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Referat Curdin Cantieni, 29.05.2010
Petrographie in der Kiesgrube
Was sind das für bunte Steine? Wie sind sie entstanden?
Anmerkung:
Ma = Millionen Jahre
Besonders augenfällig in der Kiesgrube Maladers sind die einzelnen bunten Steine, in erster
Linie grüne und rote.
Radiolarit
Abbildung 1: Radiolarit in der Kiesgrube Maladers
Radiolarit hat oft eine feine Oberfläche und ist sehr hart. Die Vorsilbe „Radio-„ weist darauf
hin, dass das Gestein etwas mit Strahlen zu tun haben muss. Radiolarien, oder eben auch
„Strahlentierchen“ genannt, sind winzige (0.05-0.5 mm) Tiefseekreaturen mit einem strahlenförmigen Skelett.
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Abbildung 2: Radiolarie unter dem Mikroskop
Speziell am Radiolarienskelett ist, dass es aus “Quarz“ (SiO2 = Siliziumdioxid) besteht. Das
bedeutet, dass das Skelett sehr hart ist (7 auf einer Skala von 10
härter als die Klinge
eines Schweizer Taschenmessers!). Viele andere Meerestiere (Korallen, Muscheln) bilden
hingegen Kalkschalen.
Exkurs Tiefseechemie
In der Tiefsee ist das Wasser generell kalt und steht durch die überlagernde Wassersäule
unter hohem Druck. Unter solchen Bedingungen ist das Wasser bezüglich Kalks „untersättigt“, man spricht auch von einer aggressiven Wasserchemie. Ab einer gewissen Tiefe ist
das Wasser so aggressiv, dass Kalkteilchen wie z. B. Muschelbruchstücke oder Kalkskelette
nicht mehr bestehen können, weil sie durch das aggressive Wasser aufgelöst werden.
Dieser Tiefenhorizont heisst „Karbonatkompensationstiefe“ und schwankt zwischen 3.5 und
5 km Meerestiefe. Darunter können keine Kalkskelette oder Muschelschalen aus Kalk
abgelagert werden. Was liegen bleibt, sind Radiolarienskelette. Aus den Skeletten bildet sich
am Ozeanboden mit der Zeit ein Radiolarienschlamm, welcher sich unter dem Druck der aufliegenden Ablagerungen langsam zu Radiolarit umzuwandeln beginnt.
Ur-Meer, Kontinentalbewegungen
Ablagerungsprozesse im Meer sind ein wichtiges Thema bei der Entstehung der Alpengesteine. Im Erdmittelalter (grob vor 200 bis 50 Ma) bestand das Ur-Meer der Alpen, in
welchem viele der Alpengesteine entstanden sind. Dieses Ur-Meer wird Tethys-Ozean genannt. Der Name stammt aus der griechischen Mythologie. Tethys war eine Titanin, Tochter
des Uranos und der Gaia, Gattin des Okeanos, Grossmutter der Thetis und somit
Urgrossmutter des Achilles!
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Der Tethys-Ozean begann sich während dem Auseinanderbrechen eines Grosskontinentes
namens Pangäa zu öffnen. Zuerst wurde der Kontinent gedehnt. Ein vergleichbares,
heutiges Beispiel stellt der Rheingraben zwischen dem Schwarzwald und den Vogesen dar.
Mit zunehmender Dehnung und Absenkung des ausgedünnten Kontinents entstand ein
Flachmeer (Trias-Zeit vor ca. 200 Ma, erster Abschnitt im Erdmittelalter, Abbildung 4, 1. Zeile). Gesteine aus dieser Zeit stellen somit typische Flachmeer-Ablagerungen dar (Salze,
Gips etc.). Es folgte die allmähliche Öffnung, zuerst eines Grabens (à la Rotes Meer), dann
eines grossen, tiefen Ozeans (etwa so gross wie das Mittelmeer). In den tiefsten Bereichen
wurde Radiolarit abgelagert.
