Gneis

Alter: 1.000 – 330 Mio. Jahre

Gruppe: Metamorphite

Entstehung: Metamorphite entstehen durch Umwandlung bereits bestehender Gesteine aufgrund stark erhöhter Druck- und Temperaturbedingungen. Die Ausgangsgesteine können sowohl sedimentärer wie auch magmatischer Natur sein. Um ein Gestein zu einem metamorphen Gestein umzuwandeln, müssen sich die Umgebungsbedingungen ändern. Dies geschieht zum Beispiel, wenn zwei Kontinente zusammenstoßen und sich dabei die Gesteinsschichten zu einem Gebirge auftürmen. Dabei wird Oberflächengestein in große Tiefe geschoben und es kann heiße Magma aus dem Erdinnern aufsteigen. Durch den jetzt höheren Druck und die höheren Temperaturen verformen sich die Gesteine, schmelzen teilweise auf oder bilden neue Minerale. 

Besonderheiten: Typisches Erkennungsmerkmal der Metamorphite sind die Minerale, die durch den hohen Druck oder die große Hitze „ausgelängt“ sind. Das bedeutet, sie wachsen in eine bestimmte Richtung, um dem Druck zu entgehen. Man spricht auch von einer „Vorzugsrichtung“ der Minerale. Die Geologen sprechen hier von einem „geschieferten Gefüge“ oder von einer „Foliation“. Besonders schön ist die Vorzugsrichtung in Gneisen zu erkennen. Sie bildet sich senkrecht zur vorherrschenden Druckrichtung bei ihrer Entstehung. Fossilien sind in metamorphen Gesteinen sehr selten anzutreffen. Bisweilen konnten aber Reste von mikroskopisch kleinen Fossilien gefunden werden. Voraussetzung ist, dass das Ausgangsgestein sedimentären Ursprungs war und das Fossil nicht zerstört, also die Umwandlung in ein neues Gestein (Metamorphose) nicht vollständig war. Man unterscheidet Paragneise, die aus Ablagerungen (Sedimenten) entstanden sind, und Orthogneise, die aus magmatischem Gestein entstanden sind. 

Verwendung: Durch die überwiegend sehr hohe Druckfestigkeit der Gesteine sind Gneise wie auch Granit und vulkanisches Gestein als Material besonders gut geeignet für den Verkehrswegebau, wie zum Beispiel Straßen, Autobahnen oder Gleisbette bei der Bahn. Durch die kantige Form verzahnen sich die Gesteine gut und lassen sich mit Walzen zu einem sehr tragfähigen Untergrund für Bauwerke verbinden. 

Abbau: Als erster Arbeitsschritt wird im Steinbruch zunächst ein Stück aus der Felswand gesprengt und zur Aufbereitung transportiert. Dort wird das Gestein zerkleinert, sortiert und entstaubt und danach in mehreren Schritten gebrochen und zu verschiedenen Korngrößen gesiebt. 

Vorkommen: Gneislagerstätten sind in Baden-Württemberg überwiegend im mittleren und südlichen Schwarzwald anzutreffen.

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Granit

Alter: 358 – 296 Mio. Jahre

Gruppe: Magmatite (Plutonite)

Entstehung: Der Granit ist der bekannteste Vertreter der Tiefengesteine (Plutonite). Er ist ist wie alle magmatischen Gesteine aus geschmolzenem Gestein, dem Magma, entstanden. An Stellen, wo die Erdkruste durch Brüche und Risse nicht so stabil ist („Schwächezonen“), kann die heiße Gesteinsschmelze aus der Tiefe aufsteigen. Die Plutonite unterscheiden sich lediglich durch ihr Gefüge von ihren vulkanischen „Partnergesteinen“. So können die beiden völlig unterschiedlich aussehenden Gesteine „Granit“ und das vulkanische Gestein „Rhyolith“ aus ein und demselben Magma mit exakt der gleichen chemischen Zusammensetzung entstanden sein. Der entscheidende Unterschied ist, wie schnell das geschmolzene Gestein (Magma) abgekühlt ist. Ein Plutonit wie der Granit ist im Gegensatz zu einem vulkanischen Gestein in größerer Tiefe erstarrt. Die Abkühlung erfolgte langsamer als bei den Vulkaniten, und die Kristalle hatten mehr Zeit zu wachsen. 

Besonderheiten: Wie alle Magmatite sind Granite frei von Fossilien. Typisches Erkennungsmerkmal sind die großen Kristalle und das „holokristalline“ beziehungsweise „vollkristalline“ Gefüge. Anders als vulkanische Gesteine enthalten Granite keine Porenhohlräume. Sie bestehen überwiegend aus den Mineralen Quarz, Feldspat und Glimmer. Den Schwarzwaldgranit gibt es in zwei typischen Farben: grau und rötlich. Seine Farbgebung ist auf unterschiedliche Feldspäte zurückzuführen. 

Verwendung: Die sehr harten Gesteine sind gegenüber äußeren Einflüssen sehr widerstands-fähig. Gebrochene Granite werden im Straßen- und Wegebau, als Gesteinskörnung in Beton, im Wasserbau oder auch als Gleisschotter verwendet. Als Naturwerkstein wird Granit für Pflastersteine, Bordsteine oder Fassadenverkleidungen gebraucht. Teilweise wird Granit von Steinmetzen und Bildhauern bearbeitet.

Abbau: Granit als Naturwerkstein wird heute weltweit gehandelt. Der Preisdruck führt dazu, dass Naturwerksteine zu großen Teilen aus fernen Ländern importiert werden. Dort werden sie oft unter niedrigen Umwelt- und Arbeitssicherheitsstandards, teilweise sogar von Kindern, abgebaut. Die Anzahl der Naturwerksteinbrüche in Baden-Württemberg hat sich dadurch von ehemals fast 2.000 auf heute 46 verringert. Nur in drei Naturwerksteinbrüchen wird Granit gewonnen.

Vorkommen: Granitlagerstätten finden sich in Baden-Württemberg in weiten Teilen des mittleren und südlichen Schwarzwalds.

