Neue Furchensteinfunde vom Tachinger See

Während einer Ruderbootstour bin ich diesen Sommer zufällig auf ein weiteres Vorkommen von Krusten- und Furchensteinen im Tachinger See gestoßen. Hans Lauterbach hat ja zuvor schon von Funden aus dem benachbarten Waginger See  berichtet, und ich freue mich nun über ein weiteres Vorkommen berichten zu dürfen.

Die Furchen- und Krustensteine findet man leicht, wenn man vom Strandbad Tengling aus bis zu dem Wäldchen rudert, das hinter dem östlichen Schilfgürtel liegt. Dort sind zahlreiche kleine Badebuchten im Schilf versteckt, wo im knietiefen Wasser die Krustensteine liegen. Im Gegensatz zum Chiemsee, wo die Krustensteine in die pflasterartigen Uferkiese eingebettet sind, liegen die Krustensteine hier im Tachinger See wie kleine Inseln in einer sehr hellen Suspension aus Seekreide oder Seetonen und sind davon auch teilweise verdeckt. Man muss hier also genau hinschauen. Ich finde dieses Vorkommen wirklich interessant, denn ich dachte bisher, dass Furchensteine bzw. die Cyanobakterienkolonien darauf nicht mit Feinsedimentation kompatibel sind. Leider hatte ich keinen Fotoapparat dabei, um hier ein paar Bilder von der Fundsitution zu zeigen. Ein paar von den Krustensteinen habe ich aber gesammelt und dann später am Tenglinger Seebad fotografiert.

Wie kommen die Löcher in den ... Sandstein?

Während eines Osterausflugs auf die Burg Hirschhorn bei Heidelberg, fielen mir kürzlich Unmengen von kleinen Löchern und Gruben auf den verwitterten Außenmauern dieser Festung auf. Sie wurden aus lokalen Vorkommen von Buntsandstein erbaut, der in der Gegend von Heidelberg ziemlich dominant ist.

Löcher auf Verwitterungsflächen dieses Buntsandsteins sind dort ein gut bekanntes lokales Phänomen. Sie entstehen durch die Auswitterung weicherer Bestandteile des Sandsteins. Meist sind dies kleine Tongallen, die im Laufe der Ablagerung scherbenartig in den Sandstein eingelagert wurden. Der Sedimentationszyklus wurde hier eingeleitet von Tonablagerungen in ruhigem Stillwasser. Wenn sich die Dynamik des Ablagerungsmilieus änderte und die Bodenströmung stärker wurde, konnte die frische Tonkruste brechen und die Scherben wurden weggeschwemmt. Während des Transports wurden sie gerundet, schließlich abgelagert und in den Sandstein eingearbeitet.
Diese Stellen sind nun besonders anfällig und fallen daher der Verwitterung zuerst zum Opfer.

In unmittelbarer Nähe der Burg befinden sich ein paar Aufschlüsse wo man ohne denkmalpflegerische Bedenken ein paar Handstücke sammeln kann. Im frischen Bruch sieht man sehr gut die dichteren und dunkleren Konturen der Scherben des tonigen Materials in sandiger Matrix. Auf der jungen Verwitterungsfläche kann man auch noch schön die Umrisse der herausgelösten Tongallen erkennen. Man kann sich leicht vorstellen, dass diese Löcher nach einiger Zeit die Konturen verlieren und die typische, runde Form annehmen.

Solche Löcher, auf einem einzelnen Kleinstfund von Sandstein aus dem Chiemsee, wurden jüngst recht verwegenen zu Schmelzerscheinungen erklärt. Wie albern diese Deutung ist, wird leider erst richtig deutlich, wenn man solche Phänomene in größerem Zusammenhang sieht. Niemand würde auf die Idee kommen die Löcher auf den Burgmauern durch kosmischen Beschuss zu erklären.

