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Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg I-Überblick

Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg

Geologischer Überblick

Das Gebiet um Ottenhöfen und Kappelrodeck gehört zum kristallinen Schwarzwald.

Etwa 3-7 km weiter westlich liegt die große Grabenrandstörung, die den Rheingraben vom Schwarzwald trennt. Rheingraben und Schwarzwald sind Strukturelemente eines großen Bruchsystems, das sich quer durch Europa zieht. Es reicht vom Mittelmeer etwas bei Marseille über 20. Breitengrade (ca. 2.000 km) bis in die Gegend von Oslo und nimmt seinen Weg über den Rhone-Graben, die Burgundische Pforte, den Rheingraben, die Wetterau und den Leine-Graben bis zum Oslo-Mjösen-Graben.

Entlang dieser riesigen Bruchzone rückten die beiden Kontinent-Teil im Laufe der Zeit um etwa 5 km auseinander. Zunächst entstand im Bereich des Oberrheingrabens infolge dieser Dehnung nur eine seichte Eindellung, in die das Meer von Süden in Form einer langgestreckten Lagune eindrang. Später brachen Teile dieser Senke, zerlegt in viele einzelne Schollen, tiefer ein, und die Ränder des Grabenbruches wölbten sich zu Schwarzwald und Vogesen auf.

Der Meeresarm zwischen diesen beiden Höhenzügen wurde entsprechend dem weiteren Absinken des Grabens immer wieder mit neuen Sedimenten gefüllt, Sandsteinen, Mergeln, Tonen, Kalksteinen. So wurden im Laufe des Tertiärs im Rheingraben weit über 1.000 m Sedimente abgelagert, während der Meeresboden immer weiter absank und die Grabenränder sich immer höher aufwölbten.

Gegen Ende des Tertiärs, also vor ungefähr 5 Millionen Jahren, verlangsamten sich diese Bewegungen, und das Meer zog sich aus der Senke zwischen Schwarzwald und Vogesen zurück. Doch auch jetzt war der Graben noch nicht zur Ruhe gekommen, so dass der Rhein an manchen Stellen noch über 200 m Kies und Sand ablagern musste, bis das Niveau der Rheinebene entsprechend dem heutigen Zustand ausgeglichen war.

Das heutige Rheintal besitzt gegenüber den höchsten Erhebungen in Schwarzwald und Vogesen einen Höhenunterschied von über 1.000 m. Die tatsächliche Absenkung des Grabens gegenüber den Grabenrändern beträgt jedoch stellenweise über 3.000 m. Dass dieser gewaltige Grabenbruch nicht deutlicher in Erscheinung tritt, liegt einerseits an der Abtragung der Grabenränder, andererseits an der Auffüllung des Grabens durch Fluss- und Meeressedimente.

Textquelle

Maus, H: Geologische Wanderung auf dem Felsenweg, Geologisches Landesamt Baden-Württemberg, Freiburg, 1980. Herausgeber: Gemeinden Ottenhöfen und Kappelrodeck.

Mit freundlicher Genehmigung der Gemeinde Ottenhöfen. VIELEN DANK.

Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg II-Granitmagma

Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg

Die Entstehung eines Granitmagmas

Im Verlaufe der Erdgeschichte kam es wegen großräumlicher Krustenbewegungen immer wieder zu tiefen Eindellungen größerer Bereiche der Erdoberfläche. Diese Senken füllten sich mit dem Abtragungsschutt der umliegenden Gebiete. Konglomerate, Grauwacken, Arkosen, Sandsteine und Ton wurden zu mächtigen Sedimentpaketen aufgehäuft und gerieten durch die Abwärtsbewegung der sinkenden Kruste in Tiefenbereiche, in denen Druck und Temperatur zu Umkristallisationen in den Sedimenten führten.

Aus dem ehemals lockeren Verwitterungsschutt wurden Schiefer und Gneise, die bei weiterer Druck- und Temperaturzunahme durch zunächst selektive, dann völlige Aufschmelzung in den flüssigen Zustand übergingen. Physikalisch-chemische Gesetzmäßigkeiten führen bei der Anatexis, wie der Aufschmelzungsvorgang in der Fachsprache genannt wird, zu einer Schmelzzusammensetzung, die in etwa der eines Granits entspricht.

Die Temperatur der Schmelze liegt bei etwa 700-900°C, und da ihr Wassergehalt ca. 10 % beträgt, ist sie sehr aktiv, d.h. sie kann nun ihrerseits ihr Nebengestein beeinflussen, indem sie es auflöst oder verändert, wenn Teile der Schmelze eindringen und mit den vorhandenen Mineralien reagieren.