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Vulkanisches Gestein

Alter: 296 – 251 Mio Jahre und 65 – 2,6 Mio Jahre

Gruppe: Magmatite (Vulkanite)

Entstehung: Vulkanisches Gestein (Vulkanite) ist wie die Tiefengesteine (Plutonite) aus glutflüssigem Magma (geschmolzenem Gestein) entstanden. In Bereichen, an denen die Erdkruste durch Klüfte und Risse nicht stabil genug ist, kann die heiße Gesteinsschmelze aus der Tiefe aufsteigen, abkühlen und zu Festgestein werden. Die Vulkanite unterscheiden sich lediglich durch ihr Gefüge von ihren plutonischen „Partnergesteinen“. Je nachdem, wie schnell das Magma abkühlt, können die Gesteine völlig unterschiedlich aussehen, obwohl sie aus demselben Magma mit exakt identischer chemischer Zusammensetzung entstanden sind. Ein Vulkanit (z.B. Rhyolith) ist schneller abgekühlt als ein Plutonit (z. B. Granit), der kein vulkanisches Gestein ist. Die Kristalle hatten weniger Zeit zu wachsen, weshalb Vulkanite nur wenige oder gar keine mit bloßem Auge erkennbaren Minerale enthalten. Ein Granit hingegen ist in größerer Tiefe erstarrt und langsamer abgekühlt. Er hat keine Hohlräume und ist „vollkristallin“, seine Kristalle hatten mehr Zeit zum Wachsen und sind deshalb entsprechend groß.

Besonderheiten: Wie alle Magmatite sind vulkanische Gesteine frei von Fossilien. Vulkanite können Hohlräume von ehemaligen Gasblasen enthalten. Wellenförmige Bänderungen zeigen, dass das Gestein vor der Erstarrung zähflüssig war. Typisches Erkennungsmerkmal ist das so genannte „porphyrische Gefüge“. Hier „schwimmen“ einzelne Kristalle in einer gleichförmigen, feinkörnigen Grundmasse. Oft handelt es sich bei diesen Kristallen um Feldspäte, manche Magmen können auch Quarzkristalle enthalten. Deshalb wurde der Rhyolith früher „Quarzporphyr“ genannt.

Verwendung: Vulkanische Gesteine werden überwiegend im Straßen- und Wegebau, als Gesteinskörnung in Beton oder auch im Gleisbau verwendet. Die meist sehr hohe Härte der Gesteine macht sie sehr widerstandsfähig gegen äußere Einflüsse, weshalb sie sehr vielfältig eingesetzt werden können. Die Phonolithe vom Kaiserstuhl enthalten
Bestandteile, die bei der Rauchgas- und Abwasserreinigung sowie als Dünger in der Landwirtschaft verwendet werden können.

Vorkommen: In Baden-Württemberg gibt es drei große, „junge“ Vulkangebiete: Das Kirchheim-Uracher Vulkangebiet, die Hegau-Vulkane und das Kaiserstuhl-Massiv im Oberrheingraben. Anders als der Kaiserstuhl oder die Hegau-Vulkane, die sich eindrucksvoll aus der Ebene erheben, sind die ehemaligen Vulkanschlote des Kirchheim-Uracher-Vulkangebiets kaum zu erkennen. Der Grund hierfür ist, dass in der Regel keine Lava an der Oberfläche ausgeflossen ist. 

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Buntsandstein

Alter: 255 – 243 Mio. Jahre

Gruppe: Sedimentgesteine

Entstehung: Zu der Zeit, als sich die Sedimente des Buntsandsteins ablagerten, herrschte in unserer Region ein Wüstenklima, das ein Leben für Tiere und Pflanzen aufgrund des Wassermangels sehr schwierig machte. Dass es von Zeit zu Zeit trotzdem starke Niederschläge und sogar Überflutungen gab, lässt sich aus den Gesteinsschichten des Buntsandsteins herauslesen. Fossile Regentropfenabdrücke, Trockenrisse, Strömungsrippel und sogar ganze Fluss-Systeme können in den Sedimenten des Buntsandsteins nachgewiesen werden. Diese Flüsse existierten jedoch nur kurze Zeit bis sie in der weiten Ebene der Wüste wieder versickerten. Da im heißen Wüstenklima nur wenige Tier- und Pflanzenarten existieren konnten und diese nach ihrem Tod meist schnell an der Erdoberfläche verwesten, finden sich in den Sand- und Tonsteinen des Buntsandsteins nur selten Fossilien.

Besonderheiten: Die typische rote Farbe des Buntsandsteins entsteht durch fein verteiltes Eisenerz, „Hämatit“, das die Quarzkörner des Sandsteins umhüllt. Durch den Wechsel von Feuchtigkeit und Trockenheit begann dieses Eisen zu „rosten“ und gab so dem Buntsandstein seine typisch rostrote Farbe. Durch Bleichungsvorgänge entstanden auch gelbliche, zum Teil fast weiße Sandsteine. Die für Sedimentgesteine typische Schichtung ist im Buntsandstein meist sehr gut zu erkennen. Wannenförmig gebogene Schichtunterseiten entstanden bei schnell fließendem Wasser. Gerade Schichtunterseiten entstanden bei langsam fließendem oder stehendem Wasser. Die Gesteine des Buntsandsteins bestehen keineswegs, wie der Name vermuten lässt, ausschließlich aus Sandsteinen. Es können auch Tonsteine, Schluffsteine und selbst kiesreiche Bestandteile enthalten sein. Die Gesteine des Buntsandsteins bilden eindrucksvolle Felswände und interessante Felstürme.

Verwendung: Die baden-württembergischen Sandsteine wurden und werden überwiegend als Mauersteine und Fassadenplatten, aber auch als Bodenplatten im Garten- und Landschaftsbau verwendet. Bildhauer und Steinmetze schaffen aus dem Naturwerkstein Kunstwerke und verkleiden Gebäude. Zahlreiche historische Gebäude, Klöster, Kirchen und Brücken im Südwesten Deutschlands, dem benachbarten Elsass und der Schweiz sowie in Hessen und Bayern, wurden aus Buntsandstein errichtet. Für deren Restaurierung und Erhaltung wird Buntsandstein gebraucht.

