Exkursionsbericht Odenwald

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Exkursionsbericht
Odenwald
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18. Juni 2005
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Betreuer: Prof. Dr. Brey
Andreas G. Neuhauser
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Die Entstehung des Odenwalds
Die Geologie
Der kristalline Odenwald ist ein Mittelgebirge, welches in Deutschland in den
Bundesländern Hessen, Baden-Württemberg und Bayern liegt und aus
metamorphem Gestein besteht.
Uranfänge der Entwicklung bereits vor mehr als 570 Millionen Jahren, bei der sich
durch Metamorphose und Aufschmelzung Gneise, Granitoide und Migmatide
bildeten.
Vor ungefähr 520 bis 320 Millionen Jahren entstand durch Intrusionen und
Sedimentationen Grauwacke, Pelit, Quarzite, Kalke, Gabbro, Diorit, Granit, Gneis
und Marmor.
Der „heutige“ Odenwald entwickelte sich vor etwa 300 Millionen Jahren im
Devon und gehört mit seinen vielen Mittelgebirgen zum variszischen Gebirge.
Ursache für dieses Entstehen war die Kollision der
Kontinente Ur-Europa und Ur-Afrika.
Vor etwa 200 Millionen Jahren, im Trias, senkte sich
diese Region ab. Dabei entstand das so genannte
Germanische Becken mit rotem Buntsandstein,
Muschelkalk, Tone, Quarzporphyre und Keuper.
Später hob sich dann wieder der Odenwald. Dabei
wurden Sedimentschichten bis auf das Grundgebirge
abgetragen. Im östlichen Odenwald ist nur der rote
Buntsandstein übrig geblieben und teilweise
Muschelkalk.
Vor etwa 60 bis 50 Millionen Jahren hatten sich
entlang der Störungszone Vulkane gebildet, die Chronologisches
wiederum zur Basaltbildung führten. Zur selben Zeit Übersichtsprofil Odenwald
begann die mitteleuropäische Platte aufzureißen,
wodurch der Rheintalgraben im Norden einbrach und sich in Richtung Süden
bewegte (die Hessische Senke entstand). Dieser Vorgang ist der Grund der
heutigen Existenz dieses Gebietes.
Die Lage
Ebenso
Der
Odenwald
liegt
zwischen
Oberreihnischen Tiefebene, im Westen, und
dem Main, im Osten. An dessen
Mitteldeutschen Kristallschwelle befindet
sich das breite Gebiet Saxo-Thuringikum.
grenzt
das
Rheinische
Schiefergebirge
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© Andreas G. Neuhauser
(Ozeanboden wurde subduziert) an und besteht aus Tonschiefer und Basalte. Der
Odenwald ist von Kristallinen Regionen Umgeben, wie dem Taunus, Spessart und
Fichtelgebirge. Es existiert eine Zweiteilung: Bergsträsser und Böllsteiner
Odenwald. Der Böllsteiner Odenwald ist ca. 570 Millionen Jahre alt.
Schematische Übersichtskarte
West-Ost-Profil
http://www.geo-naturpark.de
http://www.geo-naturpark.de
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© Andreas G. Neuhauser
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© Andreas G. Neuhauser
Die Stationen der Exkursion
Übersicht der Planung
1.
2.
3.
4.
5.
