Einleitung Unsere zweitätige Exkursion, unter der Leitung von Prof. Dr. Niko Froitzheim und Dr. Thorsten Nagel, führte uns entlang des rheinischen Schiefergebirges, zur Lahn- und Dill-Mulde, und zum Ende hin in ein Vulkan am Laacher-See, haben Einblicke in die Entstehung der geologischen Struktur und deren zeitlichen Einordnung erhalten. Dabei lernten wir die verschiedensten Strukturformen und Gesteinsformen an den Orten ihrer Entstehung kennen. Bei der Exkursion haben wir uns am ersten Tag an der Falte am Stuxberg, Gesteine des Unterdevons angesehen, an der Festung Ehrenbreitstein und im unteren Lahntal das obere Unterdevon, und am zweiten Tag, Gesteine des Mitteldevons, und gegen Abend, Teile des Oberdevons.
8:45 59m N 50°35.663' E 007°13.412' Die erste Lokalität ist der Aufschluss Stux (Hügel mit dem Sendemast) bei Unkel im Rheintal. Das rheinische Schiefergebirge ist ein Areal wo paläozoische Gesteine mit karbonische und ältere paläozoische Gesteine anstehen. Das rheinische http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ Schiefergebirge wird hauptsächlich von Gesteinen des Devon aufgebaut, und am Nordrand hat man Gesteine des Karbons. Das rheinische Schiefergebirge ist Teil des viel größeren, im Karbon entstandenen, variszischen Gebirges gewesen, welches aber längst abgetragen und eingeebnet ist. Das heutige Hügelland ist durch ganz junge Hebungsvorgänge im tertiär und quartär entstanden. Die Schichtung steht nicht senkrecht, sondern fällt im linken Teil des Aufschlusses steil nach rechts ein. Im rechten Teil dieses Aufschlusses liegt die Schichtung horizontal bis leicht nach rechts abfallend ein. Die Schichten sind Sedimentgesteine des Unterdevon, sind also im älteren Teil des Devons abgelagert worden. Im flachliegenden Schenkel finden wir eine Falte, die ist jünger als die Gesteine. Die Gesteine sind etwa 390 Mio. Jahre alt, die Falte gehört zur Bildung des variszischen Gebirge, die hat knapp 100 Mio. Jahre später http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ stattgefunden, etwa vor 300 Mio. Jahre, und in Deutschland gibt es Gebiete die davon erfasst sind, wo man an der Oberfläche Gesteine hat, die älter sind als die variszische Gebirgsbildung, und wo man sieht, dass sie verfaltet, oder hoch metamorph sind, und dann gibt es dünnere Deckschichten, alte Gesteine die verfaltet und metamorph sind, die kommen häufig in den deutschen Mittelgebirgen zum Vorschein, und das ist der Grund warum man schon mal hört, dass das Reste des alten Gebirges sind, aber das sind junge Hebungsgebiete, wo die Erosion sich in die tiefer liegenden Gesteine reingefressen hat, das heißt in Deutschland findet man das variszische Gebirge meist nur unter jüngeren Gesteinen wieder.
