Geologischer Lehrpfad
Gesteine sind Zeugen der Erdgeschichte. Vor Millionen von Jahren entstanden, lassen sich mit ihrer Hilfe Umweltbedingungen wie das Klima oder die Tier- und Pflanzenvielfalt der Vergangenheit rekonstruieren. Sie beeinflussen aber auch das heutige Leben der Menschen auf der Erde. Sie sind wichtige Baumaterialien, enthalten wertvolle Rohstoffe und sind entscheidend für die Bildung und Fruchtbarkeit des Bodens und somit für unsere Ernährung. Auch bei der Wasserversorgung spielen geologische Faktoren eine große Rolle.
Zum Einstieg führt eine Tafel am Beginn des Lehrpfads ins Thema Geologie ein und erklärt anschaulich den Kreislauf der Gesteine. In der Allee der Gesteine können Besucher*innen die Geologie Hessens in den unterschiedlichen erdgeschichtlichen Epochen nachvollziehen. Außerdem stellen wir einige „berühmte“ hessische Gesteine vor. Am Ende des Lehrpfads finden sich weiterführende Informationen zur Geologie Hessens, zur Geologie unseres Museums und zu den Zusammenhängen zwischen Gesteinen, Boden und dem Leben der Menschen in unterschiedlichen Regionen Hessens.
Vertiefende Informationen zu den Gesteinen des Lehrpfads finden Sie hier:
Entstehung:
Basalt ist ein hartes, dunkles, oft schwarzes Gestein mit einheitlichem Aussehen. Es ist das häufigste vulkanische Gestein und entsteht, wenn Lava an der Erdoberfläche oder in Ozeanen am Meeresboden schnell erkaltet. Die Hauptbestandteile sind eisen- und magnesiumreiche Silikate aber auch Feldspat und Olivin.
Vorkommen:
Aufgrund seiner geologischen Entstehungsgeschichte verfügt der Vogelsberg über das größte Basaltvorkommen in Hessen. Während der Tertiärzeit vor ca. 17 Mio. Jahren wurde das Gebiet großflächig mit mächtigen Lavadecken überzogen. Kleinere Vulkangebiete mit Basaltsteinbrüchen finden sich auch im Westerwald, in der Rhön und im Knüllgebirge.
Nutzung:
Basalt wird aufgrund seiner Häufigkeit überwiegend als Brechgut für den Straßen- und Betonbau eingesetzt. Auch als Gleisschotter findet er Verwendung. In der Nähe von Basaltvorkommen wurden auch Häuser aus diesem vulkanischen Gestein errichtet, was diesen Dörfern ein dunkles Erscheinungsbild gibt. Basalt ist häufig Muttergestein für Kupfererze, Eisenerze und Saphire. Basaltlava bringt aus der Tiefe sehr viele Nährstoffe mit. Nach der Verwitterung bilden sich daher sehr fruchtbare Böden in den Basaltgebieten.
Basalt wurde auch für die Sanierung des Kölner Doms verwendet.
Entstehung und Beschaffenheit:
Diorit gehört zu den magmatischen Tiefengesteinen (Plutonite). Er ist eng mit Granit verwandt, besitzt aber eine andere Zusammensetzung. Die Hauptminerale sind Plagioklas, grünschwarze Hornblende und Biotit. Quarz und Kalifeldspat sind meist nur als Nebenminerale beteiligt. Diorit entsteht durch sehr langsame Abkühlung und kommen oft am Rand großer granitischer Gesteinskörper vor.
Vorkommen:
Der südwestliche Odenwald besteht zu weiten Teilen aus unterschiedlichen Dioriten. Besonders eindrucksvoll ist das Vorkommen im „Felsenmeer“ bei Lauterbach.
Nutzung:
Diorite werden meist als Baustoffe genutzt. Im hessischen Odenwald wurden sie in größeren Steinbrüchen für den Straßenbau als Schotter- oder Pflasterstein oder als Betonzuschlag abgebaut. Dunkler Diorit findet auch als Dekorstein Verwendung. Schon die Römer haben das Gestein als Rohstoff für die Säulen ihrer Bauten bearbeitet.
Diorit wird auch als schwarzer Granit bezeichnet, obwohl es sich nicht um echten Granit handelt.
Entstehung:
Gips ist sowohl ein in der Natur vorkommendes Mineral als auch ein chemisches Sedimentgestein. Es besteht aus Calciumsulfat und gehört zu den Eindampfungsgesteinen (Evaporite). Diese entstehen beispielsweise, wenn Meeresbecken durch Verdunstung langsam austrocknen und die im Wasser gelösten Minerale auskristallisieren (Ausfällung). Gipsstein kann je nach Beimengung unterschiedlicher anderer Minerale in grauer, weißer oder auch roter Färbung vorkommen.
