Karsterscheinungen im Steinbruch „Schneelsberg“ bei Steeden an der Lahn (Hessen)
Im Kalksteinbruch „Schneelsberg“ der Firma Schaefer Kalk zwischen Runkel-Steeden, Runkel-Hofen und Beselich-Niedertiefenbach (Landkreis Limburg-Weilburg, Hessen) sind säulenförmige Gebilde von außergewöhnlicher Schönheit zu finden. Wie sind sie entstanden?
Der Steinbruch liegt in der Lahnmulde, im Osten des Rheinischen Schiefergebirges zwischen Taunus im Süden und Dill-Eder-Mulde im Norden. Die Gesteine sind im Erdaltertum zwischen 408 und 322 Millionen Jahren vor heute, in der Devon- und Unterkarbon-Zeit entstanden. Damals war das heutige Rheinische Schiefergebirge Teil eines wenige hundert Meter tiefen, tropischen Meeresbeckens, das den Südrand einer Landmasse (Laurasia oder Old- Red-Kontinent) überflutete. Der Abtragungsschutt des Kontinents wurde von Flüssen in das Flachmeer gespült und als Sand, Schluff und Ton, die heute zu Gesteinen verfestigt sind, abgelagert (Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie 2021).
Aufgrund von Dehnungsvorgängen in der Erdkruste entstanden schon während der Devon-Zeit tiefreichende Bruchstrukturen, auf denen durch aufsteigendes Magma untermeerische Vulkanbauten entstanden. Flach unter dem Meeresspiegel liegend konnten sich bei tropischem Klima Korallenriffe bilden, die den erloschenen Vulkanbauten aufsaßen. Durch die untermeerische Verwitterung der vulkanischen Gesteine und hydrothermale Vorgänge entstanden, besonders in der Devon-Zeit, Roteisenerzlager (Kirnbauer 1998). Diese Lagerstätten erhielten mit Beginn der Industrialisierung eine wirtschaftliche Bedeutung und wurden seit Mitte des 19. Jahrhunderts, also bereits in nassauischer Zeit, in einer Vielzahl von Eisenerzgruben abgebaut.
Aufgrund dessen ist das Motto des Nationalen GEOPARK Westerwald-Lahn-Taunus, in dem sich der Schneelsberg befindet: „Wo Marmor, Stein und Eisen spricht…“
Aufgeschlossen sind im Steinbruch mittel- bis oberdevonische „Massenkalke“, ehemalige Riffkalke von Saumriffen im Umfeld der vulkanischen Inseln. Hauptriffbildner waren Stromatoporen, eine mit Schwämmen verwandte Tiergruppe, untergeordnet kamen auch Korallen, Kopffüßler, Seelilien, Meeresschnecken sowie Brachiopoden und Ostrakoden vor (Dersch-Hansmann et al. 1999, Königshof & Keller 1999, Flick 2010, Henrich et al. 2017). Ihre Hartteile, Schalen und Skelette sanken ab und lagerten sich als Kalkschlamm auf dem Meeresboden ab.
Das globale Riffwachstum endete relativ abrupt vor circa 372 Millionen Jahren im Oberdevon mit dem sogenannten Kellwasser-Ereignis (benannt nach Kalkstein- und Schwarzschieferschichten des Kellwassertals im Harz), welches zu den größten Aussterbeereignissen der Erdgeschichte gehört. Betroffen waren vor allem Tierarten flacher tropischer Meere wie Fische, Korallen, Trilobiten sowie etliche riffbildende Organismen. Dieses Massensterben führt man auf einen drastischen Anstieg der atmosphärischen Kohlenstoffdioxid-Konzentration (vermutlich mit Beteiligung eines Megavulkanismus (Viluy Trapp, Sibirien)) zurück, verbunden mit der Ausbildung einer Vergletscherung auf dem damaligen Südkontinent. Der globale Meeresspiegel senkte sich ab, die Tiefenzirkulation im Meerwasser ging stark zurück und es entstand zunehmend ein sauerstoffarmes Milieu.