9:04 Das vorliegende Gestein ist kein Schiefer, sondern Sandstein, vereinzelnd Teile mit noch feinkörnigeres Siltstein. Außerdem dünne schwarze Lagen aus Tonstein. Das sind Quarzsandsteine, wir haben a http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ lso Quarz, und in den schwarzen Lagen haben wir Tonminerale, und auf den Schichtflächen sehen wir häufig silbrig glänzenden Hellglimmer. Wir haben hier insgesamt eine übergeordnete Schichtung die flach nach rechts, nach Süden, abfällt, im Detail steht sie aber schräg dazu, wir finden also eine Schrägschichtung vor. Schrägstellungen entstehen in einem strömenden Medium (strömenden Meer, Süßwasser, strömende Luft oder strömender Wind). Diskordanz ist eine Fläche, eine Grenze, wo die Schichten auf beiden Seiten nicht parallel sind. Die ältere Schichtung wird von der jüngeren Schichtung abgeschnitten, d.h. dass dieser Sedimentkörper abgelagert worden ist, in einer Wanne oder in einer Senke, die in ältere Sandsteine/Sande eingeschnitten wurde, diese Sandschichten sind erodiert worden. Dadurch konnte dieses Paket in die entstandene Wanne abgelagert werden. Dieser Sandstein oder dieser Sand ist also abgelag http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ ert worden. Die durch das strömende Medium entstehende Oberflächenform ist Rippeln, die können unterschiedliche Größen haben, Rippeln haben eine Asymmetrie, eine steile Seite die der Strömung abgewandt ist, und eine flache Seite die der Strömung zugewandt ist, sie bewegt sich, weil kleine Rutschungen im Strömungsschatten das Material runter befördert. Wenn die Düne wandert, dann wird sie auf der einen Seite erodiert und auf der anderen Seite abgelagert. Wenn die Düne sich allerdings immer weiterbewegen würde, würden wir keine Sandbänke haben die sich ablagern, d.h. wenn die nächste Strömung kommt, muss die nächste Düne von der alten Düne etwas stehen lassen, oben wird also abgetragen, und der Fuß bleibt stehen, die interne Schichtung der alten Düne schmiegt sich an diese Diskordanzfläche, rutscht dann deshalb nicht mehr so weit runter, wodurch der Windschatten flacher wird und sich an die unterliegen http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ de Schicht anschmiegt. Bei Ebbe läuft das Wasser ab, gräbt sich Rillen ein, die dann mit dem Sand wieder aufgefüllt werden, und bei Flut geht es wieder in die andere Richtung; das ist der Ablagerungsraum die die Sedimentologen hier für diesen Bereich angenommen haben. Wir befinden uns in einem Raum wo wir Flachwasserbedingungen haben, also ein küstennaher von Gezeiten beeinflusster Meeresbereich. Teilweise gibt es hier Wattsedimente und Sandbarren, besonders im Norden, weil wir dort ein Kontinent hatten, und nach Süden hin, zur Zeit der Ablagerung im unteren Devon, ein Ozean hatten. Im Norden hat es Gebirge gegeben, in diesen Gebirgen ist das Gestein erodiert worden, und von Flüssen nach Süden abtransportiert worden, als Sand, Silt und Ton, und ein Liefergebiet hat Quarz geliefert, dann gibt es auch Hellglimmer der im Liefergebiet der im Ursprunggebiet der Flüsse erodiert worden ist; Hellglimmer weiß http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ t auf magmatische oder metamorphe Gesteine im Untergrund hin. Dieser Hellglimmer ist mit diesen Flüssen angeliefert worden, weil dieses Gestein keine Metamorphose erlebt hat, die ausgereicht hätte um Hellglimmer zu bilden, es ist im Grunde unmetamorph, und Minerale die angeliefert worden, bezeichnet man als detritische Minerale, Gegenteil wäre authigen, also wenn der Gestein hier entstanden wäre. Wir haben aber auch Minerale die hier entstanden sind, Quarzkristalle in Form von Quarzgänge, Klüfte an denen das Gestein gebrochen ist, sich geöffnet haben, und in denen dann aus der Lösung Quarzkristalle ausgeschieden worden sind und Quarzkristalle gewachsen sind. Die weißen Striche sind Quarzgänge, die nach der Diagenese entstanden sein müssen, diese Vorgänge haben wahrscheinlich im Zusammenhang mit der Faltung stattgefunden. Es gibt Flächen die haben Schleifspuren, das sind Harnische, sie entstehen wenn http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ zwei Gesteinspakete oder Gesteinsblöcke sich einander vorbeibewegen.