Vorkommen:
Die größten Vorkommen in Deutschland entstanden während des Zechsteins im sogenannten Zechsteinmeer vor ca. 257 Mio. Jahren. Weitere Gipsvorkommen stammen aus dem oberen Buntsandstein, aus dem mittleren Muschelkalk und dem Keuper. Die wichtigsten Vorkommen dieses Gesteins liegen in Hessen im Raum Witzenhausen-Eschwege, Alheim und Sontra.
Nutzung:
Gips wird nicht nur in der Bauindustrie als Baustoff, sondern auch in der Lebensmittelindustrie, in der Medizin, in der Zahnmedizin und bei der Erstellung von Formen in der Kunst verwendet.
Auch Alabaster gehört zu den Gipsgesteinen.
Entstehung:
Gneis ist ein Umwandlungsgestein (metamorphes Gestein), welches sich bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck innerhalb der Erdkruste aus sedimentären oder magmatischen Gesteinen bildet.
Genau wie Granit, besteht Gneis hauptsächlich aus Feldspat, Quarz und Glimmer. Die Minerale sind aber in Lagen, Bändern und Schlieren angeordnet. Quarz-Augen und -Nester machen ihn oft grobkörnig und lassen keine glatten Oberflächen entstehen. Gneise sind meist grau, können aber auch rosa, bräunlich oder grünlich gefärbt sein.
Gneise bilden den Kern von Gebirgsketten und stellen mitunter die ältesten Gesteinsformationen der Erde. Sie kommen als Tiefengesteine nur dann an die Oberfläche, wenn entweder das Gestein über ihnen abgetragen wird oder sie durch Bewegung der Erdplatten im Zuge von Gebirgsbildungsprozessen an die Oberfläche gehoben werden.
Vorkommen:
In Hessen treten Gneise hauptsächlich im kristallinen Odenwald sowie im kristallinen Spessart auf. Das größte Vorkommen ist im Böllsteiner Odenwald zu finden.
Nutzung:
Gneis ist seit Jahrhunderten ein begehrter Naturstein und wurde aufgrund seiner Härte und Witterungsbeständigkeit für den Wege- und Häuserbau verwendet. Neuerdings finden vor allem die farbig ausgebildeten Gneise als Dekorstein für Küchenarbeitsplatten oder Badezimmervertäfelungen Verwendung.
Der Name „Gneis“ ist eine alte Bergmannsbezeichnung und beschreibt das Funkeln und Schimmern des Gesteins.
Entstehung:
Der Name Granit leitet sich vom lateinischen Wort “granum” für Korn ab. Granite sind grobkristalline, massige Gesteine. Sie sind weiß, hellgrau, rosa, gelblich oder grünlich. Die Hauptbestandteile des Granits sind Feldspat, Quarz und Glimmer.
Granite entstehen durch das sehr langsame Erstarren von Magma innerhalb der Erdkruste, meistens in einer Tiefe von mehr als 2 km unter der Erdoberfläche. Sie gehören deshalb zu den Tiefengesteinen (Plutoniten). Je länger die Aushärtung und Kristallisation dauert, desto größer sind die sichtbaren Mineralkörner im Gestein.
Fast alle Granite in Deutschland sind im Karbon vor ca. 360 – 300 Mio. Jahren entstanden.
Vorkommen:
Granite kommen in Hessen vor allem im kristallinen Odenwald vor.
Nutzung:
Aufgrund seiner Härte und Beständigkeit wird Granit schon seit der Römerzeit in Steinbrüchen abgebaut (z.B. Felsenmeer im Odenwald). Neben seinen dekorativen Mustern machen ihn auch seine Schleif- und Polierbarkeit zum zeitlosen Baustein. So werden auch heute noch moderne Gebäudefassaden gerne mit Granit verkleidet. Auch für Wandverkleidungen oder Küchenarbeitsplatten findet er Verwendung. In der Bildhauerei stellen Granite beliebte Rohlinge dar.
Sprichwort: Auf Granit beißen, als Ausdruck für Aussichtslosigkeit, Widerstände können nicht überwunden werden.
Entstehung:
Viele Kalksteine gehören zu den biogenen Sedimentgesteinen, die hauptsächlich aus Kalzit oder anderen Karbonaten bestehen. Die größten Kalksteinvorkommen der Erde entstanden auf dem Grund von Ozeanen. Dort lagerten sich die kalkhaltigen Reste von abgestorbenen Algen, Schnecken, Muscheln und Seeigeln ab und wurden durch hohen Druck in Gestein umgewandelt.
