Mittlerer Muschelkalk 1 - bunte Steine auf fruchtbaren Äckern
Der Mittlere Muschelkalk liefert im Stadtgebiet von Pforzheim und im Enzkreis eine bunte Fülle an Gesteinen. Diese Gesteine verwittern zu einem guten Ackerboden, der auch heute noch an vielen Stellen unter den Pflug kommt.
Der Mittlere Muschelkalk ist bunt! Schwarzer Kalkmergelstein mit runder Muschel aus der Geislingen-Folge, Ispringer Tunnel; ockergelber Dolomitstein mit weißem Baryt, PF-Eutingen; blaugrauer Chalcedon vom Dammfeld bei Bir-kenfeld; orangefarbener Limonit auf Dolomit-stein, Westtangente in Pforzheim; hellgelber Tripel, ebenfalls Westtangente, Pforzheim.
Die Ackerflächen sind im Winterhalbjahr oft feldfruchtfrei und fürs kommende Frühjahr noch nicht bearbeitet, so dass die Gesteinswelt des Mittleren Muschelkalks deutlich sichtbar und erlebbar wird.
Das Gewann "Dammfeld" bei Birkenfeld liegt im Mittleren Muschelkalk. Das Gestein verwittert zwar zu krümeligem Ackerboden, ist aber auch immer als harter Stein im weichen Boden zu ent-decken. Im Winterhalbjahr ist die Sicht natürlich besser, jetzt im Sommer nicht aussichtslos. - Im Hintergrund der Pforzheimer Wallberg, links das Umspannwerk Otterbusch.
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Eine zeitliche Einordnung
Wichtige Zeiträume in unserer eigenen Geschichte sind das Altertum, das Mittelalter und die Neuzeit. Ähnlich ist es in der Erdgeschichte. Auch sie kennt (neben weiteren Einteilungen) ein Erdaltertum, ein Erdmittelalter und eine Erdneuzeit. Das Ursprungsmaterial für die Gesteine des Mitt-leren Muschelkalks entstand im frühen Erdmittel-alter vor etwa 240 Millionen Jahren. Die Zeit-spanne für den Mittleren Muschelkalk umfasst nicht mehr als zwei oder drei Millionen Jahre. Das ist geologisch gesehen nicht sehr lang! Das Alter der Erde wird auf etwa 4500 Millionen Jahre geschätzt. Dann liegen die 240 Millionen Jahre der Mittleren-Muschelkalk-Zeit gar nicht so weit in der Vergangenheit.- Der Zeitraum des Erdmittelalters liegt 251 - 65 Millionen Jahre zurück.
Der Mittlere Muschelkalk ist auf keinen Fall typisch für den Muschelkalk insgesamt. Eher ist das Gegenteil der Fall! Der Kalkstein (Kalziumkarbo-nat) spielt fast keine Rolle. Der Dolomitstein (Kalzium-Magnesium-Karbonat) dominiert im Mittleren Muschelkalk. Die Abbildung zeigt einen solchen Dolomitstein, graugelblich verwitternd, mit glatter Oberfläche, muschelig von einem größeren Stein abgeschlagen und weggebrochen. Dieser Dolomitstein ist deutlich härter als ein Kalkstein.
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Im Muschelkalkmeer entstanden
Vor 240 Millionen Jahren war Süddeutschland von einem Meer bedeckt, dem Muschelkalkmeer. Das Gebiet von Pforzheim und Enzkreis lag unter Wasser. Außerdem lag das ganze Gebiet näher am Äquator unter tropischer Sonne.
Das Ursprungsmaterial für die Gesteine, die heute auf den Äckern im Mittleren Muschelkalk liegen, entstand aus den im Meerwasser gelösten Salzen und aus dem Schlamm am Meeresboden.
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Die Gliederung des Mittleren Muschelkalks
In älteren gelogischen Werken wird der gesamte Mittlere Muschelkalk mit "Das Anhydritgebirge" bezeichnet. Heute wird es in drei Formationen unterteilt.
Die Karlstadt-Formation beschreibt die unteren Schichten des Mittleren Muschelkalks. Hierher gehören die Orbicularisschichten mit der Geislingen-Folge. Ein wichtiger Vorgang in dieser Formation ist die Faulschlammbildung.