9:36 Crinoiden sind Seelilien, fest gewachsene Organismen, die haben ein Stiel, und oben einen Kelch mit Tentakeln, mit diesen fischen sie das vorbeiströmende Plankton aus dem Wasser, das sind Tiere, heißen zwar Seelilien, sind aber keine Pflanzen. Dieser Stiel besteht aus kleinen zylinderförmigen Calzit -Gliedern, die durch das organische Material, das Gewebe des Tiers, zusammengehalten wird, aber wenn es stirbt, dann zerfällt es in diese Calzit -Trommeln oder Zylinder, und teilweise kann man diese Crinoiden als Löcher sehen, weil Kalk raus gelöst ist, dann sieht man den Abdruck dieser Crinoiden, teilweise sieht man auch noch den weißen Kalk. Die Crinoiden sind das häufigste Fossil im Schiefergebirge, außerdem findet man hier auch noch Brachiopoden und Korallen. Crinoiden sind ein Anzeiger von marine Bedingungen, die gibt e http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ s also nur im Meerwasser und zwar im bewegten Wasser. Wir haben zwei verschiedene Schnitte von diesen Crinoiden, Stellen wo man senkrecht zu den Stängel schaut, und manchmal Stellen wo man quer auf die Stängel drauf schaut.
9:42 Wir sind hier im Schenkel wo die Schichten steil stehen. Die Schieferung ist die Fläche die senkrecht zur Richtung der größten Verkürzung ist. Bei dieser Verformung wird das Gestein in bestimmte Richtungen gestreckt und in bestimmte Richtungen gekürzt. Man kann diese Verformung verstehen indem man sich vorstellt es wäre am Anfang einem kugelförmiges Objekt gewesen, und diese Kugel wird durch die Verformung zu einen Ellipsoid verformt. Ein Ellipsoid das durch diese Verformung entsteht, hat drei unterschiedliche Hauptachsen, eine längste Hauptachse, eine kürzeste die senkrecht dazu steht, und eine intermediäre die wiederrum senkrecht zu den beiden anderen Achsen steht. D http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ ie längste Achse von diesem Ellipsoid ist die Richtung in der das Gestein am meisten gestreckt worden ist, die nennen wir X-Achse. Die Achse in der das Gestein am meisten verkürzt worden ist, nennen wir Z-Achse; die intermediäre die senkrecht zu beiden steht nennen wir Y-Achse, diese Achsen gehen senkrecht auseinander. Bei der Verformung werden plattige Minerale wie Glimmer parallel zu dieser Plättungsebene eingeregelt, deswegen ist diese Ebene dann nachher eine Ebene an dem sich das Gestein gut falten lässt, weil es dann parallel zu den Glimmern und Tonminerale aufgespalten werden kann. Die Schieferung liegt hier flach, die Schichtlagerung ist hier zudem verkehrt, die Schichten liegen jetzt mit dem jüngeren Teil nach oben, die Schichten liegen überkippt, das Gestein mit den Griffeln entsteht, wenn die Schichtung sich mit der Schieferung schneidet, und dadurch wird das Gestein in diese langen viereck http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ igen Prismen zerlegt, diese Struktur des Gesteins bezeichnet man als Griffel-Schiefer. Die Schieferung ist hier in diesem verkehrten Schenkel gut zu beobachten, im flach liegenden Schenkel der Falte ist sie wesentlich undeutlicher. Die Schieferung steht im Zusammenhang mit der Faltung, man spricht bei dieser Art von Schieferung von Achsenebenenschieferung, die Faltenachsen sind die Achsen um die die Schichtung herumgebogen worden ist, und so eine Faltenachse gibt es für jede Lage, und wenn man durch diese Faltenachse eine Fläche durchlegt, dann nennt man diese Fläche die Achsenebene. Die Schieferung ist im Bereich der Umbiegung parallel zur Achsenebene und in den Schenkeln bildet sich häufig ein Winkel zur Achsenebene, bildet häufig eine fächerförmige Anordnung. Eine Folge davon ist, dass die Schnittlinie zwischen der Schieferung und der Schichtung parallel zur Faltenachse ist, man kann also wenn man http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ die Orientierung der Faltenachse wissen möchte, einfach auf eine Schichtfläche gehen, und die Schnittlinie mit der Schieferung suchen. An der Längsachse der Griffeln, sehen wir dass die Faltenachse hier flach nach Osten oder Nordosten abfällt. Wenn zwei Schichtpakete aufeinander liegen, gefaltet, und gebogen werden, dann wird die äußere gedehnt und die innere gekürzt, dann kriegen wir einen Versatz, und sie gleiten übereinander, dann kriegt man eine Gleitung auf den Schichtflächen, und diese Gleitung auf den Schichtflächen sieht man dort als Rutschharnisch. Hier beim Sandstein ist die Schichtung einfacher zu sehen als die Schieferung.