Lagige Stromatoporen sind die Hauptriffbildner der mitteldevonischen Massenkalkriffe
Ab dem Oberkarbon (zwischen 322 und 290 Mio. Jahren) veränderte sich die paläogeographische Situation in Mitteleuropa. Mit der Kollision einer Mikro-Kontinentalplatte und dem Nord-Kontinent Laurasia wurde das alte Meeresbecken immer mehr zusammengeschoben, die Sedimente aufgefaltet, z.T. zerrissen und über die Meeresoberfläche hinausgehoben. Diese gebirgsbildenden Prozesse führten zur Entstehung des „Variskischen Gebirges“, zu dem das Rheinische Schiefergebirge gehört.
Verbreitung devonischer Massenkalksteine im Rheinischen Schiefergebirge Hessens mit ehemaligen Abbaustellen für Lahnmarmor
In der Folgezeit wurde das Gebirge wieder weitgehend abgetragen und teilweise von jüngeren Gesteinsschichten überlagert. Während des späten Erdmittelalters und der frühen Erdneuzeit unterlag die Landoberfläche in diesem Raum einer tiefgreifenden Verwitterung („Mesozoisch-Tertiäre Verwitterung“, vgl. Felix-Henningsen 1990) unter tropisch feuchten Bedingungen (im Mittel 38°C in den Sommermonaten und 20°C in den Wintermonaten). In einem solchen Klima dominiert die chemische Verwitterung, physikalische Verwitterungsprozesse haben nur untergeordnete Bedeutung. Fast alle heute noch erhaltenen und nicht wieder erodierten postkarbonischen Verwitterungsrelikte stammen aus der Tertiärzeit (Anderle et al. 2003).
Auf die mittel- und oberdevonischen Massenkalkzüge haben sich die tertiären Verwitterungsprozesse in besonderer Weise ausgewirkt (Brückner et al. 2006). Es kam zu einer intensiven Verkarstung mit der Entstehung von Höhlensystemen (wie die Kubacher Kristallhöhle und das Herbstlabyrinth bei Breitscheid) sowie den typischen Oberflächenformen wie Schlotten, Dolinen (trichterförmige Senken) bzw. „Cockpits“ (steile, sternförmige Vertiefungen mit konvex vorgewölbten Segmenten und erweiterten Böden) und Karstkegeln. Durch komplexe, mehrphasige Anreicherungsprozesse, an dem hydrothermale Vorgänge, chemische Lösung und jüngere Umbildungen beteiligt waren (Kirnbauer 1998) entstanden auf der stark reliefierten Paläokarstoberfläche Konkretionen von Eisen-Mangan-Erzen (traubige Manganomelane bzw. Schwarzer Glaskopf vom Mineralisationstyp „Lindener Mark“ (Flick et al. 1998)), deren Reste noch heute im Steinbruch zu finden sind.
Entstehung der Karsterscheinungen: a) beginnende Lösung des Massenkalkes, b) Schlotten entstehen, an deren Basis sich Eisen-Manganerze (rote Punkte) anreichern, gelbliche, tertiäre Sedimente der Arenberg-Formation werden in die Hohlräume gespült, c) Freilegen der Säulen durch Erosion und Baggerarbeiten, d) heutige Situation.
Die z.T. sehr tief reichenden Karstschlotten wurden im Tertiär und Pleistozän mit Tonen, Sanden, Kiesen verfüllt (Velten & Wienand 1989) Das älteste derartige datierbare Tertiärvorkommen im Rheinischen Schiefergebirge ist eine paläozäne Schlottenfüllung im „Massenkalk“ von Hahnstätten (Anderle et al. 2003). Im Steinbruch Schneelsberg treten als Karstschlotten- und Höhlenfüllungen Sande und Kiese der mittel- bis oberoligozänen Arenberg-Formation („Vallendarer Schotter“) auf (Müller 1973).
