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Kieselschiefer

Exponaten-Nr.: 8 Inventar-Nr.: 1-2-6 und 1-2-7
Name (Umgangssprache): Kieselschiefer
Name (Wissenschaftlich): Kieselschiefer
Alter: Paläozoikum
Fundorte: Kellerwald,  Lahn-Dill-Gebiet
Bild Kieselschiefer
Beschreibung und Entstehung des Exponates:

Kieselschiefer ist ein helles ton- und kalkarmes kieselreiches ozeanisches Sedimentgestein.


Es kommt in Hessen im Lahn-Dill-Gebiet und im Kellerwald vor.

Dort erkennt man, dass das Sediment überwiegend im engen Kontakt mit Diabas vorkommt.
Kieselschiefer entstand zunächst als Sediment aus abgestorbenen Radiolarien-Tierchen, Vulkan-Aschen und Tonpartikeln, von denen nur Kieselskelette der Radiolarien bis heute überdauerten.

Diese Sedimente bildeten eine Decke über den erstarrten untermeerischen basaltischen klüftigen Ergussgesteinen.
Die durch Wärmeabgabe aus der Serpentinisierung oder Erstarrung aktiven Konvektionsgebiete, in denen hydrothermale Wässer aufsteigen, bewirkten, dass ein beständiger Grundwasserstrom durch den klüftigen Grundwasserleiter zu den Konvektionsgebieten zog, der noch im Abstand von vielen Zehner Kilometern von den warmen Bereichen entfernt sein kann. Untersuchungen haben gezeigt, dass das durch das basaltische Grundgebirge zirkulierende Grundwasser sauerstoffhaltiges Meerwasser enthält.

Sowohl durch die Einwirkung der mehr oder weniger sauerstoffhaltigen Grundwässer und Hydrothermalwässer und das durch die Sedimentschicht in das Basalt-Grundgebirge absinkende sauerstoffreiche kalte Meerwasser ist es in dem zunächst mit organischen Stoffen und Ton angereicherten schwarzen Sediment durch Verlagerung einer Reihe von Elementen zu Veränderungen Gekommen.


Das Schicksal der wichtigsten Elemente wird unten aufgeführt.

  • Silizium ist zunächst als Kieselsäure-Huminstoff-Komplex im methanogenen Milieu in Lösung gegangen, der dann im sulfatoxidierenden bis eisen(II)oxidierenden sauren Milieu unter Kieselgel-Abscheidung zerfiel. 
  • Aluminium aus den Tonen ging in der sauren und mit chinoiden Aluminium-Komplexbildnern angereicherten Oxidationszone in Lösung und wurde weitgehend ausgewaschen.
  • Eisen ist unter den sulfatoxidierenden Bedingungen als Eisen(II) in Lösung gegangenen und dann unter Eisen(II)-oxidierendem Milieu als Hämatit oder Limonit ausgefällt worden.
  • Schwefel, der zuvor sulfidisch im Sediment gebunden war, ging im sulfid-oxidierenden Milieu in Lösung und wurde weitgehend ausgewaschen.
  • Phosphor, in Form der unter methanogenen Bedingungen relativ löslichen Phosphate, ist unter oxidierenden Bedingungen stellenweise als Aluminiumphosphat ausgefällt worden.
  • Mangan, das unter methanogenen Bedingungen relativ löslich war, wurde dort, wo ausreichende Mengen freier Sauerstoffe vorhanden waren, als braune und schwarze Manganminerale mit drei und vierwertigem Mangan ausgefällt.
  • Kohlenstoff, im methanogenen Milieu als Kerogen, Methan und Huminsäuren gebunden, oxidierte zunächst stufenweise unter Bildung von Huminsäuren und Kohlensäure um schließlich vollkommen in Kohlensäure überzugehen.


Der ursprünglich von Eisensulfiden, bituminösen Substanzen und Huminsäuren schwarze Sedimentschlamm wandelte sich dadurch:

Er tritt uns heute als helles Gestein von sehr unterschiedlicher Härte seiner Schichten entgegen. Verblieben sind noch immer die Relikte der chemischen Reaktionen:

Hart verkieselte Partien, in denen die Kieselsäureausfällung geschah.

Roter Hämatit und brauner Limonit als oxidische Eisenrelikte, braune und schwarze Manganminerale sowie gelegentlich Aluminiumphosphat-Kristallbüschel (Wavelit ) auf den Kluftflächen.

Der Aluminium-Kohlenstoff- Schwefel- und Phosporgehalt des Kieselschiefers ist wesentlich niedriger, als der der grauen und schwarzen Schiefer, die aus Sedimentschlämmen gebildet wurden, die nicht in diesem Ausmaß von oxidierenden Wässern durchzogen und verändert wurden.

Quellen:
   Unter anderem

  •    S. d'Hondt et al.: Distributions of microbial activities in deep subseafloor Sediments. Science 306, 2216 – 2221; 2004
  •    A.T. Fisher et al.: Hydrothermal recharge and discharge across 50 km guided by seamounts on young ridge  flank. Nature, London 421, 618-621; 2003
  •    Geologische Karte von Hessen 1 : 25 000, Blätter 5215 Dillenburg, 4919 Frankenau, 4920 Armsfeld
  •    F.D. Oeste: Persönliche Mitteilungen 2001-2005
       
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