Abbau: Um das Gestein aus einem Vorkommen bearbeiten zu können, müssen je nach Bedarf und Verwendung große Steinblöcke aus der Steinbruch-wand herausgetrennt werden. Häufig werden dazu Gesteinssägen verwendet, die schonend und leise das Gestein in Quadern herausschneiden. Eine weitverbreitete Möglichkeit ist es, die Steinblöcke aus der Felswand zu brechen oder kontrolliert herauszusprengen. Nur speziell ausgebildete Sprengmeister dürfen in Steinbrüchen sprengen. Damit das Gestein nicht durch Risse beschädigt wird, verwendet der Sprengmeister möglichst kleine Sprengladungen. Sind die Gesteinsblöcke sehr groß, werden sie noch an Ort und Stelle zugesägt und anschließend mit Schwerlastkraftwagen zur Weiterverarbeitung transportiert.

Vorkommen: Die markanten roten und gelblichen Sandsteine treten im Schwarzwald und im Odenwald an der Erdoberfläche auf. Sie wurden auch im Untergrund der Nordsee nachgewiesen und sind dort ein wichtiges Speichergestein für Erdgas. Die Nordseeinsel Helgoland besteht ebenfalls aus Buntsandstein und wurde durch einen Salzdom über den Meeresspiegel herausgehoben. Die Helgoländer Felseninsel könnte man so mit etwas Fantasie als „ein Stück Schwarzwald in der Nordsee“ bezeichnen.

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Muschelkalk

Alter: 243 – 235 Mio. Jahre

Gruppe: Sedimentgesteine

Entstehung: Zur Zeit der Entstehung der Gesteine des Muschelkalks war unsere Region überwiegend von einem flachen Meer bedeckt. Teilweise mischte sich Meerwasser mit Süßwasser zu sogenanntem „Brackwasser“. Der Kalk wurde vor allem durch tierische oder pflanzliche Lebewesen aus dem Meerwasser gebildet. Kalkschalen und kalkige Skelettreste bauten die Kalksteinbänke des Muschelkalks auf. Flache Meeresarme und flache Küsten trockneten im subtropischen Klima der Trias immer wieder aus, sodass Salz und Gips abgelagert werden konnten. Wenn neben Kalk gleichzeitig viel Ton abgelagert wird, wird das Gestein als „Mergel“ bezeichnet. 

Besonderheiten: Im Muschelkalk findet man häufig Fossilien, insbesondere Muschel- und Brachiopodenschalen, die dem Muschelkalk seinen Namen gaben. Diese Schalen können „gesteinsbildend“ auftreten, das heißt sie sind so zahlreich, dass praktisch das gesamte Gestein aus Schalenresten besteht. Häufig zu finden sind außerdem Tintenfische, die Schalen tragen (Ceratiten), Seelilienstielglieder, Schneckengehäuse und andere Meeresbewohner. Aber auch Saurier und Amphibien kann man im Muschelkalk finden. Die für Sedimentgesteine typische Schichtung ist in den Kalksteinen des Muschelkalk meist deutlich in Form von Bänken erkennbar. Kalk (Mineral Calcit: CaCO3) kann mit verdünnter Salzsäure nachgewiesen werden. Bringt man Salzsäure auf reinen Kalk (Calcit), bildet sich ein weißer Schaum, bei Kalkmergel und Mergelsteinen entsteht grauer bis bräunlicher Schaum. 

Verwendung: Durch die weite Verbreitung in Baden-Württemberg waren die Kalksteine des Muschelkalks schon in den vergangenen Jahrhunderten ein beliebter Baustoff. Viele historische Gebäude, Stadtbefestigungen und Burganlagen wurden aus Muschelkalk errichtet. Heute ist der Muschelkalk ein wichtiger Rohstoff für die Bauwirtschaft. Er wird vor allem als Schotter im Straßen- und Wegebau eingesetzt und dient als Gesteinskörnung in Beton. Außerdem wird er für die Restaurierung historischer Gebäude und im Garten- und Landschaftsbau verwendet. Viele Pflastersteine, Boden- und Fassadenplatten sind aus Muschelkalk gefertigt. 

Vorkommen: Buntsandstein, Muschelkalk und Keuper bilden in Baden-Württemberg zusammen die „Trias“. Diesen Namen haben sie erhalten, da der typische dreigliedrige Aufbau in Südwestdeutschland besonders deutlich ist und hier erstmals beschrieben wurde. Der Muschelkalk bedeckt weite Teile Nord- und Zentral-Baden-Württembergs. Ebenso wie der  Jurakalkstein neigt auch der Muschelkalk zur Verkarstung (Bildung von Dolinen und Höhlen).

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Steinsalz

Alter: 240 – 239 Mio. Jahre

Gruppe: Sedimentgesteine

Entstehung: Wenn Teile flacher Meeresbereiche vom übrigen Meer abgetrennt werden, verdunstet bei heißem Klima das Meerwasser und eine dünne Salzschicht lagert sich am Grund dieser „Salzpfanne“ ab. Wird das Gebiet erneut mit frischem Meerwasser überflutet, steht nach der Verdunstung wieder neues Salz zur Verfügung. Jedes Mal, wenn sich dieser Vorgang des Überflutens und Austrocknens wiederholt, wird eine neue Salzschicht abgelagert. Die Salzlager können schließlich mehrere Zehnermeter mächtig werden. Zuerst scheiden sich Kalkstein und Gipsstein ab, dann Steinsalz, bei völliger Eindunstung auch Kalium- und Magnesiumsalze. Deshalb enthalten Salzlagerstätten meist alle genannten Minerale. In der süddeutschen Trias kam es jedoch nicht bis zur völligen Eindunstung. Folglich gibt es hier keine Kali- und Magnesiumsalzlagerstätten.

