Zusammenfassung
Dieser Earthcache führt euch auf den Gipfel des Ohrbergs (oberhalb von Schelingen Vogtsburg im Kaiserstuhl). Der aufgelassene Steinbruch V erschließt ein besonderes seltenes magmatisches Gestein - Karbonatit.
Es gibt weltweit nur sehr wenige Lokalitäten, in denen Karbonatit zu finden ist, dementsprechend selten ist dieses Gestein. Intrusive, mittel- bis grobkörnige Karbonatite werden Sövite genannt.
Mit diesem Earthcache werdet ihr es erkunden, etwas über dessen Ursprung erfahren und die verschiedenen Strukturen und Mineralien in ihm beobachten.
Der Sövit am Ohrberg bei Schelingen besitzt eine magmatische Schichtung und zeigt sehr schöne Fließstrukturen. Dabei handelt es sich um mineralreiche Lagen aus Calcit, Magnetit und Phlogopit.
Das Vorkommen ist durch seine Koppit-Führung einzigartig. Die kleinen oft rotbraunen Kristalle, können hier nur mit einer Mineralienlupe entdeckt werden.
Eure Aufgaben
Begebt euch zum ebbitroll etwa in der Mitte der Steinbruchwand (siehe Abbildung 1) und schaut euch dort die Gesteinsoberfläche genau an.
(1) Betrachtet die Mineralkörner sowie die farbliche Veränderung der Lagen. Wenn ihr dies mit den Informationen aus dem Listing vergleicht, welche Rückschlüsse könnt ihr, bezogen auf die Entstehung des Gesteins, daraus ziehen?
(2) Streicht nun mit einem Magneten leicht über die Gesteinsoberfläche senkrecht zu den mineralischen Lagen. Was könnt ihr dabei beobachten?
(optional) Falls ihr möchtet, könnt ihr noch ein Bild von euch selbst und/oder eurem GPS mit der Steinbruchwand im Hintergrund machen und es zusammen mit eurem Log hochladen.
Bitte sendet eure Antwort per E-Mail an uns und logged diesen EarthCache. Falls es ein Problem mit eurer Antwort geben sollte, so melden wir uns, um es zu lösen.
Naturschutzgebiet und Geotop
Der Ohrberg bei Schelingen ist als Naturschutzgebiet (NSG) zur Erhaltung und Entwicklung von Lebensstätten, Biotopen und Lebensgemeinschaften bestimmter wild lebender Tier- und Pflanzenarten - wegen ihrer Seltenheit, besonderen Eigenart und Schönheit, ausgewiesen.
Um ihren Beststand zu erhalten, sind die Hinweise auf der Vorort aufgestellten NSG-Infotafel zu beachten.
Die alten Steinbrüche am Ohrberg bei Schelingen, sind aufgrund ihrer Besonderheit und Einzigartigkeit an vulkanischen Gesteinen und Mineralien international bedeutsame geologische Aufschlüsse sowie ihrer artenreichen Gesellschaften seltener zum Teil vom Aussterben bedrohter Pflanzen- und Tierarten, als Geotop ausgewiesen.
Auch der alte Steinbruch V auf dem Gipfel des Ohrbergs (Geotop-Nummer 522) befindet sich im Naturschutzgebiet. Das Innere des Steinbruchs sollte nur entlang des schmalen Pfads betreten werden.
Direkt am oberen Rand des Steinbruchs, blühen im Frühjahr Küchenschellen und am Wiesenhang zahlreiche Schlüsselblumen. Deshalb sollten auch die Wiesenhänge nicht betreten werden. Im mittleren Bereich der Steinbruchwand könnt ihr das Karbonatit-Gestein betrachten. Die Strukturen sind dort sehr gut aufgeschlossen.
Bitte nehmt keine Veränderungen am Steinbruch vor. Das Klopfen nach Mineralien an den Felswänden sollte unterlassen werden!
Abbildung 1 : Karbonatit (Sövit) am Ohrberg, Steinbruch V.
Vorkommen und Entstehung
Karbonatite sind seltene vulkanische Gesteine, die auf magmatische Schmelzen aus dem Erdmantel zurückgehen.