Aufschluß: Frankenstein
Aufschluß: Steinbruch bei Roßberg
Aufschluß: Steinbruch Wannberg
Aufschluß: Hohenstein
Aufschluß: Felsenmeer
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1. Aufschluß: Frankenstein
Anfahrt: Abfahrt von Frankfurt am Main, Dantestraße in Bockenheim; auf die
A5 – Anschlussstelle
Pfungstadt – Eberstadt – Weiterfahrt auf der
B426 –(Mühltalstr.) – Auffahrt zum Frankenstein
Parkmöglichkeit: Naturpark Bergstraße Odenwald – Parkplatz Burg Frankenstein
Gefundene Gesteine/Mineralien auf dem Weg zur Burg Frankenstein:
Gabbro:
Ein fein- bis grobkörniges magmatisches Tiefengestein. Es besteht aus einem
großen Anteil dunkler Minerale [Pyroxen (ca. 50%;
Spaltbarkeit 90°), Olivin (bis zu 4%)], welche zu einer
blaugrünen Färbung führten, und heller Minerale
[Plagioklas (ca. 50%; verwittert milchig weiß; {Epidot
(färbt grün), Chlorid}), Feldspaten]. Der Kalifeldspat
ist mit Quarz versetzt, dies ist erkennbar an dem
Fettglanz der Kristalle und Aplitgänge. Es sind Reste
aus dem Untergrund. Gabbro geht mit abnehmendem
Mineralanteil in Peridodit über (Hauptbestandteil des
Erdmantels). Er hat sich durch Abkühlung des
basaltischen Magmas in einer Tiefe von mehr als 5 km
gebildet,
dabei
Intrusivgestein: Gabbro
entstehen
auch
Plutonite. Er findet auch als Baustoff
Verwendung.
Weiterwanderung zurück in Richtung Wald zur
Felsing-Hütte. Von dort aus den Pfad L zum
Magnetsteinhügel. Rund 600 Meter südlich von
der Burg Frankenstein.
Gabbro mit Epidot
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© Andreas G. Neuhauser
Der Magnetstein besitzt die Eigenschaft die
Kompassnadel zu irritieren und diese auf sich zu
lenken.
Die
Magnetisierung
dieser
Gesteinsformation,
welche
aus
Gabbro,
Plagioklas, Anorthit, Pyroxen und eventuell aus
Glimmer besteht, soll durch äußere Einflüsse, wie
Blitzeinschläge, verursacht worden sein. Diese
Gesteinsformation ist relativ leicht.
Magnetfelsgestein
An einem frischen Bruch kann man glänzend
glatte Flächen entdecken, denn darin ist Serpentin verwachsen. Diese Kristalle sind
Orthopyroxene (ca. 10%), welche ursprünglich Olivin war. Ab 700°C alterniert Olivin
zu Serpentin und Magnetit. Die Konzentration des Eisens ist in diesem Fall sehr hoch.
Das Alter wird auf etwa mehr als 320 – 350 Millionen Jahre datiert und das
Magnetfeld ist verkippt (eingefroren). Magnetit bildet sich unter 763°C und das
Magnetfeld wird ebenfalls eingefroren.
Serpentinit:
Ist ein wasserhaltiges Magnesiumsilikat und ein monoklines Mineral, welches keine
Kristalle ausbildet, sondern zwei Aggregate (Blätterserpentin [Antigorit] und
Faserserpentin [Christotil]). Sie sind hell- und dunkelgrün gefärbt. Serpentinit wird
aus Serpentin gebildet, und es füllt Klüfte und Gänge aus.
Bei diesem Gestein spricht man auch von Serpentinisierung, d. h. es tritt als
Umwandlungsprodukt bei der Zersetzung anderer Magnesiumsilikate auf, z. B. bei
Olivin, Pyroxene, Amphibolen.
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© Andreas G. Neuhauser
2. Aufschluß: Steinbruch bei Roßdorf
Weiterfahrt: zurück zur B 426 – über Nieder-Ramstadt und Ober-Ramstadt nach
Roßdorf – Ortsmitte hinter der Kirche rechts – am Ortsausgang recht
zum Roßberg – Steinbruch bei Roßdorf
Parkmöglichkeit: vor dem Steinbruch am Feldrand.
Besucher müssen sich zuvor im Büro anmelden.
Der Steinbruch ist ein alter Vulkan, dessen
Schlotwände heute noch erhalten sind. Der Rest
ist durch Sedimentation abgetragen worden. Das
Alter des Vulkans ist etwa 50 Millionen Jahre.
Die Bewegung des Rheingrabens fand erst vor 30
Millionen Jahren statt. Im Steinbruch sind
deutlich Basaltsäulen zu erkennen. Sie entstehen
durch Abkühlung der Magma.