10:24 107m N 50°34.941' E 007°14.869' Wir sind hier auf der Erpeler Ley, Ley ist hier im Rheinland ein Begriff für Felsen. Auf der anderen Seite liegt Remagen. Das Gestein was hier ansteht, ist ein Flussschotter aus dem Pleistozän, Pleistozän ist der ältere Teil http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ vom Quartär, der Teil wo die Eiszeit stattgefunden hat. Der Schotter hier ist schlecht gerundet, Kanten gerundete Gerölle, Sandsteine die eindeutig, oder die wahrscheinlich, diesen devonischen Sandstein entsprechen, die wir im letzten Aufschluss gesehen haben. Außerdem finden wir hier Quarz als Komponente, das sind diese Quarzadern die wir im vorherigen Aufschluss gesehen haben, und die sind sehr hart, deswegen werden sie beim Flusstransport kaum klein gemahlen, weswegen wir hier einen hohen Anteil haben. Ganz feinkörniges, muschelig glänzendes, brechendes, dunkles Kieselgestein, man sieht keine Körnung, das ist ein sogenannter Lydit, das ist das gleiche was man auch als Radiolarit bezeichnet, ein kieseliges Tiefseesediment aus dem Unterkarbon, das hier auch als Geröll im quartären Schotter vorkommt, und zwar entstehen solche kieseligen Sedimente unter der Calzit-Kompensationstiefe. Im Meer gibt es http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ bei einer Tiefe von 2.000 Metern eine Grenzschicht, unterhalb von der ist das Meerwasser so CO2 reich, dass Calzit gelöst wird, da sinken die Schalen der Planktonorganismen aus den oberen Wasserschichten ab, und alles Kalk in den Schalen wird aufgelöst, nur die kieseligen Schalen von Organismen die kieselige Skelette haben, SIO2-Flächen haben, bleiben erhalten. Das Material scheint, zum größten Teil, aus dem Bereich des Schiefergebirges selbst zu stammen, da die nicht so perfekt gerundet, sondern noch ziemlich eckig sind. Radiolarit ist jünger, Unterkarbon, und die Flachwasserablagerung war Unterdevon, da ist also viel Zeit dazwischen.