Doch längst nicht alle Kalksteine haben einen biologischen Ursprung. Manche entstanden auch aus im Wasser gelösten Mineralen, die sich dann wieder verfestigt haben (chemische Sedimentgesteine).
Kalksteine haben eine geringe Härte und verwittern rasch unter Wassereinfluss. Regen oder fließendes Wasser führen zu weichen Rundungen und Vertiefungen (Verkarstungen). Dabei können sich ganze Landschaften und riesige, unterirdische Höhlen formen.
Nutzung:
Kalksteine sind in ihrer Entstehung, ihren Eigenschaften und in ihren Nutzungsformen sehr variabel. Sie sind leicht zu bearbeitende Naturwerksteine und in der Industrie stellen sie zum Beispiel wichtige Rohstoffe für die Herstellung von Beton, Zement oder Glas dar. In der Landwirtschaft werden sie als Düngemittel oder zur Regulierung des pH-Werts im Boden eingesetzt.
Unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen entsteht aus Kalkstein edler Marmor.
Entstehung und Beschaffenheit:
Konglomerate sind grobkörnige Sedimentgesteine, die aus Geröllmaterial (> 2mm) in einer feinkörnigen Gesteinsmasse bestehen. Durch die Reibung der Gerölle beim Transport in Flüssen und Meeren, aber auch durch den Einfluss von Wellenbewegungen und Brandungen nach der Ablagerung, ist ihre Form abgerundet. Die grobkörnigen Komponenten und die feinkörnige Grundmasse sind oft mit dem Bindemittel Kalzit zu einem festen, uneinheitlichen Sedimentgestein verkittet. Die Kiese können von vielen unterschiedlichen oder nur von einem einzigen Gesteinstyp stammen. Es gibt Konglomerate in verschiedenen Verfestigungsstufen. Unverfestigte Konglomerate sind geologisch oft junge Bildungen, während stark verfestige Konglomerate meist erheblich älter sind.
Vorkommen:
Konglomerate kommen meist dort vor, wo auch Sandstein zu finden ist. Sie sind aber deutlich seltener. Konglomerate aus Vulkaniten kommen nur punktuell vor. Häufig findet man sie in ehemaligen Meeresrandlagen und ausgedehnten Flusssystemen.
Nutzung:
Dank ihrer abwechslungsreichen Muster werden Konglomerate als dekorative Natursteine für Wandverkleidungen, als Bausteine oder für Boden- und Arbeitsplatten verwendet. Bearbeiten lassen sich allerdings nur stark verfestigte Konglomerate, da die Gesteine bei weicherem Bindemittel leicht auseinanderbrechen.
Konglomerate wurden früher auch ,,Wurststeine” gennant, da sie an das Aussehen von Blutwurst erinnern.
Entstehung:
Pikrit ist ein vulkanisches Gestein, das in Hessen hauptsächlich im Unterkarbon entstand und eng mit den Basalten verwandt ist. Seine grüne Färbung erhält er durch den hohen Anteil an Olivin und Augit. Er weist außerdem einen hohen Chlorit-Gehalt auf.
Vorkommen:
Diese Gesteinsart kommt in Hessen überwiegend in der Dill-Mulde des Lahn-Dill-Gebiets vor und wird auch ‚hessischer Olivindiabas‘ genannt.
Nutzung:
Pikrite sind Hartgesteine, die sich nicht so leicht bearbeiten lassen. Aufgrund ihrer Seltenheit und schönen Muster und Formen werden sie dennoch gerne als Dekor- oder Grabsteine verwendet. Am häufigsten werden Pikrite für Skulpturen oder für Fundamente und Sockel in prachtvollen Bauten der Region verwendet. Im Zuge der Industrialisierung boten sich später mehr Möglichkeiten der maschinellen Bearbeitung, sodass eine Verwendung als Fassadenverkleidung und für Fensterbänke möglich wurde. Pikrite weisen eine sehr gute Witterungsbeständigkeit auf.
Besonders der sogenannte ‚Hessisch-Neugrün‘ aus Hirzenhain im Lahn-Dill-Gebiet wird wegen seines schönen Glanzes, seiner guten Polierbarkeit und seiner Frostsicherheit geschätzt.