Beschriebene Gesteine:
Kristalliner Dolomitstein,Orbicularismergel, Kalkmergel, Stinkkalk, Tonstein und als Mineral der Calcit
(Die Orbicularisschichten mit ihren Gesteinen haben eine eigenen Unterseite:
Mittlerer Muschelkalk 2 - Orbicularisschichten)
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Die Heilbronn-Formation bezieht sich auf die mittleren Schichten, insbesondere die mächtigen Ablagerungen von Anhydrit/Gips und Steinsalz. Diese Schichten gibt es im Bereich Pforzheim-Enzkreis nicht mehr, allenfalls da und dort unbe-deutende Reste davon oder überhaupt nur noch ausgelaugtes Restgestein. Die Auslaugung der Gips- und Steinsalzschichten ist ein wichtiger Vorgang im Gebiet Pforzheim-Enzkreis.
Beschriebene Gesteine:
Zellendolomit, Dolomitsteine mit Einlagerungen,
Residualgestein als Restgestein
und als Mineral der Calcit
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Die Diemel-Formation umfasst die oberen Schichten des Mittleren Muschelkalks. Ein wichtiger Vorgang ist hier die Verkieselung.
Beschriebene Gesteine:
Dolomitsteine mit Stylolithen, Hornsteinknollen, Chalcedonknollen, Tripel, Pforzheimer Stinkquarz und Quarzkristalle
und als Mineral der Calcit
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Karlstadt liegt in Unterfranken bei Würzburg. Geislingen liegt am Kocher im Landkreis Schwäbisch Hall. Heilbronn ist eine baden-württembergische Großstadt am Neckar. Die Diemel ist ein Nebenfluss der Weser.
An diesen Orten sind die Schichten und Gesteine des Mittleren Muschelkalks idealtypisch ausge-bildet und einsehbar.
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Das Meerwasser wurde sauerstoffarm
Das Muschelkalkmeer war ein flaches Randmeer. In der Zeit des Mittleren Muschelkalks wurde es durch Erdbewegungen mehr oder weniger vom offenen Ozean getrennt. Es gab keine großen Flüsse, die ins Muschelkalkmeer mündeten. Und es fehlte an ergiebigen Niederschlägen. Dem Muschelkalkmeer fehlte es zunehmend an nach-strömendem sauerstoffreichem Frischwasser.
Unter einer tropischen Sonne in einem ariden Klima verdunstete mehr Wasser im Meer als nachströmen konnte. Das Meerwasser wurde sauerstoffärmer und immer salziger.
Der Sauerstoff fehlte auch am Meeresboden. Die ständig rieselnde Biomasse des Planktons an abgestorbenen Pflanzen und verendeten Tieren, an Algen oder Bakterien wurde am Meeresboden nicht zersetzt. Faulschlamm entstand, in dem sich ölartige Substanzen anreicherten (Bitumen, eine Vorstufe zu Erdöl, dem Schwarzen Gold) und sich ein giftiges Gas bildete, das nach faulen Eiern riecht (Schwefelwasserstoff).
Dieses dunkle Kalkgestein mit seiner welligen Schichtung gehört in die untersten Schichten des Mittleren Muschelkalks, in die Orbicularisschich-ten. Das Kalkgestein enthält Tonteile, deshalb ist es ein kalkiger Mergelstein oder Kalkmergelstein.
Entstanden ist es aus Faulschlamm. Diesen Ursprung kann es nicht verleugnen: Bitumen färbt das Gestein dunkel. Zerschlägt man das Gestein, dann stinkt es nach faulen Eiern. Der Hammer-schlag setzt Moleküle des Schwefelwasserstoffs frei.
Bituminöser Kalkmergelstein mit Muschelschill: Schillkalk, Muschelschalentrümmerkalk. Fundort: Ackerflächen südlich der Robert-Britsch-Straße in Wurmberg.
Ausgedehnte Ackerflächen im Mittleren Muschel-kalk südlich der Häuserreihe an der Robert-Britsch-Straße in Wurmberg. Das Foto wurde im Januar 2022 am Funkmast, rechts neben der Straße, aufgenommen.
Ein Kalkmergelstein, der stinkt
Zu den vielen unterschiedlichen Gesteinen im Mittleren Muschelkalk gehört auch ein Stinkkalk.