Diesen Schotter auf dem wir stehen, sind viel jünger als die Sedimente die wir vorhin angeschaut haben, das ist 800.000 Jahre alter Schotter des vormaligen Rheintals, da gab es den Rhein schon und der Schotter ist hier abgelagert worden, wo hingegen die Sandsteine http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ die wir uns angeschaut haben, das Material hierfür liefern, zum Teil als Quarzgeröll und als 390 Mio. Jahre alter Sandsteingeröll. Tiefseesediment ist Unterkarbon, und im Oberkarbon haben wir die Faltung, unmittelbar vor der Faltung haben wir in der Subduktionszone Tiefseebedingungen. Die Faltung ist durch eine Kontinentkollision entstanden, und vor der Kollision haben wir eine Subduktion. Wir haben im Unterdevon sehr nah an der Küste, bedingt durch die Gezeiten, typische Schelfablagerungen, wenn wir weiter nach Süden gehen, stellen wir fest, dass die gleich alten Sedimente immer tieferes Wasser anzeigen, Hunsrück hat z.B. gleich alte Schelfsandsteine und Tiefwassergesteine wie hier, ganz feinkörnige Tonablagerung, der Ozean war also nicht so weit weg. Die Ursache für die Tiefenerosion des Rheins ist die Hebung. Der Rhein fließt aus einer Ebene, in einen Sedimentbecken, fließt dann ins Gebirge und hi http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ er in Bonn fließt er wieder raus aus dem Gebirge, dieses Einschneiden ist durch eine weitspannige Hebung des rheinischen Schiefergebirges entstanden, diese Ebene ist ein alter Boden des Rheintales, und diese Ebene hier bezeichnet man als Hauptterrasse, das ist im Mittelrheintal die jenige Flussterrasse die am stärksten ausgebildet ist, und wir stehen genau auf diese Hauptterrasse, die Hauptterrasse ist der Boden eines sehr breiten Rheintales gewesen, denn sie setzt sich noch weiter fort. Das rheinschiefer Gebirge war nie vergletschert, aber im Norden waren die Gletscher, Gletscher die in Endmoränen endeten, und im Süden kamen die Gletscher aus den Alpen bis zur Donau, und hier in diesem Gebiet hatten wir einen periglazialen Bereich und da haben wir durch Frostsprengung, Tauen und Wiedergefrieren, sehr starke Verwitterung, Erosion und wir haben keine durchgehende Vegetationsdecke die das Material am O http://www.meinemitschriften.com/script/1pc6qg/9ra8uk/ rt hält, das heißt es liegt unheimlich viel Schotter und Kies oder Gesteinsbruchstücke rum. Die Flüsse müssen im periglazialen Bereich sehr viel Schotter transportieren, die ersticken im Schotter und es entsteht ein braided river, das ist ein Flusssystem das sehr viel Gestein transportiert, dieser Fluss hat ein verflochtenes System von Flussläufen, so ein verwilderter Fluss erodiert nicht in die Tiefe, weil er so viel Schotter mit sich bringt, sondern sedimentiert eher, er nimmt die Schotterbänke und lagert sie um, er erodiert zur Seite wenn er an den Seitenhang kommt, dann schneidet er sich dort ein, und macht dadurch den Tal immer breiter, es entsteht am Ende ein breites Tal mit einer Schotterdecke. In der nächsten Warmzeit nimmt die Schuttführung ab, also zunächst nimmt die Wasserführung zu, weil die Gletscher abschmelzen, dann nimmt die Schuttanlieferung ab, weil die Vegetationsdecke das Gestein in den Boden festhält, dann haben wir einen Fluss mit einer starken Wasserführung und weniger Geröll und der schneidet sich wieder nach unten in die Terrasse ein, dann bleiben die Ränder der Boden des ehemaligen Fluss als Terrasse an den Seiten stehen und teilweise liegt auf den Terrassen dann noch der Schotter drauf, wie das hier der Fall ist, teilweise wird dann der Schotter von der Terrasse abgetragen, und dann kommt das Festgestein zum Vorschein. Dieser Prozess wiederholt sich, dann gibt es die nächste Kaltzeit, dann bildet sich wieder ein flacher Talboden durch Seitenerosion und das nennt man dann, die Terrassen der nächsten Kaltzeit, die Mittelterrasse, und hier haben wir den Fall dass die Mittelterrasse vernünftig zu sehen ist. Die Niederterrassen sind die Terrassen wo heute häufig die Städte drauf sind, Remagen liegt zum großen Teil auf einer Niederterrasse, Niederterrasse ist der Schotterkörper der letzten Kaltzeit.
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