Besonderheiten: Steinsalz besteht fast ausschließlich aus einem einzigen Mineral und wird deshalb als „monomineralisches Gestein“ bezeichnet. Es besteht aus dem Mineral Halit (NaCl) und kann geringe Anteile an Ton, Gipsstein (Sulfatgestein) oder wasserfreiem Calciumsulfat (Anyhdrit) enthalten. Eine Besonderheit der baden-württem-bergischen Steinsalzvorkommen ist der sehr hohe Reinheitsgrad mit bis zu 98 % Halit. Kalium- und Magnesiumsalze sind hingegen keine enthalten. Dadurch sind die Vorkommen in Baden-Württemberg insbesondere für die chemische Industrie als Rohstoff sehr wertvoll. Steinsalz ist leichter als das Umgebungsgestein und kann deshalb aufsteigen (Salzdom).

Verwendung: Durch den hohen Reinheitsgrad werden rund 80 Prozent der Steinsalzproduktion als Industriesalz verwendet. Steinsalz (NaCl) besteht aus Natrium und Chlor,
beide sind wichtige Ausgangsstoffe für die chemische Industrie. Der Rest wird als Speisesalz oder Streusalz verwendet. 

Abbau: Steinsalz wird in Baden-Württemberg untertage abgebaut. Hierzu werden mächtige Kammern unter der Erde erstellt, die bis zu 15 Meter breit und 10 bis 20 Meter hoch sind. Die Bergwerke liegen 150 bis 250 Meter tief unter der Oberfläche. Das Steinsalz wird durch Bohr- und Sprengarbeiten sowie durch die „schneidende Gewinnung“ abgebaut. Dabei wird an einzelnen Stellen das Steinsalz mechanisch aus der Wand gelöst, in Brechern zerkleinert, gereinigt und für die einzelnen Verwendungsgebiete aufbereitet. Bei der schneidenden Gewinnung werden Sprengerschütterungen von darüberliegenden Wohnbebauungen vermieden. Unverwertbare Anteile im Steinsalz werden direkt in    bereits stillgelegte Kammern verfüllt.

Vorkommen: Steinsalzlagerstätten sind in Baden-Württemberg weit verbreitet. Aktuell wird Steinsalz in Heilbronn und in Stetten bei Haigerloch gewonnen. Städtenamen mit der Endung „Hall“ zeugen von ehemaliger Salzproduktion: Schwäbisch Hall, Bad Friedrichshall, Bad Reichenhall. Sehenswert ist das Museumsbergwerk in Bad Friedrichshall bei Heilbronn.

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Sulfatgestein

Gipsstein, Anhydritstein

Alter: 240 – 239 und 232 – 229 Mio. Jahre

Gruppe: Sedimentgesteine

Entstehung: Die Entstehung von Gipsstein und > Steinsalz ist eng mit dem Meerwasser verbunden. Wenn Teile flacher Meeresbereiche vom übrigen Meer abgetrennt werden, verdunstet bei heißem Klima das Meerwasser und eine dünne Gipsschicht lagert sich am Meeresboden ab. Dieser Vorgang wiederholt sich viele Male und nennt sich Eindunstung. Je nachdem, wie viel Wasser verdunstet und wie viel Frischwasser zugeführt wird, lagert sich zunächst Gips und danach Steinsalz ab. Mit erneut einfließendem Meerwasser wiederholt sich der Vorgang und es wird eine neue Gips- oder Salzschicht abgelagert. Die Gips- und Salzschichten können mehrere Zehnermeter mächtig werden. Gipsstein und Steinsalz kommen oft gemeinsam vor, da sie auf ähnliche Weise entstehen. Während reiner Gips (CaSO4 • 2 H2O) ebenso wie reines Steinsalz (Halit / NaCl) aus einem Mineral besteht (monomineralisches Material), enthält natürlicher Gipsstein auch Anhydrit und Tonminerale, teilweise auch Salze.

Besonderheiten: Rund die Hälfte des Gipssteinbedarfs wird heute aus der Rauchgasentschwefelung gewonnen. Dieser sogenannte REA-Gips fällt in Filteranlagen von Kohlekraftwerken als Nebenprodukt an und kann wie natürlicher Gipsstein als Ausgangsstoff zur Baustoffherstellung verwendet werden. Allerdings muss zur Rauchgasentschwefelung Kalkstein verwendet werden, der ebenfalls aus der Natur entnommen werden muss.

Verwendung: Gipsstein dient beim Hausbau als Rohstoff zur Herstellung von Wandputzen und Estrichen für den Boden sowie für Gipskartonplatten und Spachtelmassen. Außerdem wird er als Füllstoff in Papier und Kunststoffen gebraucht. Anhydritstein wird für die Herstellung von Zement und für Estriche verwendet.Im medizinischen Bereich wird Gipsstein unter anderem für Gipsverbände und Zahnabdrücke benötigt.

Vorkommen: Natürlicher Gipsstein kommt in Baden-Württemberg hauptsächlich in den Schichten des Mittleren Keuper und im Mittleren Muschelkalk vor. Abbauwürdige Lagerstätten befinden sich im Bereich von Crailsheim – Schwäbisch Hall und Herrenberg – Rottweil. 

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Schilfsandstein

Alter: 229 – 224 Mio. Jahre

Gruppe: Sedimentgesteine

Entstehung: Als sich das Muschelkalkmeer zurückzog, wurde unsere Region zum Festland. Das Meer überflutete jedoch immer wieder Teile des Landes und es bildeten sich Flüsse und Sumpflandschaften. Später wurde das Klima zunehmend trockener bis schließlich wieder das Meer in unser Gebiet vordrang. Der Schilfsandstein wurde in einem flachen Fluss-System mit Meereseinfluss, dem heutigen Amazonasdelta vergleichbar, in Rinnen und Überflutungsebenen abgelagert. Im Sandstein sind Gesteinsbruchstücke (Körner) enthalten, die von Flüssen aus Skandinavien nach Südwestdeutschland transportiert wurden. 