Ein falscher Furchenstein

UPDATE:
Mittlerweile wurde die Abbildung des Schneckensteins von der chiemgau-impakt Seite entfernt und durch eine andere ersetzt. Offensichtlich handelt es sich bei der neuen Abbildung um eine Aufnahme desselben Handstücks bei sehr schräger Beleuchtung. Vielleicht sollte CIRT statt derlei Spielchen einen Dünnschlif anfertigen.
Fast wäre meiner Aufmerksamkeit ein neuer Furchenstein, den die Leute vom CIRT auf ihrer Homepage präsentieren, entgangen. Sie behaupten nun erstmals einen Furchenstein im Chiemsee gefunden zu haben, der kein Kalkstein ist, sondern ein "silikatisches Gestein in Form eines Sandsteins". Dasselbe Fundstück wird auch in einem bei scribd abgelegtem Papier beschrieben und kann hier besichtigt werden:

(die Abbildung wurde mittlerweile entfernt)

Der anonyme Autor meint hier nun eine typisch regmaglyptische Skulptur zu erkennen. Und tatsächlich folgt der Fund keinem der bislang vorgelegten Furchensteinmuster. Zum einen wäre es tatsächlich ungewöhnlich, Furchen auf einem silikatischen Sandstein zu finden, sind diese Phänomene doch eigentlich auf Karbonate beschränkt. Zum Anderen ist die Ausprägung der Skulptur recht ungewöhnlich. Die abgebildeten Mulden und Gruben sind untypisch für Furchensteine, sie sind eigentlich zu groß und auffällig kreisförmig. Unsere Messungen (Huber & Götz, 2010) an Chiemsee-Furchensteinen ergaben einen engen Breitenbereich von etwa 3-10mm für die Furchen. Die Gruben auf dem neu vorgelegten Sandstein sind mit ihren 1-3 cm jedoch durchweg deutlich breiter. Zur Verdeutlichung habe ich das Handstück und die wesentlichen Strukturen hier als Skizze beigelegt.

Auffällig ist auch die häufig lineare Anordnung der Gruben. Besonders markant ist hierbei eine zentrale keilförmige Struktur, die sich von der Basis bis zur Spitze von >3 cm auf bis <1 cm verjüngt. Diese Struktur setzt sich aus einer Reihe von sich überlappenden Gruben zusammen, deren Schnittlinien gut erkennbar sind. Bei näherer Betrachtung findet man zudem zwei gut erkennbare, dünne, helle Linien (in der Skizze in Rot). Eine davon begleitet den gesamten linken Rand dieser Struktur, eine weitere deutet sich am rechten oberen Rand an und setzt sich deutlicher am rechten unteren Rand fort. Hier sieht man auch eine scherbenartige Kante, die ein wenig aus der Matrix herausragt. Ein Schalenrest!

Damit erklärt sich auch die zentrale keilförmige Struktur. Sie ist wohl der Abdruck einer größeren, turmförmigen Schnecke. Die einzelnen Mulden entsprechen den Abdrücken von ausgeprägt konvexen Windungen der Schneckenschale. Infrage dafür kommen etwa Vertreter der Turritelliden (Turmschnecken). Moderne Arten dieser Familie, wie etwa Turritella terebra, werden bis zu 17 cm lang. Fossil sind Turritelliden aus Gesteinen der nahen voralpinen Molasse bekannt, es ist also leicht vorstellbar, wie das Handstück in den Chiemsee gelangte.

Die Gruben auf dem vorgelegten Handstück sind demnach weder als cyanobakterielle Phänomene noch als temperaturinduzierte Ablationserscheinungen oder Regmaglypten zu deuten. Vielmehr handelt es sich um verwitterte Überreste von Fossilabdrücken auf einer Sandsteinplatte.

Zur Entstehung der Furchensteine vom Chiemsee

Die auffälligen, von labyrinthisch gewundenen Kanälen und Löchern durchzogenen Furchensteine findet man sehr häufig an den Ufern des Chiemsees. Dort werden sie ihres Aussehens wegen auch 'Hirnstoa' (Hirnsteine) genannt. Furchensteine sind überaus weit verbreitet, so sind zum Beispiel Funde aus der Schweiz, Österreich Dänemark oder Kroatien dokumentiert. Bereits Mitte des 19. Jahrhunderts wurden dieses Phänomen in Schweizer Seen beobachtet und wissenschaftlich beschrieben. In den ersten Arbeiten zu diesem Thema wurden noch Muscheln oder Insektenlarven als alleinige Verursacher der Furchen angenommen. Man beobachtete aber bereits früh, dass diese Furchen stets unter einer tuffartigen, kalkigen Kruste, auf den sogenannten Krustensteinen, vorkommen. Daher vermutete man, diese Kalkkruste sei mitverantwortlich für die Entstehung der Furchen. Und tatsächlich sind die Prozesse der Krusten- und der Furchenbildung eng miteinander verknüpft.

