Mineralien der Trias

Home

Neben Fossilien, denen mein Hauptaugenmerk gilt, finden sich in den Trias-Sedimenten auch Mineralien. Einerseits natürlich als mikrokristalline Versteinerungssubstanz vieler Fossilien, daneben jedoch auch seltener als gut ausgebildete Kristalle oder Aggregate.

Da der Teil Südwestdeutschlands, auf den sich heute die Ausstriche triassischer Serien beschränken, seit der Trias nur geringer tektonischer Beanspruchung unterworfen wurde (mit Ausnahme des Rheingrabens) kam es fast nirgends zur Bildung hydrothermaler Erz- bzw. Minerallagerstätten. Stattdessen herrschen Lösungs- und Abscheidungsbildungen aus meteorischen und subaerischen Wässern vor. In Sedimenten, die unter anoxischen Bedingungen gebildet wurden und/oder einen hohen Anteil an organischem Material aufweisen findet sich Pyrit bzw. Markasit. Verkieselte Holzstücke können in Hohlräumen gut ausgebildete Quarzkristalle enthalten.

Über das Bildungsalter der meisten Minerale ist wenig bekannt. Radiometrische Datierungsmethoden sind wenig aussagekräftig, weil in den Kristallen eingeschlossene Fremdelemente sowohl aus dem Umgebungsgestein als auch von der rezenten Bodenoberfläche her stammen können. Die Bildung der meisten Minerale scheint heute jedoch abgeschlossen zu sein. Auf Calcitrasen lassen sich manchmal mehrere Generationen von Kristallen beobachten, die mit immer schlechterer Ausbildung eine mit der Zeit fortschreitende Abnahme der Lösungsmenge oder Kalk-Konzentration anzeigen. Eine absolute zeitliche Gliederung dieses Ablaufs ist aber nicht möglich. Auch ist unbekannt, wie schnell ein Calcitkristall eine bestimmte Größe erreicht. Die Spekulationen reichen von mehreren 1000 bis zu einigen Millionen Jahren für die Entstehung eines wenige cm großen Kristalls. Für Höhlen in Südwestdeutschland konnte ermittelt werden, dass zumindest die größeren Spelaeotheme während des nacheiszeitlichen Klimaoptimums vor ca. 7500 Jahren bereits einen Großteil ihrer heutigen Größe erwarben, nach dieser relativ feuchten Zeit also nur noch in geringem Umfang weiterwuchsen. Makkaroni-Stalaktiten mit frischen Sinterschichten belegen jedoch, dass die Tropfsteinbildung nach wie vor in geringem Maß weitergeht. In einem offensichtlich in eine Doline entwässernden Kluftsystem im mo3, das bis zur Freilegung wohl immer noch teilweise wasserführend war, konnte ich beobachten, dass aragonitische Bildungen von calcitischen überkrustet waren und dort, wo sie freilagen, bereits einen stark verwitterten Eindruck machten. Für aragonitische Speläotheme ist also möglicherweise ein höheres Bildungsalter unter anderen klimatischen Bedingungen als für die calcitischen anzunehmen.

Daneben gibt es noch solche Minerallagerstätten, deren Bildung mit der Entstehung des Ausgangsgesteins einherging oder ihr zumindest zeitlich rasch nachfolgte, wie z. B. die Bleiglanzbank im Mittleren Keuper. Die in dieser Bank enthaltenen Bleiglanzkristalle wurden frühdiagenetisch gebildet. Synsedimentär gebildete Minerale lassen meist Rückschlüsse auf die damaligen Faziesbedingungen zu. Ein Beispiel sind in dieser Hinsicht die synsedimentären Quarz-Doppelender aus den obertriassischen Rotsedimenten der Provinz Murcia/Spanien: Die Ausbildung als Doppelender zeigt, dass das Sediment während der Kristallbildung noch unverfestigt war und ein Wachstum in alle bevozugten Richtungen erlaubte. Die Größe der Kristalle (bis zu 1 cm) lässt auf ein hohes umgesetztes Wasservolumen schließen. Zusammen mit dem Rotsedimentcharakter des Gesteins lässt sich so auf eine Sabkhaebene mit starkem Wasserzufluss vom Hinterland, aber auch extrem hoher Verdunstung schließen. Erze wie Pyrit, Bleiglanz oder Malachit sind meist Indikatoren für organikreiche Sedimente aus anoxischen Faziesbereichen.