Aus dem Faulschlamm am Boden des Mittleren-Muschelkalk-Meeres stammen diese Kalkmergel-steine. Nach wie vor enthalten sie wie der Faul-schlamm Bitumen und Schwefelwasserstoff. Das fein verteilte Bitumen gibt dem Kalkmergelstein seine dunkelgraue Farbe. Um den Schwefelwas-serstoff nachzuweisen, liegen die Kalksteinchen in einer Niveadose. Sie wird mit dem Deckel ver-schlossen, dann wird die Dose stark geschüttelt. Dabei knallen die Steinchen aneinander oder gegen die Dose, wodurch im Stein eingeschlos-sene Schwefelwasserstoff-Moleküle freigerissen werden. Den Deckel öffnen, die Nase schnell in die Dose gesteckt, und schon hat man den Geruch nach faulen Eiern in der Nase. Dieser Kalkmergelstein stinkt!
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Das Meerwasser wurde lebensfeindlich
Der Sauerstoffgehalt im Meerwasser nahm ab. Den Meerestieren, die zum Leben und Überleben Sauerstoff brauchen, wurde die Lebensgrundlage entzogen. Die Tierwelt verarmte. Anfangs gab es noch ein paar Muscheln, die den widrigen Bedin-gungen trotzten. Sie stecken heute versteinert in den untersten Schichten des Mittleren Muschel-kalks, den Orbicularisschichten. Die Muschel ist kreisrund, lateinisch "orbis" und "orbicularis", deutsch "Kreis" und "kleiner Kreis", "kreisförmig". Der kalkige Mergel, in dem die Muschel vor-kommt, wird dann zum "Orbicularismergel".- Ansonsten enthalten die Gesteine des Mittleren Muschelkalks kaum Fossilien, die mit dem bloßen Auge erkennbar wären.
Das Wasser war für die Tierwelt gewiss nachteilig, nicht immer aber auch für die Welt des Einzellers. Manchen Bakterien oder Algen machte die Sauer-stoffarmut nichts aus.
Ein harter flacher Dolomitstein aus den Orbicularismergeln oder Orbicularisschichten, Wurmberg, südlich der Robert-Britsch-Straße, dicht besetzt mit der Muschel "Myophoria orbicularis"/ "Neoschizodus orbicularis".
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Das Meerwasser verlor an Lösungskraft
Unter der tropischen Sonne verdunstete in einem ariden Klima viel Wasser im Muschelkalkmeer. Gleichzeitig strömte kaum Wasser nach. Der Meeresspiegel sank. Das Wasser wurde salziger. Es dickte ein und verlor an Lösungskraft. Da das Meer nicht sehr tief war, wurde der Zustand einer übersättigten Lösung bald erreicht. Die im Meerwasser gelösten Salze wurden ausgefällt und lagerten sich am Meeresboden ab. Es bildeten sich Sedimente, die durch chemische Prozesse entstanden waren (Ausfällung, Übersättigung, Verdunstung). Die Gesteine werden Evaporite genannt. Das lateinische Wort evaporare für verdampfen, verdunsten, ausdünsten steckt hinter dem Namen, ergänzt durch die Nachsilbe -it für Stein (im Englischen to evaporate für verdampfen, verdunsten).
Im süddeutschen Raum sind die Evaporite des Mittleren Muschelkalks Gipsstein, Anhydritstein und Steinssalz von besonderer Bedeutung, beispielsweise im Heilbronner Raum. Das führte dazu, dass Namen und Bezeichnungen gegeben wurden, wie Anhydritgebirge, Heilbronn-Formation oder Muschelkalksalinar.
Der Begriff Salinar (lat. zum Salz gehörend) hat einen zeitlichen, einen geologischen und einen quantitativen Aspekt. Das Salinar ist eine erdge-schichtliche Epoche mit erhöhter Salzausschei-dung. Es gibt einem mächtigen Gesteinspaket einen Namen. Und es deutet eine große Menge an. Die Südwestdeutsche Salzwerke AG, Heilbronn, ist eine der größten Salzproduzenten Europas. Im Raum Heilbronn sind die mächtigen Salzschichten des Mittleren Muschelkalks idealtypisch ausgebildet, deshalb Heilbronn-Formation. Eine ältere Bezeichnung ist Anhydritgebirge, Anhydritfolge.