Besonderheiten: Schilfsandstein ist überwiegend feinkörnig, grünlich bis teilweise rötlich. Der Name Schilfsandstein kommt von Pflanzenresten, die manchmal als kleine schwarze Schuppen im Gestein erhalten sind. Bei den Pflanzenresten handelt es sich nicht, wie man früher dachte, um Schilf, sondern um Reste von Schachtelhalmen. Vereinzelt können im Schilfsandstein Zwischenlagen von Kohlen auftreten. An Fossilien wurden neben Landpflanzenresten auch bis zu sechs Meter lange Riesenamphibien, Vorfahren unserer Krokodile, nachgewiesen. Die mit 212 Millionen Jahren älteste urtümliche Schildkröte der Welt wurde in den Schichten des Baden-Württemberger Schilfsandsteins bei Tübingen gefunden.

Verwendung: Das UNESCO-Weltkulturerbe Kloster Maulbronn wurde im Jahr 1147 mit Schilfsandstein aus dem Umland gebaut. Hier hat sich bis heute ein Zentrum der Naturwerksteinindustrie in Baden Württemberg erhalten. Die feinkörnigen Sandsteine eignen sich besonders für Steinmetz- und Bildhauerarbeiten oder zur Restaurierung von historischen Gebäuden.

Vorkommen: Schilfsandstein tritt wie der Stubensandstein in den Schichten des Keuper (Stubensandstein, Sulfatgestein) auf. Verbreitet ist er vor allem im Gebiet von der Baar bis in die Löwensteiner Berge, bei Schwäbisch Hall, im Großraum Heilbronn und Tübingen-Rottenburg. Dort kann man einen geologischen Lehrpfad, den sogenannten „Keuperweg“, erwandern.

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Stubensandstein

Alter: 220 – 210 Mio. Jahre

Gruppe: Sedimentgesteine

Entstehung: Nach dem Rückzug des Muschelkalkmeeres wurde unsere Region zur Zeit des Keupers (jüngster Teil des Trias) zum Festland. Im Lauf der Keuperzeit überflutete das Meer immer wieder Teile des Landes, es bildeten sich Flüsse und Sumpflandschaften. Zum Ende des Keupers drang schließlich wieder das Meer in unser Gebiet vor. Die Sande des Stubensandsteins wurden aus dem Festland eingeschwemmt. 

Besonderheiten: Stubensandsteine können je nach Region und Bindemittel sehr unterschiedlich ausgebildet sein und haben deshalb unterschiedliche Eigenschaften als Baustoff. Die Farbgebung reicht von fast weiß über gelblich, grau und über rotbraun bis grünlich. Auch die Härte der Gesteine unterscheidet sich deutlich, je nachdem, welches „Bindemittel“ die Sandkörner zusammenhält. Wir unterscheiden toniges, kalkiges und kieseliges Bindemittel. Ein toniges Bindemittel führt zu eher „weichen“ Sandsteinen, ein kalkiges und besonders ein kieseliges Bindemittel kann zu extrem harten Sandsteinen führen. Wenn der Stubensandstein verwittert, wird er mürbe und kann teilweise als Sand abgegraben werden. Dieser grobe Sand wurde in Württemberg zum Scheuern der Holzböden in den „Stuben“ verwendet. So kam der Stubensandstein zu seinem Namen. 

Verwendung: Wie die meisten Sandsteine wird der Stubensandstein überwiegend als Naturwerkstein für Steinmetz- und Bildhauerarbeiten sowie zur Restaurierung historischer Bauwerke verwendet. Die weicheren und hellen Sandsteine werden heute zur Herstellung von „Kalksandstein“-Blöcken, also industriell geformten Mauersteinen, verarbeitet und sind im Hausbau sehr verbreitet. Der durch Verwitterung gelockerte Quarzsand geht heute vor allem in die Putzindustrie und wird als Kabel-, Maurer- und Sportplatzsand verwendet.An Fossilien treten Pflanzen sowie Knochen von Amphibien und Sauriern auf.

Vorkommen: Stubensandstein tritt in den Schichten des Keupers (Schilfsandstein, Sulfatgestein) auf. Diese erstrecken sich in einem schmalen Streifen parallel von der Baar bis in die Löwensteiner Berge. Sie bilden dabei die höchste Schichtstufe des Keuper-Stufenrands.

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Posidonienschiefer

Ölschiefer, Tonsteine des Schwarzen Juras bzw. Lias

Alter: 200 – 176 Mio. Jahre

Gruppe: Sedimentgesteine 

Entstehung: In der Zeit des Unterjura war der heutige Bereich Süddeutschlands von einem flachen, warmen Meer, einem Randmeer des Tethys-Ozeans, bedeckt. Es war ein stilles Meer mit schwacher Strömung. Der Wasseraustausch mit dem offenen Ozean war eingeschränkt. Teilweise hervorragend erhaltene Fossilien zeigen, dass im Schwarzjurameer eine sehr reiche Tierwelt lebte. Die dunkle Färbung des Posidonienschiefers ist auf den hohen Anteil von fein ver-teiltem Pyrit und organischer Substanz im Gestein zurückzuführen. Auf dem Meeresgrund herrschte meist Sauerstoffmangel, sodass sich dort nur zeitweilig Muscheln ansiedeln konnten, während in den oberen Wasserschichten, die genügend Sauerstoff enthielten, viele verschiedene Arten von Meerestieren lebten. Die Fossilien sind teilweise so hervorragend erhalten, weil der Sauerstoffmangel am Meeresgrund die Verwesung stark einschränkte und häufig die Aasfresser fernhielt. Auch das rasche Einsinken der Tierreste in den weichen Bodenschlamm und das Fehlen stärkerer Strömung begünstigten die gute Erhaltung der Fossilien. Der Meeresschlamm wurde zu festem Gestein, in dem die Skelette konserviert wurden. Später, im jüngsten Abschnitt der Jura-Zeit, hob sich die Erdkruste und brachte dadurch den versteinerten Meeresschlamm über den Meeresspiegel.