Allgemein dominieren im Muschelkalk Minerale, die aus autochthonen Gesteinsbestandteilen gebildet wurden, z. B. Gips (der in geringen Mengen im Muschelkalk vorhanden ist und vielerorts auch aus dem überlagernden Gipskeuper in Lösung vertikal nach unten verlagert wurde), Calcit (die allgegenwärtige Abscheidungsform mit Kalk übersättigter Wässer), Aragonit (hauptsächlich in humiden subaerischen Bildungsräumen wie Höhlen und großen Klüften) und Dolomit (in kleineren Aggregaten und tafeligen Einzelkristallen). Gut ausgebildete Kristalle finden sich nur als Auskleidung der Innenwand von Hohlräumen, also z. B. in den Luftkammern von Cephalopodengehäusen, in den von ausgewaschenen Gipsknollen hinterlassenen Hohlräumen (Gipsresiduen) oder im großen Maßstab auf Klüften und Spalten.

Im Keuper finden sich hauptsächlich Calcit, Gips und Pyrit/Markasit. Während Calcitkristalle eher an karbonatische Bänke gebunden sind, kommt Pyrit in Tonschiefern und dunklen, tonigen Sandsteinen vor. Gips findet sich vor allem im Lettenkeuper und natürlich gesteinsbildend im Gipskeuper. Meist tritt er massig bis spätig, in Klüften und Schichtfugen auch als Fasergips auf. Man unterscheidet zwischen primärem und sekundärem Gips sowie Anhydrit. Der primäre Gips liegt noch so vor, wie er entstand, nämlich als Calciumsulfat mit 2 Einheiten Kristallwasser (CaSO4 * 2 H2O). Der sekundäre Gips wurde dagegen diagenetisch zuerst zum fast wasserfreien Anhydrit (CaSO4 * 1/2 H2O) überführt, bevor dieser durch erneuten Wasserzutritt (meist erst ab dem Quartär) wieder zum Sekundärgips aufquoll, wobei Gefügemerkmale zerstört wurden. Sekundärgips tritt meist faserartig als Ausfüllung von Klüften und Schichtfugen auf, während Primärgips eher derb, massig und verunreinigt erscheint. Die Volumenzunahme von Anhydrit zu Gips um ca. 60% bei Wasserzugabe erfolgt sehr schnell und kann innerhalb weniger Jahre zu sichtbaren oberflächlichen Auswirkungen führen. So müssen bei Straßen in den Gipskeuperlandschaften Baden-Württembergs regelmäßig die durch aufquellenden Anhydrit entstandenen Aufwölbungen der Fahrbahn abgefräst werden, und auch bei Tunnelbauten in Stuttgart bereitet das Quellen des Anhydrits seit Jahrzehnten Probleme. Auch durch Subrosion verursachen Gipsvorkommen (im Mittleren Muschelkalk zusätzlich auch noch Steinsalz) enorme Veränderungen an der Geländeroberfläche, wenn große Lösungshohlräume nach oben brechen und dies - wie im Fall von Bad Cannstatt, als am 15. 5. 2000 eine Doline an die Oberfläche durchbrach und einen Hinterhof verschluckte - auch noch in einer dichtbesiedelten Gegend passiert. Besondere Brisanz hat der Aspekt, dass solche Phänomene, mit denen quasi überall dort gerechnet werden muss, wo Mittlerer Muschelkalk oder Gipskeuper in nicht allzu großer Tiefe anstehen, bis vor kurzem nicht hinreichend berücksichtigt wurden, und auch wenig Einfluss auf die Planung und den Bau sicherheitsrelevanter Großanlagen hatten.

Wesentlich seltener ist Coelestin, ein Strontiumsulfat, das in feinen Nadeln vorkommt und vom ähnlichen Aragonit gut durch die wesentlich höhere Lichtbrechung zu unterscheiden ist.