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Mittlerer Muschelkalk: die Sedimente, die Ablagerungsgesteine und die Mineralien in Kristallform
Kalkstein, Kalziumkarbonat, CaCO3; Calcit-Kristalle
Dolomitstein, Kalzium-Magnesium-Karbonat, CaMgCO3; Dolomitspat-Kristalle
Anhydritstein, wasserfreies Kalziumsulfat, CaSO4; Anhydritspat-Kristalle
Gipsstein, wasserhaltiges Kalziumsulfat, CaSO4xH2O; Gipsspat-Kristalle
Steinsalz, Natriumchlorid, NaCl; Halit-Kristalle
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Negativformen von Anhydritspat-Kristallen
Im Bereich Stadt Pforzheim und Enzkreis gibt es kaum Steinsalz und Gips/Anhydrit. Das Grund-wasser hat hier die Lagerstätten erreicht, Anhydrit in Gips verwandelt und dann Gips und Steinsalz aufgelöst. Steinsalz und Gips sind im Wasser leicht löslich. Regengüsse spülten sie frei. Der nächste Bach transportierte sie fort.
Anhydrit, Gips oder Steinsalz sind auf den Äckern des Mittleren Muschelkalks nicht zu finden, in einer Baugrube vielleicht ein paar Gipsspuren. Dass es aber einmal Anhydrit gab, zeigt sich gelegentlich indirekt.
Die Chalcedon-Steine zeigen die Negativformen von Anhydritspat-Kristallen. In den Löchern steckten die Kristalle. Die Kristalle wurden auf-gelöst, aber die Negativform blieb erhalten. Später setzte sich gelber Limonit in der Hohlform ab. Fundorte: Dammfeld bei Birkenfeld und Öschelbronn, Baugrube Klinikneubau.
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Residualgestein im Mittleren Muschelkalk
Im Heilbronner Raum sind die Evaporite des Mittleren Muschelkalks noch intakt. Im Raum Pforzheim-Enzkreis sind sie größtenteils vom Grundwasser aufgelöst. Wenn das Wasser Steinsalz und Gips aus einem Gestein herauslöst, bleibt ein Rest an nicht gelöstem Gesteinsmaterial übrig. Es wird als Residualgestein beschrieben (Residuum, Mehrzahl Residuen, aus dem Lateinischen für Rest, für das Übriggebliebene).
Residualgestein, Mittlerer Muschelkalk: Der Dolo-mitstein hat nirgendwo eine glatte Oberfläche. Das unruhige Auf und Ab ist rissig und löchrig. Der Stein sieht ausgelaugt und angefressen aus.
Der Dolomitstein ist nur wenige Zentimeter dick. Eine feine Schichtung ist zu sehen. Das Residual-gestein enthält eine etwas dickere Schicht von auskristallisiertem Calcit.
Der Calcit hat in einer Spalte im Residualgestein auskristallisiert, nachdem wasserlösliche Minera-lien oder Gesteinsteile ausgewaschen waren. Die Kristalle wuchsen von oben und von unten zur Spaltenmitte hin. Auf beiden Seiten der Spalte hat sich Limonit (Brauneisenerz) braungelb und dünnschichtig abgesetzt, begleitet von ein paar schwarzen, geschwungenen Manganoxid-Linien.
Die Pfeile machen die vielen dünnen Schichten in diesem Residualgestein deutlich. Die Schichten waren wohl einst dicker, vielleicht auch zahlenmäßig weniger. Gesteinsmaterial wurde dann aufgelöst und ausgewaschen. Nicht immer alles. Es bleiben Reste in dünnen Schichten übrig. Das Gestein wirkt ausgelaugt und in sich zusam-mengesunken und zeigt viele dünne Schichten. Die Schichtgrenzen verlaufen unregelmäßig durchs Resualgestein, nie plan und sauber parallel zueinander. Das ist eine Folge des ungleichmä-ßigen Auflösens und Auswaschens.
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Der Zellendolomit - nicht zu übersehen!
Wie die Münze zeigt, ist dieses Stück Zellen-dolomit ziemlich groß. Aus den Löchern wurden vielleicht Steinsalz, eher Gipsstein herausgelöst. Die Zellwände, die Calcit enthalten, blieben übrig. Die gelbliche Farbe bringt der verwitternde Dolo-mitstein selber mit. Fein verteiltes Brauneisenerz wird wohl zur gelblichen Farbgebung beitragen. Das Gesteinsmaterial, das in den Zellen war, wurde herausgelöst. Ein Gesteinsrest blieb übrig, so dass man den Zellendolomit als ein Residual-gestein ansehen könnte.