Steinbruch bei Roßbach
Basalt:
Es ist ein vulkanisches Gestein dessen Farbe schwarz
ist. Es ist eine Mischung aus Eisen- und
Magnesiumsilikaten, Magnetit, Ilmenit, Apatit, Biotit,
Olivin, Pyroxenen, und calciumreichen Feldspäten,
wie dem Plagioklas. Senkrecht zur Abkühlungsfläche
bilden sich meterlange Besaltsäulen aus der erkalteten
Lava, die eine polyedrische Form ausbilden. Die dabei
optimale Struktur sind sechseckige Säulen, selten
treten auch 5- und 7-eckige auf. Sechseckig, weil dies
die beste Struktur ist um stabil zu sein und die
geringste Energie zur Entstehung benötigt. Das
Volumen von Gesteinen ist somit kleiner als vor der
Schmelze. Das Verhältnis Umriss zur Fläche ist unter
allen geometrischen Figuren am geringsten.
Basaltsäulen
Basaltsäulen
(verschiedene Ansichten)
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© Andreas G. Neuhauser
Olivin-Nephelinit:
Der Olivin ist ein Mischkristall, welcher zum wesentlichen Teil aus Eisen und
Magnesium besteht. Er ist somit ein Silikat-Mineral, das eine grünliche Färbung
besitzt. Olivine sind die häufigsten Silikate und gesteinsbildende Minerale. Sie bilden
den Hauptbestandteil des Erdmantels. Xenolyte liegen etwa in 30 bis 70 km Tiefe.
Olivine in der Grundmasse verwittern und bilden gelbliche Einschlüsse im Gestein
aus. In diesem Stadion sind sie völlig verwittert und weich, da sie zu einem
Tonmineral umgewandelt sind. In den Gesteinen
waren Einsprenglinge zu finden die OlivinNephelinit mit sich führten. Das Mineral Nephelin
Klinopyroxen
bildet sich bei starkem SiO2-Mangel. Nephelinit ist
Olivin
eines der SiO2 ärmsten Gesteine. Daher ist auch
kein Feldspat vorhanden, denn er wird durch den
Nephelin vertreten. Dies ist der Unterschied zu
einem Basalt, welcher Feldspat mit sich führt. Die
typisch braune Färbung der Olivine entsteht durch
Olivin-Nephelinit
die Verwitterung.
Sonnenbrenner:
Der Basalt verkrustet unter Einfluss der Atmosphäre
und bildet Flecken aus, die eine weißliche Farbe
besitzen, denn (NaAlSiO4) wird hydratisiert. Durch
diesen Vorgang wird der Basalt rissig und bröckelig.
Die Ursache für diesen Vorgang ist der im Gestein
befindliche Nephelin und welcher sich dabei in
Analzim
umwandelt.
Dabei
tritt
eine
Volumenvergrößerung von etwa 5,5 % auf. Daher
tritt der Zerfallsprozess ein. Aus diesem Grund ist Sonnenbrenner
dieser Basalt nicht mehr für viele Zwecke in der Industrie verwendbar.
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© Andreas G. Neuhauser
3. Aufschluß: Steinbruch Wannberg
Weiterfahrt: Fahrt nach Osten Richtung Reinheim, B 38 nach Brensbach; von
dort nach Böllstein, Südortsausgang Richtung Osten.
Parkmöglichkeit: nur am Seitenweg möglich.
Steinbruch Wannberg (erkennbare Richtung der Schichtung)
Die Schichtungen in diesem Steinbruch sind etwa 280 bis 300 Millionen Jahre alt.
Entstehung gegen Ende des Variscicum. Hier liegt der Böllsteiner Odenwald,
welcher vor etwa 570 Millionen Jahre der Bergstresser Odenwald war.
Der Steinbruch besitzt eine gewölbeartige Struktur, die als eine Kuppelklüftung
durch
das
gesamte
Böllsteiner
Odenwaldgebiet verläuft, welche hier nur
zu einem kleinen Ausschnitt zu sehen ist.
ehemaliger Steinbruch
Heute wird in diesem Steinbruch kein
Gestein mehr abgebaut und ist stillgelegt
worden. Es entstand ein ökologisches
Seesystem.