Die chemische Zusammensetzung des Magmas schwankt in nur recht engen Grenzen. Sie enthält etwa 60-65% Kieselsäure, 13% Aluminiumoxid, 8% Kalium- und Natriumoxid, 4% Eisenoxid, 2% Calciumoxid und 8-10% leichtflüchtige Bestandteile wie Wasser, Fluor, Chlor und Kohlendioxid, während alle übrigen Elemente nur zu Bruchteilen von Prozenten beteiligt sind.

Textquelle

Maus, H: Geologische Wanderung auf dem Felsenweg, Geologisches Landesamt Baden-Württemberg, Freiburg, 1980. Herausgeber: Gemeinden Ottenhöfen und Kappelrodeck.

Mit freundlicher Genehmigung der Gemeinde Ottenhöfen. VIELEN DANK.

Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg III-Schmelze

Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg

Aufstieg und Platznahme der Schmelze

Viele dieser anatektischen Schmelzen verbleiben am Ort ihrer Entstehung und kristallisieren hier wieder zu einem mehr oder weniger gleichförmigen, gelegentlich aber auch von Schlieren des Altbestandes durchzogenen Gesteins, einem Diatexit.

Vielfach geschieht es jedoch, dass das Magma nicht ortsfest bleibt und in einen anderen, meist höher gelegenen Gesteinsrahmen eindringt. Hierbei wirken verschiedene Faktoren einander unterstützend zusammen, z.B. tektonischer Druck, der die Schmelze wegpresst, das geringere spezifische Gewicht des glutflüssigen Gesteins gegenüber der festen Umgebung und die Tatsache, dass der Schmelzfluss insbesondere sein Dach fortwährend anlöst und so aufwärts steigt. Der Aufstieg aber bedeutet Druckentlastung, die ein „Aufschäumen“ des Magmas bedingt. Der „Schaum“ kann nun seinerseits besonders gut mit dem „Deckel“ reagieren, er frisst diesen auf und schafft der nachdrängenden Schmelze so Schritt für Schritt weiteren Platz. Schließlich kommt ihr Aufstieg durch Abkühlung zum Erliegen, meist in Tiefen von wenigen Kilometern. Hier beginnt nun die Kristallisation des Granits mit dem Ausscheiden einzelner Mineralarten, zunächst mit geringen Mengen von Zirkon und Apatit, gefolgt von Hornblende und Biotit. Zweiglimmer-Granite enthalten neben dem schwarzen Biotit auch noch den braunen bis farblosen Muskovit. Als nächstes folgt der Plagioklas und schließlich Orthoklas und Quarz. Diese Ausscheidungsfolge findet man in vielen Graniten durch die Verwachsungsverhältnisse der verschiedenen Mineralarten bestätigt, wobei das älteste Mineral – zumindest gelegentlich – von allen jüngeren umwachsen wird. Doch ist der Kristallisationsvorgang nicht als einfaches Auskristallisieren der verschiedenen Mineralarten zu verstehen, da je nach den besonderen Bedingungen (Chemismus, Wassergehalt, Temperatur, Druck usw.) auch wieder Reaktionen der restlichen Schmelze mit bereits ausgeschiedenen Mineralen eintreten können. Die Elemente, die nicht in die normalen Granit-Minerale eingebaut werden können, wie z.B. Blei, Zink, Kupfer, Barium, Fluor und Schwefel, reichern sich in der stark wasserhaltigen restschmelze an, die gegen Ende der Kristallisation des Granits auf Spalten und Klüften ins Nebengestein eindringt und hier Mineral- und Erzgänge bildet, wie sie von vielen Stellen im Schwarzwald bekannt sind. Die letzten Phänomene bei der Erstarrung eines Granits sind Austritte von Thermalquellen, sei es, dass das Wasser nun direkt aus dem Granit stammt oder sei es, dass fremdes Wasser durch die letzte Wärmeabgabe des Granits aufgeheizt wird.

Der Zeitraum von der Entstehung der granitischen Schmelze bis zum Versiegen der letzten, granitgespeisten Quellen umspannt viele Millionen Jahre, wobei die Erstarrung der Schmelze zum festen Granit noch der am schnellsten ablaufende Vorgang sein kann.

Textquelle

Maus, H: Geologische Wanderung auf dem Felsenweg, Geologisches Landesamt Baden-Württemberg, Freiburg, 1980. Herausgeber: Gemeinden Ottenhöfen und Kappelrodeck.

Mit freundlicher Genehmigung der Gemeinde Ottenhöfen. VIELEN DANK.

Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg IV-Granit

Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg

Der Granit

Der Granit wird allgemein als sehr hartes und festes Gestein angesehen. Diese Eigenschaften verdankt er verschiedenen Umständen:

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    Der Granit ist völlig auskristallisiert, d.h. er enthält keine glasige Bestandteile wie z.B. viele Basalte.

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    Der Granit ist gleichkörnig, d.h. alle Kristalle sind etwa gleich groß, Korngrößenunterschiede liegen im Allgemeinen im Bereich von wenigen Millimetern.

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    Der Granit ist homogen zusammengesetzt, d.h. er enthält an allen Stellen die gleichen Minerale, es gibt keine Anhäufungen einer bestimmten Mineralart.

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    Der Granit ist massig, d.h. er besitzt keine gerichtete Struktur wie z.B. Gneise, bei denen die Glimmer vorzugsweise parallel ausgerichtet sind.

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    Der Granit besitzt ein gut verzahntes Korngefüge, die Einzelminerale grenzen nicht mit glatten oder runden Flächen aneinander, wie z.B. bei manchen Sandsteinen.

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    Die Hauptmineralien des Granits – Feldspat und Quarz – sind sehr hart und leisten daher dem mechanischen Abrieb großen Widerstand.

    All diese Eigenschaften machen den Granit zu einem vielseitig verwendbaren Gestein, das sowohl im Straßenbau wie auch als Werkstein vielfache Anwendung findet.

    Schon mit bloßem Auge kann man bei dem in der Umgebung von Kappelrodeck und Ottenhöfen verbreiteten Oberkircher Granit die Hauptgemengteile erkennen.

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      Zunächst fallen die dunkelbraunen bis schwarzen, glänzenden Glimmerschuppen auf: Biotit. Die aus vielen dünnen Plättchen aufgebauten Kristallpakete sind gleichmäßig und ohne Regelung über das ganze Gestein verteilt und verleihen ihm so ein gesprenkeltes Aussehen. Der Gehalt an Biotit liegt bei etwa 10 %.

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      Wesentlich häufiger sind natürlich die Feldspäte, bei denen wir den Alkalifeldspat und den Plagioklas Beide sind im Normalfall reinweiß, doch kommen auch rötlich-gelbe bis rote Farbtöne vor, insbesondere im Bereich stärkerer chemischer Verwitterung. Der Plagioklas ist zu etwa 35 % am Aufbau des Gesteins beteiligt, während der Alkalifeldspat durchschnittlich nur etwas 25 % beträgt.

      Häufig ist der Granit porphyrisch ausgebildet, d.h. die Alkalifeldspäte bilden einzeln liegende oder in Schlieren angehäufte Großkristalle, die sog. Einsprenglinge. Sie erreichen Längen bis zu 15 cm bei einer Breite bis zu 4 cm. Frisch aufgeschlagene Stücke lassen im Querbruch nicht selten in unterschiedlicher Richtung reflektierende Spaltflächen erkennen, ein Zeichen dafür, dass es sich um verzwillingte Kristalle handelt.

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        Zu den Hauptgemengteilen gehört schließlich noch der Quarz, der farblose bis rauchgraue, unregelmäßige Kornaggregate bildet. Er hat eine durchschnittliche Häufigkeit von 27 %.

        Außer diesen Hauptbestandteilen führt der Granit noch eine geringe Menge von Nebengemengteilen. Hierunter sind Apatit, Zirkon, Orthit, Cordierit und Muskovit die häufigeren, während Turmalin, Pyrit, Ilmenit und Magnetit recht selten sind.

        Das Alter des Granits

        Mit rein geologisch-stratigraphischen Methoden ist das Alter des Oberkircher Granits nicht festzulegen, da ältere datierbare Sedimente in seiner Umgebung fehlen, die jüngeren Sedimente aber schon auf seiner erodierten Oberfläche aufliegen. Eine grobe Eingliederung ergibt der Vergleich mit anderen Schwarzwälder Graniten, die ins Karbon (280-345 Millionen Jahre) gestellt werden. Erst durch radiometrische Altersbestimmungen konnte das tatsächliche Alter des Granits bestimmt werden. Hierbei ergaben sich Werte um 315 Millionen Jahre, das entspricht der Wende vom Unterkarbon zum Oberkarbon.

        Textquelle

        Maus, H: Geologische Wanderung auf dem Felsenweg, Geologisches Landesamt Baden-Württemberg, Freiburg, 1980. Herausgeber: Gemeinden Ottenhöfen und Kappelrodeck.