Diese drangen aus tiefreichenden intrakontinentalen Bruchzonen auf; der Oberrheingraben stellt eine solche bedeutende Bruchzone dar.
Der Karbonatit im vulkanischen Zentrum des Kaiserstuhls ist das weitaus größte oberflächennahe Vorkommen seiner Art in Europa. [1]
Wie können sich eigentlich aus einer aufsteigenden magmatischen Schmelze unterschiedliche Gesteine bilden?
Beim Aufstieg einer ursprünglichen magmatischen Schmelze aus dem Erdmantel, bilden sich die ersten Kristalle. Aus der (Rest)schmelze, die wiederum über eine ganz bestimmte Zusammensetzung und physikalischer Eigenschaften verfügt, kristallisieren weitere Minerale aus.
Der Vorgang wird magmatische Differentiation genannt. Dabei kommt es zu einer sogenannten fraktionierten Kristallisation in der magmatischen Schmelze.
Während der magmatischen Differentiation wird ein aus dem Erdmantel aufsteigendes Magma (ursprünglicher chemischer Zusammensetzung und physikalischer Eigenschaften) in verschieden Teilmagmen umgewandelt.
Eine karbonatitische Schmelze, die durch magmatische Differenziationsprozesse von einer ursprünglichen, silikatreichen Schmelze abgesondert wurde, ist nicht mehr mischbar und steigt als eigenständiger Intrusivkörper auf.
So können aus einer magmatischen Schmelze unterschiedliche vulkanische Gesteine entstehen. Grundlegender Motor hinter diesem Prozess ist die Entgasung (also das Entweichen leichtflüchtiger Elemente unter Druckentlastung) sowie die Abkühlung der magmatischen Schmelze. [3]
Welche Minerale finden sich in dem Gestein am Ohrberg?
Mineralbestand
Als Karbonatite werden magmatische Gesteine bezeichnet, die an Siliciumdioxid (SiO2) untersättigt sind und einen Anteil an Karbonat-Mineralen von mehr als 50 Volumen % haben. Intrusive, mittel- bis grobkörnige Karbonatite werden Sövite genannt.
Von wirtschaftlichem Interesse sind sie u.a. auch wegen ihres Gehalts an seltenen Metallen wie Niob (Nb) und Seltenen Erden, wie beispielsweise Cer (Ce).
Der Karbonatit des Kaiserstuhls besteht überwiegend aus Calcit (Ca[CO3]), etwa 90 Volumen %.
Der mittel- bis grobkörnige Sövit am Ohrberg bei Schelingen zeigt cm-große, weiße bis hellgelblich braune, glänzende Calcit-Kristalle.
Als häufigstes Erzmineral tritt Magnetit (Fe3O4) und Magnesioferrit (MgFe32O4) auf, ein selten vorkommendes Mineral aus der Gruppe der Spinelle.
Abbildung 2 : (Ausschnittbreite 10 cm) Mittel- bis grobkörniger Karbonatit (Sövit), Nahaufnahme einer frischen Bruchfläche mit cm-großen, weißen bis hellgelblich braunen, glänzenden Calcit-Kristallen (schwarzes Dreieck), Nestern von metallisch glänzendem Magnetit oder Magnesioferrit und dunkle Glimmerminerale (grünes Dreieck), Karbonatit (Schelingen, Ohrberg, Steinbruch V); die kleinen oft rotbraunen Kristalle an Koppit, können hier nur mit einer Mineralienlupe entdeckt werden.
Im Sövit am Ohrberg bildeten sich Nestern von metallisch glänzenden Kristallen von Magnetit und Magnesioferrit (schwarze Oktaeder mit bis zu 3 mm Kantenlänge) - insbesondere in den weißen grobkörnigen Bereichen von Calcit.
Phlogopit ist ein zu den Glimmern gehörendes Kalium-Magnesium-Alumosilikat. Es kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit der Zusammensetzung KMg3[(F,OH)2|AlSi3O10]. Im Gestein finden sich meist tafelige bis prismatische Kristalle, eingewachsen in Calcit. Der Phlogopit zeigt ein pseudo-hexagonales Kristallwachstum, aber auch plattige, schuppige Kristalle von meist gelblicher bis rotbrauner Farbe.