Gelegentlich werden in Steinbrüchen im Muschelkalk Fließrinnensysteme oder ganze Höhlen beim Abbau angefahren. Schreitet der Abbau fort, d. h. werden sie nicht dauerhaft unter Schutz gestellt, bietet sich oft die Möglichkeit, schöne Belegstücke von Speläothemen (Höhlenbildungen) im Abraum zu sammeln. Die meisten Speläotheme bestehen ihrem Bildungsmilieu entsprechend aus Aragonit, angefangen von Kristallrasen aus nadelförmigem Aragonit bis hin zu massiven Stalaktiten (seltener Stalagmiten) mit radialstrahliger Innenstruktur. Viele sehr große Stalaktiten und die meisten Stalagmiten bestehen dagegen zumindest in ihrem Aussenbereich aus grobkristallinem Calcit. Die Calcitobjekte aus Höhlen bekommen nach dem Austrocknen oft Risse und eine matte Oberfläche und werden dann unansehnlich. Da große Klüfte relativ oft beim Abbau angefahren werden und dann auch sukzessive beseitigt werden, gibt es keinen Grund, bestehende geschützte oder gesperrte Höhlen zu plündern! Das Betreten - auch gerade im Abbau begriffener Höhlen - ist ohnehin keine gute Idee. Im Gegensatz zu den bekannten Schauhöhlen der Schwäbischen Alb ist das Gestein hier ungleich brüchiger und die Höhlenprofile sind nur von geringer Stabilität. Und mal ganz davon abgesehen, dass sich auch Fledermäuse ihren Schlaf verdient haben, bleibt wirklich nichts anderes übrig, als im herumliegenden Abraum nach Speläothemen zu suchen. Große, massive Klumpen aus Höhlenlehm können oft schöne Stücke enthalten, die aufgrund der Schutzschicht auch noch völlig unbeschädigt sind. Um den zähen Lehm abzulösen, sollte man das Stück erst mal vollständig austrocknen lassen (das kann Tage oder sogar Wochen dauern) und danach in mit Spülmittel versetztes warmes Wasser geben. Der Lehm löst sich nun von allein, man sollte auch nach Möglichkeit keine Bürste benutzen, solange man noch keine klare Vorstellung hat, was sich darin verbirgt. Eine Reinigung mit Ultraschall ist wegen der immer vorhandenen kleinen Risse in den Objekten nicht möglich. Nach dem Waschen sollten die Stücke möglichst langsam trocknen, um weitere Rissbildung zu minimieren. Speläotheme werden nach dem Trocknen oft trüb und unansehnlich, hier hilft auch keine Behandlung mit Lacken.

Generell kann gesagt werden, dass das Vorkommen von gut ausgebildeten Kristallen eines Minerals stark an aufschlussspezifische Faktoren wie Zugänglichkeit, Verwitterungsgrad, ehemalige Überdeckung, lokale Tektonik und Geografie, quartäre Landschaftsgeschichte, etc. gebunden ist, von denen sich viele permanent mit dem Abbaufortschritt in einem Steinbruch und damit der Verlagerung der Lokalität ändern. Kein Aufschluss kann daher generell als fundreich oder fundarm bezeichnet werden. Es lohnt sich, nicht immer im gleichen Steinbruch auf die Wiederholung bereits gemachter Funde zu warten, sondern verschiedenartige Mineralausbildungen an verschiedenen Standorten zu studieren.


Pyrit - FeS2

Oberer Muschelkalk (mo1), Zwingelhausen


Quarz - SiO2

Oberer Muschelkalk (mo2), Zwingelhausen

Quarz ist im Muschelkalk extrem selten. Die Entstehung dieser Milchquarzstufe hängt vermutlich mit dem Zusammentreffen zweier großer Störungssysteme im Aufschluss zusammen. Eindringende silikatische Lösungen aus den Keuper-Deckschichten schieden dann den Quarz auf der Störungsbrekzie ab.


Calcit - CaCO3

Unterer Keuper (ku1), Rielingshausen

Typische Ausbildung in relativ kleinen, meist gelb oder braun gefärbten Skalenoedern innerhalb eines durch Gipsauswaschung entstandenen Hohlraums.


Calcit - CaCO3

Oberer Muschelkalk (mo2), Ilsfeld

Calcit ist zwar im Muschelkalk sehr häufig, die Kristalle erreichen aber meist höchstens 1 cm Länge. Auch die Ausbildung von Zwillingen ist sehr selten zu beobachten, und wenn, dann sind es Parallelverwachsungen. Bei dem großen Kristall auf der abgebildeten Stufe handelt es sich dagegen um einen echten Basiszwilling. Der für den Muschelkalk sehr ungewöhnliche große Wuchs und die bereits angewitterte Oberfläche lassen erkennen, dass das Wachstum während einer Zeit mit besserer Wasservesorgung als heute erfolgte. Die Stufe stammt aus einer durch Evaporitsubrosion entstandenen Kluft in der Nähe des Neckartals.


Calcit ("Tonnenspat") - CaCO3

Oberer Muschelkalk (mo2), Héming

Der Tonnenspat erhält seinen Namen von den kurzen hexagonalen Prismen mit drei Kopfflächen, die den Kristallen das Aussehen einer kleinen Tonne oder eines Fasses verleihen. Tonnenspat findet sich nur in wenigen Lokalitäten, und ich habe in der Trias noch keine Kristalle größer als 2 mm gesehen.

(Maßstab: 0,5 cm)


Dolomit - CaMg(CO3)2

Oberer Muschelkalk (mo2), Héming

Dolomit ist zwar ein häufiges gesteinsbildendes Mineral, bildet jedoch nur selten makroskopisch erkennbare Einzelkristalle oder Aggregate.