Besonderheiten: Weltberühmt wurden die Fossilfunde des Posidionien-schiefers (früher auch als Lias epsilon bezeichnet) von Holzmaden, einer dünnen Gesteinsschicht im Schwarzen Jura. Hier wurden nicht nur zahlreiche Knochen von Sauriern gefunden, sondern es konnten auch vollständig erhaltene Skelette von Ichthyosauriern (Fischsauriern) freigelegt werden. Bei manchen Funden ist selbst der genaue Körperumriss der Tiere in Form eines hauchdünnen schwarzen organischen Films erhalten geblieben; das sind versteinerte Bakterien, die sich auf der Haut des Sauriers angesiedelt hatten. Dr. h.c. Bernhard Hauff, der Begründer des Urweltmuseums Hauff in Holzmaden, entdeckte und präparierte diese Details erstmals im Jahr 1892. Sehr gut erhaltene Ichthyosaurier-Funde sind aber keineswegs auf das Gebiet von Holzmaden beschränkt, sondern kommen – mehr oder weniger häufig – fast überall da vor, wo Posidonienschiefer abgebaut wird. Seelilien sind Plankton-fressende Meerestiere, die mit Seesternen und Seeigeln verwandt sind. Das Treibholz, an welchem die Seelilien und manche Muscheln festgeheftet sind, wurde vom Festland eingeschwemmt. Im Posidionienschiefer werden die weltweit größten Seeliliengruppen mit über 100 m2 Plattengröße gefunden sowie Meeressaurier, Meereskrokodile, Fische, Ammoniten und Flugsaurier. Fossilien aus dem Posidonienschiefer sind in Baden-Württemberg in vielen Museen zu besichtigen; die wichtigsten davon sind das Staatliche Museum für Naturkunde Stuttgart (Löwentor-Museum), das Institut und Museum für Geologie und Paläontologie der Universität Tübingen und das Urweltmuseum Hauff in Holzmaden. Dem Zementwerk Dotternhausen ist mit dem „Werkforum“ ein sehr sehenswertes Fossilienmuseum angeschlossen.

Verwendung: Die Gesteine des Schwarzen Jura epsilon (Posidonienschiefer) wurden in der Vergangenheit hauptsächlich zu Bodenplatten, Tischplatten, Fensterbänken oder Wandverkleidungen verarbeitet. In Bad Boll wird Ölschiefer für Fango-Packungen abgebaut. Die Mineralstoffe der schwefelhaltigen Quellen von Bad Boll und Bad Sebastiansweiler stammen zum großen Teil aus dem Ölschiefer. Wiederholt wurde früher versucht, aus dem Kerogen (energiehaltige Kohlenwasserstoffe) des Ölschiefers Öl zu schwelen, aber alle diese Unternehmungen erwiesen sich schließlich als unwirtschaftlich. In diesem Zusammenhang ist auch das berüchtigte „Unternehmen Wüste“ im Zweiten Weltkrieg zu nennen, bei dem Häftlinge eines Konzentrationslagers unter unmenschlichen Bedingungen im Vorland der Westalb Schwelanlagen errichten und Ölschiefer abbauen mussten. Nur wenige Tonnen Öl, aber mehrere Tausend Tote waren das traurige Ergebnis.

Weiterverarbeitung: Die Holcim (Süddeutschland) GmbH nutzt heute die Kerogenhaltigen Tonsteine des Ölschiefers als mineralischen Zement-rohstoff und zugleich als Energiequelle. Der Ölschiefer wird gemahlen und in der Thermischen Aufbereitungsanlage des Zementwerks Dotternhausen ohne Zusatz weiterer Brennstoffe gebrannt. Der Gebrannte Ölschiefer hat sehr ähnliche Eigenschaften wie Zement und ist daher, gemeinsam mit dem konventionell im Drehrohrofen aus Kalkstein, Ton und Sand hergestellten Zementklinker, ein wertvoller Hauptbestand-teil der Zemente aus Dotternhausen. Die beim Brennen frei werdende Hitze, circa 800°C, wird zur Erzeugung von Hochdruckwasserdampf genutzt. Dieser Dampf wird durch Turbinen geleitet und treibt Generatoren an, die Strom erzeugen. Dieser Strom würde für mehr als 20.000 Haushalte reichen. In Wirklichkeit wird er jedoch für die Stromversorgung des Zementwerks genutzt.

Vorkommen: Bei den sogenannten Schwarzschiefern (Ölschiefer) des Posidionienschiefers handelt es sich nicht um „Schiefer“ im eigentlichen Sinn, sondern um feinstgeschich-tete dunkle Tonsteine aus dem Unterjura. Die plattig verwitternden Gesteine des Posidionienschiefers sind entlang des Albtraufs, also im nördlichen Vorland der Schwäbischen Alb, verbreitet. Abgebaut werden sie bis heute im Bereich der Ortschaften Holzmaden, Ohmden, Bad Boll und Dotternhausen.

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Jurakalkstein

Alter: 157 – 142 Mio. Jahre

Gruppe: Sedimentgesteine

Entstehung: In der Zeit des Weißen Juras war das heutige Süddeutschland von einem flachen, warmen Meer bedeckt. Durch Ablagerung kalkiger Bestandteile von Mikroorganismen, Brachiopoden, Muscheln und Ammoniten u. a. am Meeresgrund entstanden kalkige Ablagerungen, zwischen denen sich Riffe aus Schwämmen, Algen und Korallen entwickelten. Die kalkigen Sedimente wurden durch Auflast schließlich zu festem Kalkstein verfestigt. Wenn sich zum reinen Kalk noch Ton untermischt, wird das Gestein als „Mergel“ bezeichnet.

