Gestein des Jahres – Quarzit

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Was passiert, wenn ein Sandstein (oder wahlweise auch andere, sehr quarzreiche Gesteine wie zum Beispiel Quarzkonglomerate) von einer Metamorphose erfasst wird? Nun, eigentlich nicht besonders viel. Jedenfalls, wenn man es mit den Vorgängen in vielen anderen Gesteinen mit komplexerem chemischen Aufbau vergleicht. Es entsteht ein Quarzit, das Gestein des Jahres 2012. Seit 2007 werden die Gesteine des Jahres durch den Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler (BDG) und die Deutsche Gesellschaft für Geowissenschaften (DGG) gemeinsam ausgewählt.

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Quarzit aus Dalsland, Schweden. Anders Damberg, Geological Survey of Sweden SGU from Sweden (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kvartsit_Dalsland.jpg), „Kvartsit Dalsland“, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/legalcode

Bleiben wir also erst einmal bei unserem Quarzit und nehmen einen handelsüblichen Sandstein, also ein Gestein, das überwiegend aus Sand besteht (Sandstein war übrigens das Gestein des Jahres 2008). In der Geologie bezeichnet das Wort “Sand” jedoch meist eine Korngröße, und weniger eine chemische Zusammensetzung. Für einen Sandstein, der seinen Namen zu Recht tragen will, dürfen die Meisten an seinem Aufbau beteiligten Körner nicht größer als 2 mm, und nicht kleiner als 0,063 mm sein. Sind sie größer, so nennt man das Gestein Konglomerat, sind sie kleiner, Siltstein oder (noch kleiner) Tonstein. Sollten in unserem Sandstein mehr als 25% andere Minerale beteiligt sein, so würde man das meist schon am Namen festmachen. Sind das Gesteinsbruchstücke und besitzt er eine tonige Matrix, so wird er zur Grauwacke. Sind dagegen Feldspäte ein nennenswerter Anteil, so nennt man ihn Arkose nach Füchtbauer (1988) folgende Unterteilung eingebürgert: Bei mehr als 90 Volumen% Quarz spricht man von Quarzsandstein, bei Volumen% an Quarz zwischen 50 und 90% von Sandstein, man kann hier bei Bedarf noch andere, charakteristisch erscheinende Komponenten oder die Bindemittel in den Namen aufnehmen. Bevor ich abschweife, kehren wir zu unserem Quarzit zurück.

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Scolithos Quarzit Findlingsgarten bei Krakow am See, von Gunnar Ries  [CC-BY-SA-2.5], durch Wikimedia Commons.

Quarzit wird zwar gerne für so ziemlich jeden mit Kieselsäure zementierten Sandstein verwendet, er sollte aber um der Genauigkeit Willen nur für wirklich metamorphe Gesteine verwendet werden, die mehr als 80 % Quarz enthalten. Da das aber auch von Geologen früher nicht besonders konsequent durchgezogen wurde, besteht heute oft die Gefahr der Verwechslung und der Verwirrung, ob denn der betreffende Quarzit nun ein wirklich metamorphes Gestein ist, oder ein diagenetisch verfestigter Sandstein. Oft wird dies dann erst aus der genaueren Beschreibung des jeweiligen Gesteins deutlich. Füchtbauer (1988) zum Beispiel bezeichnet auch eingekieselte Sedimente als Quarzite. Um dieser sprachlichen Verwirrung zu entgehen, wird manchmal gerne analog dem gebrauch in den angelsächsischen Ländern zwischen “Ortho-” Quarzit als sedimentär-diagenetisch verfestigtem und “Meta-“Quarzit als metamorphem Quarzit zu unterscheiden versucht. Dabei stößt man auf das zur Verwirrung oft beitragende Problem, dass die Silbe “ortho” im geologischen Sprachgebrauch auf magmatische Ausgangsgesteine hinweist (Beispiel Orthogneis aus Granit und Metagneis aus Sedimenten).

Wo kommen also Quarzite vor. Sehr häufig sind sie in Gebieten mit metamorphisierten sedimentären Gesteinen zu finden. Man muss sich dabei vor Augen führen, dass Quarzite quasi die metamorphen Entsprechungen von Sand sind, also dem Schutt, der bei intensiver Verwitterung kontinentaler Gesteine gerne übrig bleibt. In dem Sinne sind sie dann auch nicht gerade besonders seltene Gesteine. Da Quarz zumindest in unserem Klima als sehr Beständig gegenüber der Verwitterung gelten kann (in tropischem Klima kann die Sache schon wieder völlig anders aussehen, bis hin zur Verkarstung analog zu der bekannten in Kalksteingebieten, aber das ist eine andere Geschichte). sind sie im Gelände meist als Erhebungen zu erkennen. Ein schönes Beispiel hierfür ist die Teufelsmauer im Harz. Allerdings können auch kieselig gebundene Sandsteine (die ja oftmals auch als Quarzit bezeichnet werden), im Gelände vergleichbare Strukturen bilden. Ein sehr schönes Beispiel hierfür sind die Externsteine aus dem Osning-Sandstein.

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Felswand der Teufelsmauer, hier die Mittelsteine bei Weddersleben, von AxelHH (Eigenes Werk) [Public domain], durch Wikimedia Commons.

Farblich können Quarzite sehr unterschiedlich sein, bis hin zu hell weiß wie Marmor. Der Unterschied zu diesem ist aber sehr schnell ersichtlich, wenn man versucht, den betreffenden Stein mit einem Messer zu ritzen. Stahl, der Marmor (also Kalkstein) spielend ritzt, wird sich am Quarzit glatt verheben.

Die Härte hat ihn in der Steinzeit zu einem beliebten Werkstein gemacht, aus dem sich vortreffliche Klingen arbeiten ließen. Und bis in die heutige Zeit wird der Stein wegen seiner Härte, seiner Farben und der Beständigkeit gegenüber den Verwitterungseinflüssen gerne für Kunstgegenstände verwendet.

Und was passiert einem Quarzsandstein nun bei der Metamorphose, um zur Ausgangsfrage zurückzukehren? Da Quarz alleine unter den meisten in der Metamorphose vorkommenden Bedingungen stabil ist, wird kein neues Mineral gebildet (jedenfalls nicht, solange nur Quarz anwesend ist). Stattdessen werden, analog zum Marmor, die einzelnen Quarze mehr und mehr wachsen und ihre rundliche, dem Verwitterungsprozess geschuldete Form verlieren. Das Gestein wird gröber in seinen Körnern.

Füchtbauer, H. (1988): Sedimente und Sedimentsgesteine. – 4. Auflage,1141 S., Schweizerbarth, Stuttgart.

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen. Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

5 Kommentare

  1. Quarzit

    Moin Gunnar!

    Schönes Thema. Außerdem zeigst Du gleich am Anfang ein richtiges, ordentliches Handstück – so was ist ja inzwischen selten. Selbst in gestandenen Publikationen werden heutzutage statt ansprechender Proben irgendwelche Trümmer gezeigt, die aussehen, wie vom Panzer überrollt. Um so schöner, wenn Du da eine Ausnahme machst.
    Vielleicht sollt man noch erwähnen, daß die ursprünglichen Korngrenzen beim Quarzit komplett verloren gehen und im Bruch keine rundlichen Sandkörner mehr erkennbar sind – im Gegensatz zum Sandstein. Auch stecken die mitsedimentierten Schwerminerale als dunkle Körner mitten in der neugebildeten Quarzitmasse und nicht mehr zwischen Sandkörnern (wie im Sandstein).

    Matthias

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