Die Öffnung des Südatlantiks vor ca. 125 Ma (Jura-Zeit) führte zu einer Trendwende in
Sachen Kontinentalbewegungen. Ur-Afrika begann sich langsam gegen Ur-Europa zu drehen, die allmähliche Schliessung der Tethys begann. Im Norden und Süden standen sich
zwei Kontinentalmassen gegenüber, welche nun langsam aufeinander zudrifteten (einige cm
pro Jahr). Dabei tauchte der schwerere Ozeanboden allmählich unter Ur-Afrika ab (Abbildung 4, 3. Zeile).
Serpentinit
Abbildung 3: Serpentinit in der Kiesgrube Maladers
Der abgetauchte (oder wie Geologen sagen: subduzierte) Ozeanboden brachte so Wasser in
den Erdmantel, welches chemisch mit den Mantelgesteinen reagierte. Es entstand Serpentinit, ein relativ weiches Grüngestein. Früher wurde Serpentinit oft technisch als Asbest
genutzt, heute v. a. als Kunstbaustein, z. B. am Credit Suisse-Hauptsitz in Zürich. In der
Schweiz beschränken sich natürliche Serpentinit-Vorkommen auf die Zonen von TotalpArosa-Oberhalbstein und Zermatt-Saas Fee.
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Abbildung 4: Abriss der Entstehung der Alpen im Querschnitt
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Gebirgsbildung
Dort, wo der Ozeanboden unter einen Kontinent gedrückt wird, wirken enorme Scherkräfte.
Geologen nennen diesen Bereich Subduktionszone. Das jüngste Chile-Erbeben oder auch
dasjenige, welches am Stephanstag 2004 vor der thailändischen Küste den Tsunami ausgelöst hatte, entstanden an einer solchen Subduktionszone.
Meeresablagerungen (also z. B. Radiolarit) werden durch die dort wirkenden Scherkräfte
vom Ozeanboden getrennt und übereinander gestapelt. Darin enthalten sind auch einige
Bruchstücke von „verwässertem Mantelgestein“, also Serpentinit.
Gegen Ende der Kreidezeit (vor rund 60 bis 90 Ma) war der ganze Ozeanboden
„verschluckt“, der Tethys Ozean wurde geschlossen. Es folgte die Kollision von Ur-Europa
mit Ur-Afrika. Die beiden Landmassen begannen sich ineinander zu verkeilen, was zu Hebung und der eigentlichen Gebirgsbildung führte (Abbildung 4, Zeilen 3, 4 und 5).
Verrucano
Abbildung 5: Verrucano in der Kiesgrube Maladers
In die alpine Gebirgsbildung wurden z. T. auch Gesteine einbezogen, welche vor der Abwicklung in Abbildung 4 entstanden waren. Ein solches Beispiel ist der Verrucano des ehemaligen Nordkontinents (Ur-Europa). Dieser Verrucano besteht oft aus gerundeten Quarzkörnern. Er wird daher als Flusssediment interpretiert, welches vor dem Erdmittelalter im
Bereich von Ur-Europa abgelagert worden war (Alter: 230 - 320 Ma, zeitlich also vor
Abbildung 4). Da er während der Abwicklung von Abbildung 4 Teil von Ur-Europa war, wurde
der Verrucano erst relativ spät von der Gebirgsbildung erfasst, nämlich erst dann, als sich
Nord- und Südkontinent zu verkeilen begannen.
Obwohl auf den geologischen Karten der Region kein anstehender Verrucano-Fels zu finden
ist, kommen in der Kiesgrube Maladers einzelne Verrucano-Komponenten vor. Dies ist
darauf zurückzuführen, dass das vordere Schanfigg während der letzten Eiszeit lange unter
dem Einfluss des Rheingletschers stand, welcher die Verrucano-Komponenten aus der Surselva „mitbrachte“ (siehe Referat Peter Oberholzer).
CC, 20.5.2010
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