Hauptverantwortlich für die Bildung der Kalkkrusten sind vor allem die sogenannten Cyanobakterien, die in der Lage sind selbst Kalk zu bilden. Diese Cyanobakterien sind nämlich in der Lage neben CO₂ auch HCO_3- zur Photosynthese zu nutzen. Dadurch erhöhen sie den pH Wert und der Alkalinität zwischen ihren Filamenten erheblich und fördern dadurch die Ausfällung von Kalk. Das funktioniert natürlich nur, wenn im Seewasser diese gelösten Karbonate auch ausreichend zur Verfügung stehen. Dafür sorgen im Chiemsee die Wässer aus den nahen Kalkalpen sowie die kalkreichen glazialen Sedimente der Umgebung und deren Verwitterungsprodukte. Daneben ist ein erheblicher Anteil der Kalkkruste aber auch durch eingefangene Partikel zurückzuführen, die sich in den Filamenten oder Schleimhülle der Cyanobakterien verfangen und zu einer zusätzlichen Verfestigung der Kruste beitragen. Das Ergebnis ist eine dichte, knollige, kalkige Kruste die sich aus kleinen Höckern und Flecken zusammensetzt, die durchaus an Miniaturriffe erinnern.

Eine gut ausgebildete, höckerige Kruste erinnert ein wenig an einen Blumenkohl. Zwischen den einzelnen ‚Röschen’ finden innerhalb der Kruste korrosive Vorgänge die besten Ansatzpunkte die zur Ausbildung des charakteristischen Furchenmusters führen. Das Substrat ist in diesen Zwischenräumen ja noch am anfälligsten, denn an der Basis der Büschel ist die Kalkkruste stärker verfestigt und bildet daher besseren Schutz.

Aus: Schneider et al., 1983

Der Prozess der Furchenbildung wird nun wieder von Cyanobakterien eingeleitet. Einige dieser an der Bildung der Kalkkruste beteiligten Organismen sind nämlich in der Lage, sich in kalkiges Gestein unter der Kruste zu bohren. Sie werden hierbei auch von einigen bohrenden Pilzarten unterstützt. Diese so genannten Endolithen schaffen damit die Vorraussetzung zur Entstehung der Furchen, da sie den Untergrund der Krusten anbohren und entscheidend schwächen. In die Kruste eindringende, weidende Tiere, wie Schnecken oder manche Larven schädigen den Untergrund dann weiter. Sie nagen quasi an den bereits gelockerten Stellen und höhlen damit die Furchen weiter aus. Zusätzlich findet in den entstandenen Hohlräumen auch anorganische Kalklösung statt. Verrottende organische Reste führen hier zu einer lokalen Versauerung der enthaltenen Wässer und entfalten damit zusätzlichen korrosive Kräfte.

Die Furchensteine vom Chiemsee sind also das Ergebnis komplexer biologischer und anorganischer korrosiver sowie biologischer abrasiver Vorgänge, die verblüffenderweise in engem Zusammenhang mit der Bildung von Kalk auf diesen Steinen stehen. Alle hier beschriebene Prozesse lassen sich am Chiemseeufer hervorragend beobachten, ein paar Bilder dazu habe ich ja bereits in einem anderem Artikel hier gezeigt. Mehr schöne Bilder von Furchensteinen aus dem Chiemsee findet der interessierte Leser im 'alles Furche oder was' Blog von Rimbao. Und hier noch eine Liste weiterführender Literatur:

Gaudin, (1865). Note sur certain galets des bords du lac de Geneve. Bull. de l. Soc.Geolog. Vaudoise.

Boysen Jensen, P. (1909).Über Steinkorrosion an den Ufern von Fureso . Int.
Rev. Ges. Hydrobiol., 2: 163-173.

Kann, E. (1941). Krustensteine in Seen. Arch. Hydrobiol., 37: 504±532.

Golubic, S. (1962). Zur Kenntnis der Kalkinkrustation und Kalkkorrosion im
Seelitoral. Schweiz. Z. Hydrobiol., 24: 229-243.

Schröder, H.G. (1982). Biogene benthische Entkalkung als Beitrag zur
Genese limnischer Sedimente. Beispiel: Attersee (Salzkammergut; Oberösterreich). Dissertation, Göttingen. 179 pp.

Schneider, J. Schröder, H.G. & Le Campion-Alsumard, T. (1983). Algal
micro-reefs : coated grains from freshwater environments. In Coated
Grains (Peryt, T.M., editor), 284-298. Springer, Berlin.