Stalaktit

Grenze Oberer Muschelkalk (mo3)/Unterer Keuper (ku1)

Zur Bildung pilzförmiger Stalaktiten kommt es, wenn Makkaronis im Lauf ihres Wachstums eine gleichbleibende Wasseroberfläche erreichen. Die Kalkfällung erfolgt dann nicht mehr nur an der Spitze, sondern im gesamten Umkreis der in das Wasser getauchten Makkaronispitze. Da an der Wasseroberfläche die Lösungskonzentration durch Verdunstung und CO2-Abgabe besonders hoch ist, erfolgt das Wachstum bevorzugt entlang der Grenzfläche Wasser/Luft.


Handstück mit Stalaktiten

Grenze Oberer Muschelkalk (mo3)/Unterer Keuper (ku1)

(Maßstab: 5 cm)


Excentriques

Grenze Oberer Muschelkalk (mo3)/Unterer Keuper (ku1)

Die aus Aragonit bestehenden Excentriques gehören zu den schönsten, aber auch seltensten Höhlenbildungen. Warum sie teilweise entgegen der Erdanziehung nach allen Seiten und mitunter auch nach oben wachsen, ist bislang noch ungeklärt. Diskutiert werden starke, mit Aerosolen beladene Luftströmungen innerhalb der Höhlen oder die unterschiedliche Verdunstungsrate des Wassers außerhalb und innerhalb der hohlen Excentriques.


Aragonit - CaCO3

Grenze Oberer Muschelkalk (mo3)/Unterer Keuper (ku1)

Rasen aus kleinen, nadelförmigen Aragonitkristallen werden nur in größeren Klüften und Höhlen gefunden, die zumindest zeitweilig eine gleichbleibende Wasserführung aufweisen.


Stalagmit mit abgebrochenem Stalaktit

Unterer Keuper (ku1)

Dieser aus dem Schutt einer anderen Höhle geborgene Stalagmit zeigt deutlich die lokal sehr verschiedenen Entstehungsbedingungen von Speläothemen. Während die vorhergehenden Stücke alle aus einem noch bis vor kurzer Zeit wasserführenden Kluftsystem mit mächtiger Keuperüberdeckung stammen, stammt dieser Stalagmit aus einer Höhle, die sich nur wenige Meter unter der Geländeoberfläche befand und weitgehend inaktiv zu sein schien. Der Stalagmit weist einen schaligen Aufbau mit alternierenden Lagen von Kalksinter und eingeschwemmten Silt- und Tonpartikeln auf. Wahrscheinlich fand ein Wachstum nur während besonders niederschlagsreicher Perioden statt, im Rest der Zeit konnte sich Detritus auf dem Stalagmiten akkumulieren. Ob das Wachstumsmuster jahreszeitlich bedingt ist, ist mir noch unklar.

(Maßstab: 10 cm)


Coelestin - SrSO4

Unterer Keuper (ku1), Rielingshausen

Coelestin konnte ich bislang nur in wenigen Einzelfunden und nur an dieser Lokalität beobachten. Dies hängt möglicherweise aber auch mit der Verwechslungsgefahr mit Aragonit zusammen. Die Bildung erklärt sich in diesem Fall wohl aus der Ersetzung von Kalziumionen in Gips/Anhydrit (CaSO4) gegen Strontium, das einen sehr ähnlichen Ionenradius besitzt. Natürliches Strontium ist in nahezu allen Sedimenten zu finden, reichert sich dort aber nur selten zu makroskopisch erkennbaren Mineralverbindungen an.

Coelestin lässt sich von Aragonit gut durch den höheren Lichtbrechungsindex unterscheiden - es glänzt stärker.

(Maßstab: 0,5 cm)


Gips - CaSO4 * 2 H2O

Unterer Keuper (ku1), Wilhelmsglück

Hier handelt es sich um Sekundärgips. Die Lösung wurde durch einen langen Sickerweg von Verunreinigungen befreit und erlaubte so die Ausbildung einiger klarer Kristalle.


Quarz-Doppelender - SiO2

Obere Trias, Sierra de la Pila, Provinz Murcia (ES)

Doppelender konnten sich nur synsedimentär entwickeln, nach der Diagenese hätte das verhärtete Sedimentgestein kein ungestörtes Kristallwachstum mehr erlaubt. Dies lässt als Bildungsort auf eine große, abflusslose Senke (Sabkha) schließen, der einerseits durch gelegentliche Starkregen eine so große Menge an mit gelöstem Quarz angereichertem Abflusswasser zulief, dass die Konzentration der Lösung ein rasches Kristallwachstum erlaubte, andererseits muss die Verdunstungsrate im Wüstenklima so hoch gewesen sein, dass der Kapillarwasserstrom immer für einen ausreichend raschen Lösungstransport sorgte.


Maßstab, soweit nicht anders angegeben: 1 cm