Gneis:
Gneis - glänzender Kristalleinschluss
-Quarz, Glimmer, 2 Feldspate(Kali u.
Plagioklas)
Er entsteht durch Metamorphose und ist somit
ein Metamorphit mit hohem Umwandlungsgrad.
Dieses Gestein besteht zu mehr als 20% aus
Feldspat, Quarz, Glimmer, Geotit, Muscovit
und wenig Biotit. Sie sind eher grobkörnig und
grobschieferartig gelagert. Sie bilden primäre
Sedimentgefüge. Man unterscheidet die
verschiedenen Genesen, zwischen Orthogneis
und Paragneis. Beim Paragneis, der zum großen
Teil aus Aluminium, Eisen und Magnesium
besteht, wird ursprüngliches Tongestein
umgewandelt.
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© Andreas G. Neuhauser
P
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T
500
800
Wasser erniedrigt die Schmelztemperatur.
Schmelzen bei etwa 650°C. Solidus für
Granit.
Im Eutektikum Kalifeldspatz + Quarz.
liquidus
Eutektikum/
1. Schmelze
T
solidus
fest
KFsP
Migmatite
Q
Migmatite:
Durch Temperaturschwankungen (partielles
Schmelzen
und
erstarren)
entstandenes
metamorphes Gestein. Sie bestehen aus Paläosom,
helle Teile (ehemalige Schmelzen) Leukosom und
dunkle Teile (Melanosom). Sie entstehen bei
Minimaltemperaturen von etwa 650°C. Die zum
Teil darin erkennbaren schwarzen Lagen sind
eingeschlossene Schmelzen.
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© Andreas G. Neuhauser
4. Aufschluß: Hohenstein
Weiterfahrt: nach Kirchbrombach – Reichelsheim – Lindenfels – Gadernheim –
Reichenbach; Ortsmitte Richtung Osten zum Hohenstein.
Parkmöglichkeit: Parkplatz Hohenstein (Felsberg) – Kletterfelsen.
Die Quarzitgänge sind etwa 30 Millionen Jahre
alt und etwa 20 m mächtig. Ihre Streichrichtung
ist NW-SE. Die Gesteine bestehen aus SiO2.
Die Gesteinsgänge wachsen aufeinander zu.
Der Barytgang entsteht dadurch, dass
Bariumsulfat durch SiO2 ersetzt wird. Durch
hyperthermale
Temperaturen
tritt
die
Pseudomorphose auf, bei der Baryt zu Quarz
umtransferiert wird.
Die Gesteine weisen eine Verzerrung auf und
besitzen blättrige Strukturen in denen kleinere
Kristalle eingeschlossen sind, wie z. B.
Malachit, Kupferkies, Sulfid.
Felsberg Hohenstein
Der größte Quarzitgang in Deutschland ist der Pfahl im Bayrischen Wald und ist
über 1 000 km lang.
Quarzit:
Es ist ein metamorphes Gestein, welches
weißgrau ist und eine mittelkörnige
Eigenschaft
besitzt.
Durch
Verunreinigungen können auch andere
Färbungen auftreten, z. B. braun oder
rosa. Diese entstehen durch Anwesenheit
von Baryt oder Migmatit. Quarzit entsteht
durch Metamorphose von Sandstein.
Durch hohe Temperaturen und Druck
werden die Quarzkörner verformt. Beim
Rekristallisieren bilden sie netzartige
Strukturen.
Quarz rosafarben
Baryt:
Baryt ist ein Salzbariumsuflat (BaSO4).
Wegen der hohen Dichte nennt man ihn
auch Schwerspat. Die Mohs-Härte ist 3 –
3,5 und hat eine Dichte von 4,5 g/cm3.
Barytkristalle
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© Andreas G. Neuhauser
P
1 Atm
Kritischer
Punkt von
H 2O
T
Eigenschaftsänderung
löst SiO2
flüssig
fest
gasförmig
T
Ausschnitt Felsberg Hohenstein
Felsberg Hohenstein
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© Andreas G. Neuhauser
5. Aufschluß: Felsenmeer
Weiterfahrt: Reichenbach; nördlicher Ortsausgang – Parkplatz Felsenmeer.