Bei Baggerarbeiten im Zuge von einer Steinbrucherweiterung wurden vor vielen Jahren die erdpyramidenähnlichen Gebilde freigelegt, die als Sockel die tertiäre Schlottenfüllung aus Sanden und Kiesen der Arenberg-Formation und als „Dach“ den mitteldevonischen Kalkstein aufweisen. Ein außergewöhnlicher Geotop erster Güte – mitten im Nationalen GEOPARK Westerwald-Lahn-Taunus!
Da der Steinbruch nur im Rahmen von Sonderführungen zu betreten ist, können Interessierte nun den Geotop virtuell besuchen und genießen:
Karsterscheinungen im Steinbruch „Schneelsberg“ bei Steeden an der Lahn (Hessen)
Der Kalkstein der Massenkalk-Formation wurde in vielen Steinbrüchen in der Umgebung seit dem 16. Jahrhundert bis in die 1970er Jahre aufgrund seiner hervorragenden Polierfähigkeit unter dem Handelsnamen „Lahnmarmor“ und „Nassauer Marmor“ abgebaut und ist als charakteristischer Naturwerkstein von überregionaler Bedeutung. Er tritt in den unterschiedlichen Vorkommen in mannigfachen Farbvarianten (rot, grau, schwarz) auf, die verschiedene Ablagerungsbereiche (z.B. Vorriff, Riffkern, Rückriff) repräsentieren. Neben seiner lokalen Verwendung wie z.B. für die „Mamorbrücke“ in Villmar, wurde er auch regional und überregional in Kirchen, Schlössern und Museen verbaut (z.B. im Dom zu Limburg, Mainz, Würzburg und Berlin und im Wiesbadener und Weilburger Schloss). Er fand aber auch seinen Weg ins Ausland wie z.B. nach Amsterdam, Paris, Prag, Wien und Zürich, nach Moskau (Metro), St. Petersburg (Eremitage), Istanbul, Tagore (Palast des Maharadschas) und Übersee nach New York (Empire-State-Building) und Havanna (Kött 2021).
Der Abbau dieser Naturwerksteine zur Verwendung für Steinmetzarbeiten oder als Platten in der Denkmalpflege ist heutzutage nicht mehr wirtschaftlich. Aufgrund des sehr hohen Gehaltes an CaCO3 (97–98 %) eignen sich die devonischen Kalksteine sehr gut für die Herstellung von diversen Kalk- und Zementprodukten, aber auch für eine Vielzahl weiterer Einsatzzwecke in der Stahl- und chemischen Industrie, Trinkwasseraufbereitung, Rauchgasentschwefelung sowie für hygienische und pharmazeutische Erzeugnisse (Grubert & Loos 2022).
Anderle, H.-J., M. Hottenrott, Y. Kiesel & T. Kirnbauer (2003): Das Paläozän von Hahnstätten im Taunus (Bl. 5614 Limburg a.d. Lahn): Untersuchungen zu Tektonik, Paläokarst, postvariskischer Mineralisation und Palynologie. – Cour.-Forsch.-Inst., Senckenberg 241: 183- 207.
Brückner, H.; Hottenrott, M.; Kelterbaum, D.; Müller, K.-H.; Rittweger, H.; Zander, A. & Zankl, H. (2006): Karst und Paläoböden im Limburger Becken. – Exkursion G 5 der 25. Jahrestagung des Arbeitskreises Paläopedologie vom 25.-27.05.2006 in Limburg/Lahn.
Dersch-Hansmann, M., Ehrenberg, K.-H., Heggemann, H., Hottenrott, M., Kaufmann, E., Keller, T., Königshof, P., Kött, A., Nesbor, H.-D., Theuerjahr, A.-K. & Vorderbrügge, T. (1999): Geotope in Hessen. – In: Hoppe, A. & Steiniger, F. F. (Hrsg.): Exkursionen zu Geotopen in Hessen und Rheinland-Pfalz sowie zu naturwissenschaftlichen Beobachtungspunkten Johann Wolfgang von Goethes in Böhmen. – Schriftenr. Dt. Geol. Ges., 8: 69–126; Hannover.
