse von Flüssigkeiten und Gasen milchig trüb. Sie werden dann als Milchquarze bezeichnet.
Durch den Einbau färbender Ionen, Einschluss farbiger Minerale oder Einwirkung von ionisierender Strahlung können Quarze unterschiedlich gefärbt sein. Insbesondere Eisen-Ionen bewirken eine gelbliche oder rot-bräunliche Färbung. Die Bezeichnungen Rosenquarz oder Rauchquarz deuten auf zartrötliche oder graubraun-schwarze Einfärbungen hin. Bekannt ist auch die Amethyst genannte violette Varietät.
Quarz kann gut entwickelte Kristalle bilden. Reiner Quarz ist vollkommen transparent und farblos und wird, wenn er gut ausgebildete Kristalle entwickelt, als Bergkristall bezeichnet. Die Kristalle sind wegen ihrer Schönheit sehr bekannt, aber selten zu finden.
In den Felsen des Pfahl gibt es zuweilen Hohlräumchen, in denen sich kleine Quarzkristalle bilden konnten. Manchmal sind sie durch Eisenoxide gelblich, rötlich oder bräunlich verfärbt. Größere Kristalle sind hier auf Grund der bewegten Vergangenheit sehr selten.
Quarzstücke vom Pfahl bei Viechtach
Härte von Quarz
Quarz ist ein sehr hartes Mineral. Es gibt eine Härteskala nach Friedrich Mohs von 1 (sehr weich, Talk) bis 10 (sehr hart, Diamant). Es wird untersucht, welcher Stoff sich mit welchem ritzen lässt. Auf diese Art wird die Härte eines Materials ermittelt.
Einige Beispiele sind:
Härte 2: Gestein ist mit dem Fingernagel ritzbar
Härte 3: Gestein ist mit einer Kupfermünze ritzbar
Härte 4: Gestein ist mit dem Messer gut ritzbar
Härte 5: Gestein ist mit dem Messer gerade noch ritzbar
Härte 7: das Gestein ritzt Glas
Es ist eine deiner Aufgaben, die Härte des Quarzes zu bestimmen.
Bruchflächen von Quarz
Es gibt Minerale, die sich in einer oder mehreren Ebenen immer gut spalten lassen. Dazu gehören zum Beispiel Feldspat oder Glimmer. Rein optisch ist das daran zu erkennen, dass die Oberflächen der Ebenen spiegeln und glitzern.
Bei Quarz liegt überhaupt keine Spaltbarkeit vor. Seine Bruchfläche ist uneben und rau, manchmal mit muscheligem Bruch. Die Oberfläche von Quarz hat einen typischen Glasglanz oder Fettglanz.
Verwendung von Pfahlquarz
Der Pfahlquarz wurde bei Viechtach über einen Zeitraum von 101 Jahren abgebaut. Wenn du dem Lehrpfad folgst, kommst du an einem ehemaligen Steinbruch vorbei.
In der Vergangenheit wurde der Quarz zu Schotter oder Edelsplitt verarbeitet. Später wurde Quarz auch für die Herstellung von Reinst-Silizium und für Siliziumlegierungen für Mikrochips und Solarzellen verwendet.
Größere Platten aus Quarz, wie es sie zum Beispiel aus Granit gibt, wirst du nicht finden. Im Handel angebotene „Quarzplatten“ sind kein Naturprodukt, sondern werden aus Quarz und Polymerharzen hergestellt. Auch für künstlerische Arbeiten wurde Pfahlquarz nicht verwendet.
Aufgaben/Fragen
1. Schau dir auf dem Lehrpfad vom Parkplatz zu den Wegpunkten des Earthcaches die Quarzfelsen an.
Welche Farbe kannst du hauptsächlich erkennen? Wie sieht die Oberfläche der Quarzfelsen aus?
2. Betrachte den Quarz am EC-Punkt (gleich Stage 1), insbesondere unter dem kleinen Überhang, der im Spoiler gekennzeichnet ist.
a) Welche Farben findest du hier?
b) Welcher Farbverlauf fällt im unteren Teil besonders auf? (senkrecht, waagerecht, schräg,…)
c) Worauf sind die Einfärbungen zurückzuführen?
3. Quarz ist ein sehr hartes Mineral.
Mache dazu zwei Experimente:
a) Versuche, das Gestein mit einem Messer, der Spitze einer Nagelfeile oder Ähnlichem zu ritzen. Gelingt dir das?
b) Suche dir eine möglichst scharfe Ecke oder Kante am Gestein. Versuche, damit dein Glas zu ritzen. Gelingt dir das?
c) Welche Härte auf der Skala nach Friedrich Mohs hat der von dir getestete Quarz?
4. An Stage 2 (siehe Spoiler) findest du ein paar (hier am Pfahl relativ seltene) Kristalle aus Quarz.
a) Wie groß sind sie maximal?
b) Gibt es viele Kristalle oder nur wenige?
c) Welche Farbe(n) haben sie?
5. Was meinst du, warum wurde Pfahlquarz niemals für größeren Platten aus Quarz oder in der Bildhauerei verwendet?
Schau dir die Felsen und die Eigenschaften von Quarz an! Warum ist das so? Welche Eigenschaften von Quarz machen eine solche Verwendung unmöglich?
6. Poste ein Foto von dir oder deinem Maskottchen mit einem Quarzfelsen im Hintergrund – aber bitte nicht direkt an den Wegpunkten!
Sende deine Antworten bitte über das NachrichtenCenter. E-Mail geht auch. Anschließend darfst du sofort loggen. Bei Unstimmigkeiten melden wir uns.
Wir wünschen dir viel Spaß mit diesem Earthcache!
Literatur
Schautafeln vor Ort
https://de.wikipedia.org/wiki/Pfahl_(Bayerischer_Wald)
https://www.lfu.bayern.de/geologie/bayerns_schoenste_geotope/1/index.htm
https://www.seilnacht.com/Minerale/haerte.htm
Alle Fotos wurden von den Ownern aufgenommen.