Entstehung:
Quarzit bildet sich meist durch Umwandlung und starke Verfestigung von quarzreichem Sandstein. Er ist ein sehr hartes, meist helles, fein- bis mittelkörniges Gestein, dass zu mindestens 80% aus dem Mineral Quarz besteht. Die Farbe variiert von weiß bis grau, teilweise auch bläulich, rosa oder grünlich, je nachdem welche weiteren Minerale beigemischt sind. Durch die hohe Verdichtung und Neubildung der Kristallgitter ist, anders als beim Sandstein, keine Körnung mehr erkennbar. Die ursprünglichen Porenräume des Ausgangsgesteins verschwinden bei der Umwandlung fast vollständig. Aus diesem Grund ist das Gestein sehr verwitterungsresistent, weswegen sie in der Natur deutlich langsamer abgetragen werden als andere Gesteine. Deswegen bilden sie oft massige Gesteinskörper wie Klippen, Rücken und Hügel in der Landschaft.
Vorkommen:
In Hessen kommen Quarzite hauptsächlich im Kellerwald und entlang des Taunushauptkamms vor, wo sie markante Gesteinszüge ausbildet haben. Die Eschbacher Klippen sind ein besonders eindrucksvolles Gangquarzvorkommen ganz in der Nähe des Hessenparks.
Nutzung:
Quarzit gilt heute als einer der edelsten Natursteine. Insbesondere sehr farbige Quarzite werden gerne für Fußböden und Wand- oder Fassadenverkleidungen genutzt. Durch seine hohe Härte und seine Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse eignet sich Quarzit für Innen- und Außenbereiche, die stark strapaziert werden. Hochreiner Quarzit wird aber auch bei der Herstellung optischer Spezialgläser oder als Füllstoff bei der Herstellung von feuerfestem Material für die Ofenauskleidung verwendet. Grobe, unedle Quarzite kommen als Splitt und Schotter im Straßenbau zum Einsatz.
Das Mineral Quarz ist so hart, dass es Fensterglas ritzen kann.
Entstehung:
Rhyolith gehört zu den selteneren Vulkangesteinen. Er zeichnet sich durch einen hohen Siliziumdioxid-Gehalt aus und ist meist von heller Grundfarbe mit roten, rotgrauen oder grauvioletten Ausprägungen. Rhyolithe entstehen aus zähflüssigen Gesteinsschmelzen, die selten an der Erdoberfläche ausfließen, sondern bereits in den Vulkanschloten erhärten. Die hessischen Rhyolithe entstanden während des Rotliegend vor ca. 270 – 290 Mio. Jahren.
Vorkommen:
Rhyolithe entstanden fast immer im Zusammenhang mit kontinentalem Vulkanismus und kristallinen Schmelzen. In Hessen finden wir sie gehäuft im vorderen Kristallinen Odenwald. Besonders häufig sind Rhyolithe im benachbarten Rheinland-Pfalz entlang der Nahe zu finden. Dort wurden sie im tiefgelegenen Saar-Nahe-Trog vor einer weitgehenden Abtragung geschützt.
Nutzung:
Der Rhyolith wird aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit vor allem als Schotter, Splitt und Pflasterstein verwendet. Trotz der ähnlichen Zusammensetzung ist der Rhyolith weniger hart und widerstandsfähig als sein Pendant Granit, da er während der Entstehung schneller abkühlte und in geringerer Tiefe auskristallisierte.
Der Name Rhyolith leitet sich aus den griechischen Wörtern für „fließen“ und „Stein“ ab.
Entstehung:
Sandstein ist eines der häufigsten Sedimentgesteine. Er entsteht durch die natürliche Verfestigung von losem Sand. Dieser Prozess läuft unterschiedlich schnell ab und dauert zwischen wenigen Jahrzehnten und mehreren Millionen Jahren. Sandsteine kommen auf allen Kontinenten vor und sind aus nahezu allen Erdzeitaltern erhalten.
Die wichtigsten Entstehungsräume sind vor allem küstennahe Flachmeere. Der Sand stammt meist vom Festland und wird durch Flüsse ins Meer transportiert, wo er von Meeresströmungen bis zu seinem endgültigen Ablagerungsort verlagert wird. Allerdings ist auch eine Entstehung auf dem Festland möglich.
Sandstein besteht aus zwei Komponenten: den eigentlichen Körnern und einem Bindemittel, wie Kalk, Ton oder Kieselsäure in den Zwischenräumen. Die einzelnen Sandkörner haben eine Größe von 0.063 bis 2 mm und bestehen überwiegend aus Quarz, Feldspat oder anderen kleinen Gesteinsfragmenten.
Vorkommen:
Die größten hessischen Vorkommen gibt es im Spessart und im Buntsandstein-Odenwald. Auch im Taunus und im Reinhardswald kommen sie häufig vor.