        Mit freundlicher Genehmigung der Gemeinde Ottenhöfen. VIELEN DANK.

        Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg V-Erosion

        Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg

        Erosionskräfte

        Durch die Anhebung von Krustenteilen gerät der Granit in den Bereich der Verwitterung. Hier wirken die verschiedensten Kräfte auf ihn ein, die schließlich seine völlige Zerstörung bewirken. Einen großen Anteil an der Verwitterung haben in unseren Breiten die physikalischen Vorgänge, z.B. die Wärmeausdehnung bei Sonneneinstrahlung oder der Spaltenfrost, der auf dem Weg über die sprengende Wirkung des gefrierenden Wassers zur Auflockerung des Gesteins beiträgt. Auch die Pflanzen arbeiten mit an der Zerstörung des Gesteins, indem sich ihre Wurzeln in die feinsten Risse und Spalten hineindrängen und durch den Wachstumsdruck eine erhebliche Sprengwirkung ausüben. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die chemische Verwitterung, bei der auf dem Weg über die bevorzugte Auflösung bestimmter Minerale das Gesteinsgefüge gelockert wird. Häufig geht dieser Auflösung eine Mineralumwandlung voraus, bei der ein ursprünglich wasserfreies oder wasserarmes Mineral zu einem wasserreichen Mineral umgewandelt wird, wobei bereits Teile des Primärminerals in der Lösung weggeführt werden. Feldspat und Glimmer wandeln sich z.B. in Tonminerale um, die leicht weggeschwemmt werden.

        Der Granit besitzt ein sehr weitmaschiges Kluftnetz, das ihn in große Quader zerlegt. Entlang dieser Klüfte können die Erosionskräfte intensiv einwirken, besonders Kanten und Ecken werden zerstört, wodurch stark gerundete Blöcke entstehen. Diese für den Granit charakteristische Art der Verwitterung wir Wollsack-Verwitterung genannt, die runden Blöcke bezeichnet man als „Wollsäcke“. Wegen der exponierten Lage dieser Wollsäcke kommt es bei ihnen häufig zu Rutschungen und Felsstürzen, so dass unterhalb von Wollsack-Felsengruppen oft Blockhalden oder Felsenmeere anzutreffen sind. Hier sind dann die Hänge bedeckt mit zahlreichen kleineren oder größeren gut gerundeten Blöcken, die von den Granitfelsen herabgestürzt sind.

        Eine weitere charakteristische Verwitterungsform bei Graniten ist das Absanden. Wegen der gleichmäßigen Beschaffenheit der Oberfläche eines Granitblocks bewirken die Verwitterungskräfte oft ein Zerfallen dieser Oberfläche zu einzelnen Sandkörnern, so dass der Boden nur aus Humusanteilen und sandigem Grus besteht. Bei diesem Verwitterungsvorgang werden häufig die Unregelmäßigkeiten im Granit herauspräpariert, z.B. Feldspat-Großkristalle, die dann der Felsoberfläche ein genageltes Aussehen verleihen.

        Textquelle

        Maus, H: Geologische Wanderung auf dem Felsenweg, Geologisches Landesamt Baden-Württemberg, Freiburg, 1980. Herausgeber: Gemeinden Ottenhöfen und Kappelrodeck.

        Mit freundlicher Genehmigung der Gemeinde Ottenhöfen. VIELEN DANK.

        Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg VI-Porphyr

        Ottenhöfen: Geologischer Lehrpfad Felsenweg

        Der Porphyr

        Bei der Entstehung eines Granits geschieht es häufig, dass ein Teil der magmatischen Schmelze über große Spalten bis zur Erdoberfläche vordringt und sogar durch Vulkane als Laven und Tuffe ausgestoßen wird. Die hierbei entstehenden Gesteine bezeichnet man als Porphyr, wobei man zwischen feinkörnigen Quarzporphyren und grobkörnigen Granitporphyren unterscheidet.

        In stark erodierten Gebieten, wo Laven und Tuffe längst abgetragen sind, liegen die Porphyre meist nur noch als Füllung der Gangspalten und Zufuhrkanäle vor. Die Porphyr-Gänge erreichen Längen von mehreren Kilometern bei einer Breite von einigen hundert Metern, während die Porphyrstöcke keine bevorzugte Längenausdehnung haben und wenige hundert Meter im Durchmesser erreichen.