Der Zellendolomit verwittert langsam. Auf den Äckern kommt er häufig vor. Er trotzt mit seiner Härte Pflug und Egge: Die Brocken bleiben groß. Wegen der Größe und des Gesteinsmusters ist der Zellendolomit vom Ackerrand aus meistens sehr deutlich auf den Äckern zu erkennen. Der Zellen-dolomit kommt in den oberen Lagen des Mittleren Muschelkalks vor. Diese Lagen sind häufig ver-quarzt. Die Stege bestehen aus Calcit, der wie-derum von Quarz durchsetzt sein kann. Das macht das Gestein noch härter und widerstands-fähiger gegen die Verwitterung.
Zwischen den Zellendolomiten liegen häufig große Dolomitsteine, die sehr viel Calcit enthalten. Die Münze dient dem Größenvergleich. Wenn man diese Dolomitsteine mit dem Hammer zerschlägt, was nicht so einfach ist, denn sie sind sehr hart,
dann zeigt der Stein sein drusiges Innenleben. Die Calcitdrusen in den Dolomitsteinen der Zellen-dolomit-Schicht können beeindruckend groß sein.
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Immer wieder auf andere Weise zusammen-gesetze Sedimentgesteine im Mittleren Muschelkalk
Was immer der Mittlere Muschelkalk an Gesteinen zeigt, es sind Sedimentgesteine. Zu den drei grundlegenden Sedimentgesteinen gehören im Allgemeinen Tonstein, Kalkstein und Sandstein. Einen Sandstein gibt es auf den Ackerflächen des Mittleren Muschelkalks nicht. Im Muschelkalkmeer wurde kein Sand als Ausgangsmaterial abgela-gert. Falls doch einmal ein Sandstein auf dem Acker liegen sollte, dann ist es Fremdgestein aus dem nahen Buntsandstein.
Der tonige Stinkkalk und der tonige Kalkstein der Geislingen-Folge wurden schon erwähnt. Ton oder geringmächtige Tonsteinschichten können auch da und dort im Straßengraben, einem Wasserriss, einer örtlichen Vertiefung oder in einer Baugrube entdeckt werden:
Ein grünlicher Ton aus einer Tonschicht in den Orbicularisschichten, Tunnelbau Pforzheim-Ispringen, 2016. Noch im Boden ist der Ton voll Wasser und sehr weich. Frisch "geerntet" lässt er sich ganz leicht mit dem Messer so zerschneiden, dass sich ganz glatte Flächen ergeben. Man kann den Ton zu Kugeln formen, ohne Schwierigkeiten Reißnägel hineindrücken oder eine Schraube hineinschrauben. Nach ein paar Tagen wird der Ton sehr, sehr hart und stabil. Es gibt keine Risse in den Formen. Die Reißnägel und die Schraube sind nicht mehr herauszulösen!
Letztendlich liegen bei den Sedimentgesteinen im Mittleren Muschelkalk des Gebiets Pforzheim-Enzkreis fast immer Mischformen vor. Es gibt den kalkigen Mergelstein, den tonigen Kalkstein, das eisenhaltige Tongestein und durchgehend von unten bis oben die dolomitischen Gesteine, die alle Magnesium enthalten.
Die Fließstruktur dieses Gesteins aus dem Mittleren Muschelkalk lässt an ein Sediment denken, dass im Wasser aufgelöst, dann ein Stückchen wegtransportiert und dann wieder abgelagert wurde. Die Masse wurde wieder trocken und zu einem harten Gestein, das sich an keiner Stelle mit den Fingern zerbrechen lässt.
Dieses Sedimentgestein ist dem vorigen ähnlich. Es ist ein mergeliges und natürlich ein dolomi-tisches Gestein im Mittleren Muschelkalk, aus einer Baugrube für Erdgasrohre bei Wiernsheim-Pinache. Mergelig bedeutet kalkig und tonig. Der tonige Anteil wird über der Münze und um die Münze herum deutlich. Das Material lässt sich leicht abfeilen oder glätten. Der kalkige Anteil zeigt sich in der Schaumkrone auf dem Stein. Das Material reagiert auf eine Säure mit Gasblasen.
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Und immer wieder das Mineral Calcit
Die Calcit-Kristalle leuchten unter UV-Licht sehr hell auf. Sie phosphorisieren, wenn das UV-Licht ausgeschaltet wird: Sie leuchten nach.
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