Besonderheiten: In den hellen Kalksteinen des Weißen Juras finden sich viele Fossilien. Diese zeigen, welche Lebewesen es zu der Zeit gab, als sich das Gestein gebildet hat: Meeresbewohner wie Muscheln, Schnecken, Ammo-niten, Korallen, Seeigel, Schwämme, selten auch Zähne und Knochenreste von größeren Lebewesen wie Meereskrokodilen oder Sauriern. Die für Sedimentgesteine typische Schichtung ( -> Buntsandstein) ist in den Kalksteinen des Weißen Juras nicht immer zu erkennen. Ein Grund hierfür ist, dass die Meeresbewohner den Meeresboden durchwühlten und häufig Riffe gewachsen sind. Die Grabgänge der Lebewesen sind oft noch als feine Röhren im Gestein erkennbar. Neben den Arten, die damals lebten, gibt der Fossilinhalt auch Auskunft über das damalige Klima, die Wassertiefe und die Meer-Land-Verteilung. Kalk (Mineral Calcit: CaCO3) kann in Gesteinen mit verdünnter Salzsäure nachgewiesen werden. Die Reaktion läuft nach folgender Reaktionsgleichung ab: CaCO3 + 2HCl(aq)-> CaCl2 + H2O + CO2. Wie alle Kalksteine neigt auch der Weiße Jura zu Verkarstung, das heißt, das Gestein löst sich durch im Wasser gelöste Kohlensäure auf. Die Folge ist
Wasserknappheit an der Oberfläche, da das Regenwasser schnell im Untergrund versickert. Durch die entstehenden Hohlräume im Gestein entstehen typische Dolinen und zahlreiche Höhlen, selbst ganze Flüsse wie die Donau können zeitweise im Untergrund versickern.

Verwendung: Jurakalksteine haben einen großen Anwendungsbereich in der Bauwirtschaft und in der chemischen Industrie. Kalksteinschotter werden besonders im Straßen- und Wegebau aber auch im Hochbau als Gesteinskörnung in Beton gebraucht. Jurakalksteine sind unverzichtbare Rohstoffe für Zement, Putze und Mörtel. Auch in der Landwirtschaft werden Kalkmehle in Futtermitteln und Mineraldüngern eingesetzt. Selbst zur Abwasserreinigung, in Farben, zur Glasherstellung, in Zahnpasta, zur Trinkwasserreinigung und in der Lebensmittelindustrie werden Kalkmehle aus dem Weißen Jura verwendet.

Abbau und Renaturierung: Abbau bedeutet immer einen Eingriff in Natur und Landschaft. Aber bereits während der Gesteinsgewinnung werden abgebaute Flächen wiederhergestellt und der Natur zurückgegeben.Die offenen Wände von Steinbrüchen sind ein ausgesprochen wertvoller Lebensraum z. B. für Vögel und Insekten. In Senken können sich Feuchtbereiche bilden, die wichtige Biotope darstellen.

Vorkommen: Der sogenannte „Weiße Jura“ (heute: Oberjura) bildet die weithin sichtbaren hellen Kalkfelsen des Albtraufs der Schwäbischen Alb. Es handelt sich um die oberste und zugleich jüngste Schicht des süddeutschen Juras und des süddeutschen Schichtstufenlandes.

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Sand und Kies

Alter: 2,5 Mio. Jahre bis heute 

Gruppe: Sedimentgesteine

Entstehung: Kiesgerölle sind abgerundete Gesteinsbruchstücke, die ursprünglich aus verschiedenen Gesteinen der Alpen, des Schwarzwalds oder der Schwäbischen Alb stammen. Durch Hitze, Kälte, Wind und Wasser wird das Felsgestein nach und nach abgetragen (Erosion). Wind, Wasser und insbesondere das Gletschereis und die Schmelzwässer der letzten Eiszeiten haben Gesteinsblöcke aus Gebirgen wie den Alpen, der Schwerkraft folgend, in das Vorland transportiert. Dabei zerbrachen die Felsblöcke in immer kleinere Steine, je weiter sie transportiert wurden. Die Hügelketten aus Gesteinsschutt, die sogenannten Endmoränen, kennzeichnen die maximale Ausdehnung der jeweiligen Gletschereisvorstöße der verschiedenen Eiszeiten (Günz, Mindel, Riß, Würm). Am Gletscherrand erfolgte der Transport hauptsächlich durch Wasser, Bäche und Flüsse. Durch das Rollen der Gesteinsstücke am Grund erhielten die Kieskörner zunehmend ihre typische gerundete Form. 

Besonderheiten: Auf den Kieslagerstätten kommen Kiese und Sande gemeinsam vor; beide sind wichtige Baustoffe. Auch in den Kieslagerstätten ist die für Sedimentgesteine typische Schichtung meist gut erkennbar. Wannenförmig gebogene Schichtunterseiten entstanden bei schnell fließendem Wasser. Gerade Schichtunterseiten entstanden bei langsam fließendem oder stehendem Wasser. In Kiesgruben und Baggerseen werden immer wieder Überreste von Lebewesen der Eiszeit gefunden. Stoßzähne und Backenzähne von Mammuts sowie Knochen und Geweihe von Hirschen bezeugen, dass diese Tiere auch in der letzten Eiszeit in unserer Region gelebt haben.

Verwendung: Kies und Sand sind überall im täglichen Leben zu finden: als Gesteinskörnung in Beton, in Putzen und Mörteln, in Straßen und Wegen, Sportplätzen, Reitplätzen, Beachvolleyballfeldern, Sandkästen sowie bei der Abwasserreinigung und im Garten- und Landschaftsbau.Kies kann, ebenso wie Felsgestein, zu Edelsplitten (mehrfach gebrochenes Gestein mit verbesserten Eigenschaften für den Verkehrswegebau) und Edelbrechsanden gebrochen werden.

Abbau: Befindet sich die Kieslagerstätte oberhalb des Grundwasserspiegels, spricht man von Trockenabbau. Häufig sind diese Vorkommen unter Wald, der nach dem Abbau forstlich wiederhergestellt wird. Insbesondere im Oberrheingraben befinden sich die Kieslagerstätten unterhalb des Grundwasserspiegels. Bei der Gewinnung entstehen durch das Ausbaggern sogenannte Baggerseen. Viele von ihnen laden zum Baden ein. Im Wasser und am Ufer leben häufig seltene Tiere und Pflanzenarten, die durch den Rohstoffabbau einen neuen Lebensraum gefunden haben.