Felix-Hennigsen, P. (1990): Die mesozoisch-tertiäre Verwitterungsdecke (MTV) im Rheinischen Schiefergebirge - Aufbau, Genese und quartäre Überprägung. – Relief, Boden, Paläoklima 6: 1-129; Berlin, Stuttgart (Gebr. Borntraeger).
Flick, H. (2010): Lahn-Dill-Gebiet: Riffe, Erz und edler Marmor. – In: Meyenburg, G. (Hrsg.): Streifzüge durch die Erdgeschichte. – Edition Goldschneck im Quelle & Meyer Verlag; Wiebelsheim.
Flick, H., T. Kirnbauer & K.-W. Wenndorf (1998): Lahnmulde III: Südwestliche Lahnmulde. – In: Kirnbauer, T. (Hrsg.): Geologie und hydrothermale Mineralisationen im rechtsrheinischen Schiefergebirge. Tagungsband zur VFMG-Sommertagung in Herborn (Lahn-Dill-Kreis). – Jb. Nass. Ver. Naturkd., So.-Bd. 1: 284-288.
Grubert, A. & Loos, ST. (2022): Exkursion C – Kalksteinbruch Hahnstätten (Schaefer Kalk GmbH & Co. Kg). – In: Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz Klimawandel und Digitalisierung – Herausforderungen für die Rohstoffsicherung. Tagungsband zum 11. Rohstofftag Rheinland-Pfalz am 06.07.2022 in Montabaur. –38 S.; Mainz.
Henrich, R., Bach, W., Dorsten, I., Georg, F.-W., Henrich, C. & Horch, U. (2017): Riffe, Vulkane, Eisenerz und Karst im Herzen des Geoparks Westerwald-Lahn-Taunus. – Wanderungen in die Erdgeschichte; Verlag Dr. Friedrich Pfeil, München.
Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (2021): Geologie von Hessen. – 705 S.; Schweitzerbart.
Kirnbauer, T. (1998): Eisenmanganerze des Typs „Lindener Mark“ und Eisenerze des Typs „Hunsrückerze“. - In: Kirnbauer, T. (Hrsg.): Geologie und hydrothermale Mineralisationen im rechtsrheinischen Schiefergebirge. Tagungsband zur VFMG-Sommertagung in Herborn (Lahn-Dill-Kreis). – Jb. Nass. Ver. Naturkd., So.-Bd. 1, 209- 216.
Königshof, P., mit einem Beitrag von T. Keller (1999): „Lahn-Marmor“, Riffe im Devon. – IN: Hoppe, A. & F.F. Steininger (HRSG.): Exkursionen zu Geotopen in Hessen und Rheinland-Pfalz sowie zu naturwissenschaftlichen Beobachtungspunkten Johann Wolfgang von Goethes in Böhmen. –Schriftenreihe Dt. Geol. Ges. 8: 223-230.
Kött, A. (2021): Die „Nationalen Geotope“ Hessens. – In: Greb, H. & Röhling, H.-G.: GeoTop 2021: Geotourismus - echte Chance oder Hype für eine nachhaltige Regionalentwicklung? 24. Internationale Jahrestagung der Fachsektion Geotope und GeoParks der DGGV im Geopark Vulkanregion Vogelsberg, 7.-10.10.2021. – Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften, Heft 95: 244 S.
Müller, K.-H. (1973): Zur Morphologie des zentralen Hintertaunus und des Limburger Beckens. – Ein Beitrag zur tertiären Formengenese. – Marburger Geographische Schriften 58: 112 S.; Marburg.
Velten, C. & P. Wienand (1989): Kräfte der Erde: Kleine Geologie des Weilburger Landes. – In: Heimat- und Bergbaumuseum der Stadt Weilburg (Hrsg.): Libelli: Museum extra, 4.