Parkmöglichkeit: Parkplatz Felsenmeer.
Felsenmeer mit seinen herumliegenden Gesteinen
Die Entstehung des Felsenmeers:
Es kam durch Subduktion zu Schmelzbildung innerhalb des Erdmantels. Diese
Magmen stiegen in einem langandauernden Prozess auf und erkalteten in der
Erdkruste. In einer Tiefe von etwa 15 km bildete sich Quarz-Diorit aus. Es besteht
aus den Mineralen Quarz, Feldspat, Plagioklas, Biotit, Hornblende und Pyroxene.
Der Quarz-Diorit entsteht bei einer Temperatur von etwa 550 °C. Er kühlt über
einen Zeitraum von mehreren Millionen Jahre ab und schrumpft dabei. Durch die
Schrumpfung entstehen Risse und Klüftungen.
Bis zum Tertiär wurde das Deckgebirge
abgetragen und der Quarz-Diorit stieg bis
zur Erdoberfläche auf. Der Bergsträsser
Odenwald hob sich durch den Einbruch
des Rheingrabens. Dadurch spalteten sich
die Intrusivgesteine in blockartige
Gebilde. Zu dieser Zeit herrschte ein
Subtropisches Klima, welche eine starke
Verwitterung verursachte der Kies und
Tonmineral an den Gesteinen bildete.
(Silizium wird bei einem pH-Wert von 7
abgebaut.)
Risse und Klüftungen
Zur heutigen Gestalt kam das Felsenmeer im Odenwald mit seinen runden
Gesteinsblöcken erst im Pleistozän. Vor etwa 12 000 Jahren war der Odenwald in
der Eiszeit nicht von Eis bedeckt, aber dennoch herrschte ein frostiges Klima, das
Wasser gefrieren und wieder schmelzen ließ. Durch diesen Vorgang wurden
Tonminerale, Kiese und loses Gestein herausgeschwemmt. Ebenso gefror Wasser
in den Klüften. In Folge dessen wurden die Felsblöcke auseinandergesprengt.
Durch die Wassergänge wurden die Felsblöcke in Richtung Tal mitgerissen und
bildeten somit das heute typische Aussehen.
Das Felsenmeer erstreckt sich 700 Meter in der Länge und 100 bis 200 Meter in
der Breite.
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© Andreas G. Neuhauser
Riesensäule der Römer
Der Altarstein
Die Römer nutzten die Granitblöcke für ihre Bauzwecke etwa im 4. Jahrhundert n.
Chr.. An einigen zurückgelassenen Objekten kann man noch Bearbeitungsspuren
erkennen. Sie nutzen die Klüftungen und Risse in den Blöcken aus, die sie mit
Keile zum Auseinanderbrechen brachten.
Diorit:
Ein Diorit ist ein dunkles bis schwarzes Gestein. Es besteht aus einer kristallig
körnigen Masse, welche aus Plagioklas, Hornblende, Chlorit und Quarz bestehen
kann. Ist Quarz darin enthalten spricht man
von einem Quarzdiorit. Falls Hornblende
durch Magnesium ersetzt wird, spricht man
von Glimmerdiorit.
Diorit bildet in Bergen meist stufenartige
Gänge. Sie entstanden im Archaikum und
dem Paläozoikum.
Dunkle Diorite finden oft Anwendung in der
Grabsteingestaltung
oder
auch
im
Straßenbau.
Mineral bestehend aus helle Flächen:
Quarz, Plagioklas, Feldspat, dunkle
Flächen: Biotit, Pyroxene
Quellenangabe
Geologische Karten:
http://www.mg-mineralien-fossilien.de
http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~b52/lokgeol.htm
http://www.geo-naturpark.de
Allgemeine Informationen:
http://de.wikipedia.org
Mineralogie – Okrusch, Matthes (7. Auflage)
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© Andreas G. Neuhauser