Vorkommen: Kies findet sich prinzipiell in allen größeren Flüssen oder Bächen. Doch nicht jeder Kies eignet sich als Baustoff. Als Baustoffe geeignet sind vor allem die Kiese der großen Flüsse Rhein, Donau und Neckar. In Baden-Württemberg gibt es zwei große Kiesgewinnungsgebiete: die Region Oberschwaben und das Rheintal, bestehend aus Oberrhein (mächtigste Kieslagerstätte Europas) und Hochrhein.

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Travertin

Alter: 800.000 bis 100.000 Jahre 

Gruppe: Sedimentgesteine

Entstehung: Wenn heißes, kohlendioxidreiches Grundwasser kalkhaltige Gesteine durchströmt, löst es Calcium- und Calcium-Magnesium-Carbonate. Gelangt dieses Wasser wieder an die Oberfläche, erniedrigt sich die CO2-Konzentration, weil sich das Wasser erwärmt, der Druck durch Ausströmen von leichtflüchtigem CO2 erniedrigt wird und vom Wasser überströmte pflanzliche Organismen bei der Photosynthese zusätzlich gelöstes CO2 verbrauchen. Dabei wird Calciumcarbonat ausgefällt. Bei diesem Vorgang entstehen je nach Temperatur und Fließgeschwindigkeit der Wässer lockere Quelltuffe bzw. -sande oder feste Kalksinter. Die unterschiedliche Festigkeit geht vor allem
auf Unterschiede im Geländerelief, in den Fließgeschwindigkeiten und der Beteiligung von Organismen zurück. Besonders schöne Beispiele für Travertinbildungen liefern die berühmten Sinterterrassen von Pamukkale (Türkei). Die festen Travertine von Cannstatt entstanden in flachen, pfannenartigen Tümpeln an zum Neckar hin entwässernden Hängen. Diese Kalksinter werden von der Natursteinindustrie dann als Travertine bezeichnet, wenn sie auch hart, kompakt und polierfähig sind.
Fällungsreaktion von Kalk: Ca2+(aq) + 2HCO3-(aq)   CaCO3  + H2O + CO2 Calcium + Kohlensäure    Kalk + Wasser + Kohlendioxid

Besonderheiten: Der Cannstatter Travertin ist eine Sonderform des Quellkalks, der aus Mineralwässern entstand. Quellkalke aus Karstquellen sind in der Regel weiß bis beige und sehr porös. Die teilweise farbige Bänderung des Travertins ist die Folge von gelösten Eisenmineralen im Mineralwasser. Die Färbung ist meist bräunlich-beige bis gelblich, kann aber je nach Mineralinhalt auch dunkelrot sein.

Verwendung: Die farblich schönen und sehr festen Travertine werden als Wand-, Boden- und Fassadenverkleidung, als Dekorsteine, Grabsteine und im Garten- und Landschaftsbau eingesetzt. Auch zur Restaurierung historischer Gebäude wird das Gestein verwendet. 

Abbau: Der besondere Cannstatter Travertin kann nur noch wenige Jahre in Stuttgart gewonnen werden. Bebauung und Freizeitnutzung verhindern eine Erweiterung des Abbaugeländes. Erweiterungen und Neuaufschlüsse sind in Baden-Württemberg nur dort möglich, wo die Auswirkungen auf Mensch und Natur ein vertretbares Maß nicht
überschreiten. 

Vorkommen: Travertin ist eine Sonderform des Kalksteins. Während Muschelkalk und Jurakalkstein in Randmeeren entstanden sind, erfolgt die Bildung von Travertin an den Austritten von Mineralquellen. Der Travertin im GeoKoffer entstand im Umfeld der Mineralquellen von Stuttgart-Bad Cannstatt, dem zweitgrößten Mineralwasservorkommen in Europa. 

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Beton

Alter: 2.000 Jahre bis heute

Gruppe: Künstliches Gestein

Geschichte/Entstehung: Vor rund 2.000 Jahren wurde der Vorläufer unseres Betons von den Römern erfunden. Der „opus caementitium“ wurde damals noch mit gebranntem Kalk hergestellt, hatte aber schon wesentliche Eigenschaften unseres Betons. Der Römerbeton von damals und leistungsfähige Betone von heute haben vergleichbare Ausgangsstoffe: Gestein, Sand, Wasser und Bindemittel. 

Besonderheiten: Beton ist nach dem Mischen zunächst ein „flüssiges Gestein“. Diese Eigenschaft gibt dem Beton eine Sonderstellung und eröffnet völlig neue Einsatzbereiche als Baustoff. Durch das Einfüllen des Frischbetons in Schalungen kann er praktisch in jede beliebige Form gebracht werden. Viele Bauwerke können so erst realisiert werden. „Gebrauchter“ Beton wird heute nach dem Abbruch weitgehend recycelt. Die zerkleinerten Betonsteine werden im Straßen- und Wegebau eingesetzt oder sie können anteilig in neu hergestelltem Beton Verwendung finden.

Verwendung: Beton ist durch seine hohe Tragfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, Hitze und Kälte ein idealer Baustoff. Keller, Brücken, Straßen, Tunnels, Flugplätze, Kraftwerke und mehrstöckige Wohn- und Geschäftshäuser wären heute ohne den Baustoff Beton nicht denkbar. Pro Kopf und Jahr wird ca. 1 m³ Beton hergestellt.

Vorkommen: Beton ist an keinen bestimmten Herstellungsort gebunden. Lediglich die notwendigen Ausgangsstoffe zur Herstellung müssen zum Transportbetonwerk geliefert werden. Von da aus wird der Beton mit dem Fahrmischer zur Baustelle transportiert. In Baden-Württemberg gibt es über 300 Transportbetonwerke.

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