Nutzung:
Sandstein ist ein historisch weit verbreitetes Baumaterial, da er dekorativ und leicht zu verarbeiten ist. Es gibt ihn sowohl in roten als auch gelben Varianten. Viele prachtvolle Skulpturen und alte Gebäude bestehen aus Sandsteinen, so z. B. die Frankfurter Paulskirche oder der Frankfurter Dom. Sandsteine von geringerer Pracht finden Verwendung als Mühlsteine, Grenzsteine oder in Trockenmauern.
Charakteristisch für Sandsteine sind die Sandkörner, die man mit bloßem Auge erkennen kann.
Entstehung:
Tonschiefer kann sowohl den Sediment- als auch den Umwandlungsgesteinen zugeordnet werden. Er entsteht durch die beginnende Umwandlung (Metamorphose) und Verfestigung von Tonsteinen. Häufig findet man in Tonschiefer auch Fossilien, die Aufschluss über das Leben zum Zeitpunkt der Sedimentablagerung geben.
Vorkommen:
In Hessen kommen die Tonschiefer der Ems-Stufe (Unterdevon) hauptsächlich im Hintertaunus vor. Außerhalb von Hessen findet man sie dagegen vielerorts im Rheinischen Schiefergebirge, so z. B. im Hunsrück.
Nutzung:
Im Hunsrück wird Tonschiefer aufgrund seiner regionalen Feinheit und Ebenmäßigkeit seit Jahrhunderten abgebaut, bearbeitet und exportiert. Dort prägt er visuell die Kulturlandschaft, da die Dächer und teilweise auch Fassaden von Häusern ganzer Siedlungen mit diesem Gestein vertäfelt sind. Auch in Hessen waren Schieferfassaden vor allem an der Wetterseite von Häusern häufig.
Bis zur Einführung der großindustriellen Papierherstellung war die Verwendung als Schiefertafel von großer Bedeutung.
Das Wort „Schiefer“ bezeichnet nur das optische Erscheinungsbild vieler unterschiedlicher Gesteine. Ihnen gemein sind die parallel angeordneten, ebenen Platten, die sich spalten lassen.
Entstehung:
Trachyt ist ein basisches Vulkangestein, das überwiegend aus Alkalifeldspat besteht. Er entsteht durch das schnelle Abkühlen von Lava an der Erdoberfläche und kann gelblich, bräunlich, aber auch hell- bis mittelgrau gefärbt sein. Oft werden Gasblasen eingeschlossen, da das Gestein schneller erhärtet als die Gase entweichen können.
Vorkommen:
Als typisches Vulkangestein sind Trachyte in sehr vielen Vulkangebieten verbreitet. In Hessen findet man sie z.B. rund um den Vogelsberg, im Odenwald, im Westerwald und in der Rhön.
Nutzung:
Aufgrund ihrer Härte wurden sie schon von den Römern als Pflastersteine genutzt. Ihre hohe mechanische Belastbarkeit machte sie aber auch im Mittelalter zu beliebten Baustoffen z.B. in Kirchen, wie dem Kölner Dom. Heutzutage wird Trachyt aufgrund seiner Porosität und Verwitterungsgefährdung kaum noch als Werkstein verwendet.
Werden Trachyte gebrochen, sind sie zackig und rau (griechisch ‚trachys‘ für „rau“).
Entstehung:
Ausgangsmaterial dieses Gesteins ist abgestorbenes Holz, das nicht zersetzt, sondern von Sedimenten wie Ton, Sand oder vulkanischer Asche überdeckt und so konserviert wurde.
Die organischen Substanzen wurden nach und nach durch in Wasser gelöstes Siliziumdioxid ersetzt. Diesen Prozess nennt man Verkieselung.
Vorkommen:
Fossilien wie verkieseltes Holz kann man in den Schichten aller Erdzeitalter finden. Es bleibt dort erhalten, wo es nicht mit den umliegenden Gesteinen abgetragen, sondern durch jüngere Sedimentschichten überdeckt wurde.
Nutzung:
Fossilien liefern Informationen über früher existierende Lebewesen und die damaligen Umweltbedingungen. Durch die Analyse versteinerter Knochen und Pflanzen kann in der Paläontologie die Vergangenheit erforscht und so das Leben in der Vorzeit rekonstruiert werden. Fossilien sind jedoch auch bei Schmuckdesignern, Sammlern und Hobby-Archäologen beliebt.
In Wasser gelöstes Siliziumdioxid nennt man auch Kieselsäure.
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