        Das Empordringen der Gesteinsschmelzen geht z.T. ruhig und stetig vor sich, das aufsteigende Magma kann ungehindert an der Erdoberfläche ausfließen. Diese Stetigkeit dokumentiert sich im Gestein als gut ausgebildete Fließtextur, d.h. Unregelmäßigkeiten in der Schmelze (Schlieren) sind zu langen Streifen ausgezogen, die die Fließbewegung der glühenden Masse nachzeichnen. Gelegentlich ist diese Fließtextur stark verfältelt, eine Erscheinung, die auf ungleichmäßige Bewegungen hindeutet.

        Das gegenteilige Extrem ist der explosionsartige Ausbruch größerer Gesteinsmassen, bei dem bereits verfestigte Gesteinspartien wieder zerbrechen und die Bruchstücke, soweit sie nicht durch die Explosion aus dem Zufuhrkanal ausgestoßen wurden, von der nachdrängenden Schmelze umhüllt und verkittet werden. Die so entstandenen „Schlotbrekzien“ sind also ein Anzeichen für wiederholte Förderung von Lava durch ein und denselben Förderkanal.

        Bei der Abkühlung der Schmelze erstarren zunächst die randlichen Partien. Die Erstarrung erfolgt hier sehr rasch, ein Kristallwachstum ist daher nicht oder nur in sehr geringem Umfang möglich, weshalb das Gestein einsprenglingsfrei oder einsprenglingsarm ist. Erst die zentralen Partien weisen größere Mengen von Einsprenglingen auf, glasklare Quarze, weiße oder rötliche Feldspat-Leisten und schwarzbraune, glänzende Glimmerplättchen. Die Grundmasse erstarrt zunächst glasig als Obsidian, erst im Laufe der folgenden Jahrtausende setzt auch hier eine Kristallisation ein, die allerdings nur zu sehr kleinen, meist fein verfilzten Kristallen führt. Dementsprechend lassen sich im Gebiet um Ottenhöfen zwei verschiedene Porphyrvarietäten unterschieden:

        1) Einsprenglingsreicher Porphyr

        Lokalität: Steinbruch unterhalb des Sesselfelsens.

        Der Porphyr ist an Quarz- und Feldspat-Einsprenglingen reich, nur die randlichen Partien zeigen geringere Mengen von kleinen Quarz-Einsprenglingen. Die Farbe des Gesteins wird von grauen, ockerbraunen und roten Farbtönen bestimmt. Die grobe Klüftung zerlegt das anstehende Gestein in große, polyedrische Blöcke.

        2) Einsprenglingsfreier Porphyr

        Lokalität: Sesselfelsen, Spitzfelsen, Breitfelsen, Rappenschrofen, (auch Steinbruch Bohnert am Edelfrauengrab).

        Der Porphyr ist praktisch einsprenglingsfrei, bei näherem Hinsehen wird die Fließtextur deutlich erkennbar. Vorherrschende Farbtöne sind dunkelgrau bis hellgrau, grünlichgrau bis rot- oder violettgrau. Das Gestein zerfällt bei der Verwitterung zu kleinstückigem, eckigem bis splittrigen Schutt. Die Felsenbildung bei den genannten Lokalitäten beruht auf der beachtlichen Witterungsbeständigkeit des Porphyrs. Da das Gesteinsgefüge äußerst dicht ist, können die Atmosphärilien nur auf dem Weg über Klüfte eindringen. Hier allerdings wirkt sich der Spaltenfrost deutlich aus, weshalb die Gesteinsoberfläche von zahlreichen Rissen durchzogen ist.

         

        Das Alter des Porphyrs

        Schon immer war es das Bestreben der Geologen, solch auffällige Erscheinungen wie den Vulkanismus in das Zeitschema der geologischen Entwicklung einzuordnen. So konnte der Porphyr-Vulkanismus in der Umgebung Ottenhöfens einerseits begrenzt werden durch Sedimente des Unterrotliegenden (280 Millionen Jahre), auf denen der Porphyr aufliegt, andererseits enthalten die an anderen Orten noch vorhandenen Oberrotliegend-Sedimente (250 Millionen Jahre) Gerölle des Porphyrs, womit sein Alter als Mittelrotliegend festgelegt ist. Durch physikalische Altersbestimmungen ist es darüber hinaus gelungen, das tatsächliche Alter mit etwa 260 Millionen Jahren zu bestimmen, womit das geologisch-stratigraphisch festgelegte Alter ziemlich genau bestätigt wurde.

        Textquelle

        Maus, H: Geologische Wanderung auf dem Felsenweg, Geologisches Landesamt Baden-Württemberg, Freiburg, 1980. Herausgeber: Gemeinden Ottenhöfen und Kappelrodeck.

        Mit freundlicher Genehmigung der Gemeinde Ottenhöfen. VIELEN DANK.