Weitere Minerale im Sövit am Ohrberg sind Cer-haltiger Apatit und Koppit. [1]
Abbildung 3 : (Ausschnittbreite 20 cm) Karbonatit (Sövit), Aufnahme einer frischen Bruchfläche mit hellem Calcit (schwarzes Dreieck), mit hellbraunem Phlogopit, ein kalium-magnesiumreicher Glimmer (weißes Dreieck) und Magnetit (grünes Dreieck), in einzelnen Lagen angeordnet, Karbonatit (Schelingen, Ohrberg, Steinbruch V).
Abbildung 4 : (Ausschnittbreite 2 cm) Karbonatit (Sövit), mikroskopische Aufnahme mit Calcit (schwarzes Dreieck); auffällig ist ein schwarzes, mattes Mineral mit oktaedrischer Kristallform, bei dem es sich um Magnetit handelt (grünes Dreieck). [6]
Und welches Mineral macht dieses Gestein so besonders?
Koppit
Das Vorkommen am Ohrberg bei Schelingen ist durch seine Koppit-Führung bekannt geworden. Koppit ist ein Cer-haltiger Pyrochlor der Zusammensetzung (Ca,Ce)2(Nb,Fe)2O6(OH,F,O).
Koppit kristallisiert im kubischen Kristallsystem. Die für dieses Mineral charakteristischen, oft rotbraun glänzenden Kristalle (Oktaeder von etwa 1 mm Kantenlänge), können mit einer Mineralienlupe entdeckt werden (siehe Abbildungen 5 und 6).
Abbildung 5 : (Ausschnittbreite 0,7 cm) Karbonatit (Sövit), mikroskopische Aufnahme (Ausschnitt aus Abbildung 4) mit kleinen, rotbraunen Kristallen von Koppit, kubisch, Oktaeder (weißes Dreieck) und metallisch schwarz glänzendem Magnesioferrit, kubisch, Oktaeder (schwarzes Dreieck). [6]
Abbildung 6 : (Ausschnittbreite 0,35 cm) Karbonatit (Sövit), mikroskopische Aufnahme mit Calcit (schwarzes Dreieck), metallisch schwarz glänzendem Magnesioferrit (grünes Dreieck) und einem kleinen, rotbraunen Kristall von Koppit (weißes Dreieck). [6]
Der am Ohrberg aufgeschlossene Koppit-führende Karbonatit ist aus geologischer Sicht sehr interessant, da er Einblicke in die petrologischen Prozesse und die geologische Geschichte der Region ermöglicht. [4]
Die vielen weltweit bekannten fossilen Vorkommen von Karbonatit sind wichtige Lagerstätten für Metalle der Seltenen Erden - wie etwa Lanthan, Cer, und Neodym. Diese werden in vielen Schlüsseltechnologien eingesetzt, unter anderem in Smartphones, Plasma- und LCD-Bildschirmen, in der medizinisch-diagnostischen Radiologie oder in Generatoren von Windkraftanlagen und in Elektromotoren. [5]
Quellen und weiterführende Literatur
[1] LGRBwissen - Kaiserstühler Vulkanite, Karbonatit, Freiburg i. Br. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg)
[2] Wimmenauer, Wolfgang (2003). Erläuterungen zum Blatt Kaiserstuhl 1 : 25 000. – 5. Auflage, Freiburg i. Br. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg)
[3] Vulkane.Net - Magazin über Vulkane, Vulkanausbrüche und Vulkanologie
[4] Niob-Bergbau Kaiserstuhl GmbH Schelingen, Landesarchiv Baden-Württemberg, Abt. Staatsarchiv Freiburg, C 38/1 Nr. 649
[5] Klemme, Stephan & Berndt, Jasper (2022). Entstehung von Karbonatiten entschlüsselt, Institut für Mineralogie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
[6] Manduar, mit freundlicher Genehmigung
sowie eigene Beobachtungen, Abbildungen