Schneider, J. & Le Campion-Alsumard, T.(1999). Construction and destruction of carbonates by marine and freshwater cyanobacteria. Eur. J. Phycol., 34: 417-426

Die Furchen auf Furchensteinen sind Furchen, keine Regmaglypten

Zu diesem Thema habe ich bereits letztes Jahr auf dem Stratigraphy.net Blog einen Beitrag gepostet. Da dieser mittlerweile eine Reaktion des CIRT hervorgerufen hat, hier noch einmal eine kurze Zusammenfassung auf Deutsch.

Im Sommer 2008 habe ich einen schönen Spaziergang am Chiemsee unternommen, um dort ein paar der Furchensteine zu sammeln. Diese von auffälligen Furchen durchzogenen Steine kommen sehr häufig im Chiemsee und in anderen alpinen und voralpinen Seen vor. Die biogenen Prozesse, die zur Entstehung der markanten, hirnartigen Muster führen, sind schon seit langem bekannt und in der wissenschaftlichen Literatur sehr gut beschrieben.
Umso erstaunter war ich auf der Chiemgau Impact Seite in einem der Online-Artikel zu lesen, dass ausgerechnet diese Furchensteine als Argumentationshilfe für einen Chiemgau Impakt angeführt wurden. Dort wurde ein schönes Exemplar nämlich als Regmaglypt vorgestellt.

Regmaglypten sind grubenförmige Abtragungserscheinungen auf der Oberfläche von Meteoriten,
die dort durch die große Hitzeeinwirkung und andere Prozesse beim Durchfliegen der Erdatmosphäre entstanden sind. Ein typisches Merkmal sind kleine Gruben, die aussehen wie der Abdruck von Fingerkuppen in weichem Ton. Solche Regmaglypten sind ausschließlich an echten Meteoriten bekannt, nicht an irdischen Gestein.

Der anonyme Autor dieses Online-Artikels erklärt die Entstehung von Regmaglypten an den sehr irdischen Chiemseegeröllen wie folgt:
Nach dem Einschlag eines Himmelskörpers seien große Mengen an Gestein empor geschleudert worden. Diese hätten die Explosionswolke des Einschlagskörpers durchflogen und dort hervorgerufen durch die hohen Temperaturen und dynamischen Druck die typische Musterung als Furchensteine erhalten.

Diese Erklärung ist mehr als nur unwahrscheinlich. Selbst bei den ganz großen Einschlägen wie dem Chicxulub gibt es keinerlei vergleichbare Erscheinungen. Dagegen sind die biogenen Faktoren -vornehmlich in Verbindung mit Kalkalgen- die zur Entstehung von Furchensteinen führen, seit Jahrzehnten hervorragend nachgewiesen und dokumentiert.

Während meines Spazierganges am Chiemseeufer bei Chieming, konnte ich zahlreiche Furchensteine bereits im Uferbereich finden. Sie kommen dort massenhaft in einer Häufigkeit von bis zu 40 Exemplaren pro Quadratmeter vor. Ich konnte sowohl schön ornamentierte, trocken liegende Exemplare sehen, als auch Exemplare im Chiemsee selbst. Letztere belegen gut die Entstehung der Furchensteine in situ (an Ort und Stelle). Diese von Wasser bedeckten Furchensteine sind nicht leicht zu erkennen, da sie häufig von einer Kalkkruste überzogen sind und damit eher an einen schmutzigen Blumenkohl erinnern. Aber gerade diese Kruste zeigt, dass die Prozesse, die zur Bildung von Furchen führen, immer noch stattfindet. Denn dieser Überzug wird von Kalkalgen erzeugt, die mitverantwortlich für die Entstehung der Furchen sind (mehr zur genauen Entstehung werde ich noch in einen eigenen Artikel schreiben).

Diese Kruste kann man leicht abkratzen, die grünliche Farbe die dabei zum Vorschein kommt zeigt die Algentätigkeit gut an. Unter der Kruste kann man auch sehr schön die Furchen selbst sehen, die sich bevorzugt an den Rändern der röschenförmigen Algenbüschel orientieren.
Für mich gibt es jedenfalls keinen Zweifel mehr, dass die Furchensteine vom Chiemsee biogenen Ursprungs sind. Andere Erklärungen, insbesondere jene die ein katastrophales Ereignis erfordern, entbehren jeder Grundlage. Die Furchen der Furchensteine des Chiemsees sind keinesfalls Regmaglypten.